轨道下的碎石子究竟是啥？为啥火车轨道下面要铺，高铁轨道却不用
火车铁轨上铺的碎石子是什么？
这种碎石学名叫“道砟”，在铁路运输系统中扮演者重要的角色。铁路线路下，路基面以上、轨枕底下部分叫道床，道砟就是道床里铺的石子，是道床的重要组成部分。道砟广泛应用于铁路基床，有着降噪缓震、分散压力、调整路轨的重要作用。
道砟的存在使得铁路轨道大致分为有砟和无砟两类，我国大部分铁路线路为有砟轨道。
在有砟轨道中，道砟成为铁轨的保护层，在增大受力面的同时，防止铁轨因压力太大而下陷，分散压力保护轨道。用作道砟的材料应具有坚硬、不易风化、富有弹性、有利排水的特点。
我国对道砟的各项技术标准有详细的规定，包括尺寸、硬度、形状、耐磨度等，主要材料为粗沙砾或者碎石，铁路道砟多为岩石碎块。
轨道工程在施工前在地基上铺上碎石，压实后铺上枕木和铁轨，道砟起到了承重缓冲的作用。碎石需经过筛选、加工达到特定标准后投入使用，目前最常用的材料为玄武岩和花岗岩。
有砟轨道和无砟轨道的区别
“无砟轨道”是与“有砟轨道”相对应的概念。在无砟轨道结构中，用于传递列车荷载、保障列车运行的结构是用混凝土、沥青等材料浇筑而成的整体。
在无砟轨道出现之前，传统意义上的铁路都属于有砟轨道。无砟轨道实质上是弥补有砟轨道缺陷而研发的新型结构，它的出现克服了有砟轨道维修成本高、速度受限、占用轨道结构等缺点，但无砟轨道自身也存在造价高、维修技术难度高、适应性较低等劣势。目前无砟轨道并未完全取代有砟轨道，有砟轨道仍有生存空间。
从材料、适用范围和特性来看，二者有着明显的区别：首先无砟轨道采用混凝土沥青材料，有砟轨道则采用碎石或高分子弹性材料。其次无砟轨道适用于石质路面，需再铺设新承重层，有砟轨道可直接铺设路轨。
再则无砟轨道整体稳定，但成本高(经济成本、维修成本），有砟轨道成本低，速度受限。最后无砟轨道修理周期长，维修成本高，有砟轨道维修很大程度上实现了自动化和规范化（我国有砟轨道结构机械化维修技术已普及75%以上地区），人工成本大幅降低。
道砟的应用
在面对不同轨道时，道砟的应用方式有很大区别。普通铁路使用有砟轨道，高速铁路使用无砟轨道如今已成为世界常态。
有砟铁路属于弹性结构，铺设简单，枕木和钢轨联结，组成轨排，架在道床上，通过道砟的摩擦力保持轨道稳定，相对无砟轨道的钢筋混凝土结构来讲，这种道砟的运用更普遍，但是并不适合高速铁路这样的高效客运专列。有砟轨道修建投入少，其功能对于重载列车来说更加明显；
无砟轨道俗称整体道床，修建和维护成本都很高，运行时线路平直刚性好，而在列车高速运行时，有砟轨道存在着许多安全隐患。
当两个物体相对运动时，物体之间产生负压，随着两个物体之间相对速度的增加和距离的减少，负压成倍增长，会产生将物体“吸引”过去的力。这就是为什么列车驶来时乘务员会提醒我们站在安全区域内候车。
假设高铁轨道采用的是有砟轨道，当列车速度达到一定水平时，负压会将石子土块吸起来，损坏车辆或者破坏沿线环境，有造成列车事故的风险。
“平顺性”和“稳定性”是铁路建设中的两大核心指标。就轮轨系统运输而言，由于列车与轨道的相互作用，势必会引起轨道几何形位的不断变化，此时道砟在不同轨道的使用就至关重要。
平顺性和稳定性直接影响列车舒适度和安全性，决定着高速铁路的命运。对于重载火车和普速列车而言，道砟的使用在低成本的前提下保障了列车的安稳运行。
对于高速铁路而言，“平顺性”显得尤为重要，道砟的使用降低了高铁的平顺性，使得有砟轨道不再适用于高铁。
其总体优良的特性确保它能大量应用于当今中国的铁路建设，即使相较于无砟轨道来说是落后的。
作为中国高铁技术的主要引进国，德国在2004年至2006年将部分高铁产品销往中国，如今却在向中国购买高铁技术，其中最值得关注的便是无砟轨道技术。
火车轨道采用有砟轨道的原因
截止2020年，中国的高铁里程已经达到38000公里，位居全球第一，高速铁路里程超全球总里程的60%以上，其中京沪高铁以350km/h的时速成为世界最快高铁，铁路运营里程达到14.6万公里，排名全球第二。
我们国家目前铁路轨道采用的是有砟轨道和无砟轨道两种，而在普速铁路领域，基本上都采用的有砟轨道。那么有砟轨道在铁路行业的应用为何如此广泛呢？它和铁路的适配性这么高吗？我们先来看看铁路道砟的几点重要作用。
分散压力
不论是客车还是货车，列车在铁轨上运行时对轨道产生的压力都是巨大的（国内满载火车重量一般为132吨），而道砟的存在就起到了分散轨枕压力，延长了轨道的寿命。
用作道砟的碎石子主要成分是特质花岗岩，具有较强的硬度，铺在铁道上，可以成为稳定且均匀的介质，将受力均匀分散，成为铁道的保护符。
减震减噪
有砟轨道上密集的碎石子还有一个重要的作用便是减震。我们知道，这些碎石的外形是不规则的，当列车经过时，巨大的压力使得石子相互摩擦，产生形变，如同弹簧一样挤压伸缩，很好地缓解了压力，减轻了列车的震动，使得列车运行更加平稳安全。同时，车轮摩擦铁轨产生的巨大噪音也被石子吸收，大幅度地降低了噪音的强度。
利于轨道排水
碎石之间的缝隙利于排水，规避了积水的问题，保证钢轨和轨枕不被积水浸泡，保障了轨道的安全。
利于施工和维护
道砟的道路工程易于实施，且材料获取很方便，经济实惠。为保证列车安全，铁轨在大多数时候要求绝对水平，自然环境中的轨道施工受限于地理条件，铺设道砟可以解除轨道施工的地形限制，减轻工作难度。
不知道大家有没有发现，有砟铁道拥有这样的特性，确实很适合应用于火车铁道，但是严格意义上讲是重载铁路的标配。
要知道我国地质资源丰富，重载铁路一直是国家资源运输的核心力量。重载铁路上运行的超大货运量的货运列车发车密度极大，多次施加的巨大压力可以轻易将无砟轨道的混凝土结构和有砟轨道的道砟压碎，相比钢筋混凝土，土石构成的道砟更便于维护，继续维持轨道的平稳运行。因此能在铁路上见到碎石子也就不足为奇了。
高速铁路不（大范围）采用有砟轨道也是由自身特性决定的。
据世界银行最近发表的报告显示：在中国客运量最大的高铁站——广州南站2020年安全输送旅客高达1.17亿人次，日均到发31.9万人次。这样的数据背后，体现了中国高铁发展的惊人速度和效率。
从技术层面看，有砟轨道在普速、高铁以及重载上都可以使用，但在实际运行中，时速250km/h以下的铁路才使用有砟轨道。
有砟轨道弹性大的特点不适配高速运行的高铁，而且维修频繁、车速受限这样的特点使得高铁在铺设轨道上基本不会考虑有砟轨道，更先进稳定的刚性无砟轨道才能满足高铁运行。
当然，并不是所有高铁线路都没有采用有砟轨道，部分地区的高铁依然采用有砟轨道，但是从长远角度看，不经济不划算。
中国的无砟轨道品牌
德国、日本、法国、美国等高铁发展起步快的国家高铁线路都以无砟轨道为主，其中，德国新建高速铁路的无砟轨道线长占比达到70%以上，日本更是达到了80%，我国在规划建设高速铁路（时速达300km/h）的客运列车时，基本全部采用无砟轨道。
近年来，中国高铁飞速发展，经过十余年钻研，已经拥有自主研发的无砟轨道技术——CRTS无砟轨道系列技术。如今，第三代CRTS型板式无砟轨道已在京沈客、成灌、沈丹、盘营等多个项目中推广使用，并出口国外，成为中国名片。
结语
高铁竞争的核心技术便是轨道技术，中国的无砟轨道走在世界前沿，曾经的高铁技术领头羊德国近几年开始大规模采购中国高铁列车和设备，无砟轨道技术是未来轨道技术的发展方向，但在实际应用中，对于有砟轨道和无砟轨道的选择需要联系实际。
高铁作为一种新兴事物，所用的轨道有别于传统铁轨，是为了满足高速发展的需要，在不同的地理环境下，不同的铁轨类型能帮助我们突破限制，开辟通途。
综上所述，有砟轨道和无砟轨道各有各的优劣势，都有不同的用途，因此需要因地制宜、灵活运用。而中国已经在高铁技术的研发上迈出了坚实的一步，铁轨联系的不仅仅是两个城市，更是国家的命脉。