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等火车时不知你是否关注过,铁轨顶部锃明瓦亮,而两侧则是锈迹斑斑,这样的轨道还安全吗?换成永远不生锈的铁轨有没有可行性呢?
铁路是国家经济发展的大动脉,人们平时出行也离不开它,细心的人肯定能发现,铁轨顶端整天跑火车的轨道面,还能看到铁轨的原色,而两侧则是锈迹斑斑,好像很多年都没换过铁轨一样。这种生锈的铁轨还安全吗?为何就不能换成类似不锈钢这种永远不会生锈的材料呢?

火车轨道的历史
现在火车轨道都是铁的,但最早的火车轨道并非如此,它们是用木头制成的,后来随着科技发展,火车轨道才逐渐用铁取代了木头。
早在1604年,弗朗西斯·威洛比在英国修建一条轨道,将河流和煤矿连接起来,方便将挖出来的煤运到码头上。
这条轨道是用木头制成的,上边跑的并不是火车,因为那时候还没有火车这个概念。轨道上运行的都是煤矿上的运煤车。

到1767年时,理查德·雷诺兹发明了“板道”系统,使用铸铁板来替代木轨道,让板道具备更好的承载力和更强的耐久性。
从木头到铁板的变化,成为铁路发展史上一个重要的转折点,为后来火车运输的蓬勃发展奠定了基础。
1804年,英国矿山技师利用蒸汽机,造出了世界上第一台蒸汽火车。这款最原始的火车技术并不成熟,不利用轨道行驶,时速只有五六公里,连马车都跑不过。

为了提升火车的速度和运载能力,工程师们引入铁轨系统,把火车放到铁轨上运行,完美解决了以上两个问题,从此拉开了火车快速前进的序幕。
200多年来,火车从蒸汽机发展到内燃油,又进化现在的电动机,时速也从最初的五六公里,发展到现在的磁悬浮列车五六百公里。

火车发展速度很快,但铁轨却没有太大的变化,唯一有点变化的也就是不同国家选择不同的轨距,以至于如今国际上有米轨、标准轨和宽轨之分。
自从铁被用来做火车轨道之后,一直到现在全球的铁路都用铁轨,最多也就是轨道底下的枕木,从木头换成了混凝土桩而已。

铁轨虽然赋予了火车巨大的承载力,但相信细心的网友已经发现,所有的铁轨都存在一个通病,那就是和车轮接触的顶部表面光,而铁轨两侧都是锈迹斑斑。
很多人不免心里嘀咕,这是多久没换过铁轨了?这种生锈的铁轨安全吗?要知道我们的动车高铁,时速可是二三百公里,铁轨出问题很容易酿成大事故。

铁轨不是铁,锈也不是锈
虽然我们一直称火车轨道为铁轨,实际上如今的轨道还真不是铁的。就如火车的名字一样,都是一直以来的习惯形成的名字。
最初靠着烧柴或煤,给蒸汽机加入驱动火车前进,车头里燃烧着熊熊烈火,才有了“火车”这个名字,后来火车以内燃机为动力,如今更是以电为动力,火车依然还叫火车。

铁轨也是一样的道理,最初的轨道确实是铁的,因为那时候铁就是最坚硬的材质。现在的轨道可不是铁的,因为铁已经完全无法满足火车对轨道的需求。
我国目前所有的轨道,都是使用高锰钢材质,其中含锰量超过13%,韧性比普通钢材高1.8倍,比铁更是高出不知凡几。

高锰钢还有一个非常优秀的特点,那就是刚出厂时柔韧性极高,可以根据轨道需求改变方向,但安装之后停放一段时间,就变得“钢性十足”。
轨道表面像铁锈一样的东西,其实也不是真正的锈,而是高锰钢和空气中的氧发生反应,形成的一层致密保护膜,虽然这层膜看起来很像铁锈。

这层氧化膜厚度只有0.1到0.3毫米之间,把这层膜去掉之后,里边的铁轨依然光亮如新,就如轨道顶端整天和车轮摩擦的面一样。
所以说,这层膜并不是铁锈,虽然难看了一点,但对铁轨的保护作用非常强大。有了这层致密膜保护,铁轨一年的锈蚀程度也只有0.1-0.2毫米左右,1毫米厚的铁轨,足够锈蚀5年至10年。

我国常用的50型轨道,其厚度通常在15.5毫米上下,就算是一直不更换,也足够锈蚀七八十年甚至上百年。
这就意味着,如果民国时期修建铁路就是用高锰钢,后来一直不换铁轨,挺到现在也不至于烂透。“铁锈”之下的轨道就是这么强横。
随便铁轨表面有铁锈,但大家完全不用担心它的安全性,按照铁路部门的规定,这些轨道使用寿命不会超过20年,也就是说离着报废期还有很长时间就会更换。

目前,我国铁路部门每年更换的铁轨达140万吨,这些铁轨并非不能用了,而是到了更换年限强制报废而已。
这换下来的140万吨铁轨中,真正因为锈蚀而必须更换的部分不足1%。所以说轨道表面的锈,并不是真的锈,而是对铁轨的一层保护。

用不锈钢做铁轨,有没有可行性?
在很多人心目中,不锈钢永远不会生锈,而且硬度也极高,用它做铁轨,岂不是就不存在生锈问题?事实上,这是只知其一不知其二,不锈钢绝对不适合做铁轨。
首先,不锈钢其实并不硬,反而是延展性和回弹性更好。不锈钢比较硬,那只是我们普通人的错觉,相对而言其硬度并不出色。

至于延展性和回弹性好,在别的方面可能算优点,但用在铁路上绝对是缺点。现在的动车高铁,时速动辄二三百公里。
火车钢轮对铁轨的冲击力非常大,这就对铁轨的硬度和抗冲击力提出了很高的要求,不锈钢显然达不到这样高的要求。
铺设铁轨本就是为了确保道路平坦,不锈钢在强大冲击下变得坑坑洼洼,对火车运行绝对是一个大隐患。

另外,不锈钢表面太光滑更容易反射阳光,严重影响火车司机的视线,对于高速运行的火车而言,这又是一大安全隐患。
其次,不锈钢价格太高,铺设铁路有点浪费。不锈钢的价格一般维持在每吨1.3万元至1.4万元之间,而高锰钢的价格只有三四千元,两者的价格达到三四倍的差距。

我国铁路建设到处开花,八纵八横的铁路干线之外,还要修建更多的支线铁路,整个铁路形成一张密集的网,铁路用钢超过2300万吨,使用不锈钢和高锰钢的成本相差巨大。
更重要的是,生产不锈钢要添加镍和铬等金属,尤其是镍这种金属,国内市场上供应异常紧缺,无法保障铺设铁轨所需。

第三,不锈钢受环境影响大,热胀冷缩明显。铁路可能铺设在各种恶劣的环境中,南方的高温湿热,东北的寒冷干燥,都会对不锈钢产生巨大影响。
夏季高温不锈钢受热膨胀,冬季低温又导致其遇冷收缩,这就容易导致铁轨变形开裂,在列车冲击下小裂缝变成大裂缝,如果没能及时发现就会导致严重事故。
不锈钢的这一特性,会给铁路工人带来更大的工作量,而且也增加了火车运营的风险。为了避免生锈使用不锈钢,根本就是得不偿失。

关于铁路的那点秘密
前文提到过,我国平均每年换下来的铁轨超140万吨,很多人肯定会想,这些铁轨得卖不少钱呢,实际上,这些铁轨还真就一点都没卖。
一点都没卖,那这些铁轨是回炉重造了吗?当然也不是。这些铁轨全都埋到地底下去了,是不是很不可思议?

虽然很难理解,但道理其实很简单。这些铁轨回收再利用,回炉的成本非常高,相对于我国每年天量的钢铁产量,这点废钢根本就不值得回炉。
运输的成本,重新冶炼的成本,加起来都不是小数,而且原本就已经添加了锰等金属,想要再提炼出来根本就不具备经济性。

直接就地掩埋,高锰钢的致密保护层,可以有效延缓铁轨的锈蚀速度,万一真发生战争等意外情况,这些铁轨扒出来简单处理一下又能使用,居安思危大概就是如此。
另外,可能很多人都没注意到,高铁和普通火车的轨道也有区别。普通火车轨道下铺满碎石,而高铁轨道则是整体浇筑的混凝土轨道板。

这些碎石也不是随便用的,全都是经过认真筛选的,每块碎石的粒径都在22到63毫米之间,这样堆积在一起,既能排水又能避免飞石影响列车安全。
高铁铁路采用混凝土轨道板,每公里造价达1.2亿-1.5亿,虽然造价昂贵,但安全性和稳定性更有保障。

不起眼的铁路下,隐藏着巨大的智慧,高速飞驰的列车,带着我们飞速发展,畅达更美好的未来!