近日，在長春召開的首屆全球(長春)制造業(yè)服務(wù)外包峰會上，中國中車股份有限公司副總裁余衛(wèi)平表示，中國正在研發(fā)時速400公里可變軌高速列車，可實現(xiàn)在窄軌、寬軌、標(biāo)軌等不同軌道上運行。

鐵路兩條軌道的直線軌距是多少?為什么會有不同軌距?有砟和無砟鐵道，各有什么不同?

國際鐵協(xié)確定1.435米為標(biāo)軌

“1937年，國際鐵路協(xié)會發(fā)布公告，將兩條鐵道直線軌距1.435米確定為標(biāo)準(zhǔn)軌距。”中鐵第四勘察設(shè)計院(鐵四院)夏正陽博士告訴科技日報記者，以1.435米為標(biāo)準(zhǔn)，大于這個標(biāo)準(zhǔn)稱之為寬軌，小于這個標(biāo)準(zhǔn)稱之為窄軌。

1.435米的標(biāo)準(zhǔn)軌距是如何形成的?

關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)軌距的來源，說法不一。一種觀點認(rèn)為，它來自古羅馬的戰(zhàn)車輪距;另一種觀點認(rèn)為它來自實際運用中的修訂。

夏正陽介紹，鐵路發(fā)展初期，軌距沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各國自己定義軌距，可謂五花八門，并且有些保留至今。1825年世界上第一條營業(yè)鐵路、英國的斯托克頓—達靈頓鐵路，采用的1.435米軌距，1846年英國國會把這個軌距確定為英國標(biāo)準(zhǔn)軌距，并在其殖民地推廣。

“由于英國是當(dāng)時世界國力最強的國家，因此國際鐵路協(xié)會將這個鐵道軌距定為標(biāo)準(zhǔn)軌距。”夏正陽說，高鐵基于標(biāo)準(zhǔn)軌開發(fā)，所以世界上高鐵一般采用的是標(biāo)準(zhǔn)軌。

“目前世界上的鐵路軌距有幾十種，主要因素是軍事防御。”夏正陽說，相對鄰國的標(biāo)準(zhǔn)軌而言，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭，不同的軌距可有效阻止敵國部隊通過鐵路長驅(qū)直入。

夏正陽認(rèn)為，隨著各國開始尋求擴充、統(tǒng)合各地的鐵路網(wǎng)絡(luò)，軌距在未來可能會進一步標(biāo)準(zhǔn)化。

標(biāo)軌、寬軌、窄軌上的最高運行時速

“寬軌主要有1.524米、1.676米。”中國鐵道科學(xué)研究院機車車輛研究所副所長張波說，寬軌的優(yōu)點是軌距大，不容易翻車，列車運行的平穩(wěn)性和舒適性高;缺點則是轉(zhuǎn)彎半徑大，增加建設(shè)成本。

不同國家采用的寬軌略有不同，如俄羅斯及其獨聯(lián)體國家、蒙古國的1.524米;愛爾蘭及北愛爾蘭的1.6米;葡萄牙1.665米;西班牙1.674米(一說1.668米);印度、阿根廷、智利等國的1.676米。

“小于1.435米的軌距稱為窄軌，世界上的窄軌軌距有1.067米、1米、0.762米、0.6米等，代表性的有越南的米軌，即1米軌。”張波說，窄軌的優(yōu)點是鋪設(shè)成本小、轉(zhuǎn)彎半徑小、機車的牽引力不需要太大。但缺點是穩(wěn)定性差，列車速度慢。

目前世界范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軌上列車的最高試驗速度為574.8公里/小時，由法國高速列車TGV在2007年4月3日創(chuàng)造。標(biāo)準(zhǔn)軌上列車最高運營速度為我國高速動車組，速度為350公里/小時。

據(jù)張波介紹，目前芬蘭采用的寬軌列車其最高時速為220公里，僅在凱拉瓦—拉赫蒂路段能夠?qū)崿F(xiàn)。俄羅斯采用的寬軌列車從俄羅斯首都莫斯科到圣彼得堡，是俄羅斯國內(nèi)速度最快的，也是俄羅斯國內(nèi)線路上唯一的一條高速線路，最高速度為250公里/小時。

“馬來西亞是目前世界窄軌鐵路動車運營速度最高的國家，設(shè)計速度為160公里/小時。”張波說。

用板式軌枕替代道砟節(jié)約成本

很多人也許會注意到，除了鐵路的軌距分好幾種，有的鐵路路面上會鋪有很多碎石子，而有的路面則是用石板連接起來的。

有碎石子的路面稱有砟，石板連接為無砟。鐵路的有砟無砟很有講究。“道砟是用來鋪設(shè)鐵路路面的碎石，主要作用是把列車重量分散到路基或橋面上，降低列車的振動和噪音，保障列車的安全平穩(wěn)行駛。”夏正陽說，碎石承壓性好，可以很好地分散上部重量，碎石之間的間隙還會起排水作用。

但夏正陽說，有砟鐵路有兩個很大的缺陷。第一個缺陷是碎石重量太大，即使列車低速過橋，也要為橋梁基礎(chǔ)做進一步加固，成本較高。

“為讓高速列車順利低速過橋，又不加重橋梁基礎(chǔ)負(fù)擔(dān)，中國國家鐵路集團有限公司專門列出科技研究開發(fā)計劃課題，即《板式軌道無砟橋面鋼桁梁柔性拱橋關(guān)鍵技術(shù)研究》，用研制出的輕型板式軌枕替代碎石。”夏正陽透露，這一技術(shù)成果首次成功在南沙港鐵路998米的洪奇瀝大橋應(yīng)用，直接節(jié)約成本9000萬元。

第二個缺陷是無法通過高速列車。列車高速行駛時，會對周圍產(chǎn)生強大的氣流沖擊，使車底的碎石飛濺，沖擊車體。因此，時速超過250公里的高速鐵路一般采用分塊的混凝土板代替道砟。

“截至2016年底，中國時速300公里及以上的高速鐵路均采用了無砟軌道。設(shè)計時速200公里的城際鐵路以及設(shè)計時速200公里的客貨共線鐵路、設(shè)計時速250公里的高速鐵路隧道內(nèi)，也多采用無砟軌道。”張波說。