鐵軌的發(fā)明與軌制改革

不少人以為，自火車誕生之日起就有了鐵軌——其實不然，早在火車發(fā)明之前就有了軌道。只是最初的軌道不是鋼鐵造的，而是在石頭上鑿出的轍道。古埃及人就是利用這種轍道把每塊兩噸多重的大石塊運到金字塔建筑工地上去。

鐵軌的發(fā)明

16世紀時，人們開始在礦山上使用木軌，裝著煤和礦石的小車可以在木軌上行走自如。到了1767年，英國金屬價格大跌，一家生鐵加工廠的老板生怕虧本，把所存的生鐵澆鑄成板條形的鐵條鋪在工廠的道路上，打算等鐵價上漲后再拆下來賣。人們很快發(fā)現(xiàn)，車輛走在鋪著鐵條的軌道上非常省力，于是就想到用鐵條來為車修筑道路。此后，經(jīng)過一番改進，人們在凹形的鐵條旁做出一個凸緣，以防止車輪滑脫，并將其稱為“角鐵軌”。可是，角鐵軌不耐用，易損壞，而且容易積上垃圾和石子，妨礙車輛通行。于是，人們又把它改造成凸形軌。最初的凸形軌兩面一樣大，但這樣很不穩(wěn)定，容易出軌甚至造成翻車。經(jīng)過長期的研究和探索，人們逐漸把凸形軌的下部加寬，設(shè)計成工字形鋼軌。由于這種鋼軌既節(jié)約材料，又穩(wěn)定可靠，一直沿用至今。

兩根鋼軌之間的距離稱為“軌距”。全世界的鐵路大約6六采用1435毫米的軌距（在1886年的國際鐵路會議上被定為標準軌距）。你也許會發(fā)問：為什么不采用一個整數(shù)呢？這里有一個典故。公元前55年，強盛的古羅馬帝國發(fā)動侵略戰(zhàn)爭，一直打到大不列顛（現(xiàn)在的英國）。羅馬人的戰(zhàn)車在英國土地上橫沖直撞，到處留有戰(zhàn)車轍道的痕跡。人們測量了一下，正好是1435毫米。因此，一般認為鐵路軌距來源于馬車兩個車輪之間的距離，或者是兩匹并排的馬匹距離。久而久之，這種軌距沿襲下來。1825年，英國在斯多克頓至達林頓之間修建世界上第一條鐵路時就采用了這種軌距。大于這個標準的叫廣軌鐵路，從五呎到八呎六種;小于標準的叫狹軌鐵路，從二呎到四呎三吋七種。

200年前，歐洲的陸上交通仍然靠馬車或鐵路馬車（即馬車在鐵路上行駛）。1807年，英國人特勒維雪克制造了一輛蒸汽機車，重5噸，每小時行駛8公里，只能牽引十幾噸貨物，比馬車好不了多少，沒有受到人們的重視。但出生在英國紐卡斯爾的放牛娃斯蒂芬森卻對此很有興趣。經(jīng)過苦心研究，在前人成就的基礎(chǔ)上，斯蒂芬森在1814年造出了第一臺蒸汽機車。這臺機車一次能牽引30多噸貨物，并且解決了經(jīng)常脫軌的問題，但走得慢，噪聲大，煙囪里冒出的火苗把附近的樹木都燒焦了。多次改進后，1825年，“旅行號”終于誕生了。

1825年9月27日，“旅行號”在世界上第一條鐵路進行了盛況空前的試車表演，斯蒂芬森親自駕駛機車，牽引著12節(jié)煤車、20節(jié)乘客車廂，從斯多克頓鳴笛啟動，鐵路兩旁人山人?！斄熊嚢踩M入達林頓車站時，才知道車上共有450名旅客，載重達90噸。

4年后，斯蒂芬森又與自己的兒子共同制造了“火箭號”機車，在利物浦附近參加了一次火車功率比賽。“火箭號”平均每小時行走22公里，牽引17噸重量，在規(guī)定的公里路程中未發(fā)生故障，榮獲冠軍。

后人把斯蒂芬森稱作近代蒸汽機車的奠基人。從此，火車得到了人們的重視，鐵路作為一種嶄新的運輸手段誕生了。

中國軌制的建立

中國的鐵路興起于19世紀80年代，列強以借款形式向中國輸出鐵路技術(shù)和產(chǎn)品。負責技術(shù)的工程師將各國的技術(shù)標準也帶到中國，因而中國當時的鐵路就像一個萬國鐵路博覽會，各鐵路最明顯的區(qū)別就在于鐵軌。

列強中數(shù)英國對近代中國影響最大。中國最早的鐵路都是英國人自建和幫建，軌制上完全沿襲英制。唐胥鐵路建設(shè)時，采用英制四呎八吋半（1435mm）的軌間距，后來很多鐵路也都按此執(zhí)行。采用其他制式的鐵路也有不少，如采用法制的有蘆漢鐵路，采用俄制的有東清鐵路。

大半個中國基本都使用英制，比如萍株鐵路光緒二十五年（1899年）開始建設(shè)，全路1905年竣工，長90公里。鋼軌85磅的僅占三成，比利時制的76磅軌占七成，都是漢陽鐵廠制造。軌距四呎八吋半，枕木都是湖南產(chǎn)杉木。

東清鐵路俄國興建，光緒二十七年（1901年）竣工，軌重24磅，《合辦東省鐵路公司合同章程》記載：“至鐵軌之寬窄，應(yīng)與俄國鐵軌一律，即俄尺五幅地，約合中國四尺二寸半?！?/p>

正太鐵路光緒三十年（1904年）開工，光緒三十三年（1907年）九月竣工。由石家莊至太原，共242公里。華俄銀行提供4000萬法郎貸款，由法國工程師建設(shè)。軌間距采用法制1米，鐵軌每米28公斤，枕木為日本橡木。這就是山西鐵路使用窄軌的起源。

軌制的混亂沿襲近百年，直到1911年清朝覆滅時，“正太、汴洛、萍株、道清、滬寧、京張、廣九、吉長、張綏、津浦、粵漢、川漢等路所有軌式軌量靡不互相參差，即驗收鋼軌章程亦復淆雜分歧莫衷一是?！?/p>

偏遠省份的支線鐵路因山區(qū)修路艱難，延長到民國仍然采用狹軌制。如吉林雙城鐵路1913年竣工，軌距四呎，軌重7磅半。云南個碧鐵路1921年底竣工，軌距六法吋，軌重35磅。福建龍溪鐵路1918年竣工，軌距二呎六吋，軌重9磅。

其他如運煤運鐵專線，也是采用的狹軌。如江蘇賈汪鐵路、直隸柳江鐵路、安徽桃荻。

軌制不一一直是困擾中國鐵路的問題，也一直是鐵路技術(shù)和主管部門力圖解決的問題。

鐵路軌制的技術(shù)標準主要有幾條：一是軌間距，二是材質(zhì)，三是鐵軌每碼重量。配套有枕木標準。

各國制式軌間距在中國鐵路使用的有英制四呎八吋半、日本三呎六吋、法制一米等，鐵軌材質(zhì)有貝色麻鋼、馬丁鋼等品種，重量有60磅、85磅、28公斤、40公斤不等，長度按英制為30英呎，枕木有木質(zhì)鋼質(zhì)鑄鐵和混凝土四種不同材質(zhì)。

鐵軌的生產(chǎn)自漢陽鐵廠投產(chǎn)以后就成為專供廠家，清政府多次下旨要求全國鐵路建設(shè)必須使用漢陽鐵廠鐵軌?？上h陽鐵廠技術(shù)不過關(guān)，在光緒三十二年（1906年）前，該廠生產(chǎn)貝色麻鋼軌，磷多碳少，材質(zhì)脆軟，各路都不愿意使用。后來改為馬丁堿法生產(chǎn)以后，材質(zhì)得到提高，但產(chǎn)能上不去，年產(chǎn)僅幾萬噸，還是滿足不了需要。

光緒二十九年（1903年），商部奏訂的《鐵路簡明章程》，第十三條規(guī)定，鐵路軌間距為四呎八吋半。其后，光緒三十二年（1906年）初又再次奏請厘定軌距。

宣統(tǒng)三年（1911年）五月十八日，郵傳部奏請軌制劃一，明確以英制四呎八吋半為標準，以馬丁鋼為材質(zhì)，干路鐵軌重量85磅，支軌75磅。

川漢、粵漢鐵路開工前夕，郵傳部向朝廷呈上了《遵訂鐵路鋼軌驗收章程折》，附錄中詳細規(guī)定了鐵軌的技術(shù)參數(shù)，對每碼85磅鋼軌的材質(zhì)、重量、長度、鉆孔、承重承沖壓、包括螺絲等配件都作了詳細規(guī)定。

至此，中國鐵路鐵軌的標準正式建立。

中國鐵路的鐵軌長度經(jīng)歷了從解放前的10米，到解放初期的12.5米，再到上個世紀70年代的50米， 直到今天高鐵中運用的長鋼軌。

百年枕軌之變

多少年來，人們出門坐火車都能聽到車輪和鐵軌之間有節(jié)奏的“哐當”聲，今天在動車、高鐵上，“哐當”聲再也聽不到了。

火車的“哐當”聲和鐵軌之間的縫隙有密切關(guān)系。中國鐵路的鐵軌長度經(jīng)歷了從解放前的10米，到解放初期的12.5米，再到上個世紀70年代的50米，直到今天高鐵中運用的長鋼軌。隨著鐵軌變得越來越長，軌枕也不斷變化以適應(yīng)新的需要。

別看軌枕模樣單調(diào)劃一，作用卻很大。軌枕既要支承鋼軌，又要保持鋼軌的位置，還要把鋼軌傳遞來的巨大壓力再傳遞給道床。當列車經(jīng)過時，它可以適當變形以緩沖壓力。

枕木方面除了用鋼制枕木的淞滬鐵路、膠濟鐵路、湖北大冶鐵路外，其他都是普通木枕，來源多為日本北海道和我國鴨綠江沿岸。光緒三十年以前，每根枕木僅幾角錢（銀圓），宣統(tǒng)以后為1元。民國以后枕木開始漲價，每根漲到3元。

1923年5月24日，民國交通部召開枕木專題會議。會議比較了鋼枕、各種木枕的優(yōu)劣和價格，決定采用焦煤油制煉木枕，每根價格4元，使用壽命15年。原木產(chǎn)地以湖南杉樹、江西檀栗樟樹為主，采購價僅每根1.7元。這樣，軌距為英制四呎八吋半，以馬丁鋼為材質(zhì)，干路鐵軌每碼重量85磅，支軌每碼75磅，枕木采用焦煤油制煉木枕的標準相對定型。

但由于中國木材資源缺乏、價格貴，后逐漸被水泥枕所取代。當列車速度達到200公里以上時，水泥枕已經(jīng)不再適應(yīng)需要，所以有了現(xiàn)在的整體道床。整體道床一來可以保障火車運行更平順，二來火車速度也可以提高。

中國鐵路的軌制從軌距到鐵軌長度，從材質(zhì)到制煉枕木，鐵軌的標準一直沿用到現(xiàn)在，轉(zhuǎn)眼已經(jīng)100年。

◎ 來源|綜合光明日報、搜狐號“軌道世界”、國是直通車