高铁轨道下的小石块有什么用？揭秘这些不起眼部件的重要作用与安全意义

高铁轨道下的小石块（称为道砟）主要存在于传统的有砟轨道结构中。虽然现代高速铁路（时速250公里以上）的主干线大部分采用了更先进的无砟轨道（混凝土整体道床），但在以下场景中，你仍然能看到道砟：

因此，当你看到高铁轨道下有碎石（道砟）时，它通常是在高铁网络的特定低速或非主干区段，或者是在与其并行的普通铁路线上。

道砟在有砟轨道中扮演着极其关键的角色，其作用和意义至关重要：

分散荷载与支撑轨道：

• 这是最核心的功能。巨大的列车重量通过车轮传递给钢轨，再通过轨枕（枕木）传递到道砟层。
• 道砟由坚硬、大小均匀（通常25-50mm）的碎石（如花岗岩、玄武岩）组成，它们相互咬合、嵌锁，形成一个具有巨大内摩擦力和承载力的整体结构。
• 作用： 将列车施加的巨大集中荷载（每根轨枕承受数吨甚至十几吨力）分散传递到更大面积的路基上，防止路基因压力过大而发生变形、沉降或破坏。它就像一层“缓冲垫”和“承重梁”，支撑着整个上部轨道结构的稳定。

提供轨道弹性与减震：

• 道砟层并非完全刚性，碎石之间存在空隙和接触点。
• 作用： 当列车车轮滚过钢轨时产生的冲击和振动，会被道砟颗粒之间的摩擦、位移和微小变形所吸收和缓冲。这大大降低了传递到路基和周围环境的振动和噪音，提高了列车运行的平稳性和乘坐舒适性。

保持轨道几何形位：

• 轨枕是嵌入在道砟层中的。道砟的嵌锁力为轨枕提供了强大的横向和纵向阻力。
• 作用： 防止轨枕在列车运行产生的横向力（如过弯道）或纵向力（如启动、制动）作用下发生移位，从而保持钢轨轨距、水平、方向和高低等关键几何尺寸的稳定，这是列车安全高速运行的基础。

优异的排水性能：

• 道砟层具有丰富、贯通且不易堵塞的孔隙结构。
• 作用： 能够迅速排除轨枕、钢轨及路基表面的雨水和积水，防止水分浸泡软化路基土体，避免因路基承载力下降（翻浆冒泥）而导致的轨道沉降、变形。良好的排水是保证路基长期稳定的关键。

方便线路维修与调整：

• 相比无砟轨道，有砟轨道的一大优势就是可维修性好。
• 作用： 当轨道几何尺寸因长期荷载、温度变化或基础沉降而发生微小偏差时，养路工人可以通过“捣固”作业（用机械将道砟重新挤入轨枕底部和周围）来抬升或调整轨枕位置，恢复轨道的平顺度。道砟层本身也便于更换、补充和整修。

安全意义：

道砟的这些作用直接关系到铁路运行的安全：

• 防止脱轨： 稳定的几何形位（轨距、水平）是防止车轮脱轨的最基本保障。道砟提供的横向阻力至关重要。
• 防止轨道失稳： 良好的荷载分散和排水性能，防止了路基软化、沉降和滑移，避免了轨道整体结构的大变形甚至坍塌。
• 保障运行平稳： 减震和弹性作用减少了列车和轨道结构的动应力，降低了部件疲劳断裂的风险，也提高了乘客舒适度（避免剧烈颠簸）。
• 便于快速修复： 出现局部沉降或变形时，通过捣固等基于道砟的维修手段，可以相对快速、低成本地恢复线路状态，减少对运输的影响。

高铁为何主要采用无砟轨道？

虽然道砟优点很多，但在极高速度（300km/h以上） 下，其缺点变得突出：

• 维护工作量大： 高速列车对轨道平顺性要求极高。列车高速通过时产生的强大气流（列车风）会扰动道砟颗粒（道砟飞溅），加剧轨道几何状态的变化，需要更频繁、更精密的捣固和维护，成本高昂且影响运营效率。
• 变形相对较大： 道砟层在长期动荷载下会产生累积变形（下沉），需要定期补充道砟（“起道”作业）。
• 刚度不均匀： 相比混凝土整体道床，道砟轨道的局部刚度可能不够均匀，影响高速运行的极致平顺性。
• 道砟飞溅风险： 高速列车产生的强气流可能卷起道砟颗粒，对列车底盘、设备甚至行人造成损害。

因此，现代高速铁路主干线普遍采用无砟轨道（如CRTS I, II, III型板式、双块式等），将钢轨直接固定在混凝土整体道床上，具有高平顺性、高稳定性、高刚度、少维修的优点，更能满足高速、高密度、高安全性的运营要求。道砟则主要应用在速度相对较低、对维修成本更敏感或地质条件特殊的区段。

总结：

高铁轨道下的小石块（道砟），主要出现在其站场、低速区段或并行的普通铁路上。在有砟轨道中，它们绝非“不起眼”，而是承担着分散荷载、提供弹性、保持几何形位、高效排水和便于维修等核心功能，是保障铁路基础稳定、运行安全和持久耐用的关键部件。其重要性体现在防止脱轨、失稳、保障平稳运行和方便快速修复等安全层面。虽然高速铁路主干线为追求极致性能而采用了无砟轨道，但道砟在铁路网络中的广泛应用及其重要作用，依然不可替代。