有火車(chē)必然有軌道，火車(chē)與軌道是一對(duì)密不可分的“兄弟”?？墒悄阒绬?？軌道的誕生遠(yuǎn)比火車(chē)早得多，它經(jīng)歷了從木軌到鐵軌再到鋼軌的過(guò)程。軌道是保證火車(chē)安全運(yùn)行的“根基”。在過(guò)去漫長(zhǎng)的歲月里，人們不知花費(fèi)了多少心血，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，才使軌道成為今天這個(gè)樣子。
原始的木頭軌道
早在16世紀(jì)中葉，英國(guó)的鋼鐵工業(yè)興起，到處都在采礦?？墒?，當(dāng)時(shí)礦山運(yùn)輸還很落后，鐵礦石全靠馬拉、人背，勞動(dòng)效率極低。為了多運(yùn)鐵礦石，有位公司老板想出一個(gè)法子：從山上向坡下平放兩股平行的圓木，一根接一根地?cái)[到山下。當(dāng)裝滿礦石的斗車(chē)順著兩股圓木下滑的時(shí)候，山上的人大聲喊叫著：“注意，車(chē)下來(lái)啦！”山下的人也大聲回應(yīng)：“車(chē)到啦，好！”
這就是初期的木頭軌道。
木頭軌道制作簡(jiǎn)單，由上向下運(yùn)送重物也很省力，一時(shí)受到歡迎。不過(guò)，如果在平地上使用木頭軌道效果不大，省力也不多。而且，這種木頭軌道不耐用，磨損大。
早期的生鐵軌道
到了1767年，有人試著用生鐵制成軌道，以取代木頭軌道，使之成為真正意義上的“鐵路”。這比司蒂芬孫于1825年發(fā)明火車(chē)早了半個(gè)多世紀(jì)。鐵軌比木頭軌道的體積小許多，可直接放在地面上，斗車(chē)的輪子也是鐵制的，推起來(lái)“當(dāng)當(dāng)”作響，運(yùn)煤、送貨省力省時(shí)。但是，斗車(chē)內(nèi)裝的東西不能過(guò)重。有一回，一輛斗車(chē)裝貨多了，把鐵軌壓到了地面下，結(jié)果車(chē)翻貨出，差點(diǎn)傷了人。
怎么辦？看來(lái)，必須解決地面的承受力問(wèn)題，同時(shí)還要考慮鐵軌的長(zhǎng)度問(wèn)題。就是在解決這些問(wèn)題的過(guò)程中，逐漸形成了今天的鐵路。
熟鐵代替生鐵
隨著火車(chē)頭牽引的車(chē)廂越來(lái)越多、載重越來(lái)越大，為了解決軌道承受力不足的問(wèn)題，人們便用軋制的熟鐵代替生鐵。這種軌道比原先的軌道好，不發(fā)脆，在重壓下不致斷裂。因此，軌道的制作又大大改進(jìn)了一步，雖然形狀照舊，可強(qiáng)度大為提高。后來(lái)，人們又發(fā)明了鋼軌，從根本上解決了軌道承受力問(wèn)題。
巧解壓力難題
火車(chē)自身的重量很重。有人想到：如果把這個(gè)重量分散到枕木上，再由枕木分散到道床上，道床所受的力再均勻地分散到路基上，這個(gè)力量就變得小了許多。經(jīng)過(guò)這樣的傳遞過(guò)程，接觸面積逐漸增大，單位面積的壓力就相應(yīng)降低，路基就不會(huì)被壓壞了。
這個(gè)思路是很科學(xué)的。可以說(shuō)，今天的鐵路仍然是根據(jù)這個(gè)原理建成的?？墒蔷唧w地說(shuō)，道床應(yīng)該鋪成什么樣子？使用什么材料？此外，枕木尺寸多大適宜？這一系列的問(wèn)題需要解決。19世紀(jì)初，英國(guó)鐵路公司征求新的軌道設(shè)計(jì)方案，并設(shè)數(shù)萬(wàn)英鎊重獎(jiǎng)。一時(shí)間，英國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)等國(guó)的應(yīng)征者蜂擁而至，圖紙、模型堆積似小山。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家們篩選，最終形成最優(yōu)方案：把枕木鋪在用石子堆成的道床上，再把鋼軌釘在枕木上。這樣一來(lái)，道床上的石子可以調(diào)整鋼軌頂面的高低不平，防止枕木移動(dòng)，而且利于排水。
鋼軌怕冷又怕熱
火車(chē)行駛的路程很長(zhǎng)，鋼軌則不可能無(wú)限長(zhǎng)，一般一根為12米～25米。早期的軌道是一根緊接一根，之間的接縫沒(méi)有一點(diǎn)空隙。夏天酷熱，鋼軌受熱膨脹，把筆直的鐵路“頂”得彎成個(gè)凸肚子，火車(chē)無(wú)法行駛；冬天寒冷，鋼軌又收縮，發(fā)生斷裂，火車(chē)同樣無(wú)法行駛。這件事教育了鐵路建筑者，他們想：如果在鋼軌的接頭之間留點(diǎn)縫隙，還怕它熱脹冷縮嗎？
無(wú)縫鋼軌誕生
舊的問(wèn)題解決了，又出現(xiàn)新的問(wèn)題：鋼軌的縫隙接頭越多，火車(chē)運(yùn)行中的震動(dòng)就越劇烈，發(fā)出的噪聲也就越大。而且，鋼軌的裂損有60%是產(chǎn)生在接頭處。于是，人們又開(kāi)動(dòng)腦筋，設(shè)法解決鋼軌的縫隙問(wèn)題。

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