高速铁路为什么分有砟和无砟？

铁路分有砟轨道和无砟轨道的原因是：

一、随着英国工业革命，为了把大量的矿石从矿区运到最近的码头，1605年有了第一条用木条铺成的轨道。18世纪中叶，出现了铸铁轨道。19世纪40年代，在铁轨下铺设了与之垂直的木轨枕，用来连接两根铁轨。

随着经济的发展，有了钢铁的出现，轨道也就有了技术提高。

1865年，钢轨代替了狭义铁轨，有砟轨道建成的轨道具有了现代轨道结构的基本结构形式，为减少地面应力，在地面上轨枕下铺设一层碎石组成的道床，碎石道床还提高了轨道的弹性和排水性能，使轨道便于维修，用散体材料碎石组成道床的传统轨道形式，也叫普通轨道，即我们最常说的有砟轨道。有砟高铁一般使用路基，最高设计行车时速250公里，有砟轨道一般使用高架路桥设计行车时速350以上。

二、随着现代经济和技术的飞速发展，火车也比之前的先进，速度提高很多，所以对轨道的要求也就提高了。这就有了现在的无砟轨道的诞生。

无砟轨道由钢轨、扣件、单元板组成，起减震、减压作用。无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，钢轨、轨枕直接铺在混凝土路上。无砟轨道是当今世界先进的轨道技术，可以减少维护、降低粉尘、美化环境，比较舒适 而且列车时速可以达到500公里以上。

无砟轨道：

有砟轨道：

有砟轨道，路轨下铺设道砟（也就是石子）作为基础；无砟轨道，路轨下铺设轨道板作为基础。相对有砟轨道，无砟轨道更为平顺、有利于提高列车运行的平稳性。

一、无砟轨道相较有砟轨道的优点

1、维修费用低 

根据德国高速铁路的资料，当行车速度为250～ 300km/h时，其线路维修费用约为行车速度为160 ～200 km/h时的2倍；速度为250～300km/h时，通过总重达3亿吨后道砟就需全部更换，而在160～200km/h时，通过总重则可达10亿吨。日本对高速铁路桥上的有砟轨道与无砟轨道维修费用进行的统计分析表明，有砟轨道的线路维修费用比无砟轨道高111%，也就是说有砟轨道的维修费用相当于无砟轨道的2倍多。鉴于这一情况，许多专家认为，从经济角度和维修管理角度看，高速铁路应采用无砟轨道。特别是在桥隧结构上，由于无砟轨道减少了二期恒载和建筑高度，采用无砟轨道更为有利。 

2无砟轨道还具有使用寿命长、线路状况良好、不易胀轨跑道、高速行车时不会有石砟飞溅 

除此以外，无砟轨道还具有使用寿命长、线路状况良好、不易胀轨跑道、高速行车时不会有石砟飞溅等优点，因此无砟轨道在国外高速铁路上获得了越来越广泛的应用，其铺设范围己从桥梁、隧道发展到上质路基和道岔区，无砟轨道结构在高速铁路上的大量铺设已成为发展趋势。拿板式无砟轨道来说，它取消了传统有砟轨道的轨枕和道床，采用预制的钢筋混凝土板直接支承钢轨，并且在轨道板与混凝土基础版之间填充CA砂浆垫层，是一种全新的全面支撑的板式轨道结构。显示出稳定性、平顺性良好；建筑高度低、自重轻，可减小桥梁二期荷载和降低隧道净空；轨道变形缓慢，耐久性好；不需要维修或者少维修且维修费用低等优点。无砟轨道对工程材料和基础土建工程的要求都非常高，因此初期建设费用高于有砟轨道，但是它的稳定性好、使用寿命长。因此，在铁路客运专线中采用板式无砟轨道结构已成为现在高速铁路建设的主流模式和必然趋势。    

二、高铁如果采用传统的有砟轨道即道砟+枕木的模式会产生下列问题：

1 道砟飞溅，击打列车，导致车体损坏或人员伤亡

2 轨道变形大，修复工作量大

3 枕木下方的道砟迅速粉化，影响行车安全   所以高铁一般采用无砟轨道，它采用板式道床或整体式道床，没有单独的轨枕，轨道相对较稳定，维修工作量小，乘坐舒适性更高。 与任何事物一样，都是一分为二的，再先进的技术也存在欠缺之处。在2005年出版的德国《轨道概论》中详细的描述了无砟轨道十个方面的不足：

三、无砟轨道不足之处

一是投资问题。无砟轨道的初期投入比有砟轨道高得多，在优化施工方法与建设量增大情况下，无砟轨道的成本系数仍为有砟轨道的1.5～2.0。另外，随着运营时间的延长，无砟轨道钢轨打磨工作量比有砟轨道大、修复工作比较复杂等都会增加投入，而这些投人在初期是无法计算的。 

二是混凝土无砟轨道为刚性承载层，当达到承载强度极限时将产生断裂，并引起轨道几何尺寸的突变或出现难以预料的恶化状况。

三是无砟轨道的建设和维修都远未达到自动化程度，无砟轨道的质量需要高水平的养护措施提供保障，这意味着在施工工序和质量控制方面都要增加额外的费用和时间。建立期间的质量缺陷将为整个使用寿命期留下隐患，并需要花高昂的代价进行弥补。而有砟轨道维修的大型养路机械作业精度越来越高、作业质量越来越好、保持轨道几何状态的周期延长，这些都会增强有砟轨道的竞争力。

四是无砟轨道作为刚性结构，在后期运营阶段允许作少量补修，如调整轨道几何状态，不仅十分困难，而风险需要花费高昂代价。

五是无砟轨道不能在粘土深路堑、松软土路堤或地震区域铺设。

六是无砟轨道噪声水平比有砟轨道高约5 dB，必须采取有效的降噪措施。

七是对脱轨或其他原因导致的严重损坏还没有特别有效的措施，而且一旦发生问题，修复时间很长。

八是无砟轨道改进的可能性很小。

九是在路基上铺设无砟轨道时，在任何情况下都要铺设防冻层（至少70cm厚）。要延长无砟轨道的寿命周期，水凝性材料层厚度几乎不能减少。路基处理深度也比有砟轨道深。

十是目前大部分的经济研究没有考虑无砟轨道到了寿命周期后高昂的再建费用。 

有砟轨道，路轨下铺设道砟（也就是石子）作为基础；无砟轨道，路轨下铺设轨道板作为基础。相对有砟轨道，无砟轨道更为平顺、有利于提高列车运行的平稳性，且高速列车通过时不会出现道砟粉化乃至飞溅（小石子被列车高速通过时产生的气流卷起，可能对列车造成危害）的问题、有利于提高列车运行的安全性，从而允许更高的运行速度，此外后期的养护成本也较低（轨道板的使用寿命较长，而道砟因存在粉化问题需要经常进行养护作业——这也是一些标准并不很高的线路却特意在不便于养路工作的长大隧道内采用了无砟轨道的原因之一）。当然无砟轨道也有一些缺点：建设成本较高，技术要求较高，而且建成之后比较难以进行调整，如果没有事先预留的话想要增建车站或者接入新线都比有砟轨道来得困难。不过，能否满足列车高速化运行的要求总是放在考量标准的第一位的。

（2015年TGV列车脱轨事故是因为列车在曲线段严重超过限速运行，与轨道本身无关。唯一能归咎于有砟轨道的是另一次列车脱线事故后飞溅的道砟击伤了多名正在附近站台上候车的乘客，幸无人员死亡）。虽然其中有一些客观条件上的原因，如法国境内地质总体稳定、且高品质道砟的资源较为丰富，但还是能说明有砟轨道和高速铁路并不必然矛盾。

目前，国内几乎所有的设计250km/h的有砟线路都被限制在210km/h以下运行（在今年1月份调图之后，海南东环高铁恢复了250km/h的设计速度）。在2011年8月之前，设计250的有砟线路也曾按250km/h运行了相当一段时间。在一些试验中还曾在有砟轨道上达到过更高的速度，如甬台温铁路的最高292km/h，赣龙提速实验的310km/h（不过似乎这一实验并不是为国内运营环境下的提速而做的），大西高铁原平-太原的有砟实验段的最高385km/h。值得一提的是合福高铁的巢湖东站正线采用有砟轨道，也能满足高铁列车以正常的300km/h运营速度全速通过。建设中的京张高铁也计划采用有砟+无砟的模式，不过有砟路段的设计速度为250km/h。

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