2015年，一位外国游客上传的一段视频引起了惊叹：在以300公里的时速飞驰的京沪高铁中，一枚硬币竖立了整整9分钟都没有倒下。“现代高速铁路既快又舒适，中国高铁已经成为全球高铁的领导者。”这名外国小伙在视频中说道。

今天，我们就来看看硬币“竖立不倒”的秘诀——我国的新型铁路钢轨：无缝对接的它，就像一条绳子一样“柔软”、有韧性。


中国钢轨真的是软的吗？
以前，钢轨和车轮运作起来就是一个“互相折磨”的过程，“咣当—咣当”的响声之下，每一声都象征着严重的铁路磨损。那个年代更换铁轨的技术难题很大，往往需要花费好几天，在这期间会有许多列车班次被延误，所以，人们想了一个主意，那就是加大铁轨的硬度，再定期对车轮进行检修和更换，从而减少了在钢轨上“动工”的频率。


所以，以前的钢轨普遍把硬度做得更高，而且由于钢轨的标准长度最多只有25米，需要用接头夹板和绝缘结把这些钢轨连接在一起，相邻的钢轨中间还必须留有几毫米到十几毫米的缝隙，用来适应热胀冷缩的要求，所以老旧钢轨也就留下了噪音大、颠簸的缺点。

这种钢轨让列车的速度上不去，运输也存在危险性，后来我国积极借鉴国外的铁路经验，进化出了一种全新的优异钢轨，就是题图中那种看起来像面条一样柔软的“软铁轨”。
当然，这个软其实是相对的，本质其实是由于钢轨在拨动的瞬间受力不均，所以呈现出了弯曲，在摄像机的记录下看起来像面条一样柔软。


“软钢轨”是如何铸成的？
这些钢轨虽然“软”，但也要经历一个千锤百炼的过程。

钢轨是使用高锰钢制成的。锰钢是一种脾气古怪的钢材，根据钢中锰的含量不同，会呈现出截然不同的性质。

如果钢中仅有2%~3%的锰，这时候的锰钢就像玻璃纸一样易碎易断裂；但如果加入的锰含量大于13%，它又会呈现出前所未有的硬度和韧性，这种钢被称作高锰钢。

高锰钢


但高锰钢的韧性要用于铁轨还是有些不足，于是，科学家们又在里面加入了一种少见的金属——铟，铟往往加在钢轨的上部，增加了和车轮接触的那一层钢轨的韧性，使其具有一定“弹性”，这样车轮和钢轨两者都能同时得到保护，不仅减少了修理周期，还保证了火车的运行安全。

另外，根据列车的种类不同，比如普通火车、高铁、重载铁路，他们的钢轨的标准也存在很多差距，比如说，重载铁路的钢轨需要达到每米75公斤的标准，而普通火车和高铁的钢轨只需要每米60公斤。

但高铁由于对速度的要求高，所以对钢轨精炼的技术要求更高，比如说，高铁钢轨的脱碳层必须要浅。


脱碳是什么呢？指的是钢材中的碳因为高温，和空气中的氧气发生氧化作用，生成一些含碳气体而导致钢材中的碳层“脱落”的现象。碳在钢材中起到增加硬度的作用，一旦失去了碳，钢材的耐磨性和疲劳极限都会急剧下降。因此对于这种要求特别高的钢轨，甚至需要在隔绝空气的条件下进行“精轧”。


铁轨造出来之后，还需要克服热胀冷缩的难题。之前铁轨之所以会响很大程度上就是因为相邻钢轨的缝隙，如果要制造无缝钢轨，这就意味着不会再给热胀冷缩留下变形的“余地”，那么，钢轨中无可释放的应力又该如何是好呢？

目前，钢轨设计师解决这个问题的方法，就在于给钢轨设置一个“缓冲区”和“收缩区”。整条钢轨除了这两个部分以外还有一个固定区，它们起到的作用就像字面意思那样。


固定区的钢轨收缩是完全被锁定的，而收缩区留有一些细缝，用于满足应力释放的要求，缓冲区则介于两者之间。至于收缩区的这个“缝”应该留多大，还需要综合到当地地区的最高气温和最低温度来决定。


可以说是比起以前死板的固定规则，这样更加照顾当地的地质和气候条件，钢轨自然也就很少出现热胀冷缩导致的故障了。

另外，现代钢轨除了“软”，还有一个显著的特点就是变长了。现在作为原材料的短钢轨也足足有100米，是以前的四倍之多。

我们拿亚洲最大的长钢轨焊接基地——石板滩焊轨基地来举例子，这里的厂房足足长2.9公里，宽度却只有50米，长宽比为58:1，从空中俯瞰就像一条长长的丝带。


从这种厂房运出的钢轨保证了足够的顺直，而这些100米的钢轨还要拼接成500米长轨，在最高温达达到1400℃的焊机“挤压”下，两根钢轨迅速融合成一根。

值得一提的是，不同型号的钢轨在正式焊接前还需要进行“落锤试验”，具体的操作就是将两根试焊接的铁轨竖立起来，从5.2米的高度咋下一个1吨重的巨石，如果钢轨不会断裂，即为合格。


500米的钢轨是怎样的概念呢？用普通的速度步行，都需要6~7分钟才能走到尽头，这样的钢轨运输起来更是一个大工程，需要36台平板车拼接成一道“风景线”，浩浩荡荡护送上路。


特殊钢轨带来高效率
这些钢轨就像“骨头”一样支撑起了我国的铁路工程，它能带来的好处也是不计其数的。

除了能减少车轮和钢轨之间的摩擦，减少检修频率，还可以极大缩短检修工人的时间，节省很多力气。

原来，检修一条铁路需要花好几天，现在却只要几小时。今年6月4日晚间，京九铁路进行了一次大型的换轨修理，一百多名工人在重型机械的帮助下，仅仅用170分钟就换完了一条1260米的铁路。


换轨车的夹轨钳稳稳夹住旧钢轨，一提、一放，坚硬的钢轨就像面条一样被移到道床外了，取而代之的是一根坚固的新钢轨入槽。在哨声的有序指挥下，平均每100米仅需要4分钟时间来换轨。

换轨完成后，工人们还需要检查钢轨的拉伸情况，完成焊接、打磨，在一轮回检后所有工序才宣告完成。铁轨是骨架，工人是血肉，用自己的双手和肩膀扛起了铁路安全的大梁。