铁轨的发明与轨制改革

不少人以为，自火车诞生之日起就有了铁轨——其实不然，早在火车发明之前就有了轨道。只是最初的轨道不是钢铁造的，而是在石头上凿出的辙道。古埃及人就是利用这种辙道把每块两吨多重的大石块运到金字塔建筑工地上去。

铁轨的发明

16世纪时，人们开始在矿山上使用木轨，装着煤和矿石的小车可以在木轨上行走自如。到了1767年，英国金属价格大跌，一家生铁加工厂的老板生怕亏本，把所存的生铁浇铸成板条形的铁条铺在工厂的道路上，打算等铁价上涨后再拆下来卖。人们很快发现，车辆走在铺着铁条的轨道上非常省力，于是就想到用铁条来为车修筑道路。此后，经过一番改进，人们在凹形的铁条旁做出一个凸缘，以防止车轮滑脱，并将其称为“角铁轨”。可是，角铁轨不耐用，易损坏，而且容易积上垃圾和石子，妨碍车辆通行。于是，人们又把它改造成凸形轨。最初的凸形轨两面一样大，但这样很不稳定，容易出轨甚至造成翻车。经过长期的研究和探索，人们逐渐把凸形轨的下部加宽，设计成工字形钢轨。由于这种钢轨既节约材料，又稳定可靠，一直沿用至今。

两根钢轨之间的距离称为“轨距”。全世界的铁路大约6六采用1435毫米的轨距（在1886年的国际铁路会议上被定为标准轨距）。你也许会发问：为什么不采用一个整数呢？这里有一个典故。公元前55年，强盛的古罗马帝国发动侵略战争，一直打到大不列颠（现在的英国）。罗马人的战车在英国土地上横冲直撞，到处留有战车辙道的痕迹。人们测量了一下，正好是1435毫米。因此，一般认为铁路轨距来源于马车两个车轮之间的距离，或者是两匹并排的马匹距离。久而久之，这种轨距沿袭下来。1825年，英国在斯多克顿至达林顿之间修建世界上第一条铁路时就采用了这种轨距。大于这个标准的叫广轨铁路，从五呎到八呎六种;小于标准的叫狭轨铁路，从二呎到四呎三吋七种。

200年前，欧洲的陆上交通仍然靠马车或铁路马车（即马车在铁路上行驶）。1807年，英国人特勒维雪克制造了一辆蒸汽机车，重5吨，每小时行驶8公里，只能牵引十几吨货物，比马车好不了多少，没有受到人们的重视。但出生在英国纽卡斯尔的放牛娃斯蒂芬森却对此很有兴趣。经过苦心研究，在前人成就的基础上，斯蒂芬森在1814年造出了第一台蒸汽机车。这台机车一次能牵引30多吨货物，并且解决了经常脱轨的问题，但走得慢，噪声大，烟囱里冒出的火苗把附近的树木都烧焦了。多次改进后，1825年，“旅行号”终于诞生了。

1825年9月27日，“旅行号”在世界上第一条铁路进行了盛况空前的试车表演，斯蒂芬森亲自驾驶机车，牵引着12节煤车、20节乘客车厢，从斯多克顿鸣笛启动，铁路两旁人山人海……当列车安全进入达林顿车站时，才知道车上共有450名旅客，载重达90吨。

4年后，斯蒂芬森又与自己的儿子共同制造了“火箭号”机车，在利物浦附近参加了一次火车功率比赛。“火箭号”平均每小时行走22公里，牵引17吨重量，在规定的公里路程中未发生故障，荣获冠军。

后人把斯蒂芬森称作近代蒸汽机车的奠基人。从此，火车得到了人们的重视，鐵路作为一种崭新的运输手段诞生了。

中国轨制的建立

中国的铁路兴起于19世纪80年代，列强以借款形式向中国输出铁路技术和产品。负责技术的工程师将各国的技术标准也带到中国，因而中国当时的铁路就像一个万国铁路博览会，各铁路最明显的区别就在于铁轨。

列强中数英国对近代中国影响最大。中国最早的铁路都是英国人自建和帮建，轨制上完全沿袭英制。唐胥铁路建设时，采用英制四呎八吋半（1435mm）的轨间距，后来很多铁路也都按此执行。采用其他制式的铁路也有不少，如采用法制的有芦汉铁路，采用俄制的有东清铁路。

大半个中国基本都使用英制，比如萍株铁路光绪二十五年（1899年）开始建设，全路1905年竣工，长90公里。钢轨85磅的仅占三成，比利时制的76磅轨占七成，都是汉阳铁厂制造。轨距四呎八吋半，枕木都是湖南产杉木。

东清铁路俄国兴建，光绪二十七年（1901年）竣工，轨重24磅，《合办东省铁路公司合同章程》记载：“至铁轨之宽窄，应与俄国铁轨一律，即俄尺五幅地，约合中国四尺二寸半。”

正太铁路光绪三十年（1904年）开工，光绪三十三年（1907年）九月竣工。由石家庄至太原，共242公里。华俄银行提供4000万法郎贷款，由法国工程师建设。轨间距采用法制1米，铁轨每米28公斤，枕木为日本橡木。这就是山西铁路使用窄轨的起源。

轨制的混乱沿袭近百年，直到1911年清朝覆灭时，“正太、汴洛、萍株、道清、沪宁、京张、广九、吉长、张绥、津浦、粤汉、川汉等路所有轨式轨量靡不互相参差，即验收钢轨章程亦复淆杂分歧莫衷一是。”

偏远省份的支线铁路因山区修路艰难，延长到民国仍然采用狭轨制。如吉林双城铁路1913年竣工，轨距四呎，轨重7磅半。云南个碧铁路1921年底竣工，轨距六法吋，轨重35磅。福建龙溪铁路1918年竣工，轨距二呎六吋，轨重9磅。

其他如运煤运铁专线，也是采用的狭轨。如江苏贾汪铁路、直隶柳江铁路、安徽桃荻。

轨制不一一直是困扰中国铁路的问题，也一直是铁路技术和主管部门力图解决的问题。

铁路轨制的技术标准主要有几条：一是轨间距，二是材质，三是铁轨每码重量。配套有枕木标准。

各国制式轨间距在中国铁路使用的有英制四呎八吋半、日本三呎六吋、法制一米等，铁轨材质有贝色麻钢、马丁钢等品种，重量有60磅、85磅、28公斤、40公斤不等，长度按英制为30英呎，枕木有木质钢质铸铁和混凝土四种不同材质。

铁轨的生产自汉阳铁厂投产以后就成为专供厂家，清政府多次下旨要求全国铁路建设必须使用汉阳铁厂铁轨。可惜汉阳铁厂技术不过关，在光绪三十二年（1906年）前，该厂生产贝色麻钢轨，磷多碳少，材质脆软，各路都不愿意使用。后来改为马丁碱法生产以后，材质得到提高，但产能上不去，年产仅几万吨，还是满足不了需要。

光绪二十九年（1903年），商部奏订的《铁路简明章程》，第十三条规定，铁路轨间距为四呎八吋半。其后，光绪三十二年（1906年）初又再次奏请厘定轨距。

宣统三年（1911年）五月十八日，邮传部奏请轨制划一，明确以英制四呎八吋半为标准，以马丁钢为材质，干路铁轨重量85磅，支轨75磅。

川汉、粤汉铁路开工前夕，邮传部向朝廷呈上了《遵订铁路钢轨验收章程折》，附录中详细规定了铁轨的技术参数，对每码85磅钢轨的材质、重量、长度、钻孔、承重承冲压、包括螺丝等配件都作了详细规定。

至此，中国铁路铁轨的标准正式建立。

中国铁路的铁轨长度经历了从解放前的10米，到解放初期的12.5米，再到上个世纪70年代的50米， 直到今天高铁中运用的长钢轨。

百年枕轨之变

多少年来，人们出门坐火车都能听到车轮和铁轨之间有节奏的“哐当”声，今天在动车、高铁上，“哐当”声再也听不到了。

火车的“哐当”声和铁轨之间的缝隙有密切关系。中国铁路的铁轨长度经历了从解放前的10米，到解放初期的12.5米，再到上个世纪70年代的50米，直到今天高铁中运用的长钢轨。随着铁轨变得越来越长，轨枕也不断变化以适应新的需要。

别看轨枕模样单调划一，作用却很大。轨枕既要支承钢轨，又要保持钢轨的位置，还要把钢轨传递来的巨大压力再传递给道床。当列车经过时，它可以适当变形以缓冲压力。

枕木方面除了用钢制枕木的淞沪铁路、胶济铁路、湖北大冶鐵路外，其他都是普通木枕，来源多为日本北海道和我国鸭绿江沿岸。光绪三十年以前，每根枕木仅几角钱（银圆），宣统以后为1元。民国以后枕木开始涨价，每根涨到3元。

1923年5月24日，民国交通部召开枕木专题会议。会议比较了钢枕、各种木枕的优劣和价格，决定采用焦煤油制炼木枕，每根价格4元，使用寿命15年。原木产地以湖南杉树、江西檀栗樟树为主，采购价仅每根1.7元。这样，轨距为英制四呎八吋半，以马丁钢为材质，干路铁轨每码重量85磅，支轨每码75磅，枕木采用焦煤油制炼木枕的标准相对定型。

但由于中国木材资源缺乏、价格贵，后逐渐被水泥枕所取代。当列车速度达到200公里以上时，水泥枕已经不再适应需要，所以有了现在的整体道床。整体道床一来可以保障火车运行更平顺，二来火车速度也可以提高。

中国铁路的轨制从轨距到铁轨长度，从材质到制炼枕木，铁轨的标准一直沿用到现在，转眼已经100年。

◎ 来源|综合光明日报、搜狐号“轨道世界”、国是直通车