[科普中国]-铁路兄弟：高铁与动车的区

根据铁道部目前定义：高铁，指代时速在300公里级别的铁路线路；动车，指代时速在200公里级别的铁路线路。

严格意义上来说，高铁是铁路线路类型，动车是列车车型。两者不是同一个概念。但是，在中国，动车、高铁又分别代指不同的铁路线路类型。

从轨道上来区别：一个是有砟轨道，一个是无砟轨道。无砟铁轨见不到小石子，一般而言，高铁在无砟铁路上行使，动车在有砟铁路上行使。

“无缝线路”与“咯噔”声

火车轮子与铁轨撞击会产生“咯噔” 声，这是我们所理解的也很熟悉的声音。可是，为什么现在的高铁上，我们就听不到这种“咯噔”声了呢？原来，人们对钢轨进行了改进。以前工厂里制造出来的钢轨是25米的标准，人们用两块铁夹板把25米长的钢轨两两夹紧、锚固连接起来就形成了长长的铁路线。因此，每隔25米就会有钢轨接头。由于热胀冷缩的原因，以及不同季节间气温的变化，都会引起钢轨长度的伸缩变化。因此，在铁夹板的接头处，两根钢轨端部之间是有一定的轨缝的。正是因为这个轨缝才产生了“咯噔”声。

现在列车通过轨缝时再也没有“咯噔” 声了。这是因为人们用焊接的方法将钢轨一段一段地焊接起来了，列车也因此运行得更加平顺，对钢轨接头处形成的周期性破坏也得到了很大程度的削弱。像这样的铁路线路，人们称之为无缝线路。无缝线路现在普遍应用于地铁线路与中国高铁中。

铁路上的无缝线路

无缝线路究竟有没有缝？

无缝线路不仅可以增加人们乘坐火车的舒适程度，而且也降低了车轮与铁轨碰撞对车辆和轨道结构造成的负面影响。无缝线路真的一点缝都没有吗？大家知道热胀冷缩的道理，钢轨当然也会这样。当外界温度升高时，铁轨会膨胀，长度变长；当外界温度降低时，铁轨会收缩，长度变短。本来有缝线路带有轨缝，为钢轨的这种热胀冷缩预留了空间。无缝铁轨取消了轨缝，所以温度变化时钢轨就会在沿长度方向产生“应力” ，温度上升时会产生相互挤压，温度下降时会收缩。当这种挤压和收缩超过轨道横向阻力和拉伸力时，会产生“胀轨跑道” 和“断轨”现象。这时，列车通过时将会脱轨，从而造成生命与财产的损失。因此无缝线路不能过长。也就是说，铁路线路在一定的距离内还是有缝的。

建设中的高铁线路

铁轨间默默无声的小石子哪去了？

铁轨间存在的小石子，被称为道砟。有小石子的轨道就叫做有砟轨道。道砟是铁路的消音器，当火车的车轮和钢轨产生噪声时，道砟会像海绵一样吸收一部分噪声。下雨的时候，道砟间还能起到排水的作用。但是，火车重量大、速度快，会频繁对轨道产生震动，小石子被震得更加紧密了。同时也使路基下面的泥水涌了上来堵塞了小石子间的空隙，导致轨道弹性降低，影响乘坐的舒适度。

如今，中国铁路事业正向货运重载化和客运高速化的方向发展。目前，中国的高铁大多采用高架桥的形式，当客运列车飞奔时，很有可能会使道砟飞溅出来，对桥下的物体和行人带来危害。而货车的重量则会将道砟向两侧挤压，使得线路变形，给行车也会造成安全威胁。在这种情况下，人们用混凝土板代替了道砟，人们把这种新型的轨道结构称为无砟轨道。现在，中国高铁客运高速化，普遍采用的就是无砟轨道。

有砟轨道

高铁车顶上的“大辫子”

高铁的车顶上有一根“大辫子”，要想弄明白这根大辫子的秘密，我们首先要弄明白高速列车是依靠什么动力来行驶的。“火车跑得快，全靠车头带”，车头实际上就是指机车，它是列车的驱动设备。机车一般分内燃机车和电力机车。在中国，内燃机车是指以内燃机产生动力来驱动车轮的设备；而电力机车则是以电力为能源来驱动车轮的设备。

电力机车所需的能源是由供电系统来提供的，它由牵引变电所和接触网两个部分所组成。铁路沿线有许多牵引变电所，它们负责将从国家电网送来的110千伏高压电转换成27.5千伏，输送到电力机车或动车组接触网上。动车组接触网是由许许多多的金属导线组成的，铁路线有多长，接触网就有多长。高铁列车车顶上的那根“大辫子” 是从接触网上取电的一个受电装置。“大辫子”的学名叫做受电弓，通过与接触网导线之间的接触而将电流引导到机车上，从而牵引列车运行。受电弓的制作要求特别高，因为受电弓与输电导线之间是一种弹性接触，一旦发生接触不良或脱开，就会使列车的牵引电动机的功率降低或干脆失去电流，从而造成列车减速甚至停车。高铁列车车头上和动车车顶上都装有受电弓，这种受电弓可以自动升降，升起时与供电导线接触，降下时与供电导线脱开并平卧在车顶上。

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