106．为什么火车要在钢轨上行驶

汽车都是在公路上走，为什么只有火车是在钢轨上行驶呢？因为火车很重，如果在普通路面上行驶，车轨会陷进土里开不起来。火车在钢轨上行驶，钢轨能承受住火车的重量。而且钢轨是铺在枕木和碎石上的，火车通过时，钢轨就把重量通过枕木和碎石分散到路基上，火车也就能顺利地行驶了。钢轨不是一整条的，而是一段一段的，所以我们坐火车都会听到，火车经过钢轨之间的缝隙的时候，发出的哐当声。

钢轨的形成经历了一段发展史。16世纪下半叶，在英国和德国的矿山和采石场铺有用木材做成的路轨。在轨道上行走的车是靠人力或畜力推动的。这就是路轨的最原始形成，到了1767年，英国的金属大跌价，有家铁工厂的老板看到堆积如山的生铁，既卖不出去赚不了钱，又占用了很多地方，就令人浇铸成长长的铁条，铺在工厂的道路上，准备在铁价上涨的时候再卖出去。可是，人们发现车辆走在铺着铁条的路上，既省力又平稳。这样，铁轨就先于火车诞生了。

铁条上行车毕竟不是很方便的，于是，铁条得到了改进，做成凹槽形的铁轨。这种轨道可以防止车轮滑出，但容易在凹槽中积上石子、煤屑，铁轨很容易损坏。于是，人们把铁轨做成了上下一样宽，中间略窄的形状，这样垃圾不易积起，铁轨也不容易损坏。可是这种轨道不是很稳的，铁轨受到冲击容易翻倒而导致车辆出轨翻车。人们又把铁轨的下面加宽，造成像汉字的“工”字形，这种形状的轨道既稳定又可靠，一直沿用到今天。

你是不是觉得那个“哐当”声音很难听？为什么我们不把钢轨之间的缝隙修好，就不用听到那么不好听的声音呢？可是，把钢轨之间的缝隙接合是好还是坏呢？(www.daowen.com)

其实，钢轨间留有缝隙是为了解决钢轨的热胀冷缩问题。

在一般的情况下，外界温度的变化会使物体产生热胀冷缩的现象，即：随着温度升高，体积就增大；温度降低，体积就缩小。但也有例外，比如水结冰以后，体积反而会增大；又如压力等条件变化，物体体积变化的情形也会有所不同。在一定的温度下，钢轨的长度是不变的，可是当温度发生变化时，它的长、宽、高都会随着变化。假如安装时钢轨之间严丝合缝，确实可以减少列车通过时使人讨厌的“咯噔”声和颠簸，可是，因为热胀冷缩现象的存在，夏天的天气炎热时，钢轨长度就增大，没有预留缝隙的钢轨只有向上隆起，这样对行车安全很不利。为了避免这种情况，就必须在钢轨之间预留缝隙。但是，钢轨间的缝隙到底应该留多大适当呢？为了行车的安全，轨缝一般不可以超过1毫米，由实验推测：钢轨温度每变化1℃，每一米钢轨就可以伸缩0.0000118米。在中国，南方跟北方的铁路线上，冬夏之间的气温一般可相差80℃左右，根据固体线的膨胀关系计算下来，每一段钢轨的长度以125米为宜。

当然，为了提高行车的速度、保证行车的安全，也为了消除那些讨厌的“咯噔”声和颠簸，最好还是减少缝隙。如果在炼钢时候，想办法改变钢材的性质，减少钢材的热膨胀系数，就可以大大地消除钢轨的热胀冷缩现象，这样的钢轨长度就可以加工比较长，减少预留缝隙。现实的高速铁路钢轨每一段都很长，铁路上预留的缝隙比较少，在这样的铁路上旅行，旅客就会觉得更加舒适。