鋼軌斷面的特點和改進趨勢

鐵路車速和軸重的不斷提高，要求鋼軌具有更大的剛度和更好的耐磨性。

為使鋼軌具有足夠的剮度，可適當增加鋼軌高度，以保證鋼軌有大的水平慣性矩。同時為使鋼軌有足夠的穩定性，在設計鋼軌度寬度時應盡可能選擇寬一些。為使剛度與穩定性匹配最佳，各國通常在設計鋼軌斷面時控制其軌高與底寬之比，即H/B。一般H/B控制在1.15～1.248。一些國家鋼軌的H/B值如表所示。

一些國寒的鋼軌軌高與底寬比(H/B)

改進軌頭斷面設計也是提高剛度和耐磨性的方法之一。

早期鋼軌的軌頭斷面，其踏面比較平緩，兩側采用半徑較小的圓弧。直到20世紀五六十年代，發現無論原設計的軌頭外形如何，經列車車輪磨耗，軌頂踏面外形幾乎全都呈圓形，而且兩側圓弧半徑較大。經實驗模擬發現，軌頭剝離與軌頭內圓角處輪軌接觸應力過大有關。為減少鋼軌剝離傷損，各國都對軌頭圓弧設計進行了修改，以使塑性變形達到最小程度。

第一，各國在軌頭踏面設汁上遵循了這樣一條原則：軌頂踏面圓弧盡量符合車輪踏面的尺寸，即踏面圓弧尺寸，如美國的59.9kg/m鋼軌，軌頭圓弧就采用R254-R31.75-R9.52；前蘇聯的65kg/m鋼軌，軌頭圓弧采用R300-R80-R15；UIC的60kg/m鋼軌，軌頭圓弧采用R300-R80-R13。從上可以看出，現代鋼軌軌頭斷面設計的主要特點是采用復曲線，三個半徑。在軌頭側面則采用上窄下寬的直線型，直線斜度一般為1：20~1：40。在軌頭下腭處多采用斜度較大的直線，其斜度一般為1：3～1：4。

第二，在軌頭與軌腰過渡區為減少應力集中所造成裂縫，增加魚尾板與鋼軌同的摩擦阻力，在軌頭與軌腰過渡區也采用復曲線，在腰部采用大半徑設計。如UIC的60kg/m鋼軌，其軌頭與腰過渡區采用R7-R35-R120。日本的60kg/m鋼軌，其軌頭與腰過渡區采用R19-R19-R500。

第三，在軌腰與軌底過渡區，為實現斷面平穩過渡，也采用復曲線設計，逐步過渡與軌底斜度平滑相連。如UIC60kg/m鋼軌，是采用R120-R35-R7。日本60kg/m鋼軌，是采用R500-R19。中國的60kg/m鋼軌，則是采用R400-R20。

第四，軌底底部全是采用平底，以使其斷面有很好的穩定性。軌底端面均采用直角，然后用小半徑圓角，一般采用R4～R2。軌底內側多采用兩組斜線設計，斜線斜度有的采用雙斜度，也有的采用單斜度。如UIC60kg/m鋼軌，是采用1：275+1：14雙斜度。日本的60kg/m鋼軌，則采用1：4單斜度。中國60kg/m鋼軌采用1：3+1：9雙斜度。