火车是怎么变轨的？

国家轨道衡计量站

火车在错综复杂的钢轨上是怎么从一个轨道上跑到另一个轨道上呢？这回我们说说火车变轨的那些事。

火车变轨是靠道岔的转换来实现的，通过控制铁路道岔，实现轨道的变轨。岔轨也能变轨，岔轨是铁路设备的一种。

火车轮内侧有一圈比车轮更大的圆盘，叫做‘轮缘’，使得车轮紧紧的卡在铁轨中间，这就使得车轮始终在轨道上运行不脱轨，用来控制火车运行的方向。

火车变轨不是由火车司机能控制的，而是由钢轨中能活动的一部分来控制的，其名字叫做道岔。当道岔部分留有小细缝的时候，轮缘就可以从小细缝中穿过，按照外侧轨道引导的方向行进。当两根轨道密贴时，轮缘就被引导到靠内侧的轨道方向行进。

道岔在早些时候还是由人工来控制，而现在大都采用计算机来精准控制道岔的移动方向，极大的减小道岔扳错方向或扳不到位的情况。

轨道变轨是道岔控制，用得最多的是单开道岔。道岔由转辙器、连接部分、辙叉及护轨三个单元组成，转辙器包括基本轨、尖轨和转辙机械。

既然有单开道岔，就有双开道岔、三开道岔以及多开道岔（复式交分道岔）等。双开道岔为Y形，即与道岔相衔接的两股道向两侧分岔。

三开道岔如同Ψ形，同时衔接三股道，由两组转辙机械操纵两套尖轨。复式交分道岔像X形，实际上相当于四组单开道岔和一副菱形交叉的组合。除此而外，还有一种交叉设备，通常使用的叫做菱形交叉。它由两组锐角辙叉和两组钝角辙叉组成，但没有转辙器，所以股道之间不能转线。

如果将复式交分道岔的X形的上面两点和下面两点分别连接起来，就是交叉渡线。它不仅能开通较多的方向，而且占地不多，所以经常在车站采用。

道岔各有其代号，比如9号道岔、12号道岔、18号道岔等等。这个代号可不是随便排列的，它实际上代表了辙叉角（α）的余切值，也就是辙叉心部分直角三角形两条直角边FE和AE的比值，即N=ctgα=FE/AE，N就是道岔号。

显而易见，辙叉角α越小，N值就越大，导曲线半径也越大，列车侧线通过道岔时就越平稳，允许过岔速度也就越高。所以采用大号道岔对于列车运行是有利的。不过，事物总有它的两面性，道岔号数越大，道岔越长，造价自然就高，占地也要多得多。因此，采用什么号数的道岔要因地制宜，因线而异，不可一概而论。

道岔的工作原理视频

上面说的是传统铁路的两条平衡路轨，而在中国一些城市轻轨采用的是单轨铁路。单轨铁路是铁路的一种，特点是使用的轨道只有一条。

单轨铁路的路轨一般以混凝土制造，比普通钢轨宽很多。而单轨铁路的车辆比路轨更宽。和城市轨道交通系统相似，单轨铁路主要应用在城市人口密集的地方，用来运载乘客。亦有在游乐场内建筑的单轨铁路，专门运载游人。

单轨铁路主要分成两类。悬挂式单轨铁路的列车悬挂在轨道之下。另一种较为常见的是跨座式单轨铁路，列车跨座在路轨之上，两旁盖过路轨。跨座式单轨最先由瑞士ALWEG发明，而最先提出悬挂式单轨的是SAFEGE。

现代的单轨铁路由电动机推进，一般使用轮胎而不使用钢制的车轮。轮胎会在路轨的上面及两旁转动，推动列车及维持平衡。早期单轨系统的设计是不能使用转辙器的，使到运作上出现很多不便。现代的单轨系统多数已经可以使用转辙器，让车辆可以驶进不同的缐路，而同一缐路亦可作双程行驶。

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素材来源：机械社区

本期编辑：彭冲、侯秀林

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