為什么工人將高鐵鋼軌裝歪卻受到專家表揚？

鋼軌是歪的？！

咱們有個地域常有人喜好說“歪好歪好”，暗示“差不多”的意思。

同時我們也知道，修鐵路看起來是個氣力活兒，卻也是一項要求極其邃密的工作，鐵路修的好欠好，不僅事關行車平安，甚至還關乎一車人的人命，不許可有涓滴的草率，更不克不及“差不多”就行了。為什么鐵路工人明明把鐵軌裝歪了，鐵路的專家卻說這“歪”是好的呢？

本來，鐵路上的鋼軌不是隨意裝歪的，按照手藝規范，它必需裝歪。若是鋼軌裝的很正，不僅得不到表彰，還必需要返工，不然很輕易引起翻車變亂。這到底是為什么呢？本文就來為你具體闡發。

施工人員正在調整安裝高鐵軌道

鋼軌是歪的？！

沒錯，鋼軌簡直是歪的。因為它歪的角度比力小，我們凡是注重不到這種傾斜，覺得它們就是端規矩正地安裝在軌枕上，一向延長到遙遠的處所。

舊金山灣區的尖叫

幾年前到過美國舊金山而且乘坐過BART地鐵線的人，應該對它的難聽尖啼聲印象深刻，包羅地鐵運營方在內的舊金山人忍受這種尖叫44年是件很不輕易的工作，它被形容為“女巫”。你很難在車廂里對話，也無法聽清報站的廣播，更不消說聽聽音樂了。2016年，BART終于下決心用4年時候“花起碼的錢”對地鐵進行革新，找出尖叫的原因并減輕它。

舊金山灣區地鐵系統運營了近50年

火車制造商龐巴迪公司在博得合同后，花了4年時候，找了3個承包商和德國的工程師，經由過程計較機建模和一年的測試，最終得出一個簡單結論：火車之所以發出尖叫，因為BART的車輪是圓柱形，軌道面也是程度的。

這件事之所以讓人無力吐槽，因為圓柱形車輪不合用于鐵路，這是一百多年前就環球皆知的鐵路根本常識，所有具備軌道交通設計天資的工程師都應該大白這一點，更況且BART線路在設計之初的目標就是為了知足灣區公眾的快速通行，它的設計時速比一般的地鐵要快。是以它的車輪理應像通俗火車那樣做當作錐形面，而且鐵軌也要響應傾斜。

龐巴迪公司擬定領會決方案，他們將所有BART列車的車輪都換當作了外小內大的錐形，一舉解決了列車尖叫的問題。

龐巴迪換過車輪后的輪軌關系

為什么圓柱形的車輪會尖叫，圓錐面的車輪會恬靜一些？這個問題我在此前的文章中具體介紹過，這里做一個簡單申明：火車的車輪是一對一對固心猿意馬在輪軸上的，每一對車輪扭轉的角度不異，它們在軌道上走過的距離也一樣，當轉彎時，外側的軌道更長，這樣必然會有一側的輪子會打滑，猛烈地摩擦軌道，從而發出難聽的聲音。BART的轉標的目的完全依靠車輪內緣凸起的法蘭與軌道內側的推擠與摩擦來實現，摩擦會縮短車輪與鐵軌的壽命，若是車速更快一些，列車還有可能沖出軌道造當作脫軌甚至翻車。

行駛時車輪的內緣會擠擦鐵軌發出尖啼聲

而圓錐面的車輪在彎道處因為受到離心力的感化會標的目的外側移動，因為它內側的周長更長，其行駛的距離也更長，相對應地，處于彎道內側的車輪周長更短，其行駛的距離也短一些，這與鐵軌的長度相吻合，列車就可以很順遂地轉彎，車輪也不會在鐵軌上打滑了。

錐形車輪轉彎的道理

龐巴迪解決了BART的尖叫，但留下了另一個隱患，這就是他們只改了車輪，卻沒有改動鐵軌，車輪與鐵軌之間的夾角今后會帶來大問題。

車輪與鐵軌的關系

為了順遂地經由過程彎道，而且在直道行駛中達到動態均衡，火車的車輪必需設計當作錐面，錐面的傾角大約是1:20。這時辰，車輪與軌道上端面之間會形當作一個夾角。

錐面車輪對軌道施加側標的目的推力使其變形

從上圖可以看出，因為車輪剖面是帶有角度的錐面，它與軌道接觸點在其軸線的內側，在行駛的過程中，車輪會給鋼軌以側標的目的的推力，使軌腰發生應力變形。這種變形一方面會加劇軌道的金屬委靡，同時還會使鋼軌內側固心猿意馬物受力松脫，從而激發變亂。

若何解決這個問題？

解決問題的法子其實很簡單，那就是在安裝鋼軌時，將其標的目的內側傾斜一個角度，使車輪的踏面落在鋼軌頂端中軸線四周，這樣車輛在運行時，車輪對軌道的合力與鋼軌斷面中軸線根基重合。

車輪對路軌的壓力和側標的目的力示意

下面是調整鋼軌傾角后，車輪與鋼軌接觸面的受力闡發環境。從這張圖可以看出，當鋼軌標的目的內側傾斜必然角度后，車輪對鋼軌施加的合力根基處于鋼軌的中間，鋼軌的受力是平均標的目的下的，正常環境下不會造當作應力委靡。

軌道傾斜后的受力環境

鋼軌的傾斜角度

我們已經知道，將鋼軌傾斜是包管列車行車平安的主要根本。那么鋼軌傾斜角度應該為幾多才是最合適的呢？

鋼軌在安裝時標的目的內傾斜角度在工程上凡是被稱為“軌底坡”，也就是鋼軌底面與程度面的坡度。每個國度對軌底坡的設置有各自分歧的尺度，而且對于鐵路用途的分歧、利用鐵軌型號的差別，軌底坡的角度也會略有分歧。一般環境下這個坡度值在1:20~1:40之間，任何環境下鋼軌內傾度不該大于1:12或小于1:60。連系運營的現實環境，我們對高鐵軌底坡設置劃定在平直路面上是1:30，而重載鐵路的軌底坡為1:20，與車輪踏面的傾角不異。