钢轨断面的特点和改进趋势

铁路车速和轴重的不断提高，要求钢轨具有更大的刚度和更好的耐磨性。

为使钢轨具有足够的剐度，可适当增加钢轨高度，以保证钢轨有大的水平惯性矩。同时为使钢轨有足够的稳定性，在设计钢轨度宽度时应尽可能选择宽一些。为使刚度与稳定性匹配最佳，各国通常在设计钢轨断面时控制其轨高与底宽之比，即H/B。一般H/B控制在1.15～1.248。一些国家钢轨的H/B值如表所示。

一些国寒的钢轨轨高与底宽比(H/B)

改进轨头断面设计也是提高刚度和耐磨性的方法之一。

早期钢轨的轨头断面，其踏面比较平缓，两侧采用半径较小的圆弧。直到20世纪五六十年代，发现无论原设计的轨头外形如何，经列车车轮磨耗，轨顶踏面外形几乎全都呈圆形，而且两侧圆弧半径较大。经实验模拟发现，轨头剥离与轨头内圆角处轮轨接触应力过大有关。为减少钢轨剥离伤损，各国都对轨头圆弧设计进行了修改，以使塑性变形达到最小程度。

第一，各国在轨头踏面设汁上遵循了这样一条原则：轨顶踏面圆弧尽量符合车轮踏面的尺寸，即踏面圆弧尺寸，如美国的59.9kg/m钢轨，轨头圆弧就采用R254-R31.75-R9.52；前苏联的65kg/m钢轨，轨头圆弧采用R300-R80-R15；UIC的60kg/m钢轨，轨头圆弧采用R300-R80-R13。从上可以看出，现代钢轨轨头断面设计的主要特点是采用复曲线，三个半径。在轨头侧面则采用上窄下宽的直线型，直线斜度一般为1：20~1：40。在轨头下腭处多采用斜度较大的直线，其斜度一般为1：3～1：4。

第二，在轨头与轨腰过渡区为减少应力集中所造成裂缝，增加鱼尾板与钢轨同的摩擦阻力，在轨头与轨腰过渡区也采用复曲线，在腰部采用大半径设计。如UIC的60kg/m钢轨，其轨头与腰过渡区采用R7-R35-R120。日本的60kg/m钢轨，其轨头与腰过渡区采用R19-R19-R500。

第三，在轨腰与轨底过渡区，为实现断面平稳过渡，也采用复曲线设计，逐步过渡与轨底斜度平滑相连。如UIC60kg/m钢轨，是采用R120-R35-R7。日本60kg/m钢轨，是采用R500-R19。中国的60kg/m钢轨，则是采用R400-R20。

第四，轨底底部全是采用平底，以使其断面有很好的稳定性。轨底端面均采用直角，然后用小半径圆角，一般采用R4～R2。轨底内侧多采用两组斜线设计，斜线斜度有的采用双斜度，也有的采用单斜度。如UIC60kg/m钢轨，是采用1：275+1：14双斜度。日本的60kg/m钢轨，则采用1：4单斜度。中国60kg/m钢轨采用1：3+1：9双斜度。