鋼軌是鐵路軌道的主要組成部件,它的功能在于引導列車的車輪前進,承受車輪的巨大壓力,并傳遞到軌枕上。大家都知道火車正是沿著兩條平行的鋼軌行駛的,鋼軌下每隔一定距離鋪設著方方正正的粗大枕木,這使路基能夠均勻承受火車的沉重壓力。但不知你注意過沒有,鐵路上的鋼軌,并不是簡單的“上”字形,也不是復雜的“土”字形,而是設計成上窄下寬的“工”字形。
有人說:“因為鋼軌是工人階級生產制造的,所以才把它設計成“工”字,這是一種象征,是對廣大勞動人民、工人階級的紀念!我國鐵路部門的徽章標志里也有一個代表‘工’字的鋼軌,也是相同的道理!”其實這種說法并沒有科學依據,大家知道最早的鐵路和火車都是歐洲的英國人所設計并制造的,而英語中的工人是”labour”,鋼軌的漢字“工”外形并不能說是代表了工人階級。
那么真正的原因是什么呢?由于火車的載重量很大,為了能經得起載重很大的車輛施加的壓力,鋼軌的頂面要有一定的寬度和厚度,同樣為了提高鋼軌的穩定性,鋼軌的底面也要有一定的寬度。
而且,因為火車的車輪外圈有部分突出,為了與帶有輪緣的車輪相吻合,所以要求鋼軌必須有一定高度。把鋼軌橫切面設計為“工”字形,正好能滿足這三方面的要求,而且從材料力學的角度來看,這種造型的鋼軌強度最高,能合理而充分地利用鋼材。因此“工”字形斷面就被選為最好的鋼軌斷面。
“工” 字形的鋼軌在鐵路上已沿用了100多年,除了為適應機車載重量的增大和車速的提高,增大鋼軌的斷面和改進各部分細節的設計以外,鋼軌的形狀幾乎沒有什么改變。但這也不是說鋼軌的形狀永遠不會改變了,鐵路工程師們一直在從事這方面的研究,希望能找出更合理更經濟的鋼軌形狀。