机车车辆的轮对在曲线上运行时,其外侧的车轮走行的距离比内侧车轮走行的距离长,利用机车车辆在曲线上运行产生的离心力,可使轮对的外侧车轮轮缘贴靠钢轨和内侧车轮轮缘离开钢轨,将车轮的踏面设计成锥形能够做到在曲线上轮对的外侧车轮较内侧车轮走行的距离长,便可防止车轮的踏面在钢轨上滑动我国铁路机车车辆车轮踏面的主要部分有1:20的坡度,踏面主要部分的外侧踏面有1:10~1:7.6的坡度。
由于机车车辆车轮采用锥形踏面,在铁路区间直线上运行，钢轨应该适应车轮的踏面的锥形适当地向内倾斜,即将钢轨的轨底设置成轨底坡,表现为钢轨轨头有轨顶坡。如果钢轨竖直铺设,车轮与钢轨的滚压部分将偏离钢轨的中心线，而滚压在钢轨的中心线的内侧,使钢轨轨头中心线内侧出现亮带。同时能使钢轨略向内斜,其后果将使钢轨轨头磨耗不均,轨腰弯曲，在轨头和轨腰连接处可能发生纵向裂纹。设置轨顶坡的目的,是为了使车轮滚压力集中于钢轨的竖轴中线,减少滚压力的偏心距,降低轨腰应力，减少钢轨轨头由于接触应力而产生的塑性变形。
在道岔中,为了简化结构,一般都不设轨顶坡。道岔不设轨顶坡,在使用和维修中会发生比区间线路钢轨更多的弊端。为了提高道岔的使用寿命和减少使用和维修的工作量,应该考虑在道岔中设置轨顶坡。
1 道岔轨顶坡的坡度
道岔轨顶坡的坡度应该与区间线路钢轨的轨顶坡一致。区间线路钢轨的轨顶坡设置是否适当,可由钢轨轨头顶面车轮滚压的亮带位置判定,如若亮带偏向轨头顶面的内侧,则轨顶坡不足,如若亮带偏向轨头顶面的外侧,则轨顶坡过大。建国初期我国铁路沿用日本和美国的标准,区间线路钢轨的轨顶坡采用1:40的坡度。自1954年开始引用苏联标准,区间线路钢轨的轨顶坡采用1:20的坡度。
在使用1:40和1:20两种轨顶坡的实践中我们曾经作了广泛地调查，发现适用的范围各不相同。对于1:40轨顶坡接近于大多数机车车辆车轮磨耗的锥形踏面,在直线的线路上,车轮滚压的亮带位置在钢轨轨头顶面中心并稍偏内侧,在曲线线路上外股钢轨车轮滚压的亮带位置在钢轨轨头顶面中心并多偏内侧,曲线外股钢轨有向外倾的现象,证明 1:40轨顶坡适合于直线的线路不适合曲线线路外股钢轨。
对于1:20轨顶坡与机车车辆新车轮锥形踏面的坡度相同在直线的线路上,车轮滚压的亮带位置在钢轨轨头顶面中心并稍偏外侧在曲线线路上外股钢轨车轮滚压的亮带位置在钢轨轨头顶面中心并稍偏内侧,曲线外股钢轨无向外倾的现象,证明 1:20轨顶坡不适合于直线的线路,而适合曲线线路外股钢轨。
2 道岔不设轨顶坡其前后需设过渡段
道岔前后线路的钢轨一般都设轨顶坡,而道岔不设轨顶坡，所以道岔的前后钢轨不能直接与线路的钢轨连接,必须设置轨顶坡的过渡段。
根据现行规范的规定,道岔前后轨顶坡过渡段的长度为:对于正线上的道岔,轨顶坡过渡段的长度为12.5m;对于到发线和站线上道岔轨顶坡过渡段的长度为6.25m.
线路上的钢轨轨顶坡是在轨底下铺设轧制的标准1:20斜垫板实现的,道岔不设轨顶坡是在轨底下铺设机加工的平垫板实现的,在道岔的轨顶坡过渡段长度范围内,需要铺设由 1:20 逐渐过渡到平坡的不同坡度的斜垫板。为此,给道岔铺设和养护增加了不小的麻烦同时也增加了许多不同规格的垫板配件。
3 道岔不设轨顶坡尖轨使用寿命缩短
道岔不设轨顶坡时机车车辆的车轮通过尖轨滚压的位置在尖轨轨头顶面最内侧，由于尖轨轨头顶面较窄机车车辆的车轮通过尖轨时,接触应力相应增大,致使尖轨轨头顶面产生塑性变形。
图1 道岔不设轨顶坡时转辙器尖轨和基本轨使用状态
对于道岔转辙器侧股，因为车轮轮缘是贴靠尖轨工作边运行的尖轨工作边的轨头侧没有飞边而轨非工作边的轨头侧面经常产生飞边，一般尖轨非工作边的轨头侧面产生的飞边达到3~4mm时不及时进行打磨清除便会造成尖轨非工作边侧轨头顶面剥落掉块使尖轨造成损伤，严重者可能成为重伤，严禁在道岔中使用。如1中左侧的尖轨。
对于道岔转辙器直股，因为车轮轮缘贴靠尖轨工作边运行的机率比较小,不仅尖轨工作边的轨头侧面产生飞边而尖轨非工作边的轨头侧面也产生飞边，一般尖轨工作边的轨头侧面产生的飞边达到2~3mm时和尖轨非工作边的轨头侧面产生的飞边达到3~4mm时，不及时进行打磨清除便会造成尖轨工作边和非工作边侧轨头顶面剥落掉块使尖轨造成损伤，严重者可能成为重伤严禁在道岔中使用。如图1中右侧的尖轨。
道岔转辙器的基本轨,因为没有轨顶坡无论直股和侧股基本轨轨头工作边的侧面都会产生飞边，飞边达到2~3mm时如不及时进行打磨清除，不仅造成尖轨和基本轨的假密贴和轨距失格，同时也会造成基本轨轨头顶面剥落掉块。如1中左右侧的基本轨.
4 道岔不设轨顶坡辙叉使用寿命缩短
图2 道岔不设轨顶坡时辙叉心轨和翼轨使用状态
道忿不设轨顶坡时机车车辆的车轮通过辙叉滚压心轨的位置在轨头顶面两侧边缘，使心轨顶面是两面坡心轨工作边轨头侧面经常产生飞边，一般心轨工作边的轨头侧面产生的飞边达到2~3mm时如不及时进行打磨清除,不仅造成心轨轮缘槽缩小查照间隔失格,同时也会造成心轨轨头顶面剥落掉块,使心轨造成损伤，严重者可能成为重伤，严禁在道岔中使用,如图2所示。
车轮通过辙叉滚压翼轨的位置在轨头顶面工作边两侧边缘翼轨工作边轨头侧面经常产生非边，一般翼轨工作边的轨头侧面产生的飞边达到2~3mm时，如不及时进行打磨清除不仅造成心轨轮缘槽缩小护背距离失格,同时也会造成翼轨轨头顶面剥落掉块,使翼轨造成损伤，严重者可能成为重伤，严禁在道岔中使用如图2所示。
5 尖轨心轨翼轨的轨面加工轨顶坡具有可行性
目前我国铁路干线上铺设50kg/m钢轨道岔的直股容许通过速度都不超过115km/h,为了简化道岔结构，一般都不设轨顶坡道岔不设轨顶坡存在上述诸多的弊端如若疏于养护不能及时清除尖轨、心轨和翼轨的非边，必将加快尖轨心轨和翼轨的损伤无疑会降低尖轨和辙叉的使用寿命。
在不改变现有道岔结构的条件下,利用尖轨的机加工将尖轨的轨头顶面加工的平面改为斜面,使之成为轨顶坡,尖轨轨头顶面加工的斜面与轨头顶面不加工的平面的过渡采用赶刀的方法连接。同样地,辙又也可用机加工的方法,将辙叉的咽喉至心轨轨头宽度50mm范围的心轨和翼轨轨顶面加工成斜面做成辙叉的轨顶坡。但应指出翼轨自咽喉至心轨轨头宽度50mm范围的轨顶面应该适当地提高,否则翼轨的轨顶坡是不可能加工实现的,详见图2。
根据现场大量铺设道岔的实践经过实际的测量，发现转辙器的尖轨自轨头宽20~50mm范围内尖轨轨头顶面的坡度约为1:20。转辙器的基本轨在正对尖轨轨头宽20mm以前轨头顶面的坡度约为1:20在正对尖轨轨头宽50mm以后轨头顶面的坡度约为1:35。辙叉自心轨轨头宽20~70mm范围内尖轨轨头顶面的坡度约为1:20翼轨自正对心轨理论尖端至心轨轨头宽50mm范围内翼轨轨头顶面的坡度约为1:35。
道岔除基本轨外尖轨心轨和翼轨的轨顶面应该按其长期使用获得稳定的坡度设置轨顶坡,这样可以做到机车车辆车轮踏面与尖轨、心轨和翼轨的轨顶面是面接触既能减少车轮与轨面的接触应力减少轨面的塑性变形，减少轨面非边的打磨工作量，又能提高和延长使用寿命。
6 结语
综上所述为了简化道岔结构，一般道岔正线容许通过速度不超过140km/h时都不设置轨顶坡。但是，在不改变道岔结构的条件下,将尖轨心轨和翼轨的轨顶面用机加工的方法做成道岔易损部件的轨顶坡是必要和可行的。如果实现道岔易损部件的轨顶坡的设置，不仅可以提高和延长道岔易损部件的使用寿命，同时也可以减少使用维修的工作量。
道岔易损部件设置轨顶坡虽然是不大的技术改进,由于道岔的使用数量很多使用寿命略有提高和维修工作量略有降低，所产生的经济效益无疑是巨大的。
文章来源
原文名称：道岔轨顶坡（1957年6月）
文章来源：刘语冰著. 铁路道岔论文集[M]. 2004
