火车车轮与铁轨是怎样连接的？如何更换轨道？

火车的车轮内侧有一圈凸出的轮缘，正好卡在两条钢轨的内侧。而道岔的作用就是通过对轮缘的作用力而改变行驶的方向。每条道岔前端是两条可移动的导轨，由转辙机控制，可以帖住正向或侧向的钢轨，以起到引导车轮的作用。而每个道岔的末端都有一个X型的咽喉。中间有一定的空隙，可以使各方向的车轮轮缘通过。同时这个空隙称为有害空间，会加速车轮踏面的磨损。在咽喉处另一侧的轨道内侧有一根护轮导轨，保证轮缘能顺利通过咽喉而不会走错方向而卡住。另外，假如火车是逆着道岔开岔的方向行驶时，假如该道岔没有转到火车应该通过的那个方向上，就会出事故，称为挤道岔。
道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站、编组站大量铺设。有了道岔，可以充分发挥线路的通过能力。即使是单线铁路，铺设道岔，修筑一段大于列车长度的叉线，就可以对开列车。

由于道岔具有数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低、养护维修投入大等特点，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。它的基本形式有三种：即线路的连接、交叉、连接与交叉的组合。常用的线路连接有各种类型的单式道岔和复式道岔；交叉有 直交叉和菱形交叉；连接与交叉的组合有交分道岔和交叉渡线等。

道岔是个大家族，最常见的是普通单开道岔。它由转辙器、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。当机车车辆要从A股道转入B股道时，操纵转辙机械使尖轨移动位置，尖轨1密贴基本轨1，尖轨2脱离基本轨2，这样就开通了B股道，关闭了A股道，机车车辆进入连接部分沿着导曲线轨过渡到辙叉和护轨单元。这个单元包括固定辙叉心、翼轨及护轨，作用是保护车轮安全通过两股轨线的交叉之处。

大家可能已经*在通过辙叉时，从两根翼轨的最窄处到辙叉心的最尖端之间有一段空隙，这就是道岔的有害空间。车轮通过此处时，有可能因走错辙叉槽而引起脱轨。设置护轨的目的也就在此，它要强制引导车轮的运行方向。尽管如此，这个有害空间存在限制了列车通过道岔的速度，对开行高速列车十分不利。

解决道岔有害空间的根本之道，当然是消灭有害空间。既然普通道岔做不到，就必须研制特殊道岔——活动心轨道岔。

活动心轨最主要的特点是辙叉心轨可以板动。当我们要开通某一方向股道时，活动心轨的辙叉心轨就与开通方向一致的翼轨密贴，与另一翼轨分开，这样一来，普通道岔的有害空间就不存在了。实践证明，消灭了道岔有害空间，行车更加平稳，过岔速度限制较小，因而特别适合运量大，需要开行高速列车的线路使用。

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*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。

一、地球轨道偏心率的变化

地球公转轨道的偏心率随时间在缓慢地变化，有时非常接近于正圆，有时椭率比较大。1984年美国天文学家伯格计算给出，椭圆轨道偏心率变化的范围为0．0005～0．0607。我国天文学家张家祥1982年计算得的结果是0．0024—0．0571。这意味着在偏心率最大时(按0．0571计算)地球和太阳最远的距离可达I．58140×108km，最近的距离为1．41056×108km，相差达到1．7083×107km。当偏心率变为0．0005时，轨道接近为圆。目前轨道的偏心率约为0．016722，偏心率较小，地球的远日点和近日点的距离之差约为5．003×106km。地球公转轨道偏心率变化的周期约为9．5万年，大约在4万多年之前偏心率为最小值，再过4万多年后，偏心毕又达到最／J、值。那时地球公转轨道几乎接近正圆，地球的近日点和远日点的距离几乎相等。

二、黄赤交角的变化

地球公转的轨道面(黄道)和地球赤道面的夹角———黄赤交角也存在缓慢的变化，这是由于黄道面位置的变化产生的。黄赤交角变化的范围在22°00′到24°30′之间，变化的周期约为4．1×104年。上次黄赤交角最小值约距今2．8万年。近期计算黄赤道交角的公式为

ε＝23°27′8．26″—0．4684″t

式中t是1900年起算的儒略年数。目前黄赤交角正以每世纪约为47″的速度减小。目前黄赤交角的数值为23°26′20″。

三、地球公转轨道近日点进动

地球绕太阳公转的轨道是椭圆，椭圆轨道的长轴（称为拱线）方向逐渐旋转，使地球的近日点和远日点在黄道上做旋转运动，称为近日点进动。目前，地球过近日点的时间是每年的1月3日或4日，过远日点的时间为每年的7月2日或3日。由于近日点在黄道上运动的方向和地球公转方向一致，近日点和春点在黄道上会合一周是2．17×104年。

以上叙述的黄赤交角的变化，轨道偏心率的变化以及近日点的进动都与行星对地球的长期引力的影响有关，称为行星摄动