3月21日补充

一个月前就有人说最好详细讲一下交分道岔和交叉渡线，但是因为我比较忙，所以一直拖到今天，抱歉了，补充的内容会在文章中标明。

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与钢轨相比，道岔(turnouts)和菱形交叉(diamonds)虽然数量少很多，但是成本却很高，也需要大量的养护工作。正因如此，美国人将它们从轨道中独立出来，称为Special
Trackwork。这篇专栏文章，就来介绍一下道岔和菱形交叉。

我曾经收到过很多邀请，回答“火车是怎样变轨的”，“火车变轨”的秘密，就是道岔。

道岔在美国被称为turnouts，在欧洲被称为switches，使得列车可以从一条轨道行驶到另一条轨道。为了术语的统一，下文中中英文术语对照按照采用中国大陆和美国的习惯称谓。道岔分为单开道岔([single/lateral]
turnout)、双开/对称道岔(equilateral
turnout)、三开道岔(three-way
turnout)、交分道岔(slip
turnout)等。下面，以最常见的单开道岔为例进行介绍。

单开道岔可以分为3个部分，分别是转辙器(switch)、连接部分(closure)和辙叉及护轨(crossing)。转辙器由基本轨(stock
rail)、尖轨(switch
point)和转辙机械(switch
rods and switch stand)组成。连接部分由直轨和导曲线轨构成(美国的划分略有不同，他们将与基本轨相连的一根直轨和一根导曲线轨称为stock
rail，将与尖轨相连的剩下那一根直轨和一根导曲线轨称为closure
rail)。辙叉及护轨由护轨(guard
rail)、翼轨(wing
rail)和辙叉心(frog)构成。当尖轨处于不同位置时，道岔开放不同的方向。下面两张图中，上面一张（各组成部分用中文标注）开通正线方向，下面一张（各组成部分用英文标注）开通侧线方向。

—3月21日补充：英文标注其实有一处错误，有一根标为 straight stock rail 和一根标为 curved stock rail 的钢轨实际上应该是 closure rail，只有与基本轨相连的是 stock rail，与尖轨 switch point 相连的应该是 closure rail。—

道岔最重要的参数就是道岔号码(frog
number)。辙叉心(frog)就是正线和侧线两条轨道交会的地方，如下图所示：

哦，不对……应该是下面这张图：

需要注意的是，辙叉心是两条轨道的交汇点，但并不是两条轨道中心线的交汇点。

上图中，辙叉心角度的余切值被定义为道岔号码，这个定义和美国略有不同，但是非常非常接近（实际上，下面所说的近似测量方法就是美国对道岔号码的定义）。一个近似的测量方法就是，辙叉心达到1单位宽度，所对应的长度就是辙叉号码，例如下图中就是一个9号辙叉。显然，道岔号码越大，辙叉心角度就越小，安全通过侧线的速度就越大。因此，线路的设计速度越高，所需的道岔号码就越大。目前，在中国，货运站场常采用9号和12号道岔，正线和客运站常采用18号和24号道岔，而高速铁路常采用38号和42号道岔。武广客运专线上使用的50号单开道岔侧向通过速度可达220
km/h.

当然，除了道岔号码，每个道岔还有很多其他重要的参数，在此就不多做介绍了。下面是读图时间~

下图中是由一系列单开道岔构成的梯线(ladder
track)：

下图中是一个对称道岔：

下图中是芝加哥Union
Station站前的道岔组，像红框圈出来的那种就是复式交分道岔。因为交分道岔构造复杂、可靠性差、养护困难，所以一般只在站场长度受限制时使用。

用于联络相邻线路的道岔组，称为渡线(crossover)。如下图所示：

哦，不是这个crossover……（crossover是美国人对满大街的基于轿车底盘的城市SUV的称呼。话说马自达的设计真心让人喜欢啊）

下图中从左至右分别为八字渡线和交叉渡线：

下图是北京首钢厂区内的一组交叉渡线：

大家可以看到，在道岔的辙叉心，有一个非常大的空隙，称为“有害空间”，列车经过时会造成冲击。因此，在高速线路上，常采用可动心道岔，从而消除“有害空间”（当然，除了可动心道岔，还有其他方法，就不多做介绍了）。下图是一组可动心道岔。

此外，还有一种重要的线路交叉设备，叫做菱形交叉(diamonds，不是鉆石，也不是扑克牌里的方片疙瘩，除了日后我准备求婚的时候，我说的diamonds都是指菱形交叉……)因为国内常采用立体交叉疏解，即使采用平面疏解，也常采用疏解线而不是直接建造菱形交叉，所以菱形交叉在国内铁路上使用得不多。但是，在古(que)老(qian)的美国铁路上，菱形交叉仍然被广泛采用，如下图所示。

显然，菱形交叉上存在一大坨“有害空间”，因此菱形交叉是线路最不平顺的地方之一，也是最容易损坏的线路结构之一。实际上，在上面这张换下来的菱形交叉上，可以清晰地看到因为冲击而脱落的钢轨表面。

为了避免这种冲击，又不想花钱修建立体疏解，聪明的工程师们想出了一种叫做OWLS的东西。这东西的全称是One
Way Low Speed Diamond，是Flange
Bearing Diamond的一种。在相交的两条线路中，运量较大的一条线路是一段连续的钢轨；而运量较小的线路钢轨内侧被垫高，列车重量由轮缘承载，轮对从运量较大的线路上面“跨”过去。这样，就几乎完全消除了运量较大的线路上的运行冲击。事实上，取代上面那个普通菱形交叉的，就是一组OWLS菱形交叉。

道岔和菱形交叉就先介绍到这里，感谢大家观看。

—3月21日关于交分道岔和交叉渡线的补充—

我觉得上面的实例图已经非常清楚了，但是还是有人看不明白，所以详细说明如下：

最上面一个是菱形交叉，由1驶来的列车只能驶往3方向，由2驶来的列车只能驶往4方向，反之亦然；

中间一个是交分道岔，就是在菱形交叉的基础上加了一组道岔，使得由1驶来的列车可以驶往3或4方向，由2驶来的列车也可以驶往3或4方向，反之亦然；

最下面一个是交叉渡线，由1驶来的列车可以驶往3或4方向，由2驶来的列车也可以驶往3或4方向，反之亦然，在交叉渡线中，包含了一个菱形交叉。

好了，下面我们再看题图：

红框中圈出来的结构实际上包含了4组交分道岔和1组交叉渡线，画成简图如下图所示

在这组道岔中，对于每一个奇数线路上的列车，都可以前往任意偶数路径，反之亦然。

最后说明一点，一组交分道岔功能上等价于两个对置的单开道岔，而一组交叉渡线功能上等价于两个相邻的普通渡线，但是前者与后者相比，大大缩短了所需的空间，因此常在空间十分匮乏的站场咽喉区使用；但是因为这些结构相对比较容易损坏，造价和维修费用也比较高，所以在空间不受限制时，首选仍然是普通道岔和渡线。

图片来源：

http://animaliaz-life.com/data_images/frog/frog2.jpg

http://www.lbfoster-railproducts.com/photos/Frogs_275.png

http://csxthsociety.org/images/csxcolumbussdnssanduskyd20140819/22equilateralturnout-644×428.jpg

http://www.mazda.co.uk/assets/uk/cars/cx-5/CX-5_Gallery_Overview_2.png

http://www.crbbi.com/upload/product/5081445397327.jpg