火车是如何固定在轨道上而不脱轨呢？

火车为何能稳稳地行驶在轨道上？

为了确保火车在铁轨上的安全运行，工程师们巧妙地设计了火车车轮的结构。每个车轮的内侧都有一处显著的凸起，这就是我们所说的轮缘，它在图1中清晰可见。车轮的内侧与外侧之间的距离即为车轮宽度，起到了至关重要的作用。

车轮踏面是一个关键要素，它通常是锥形，分为1:20和1:10两部分。在直线和大半径曲线上，1:20的斜度通常与钢轨接触，但在小半径曲线上，轮对会因惯性偏向一侧，导致1:10部分与轨道接触。这种设计使得火车能自动调整位置，以保持稳定，但同时也可能导致轮对的蛇行运动，影响车辆的平稳运行。

蛇行运动带来的挑战在于，它加剧了车辆的横向振动，降低了运行品质。然而，在曲线上，轮对的这种偏移使得外轮滚动圆半径大于内轮，这与曲线外轨的轨线长度相比，有助于减少车轮在轨面上的滑行，从而确保火车顺畅通过。

经过长时间运行后，车轮踏面会逐渐磨损，变为磨耗型踏面。这种设计通过优化轮轨接触几何特性，可以减少轮轨间的应力，从而提升列车的稳定性和运行效率。在现代铁路工程中，磨耗型踏面已经成为标准，成为确保火车安全行驶的重要保障。

结论：火车的稳定行驶得益于精密的设计和科学的原理，包括轮缘、锥形踏面以及磨耗型踏面等元素，它们共同作用，确保火车能在铁轨上安全、高效地行驶。