1. 火车车轮与钢轨的关系几乎所有人都知道火车车轮是压在钢轨上面的，但是可能很多人没有仔细看过火车轮与钢轨的位置关系。
图为火车轮对与钢轨之间的关系

可以看出，火车的车轮确实是压在钢轨上的，用来传递火车的重力。但是还有一个地方要注意，图中红色部分，就是火车车轮内侧有一圈比车轮半径更大的圆盘，这个东西叫做“轮缘”（用锤子敲一下，会发出像敲锣一样清脆的声响……）。这薄薄的一层东西，让车轮与不仅是压在轨道上，更像“卡”在轨道里面一样。这个结构，就可以保证车轮始终在轨道上运行不出轨，用来控制火车运行的方向。
2. 道岔的原理
轮缘是用来控制火车运行方向的，那么要实现“变轨”，其实就是要控制轮缘的位置。
于是人们就发明了“道岔”这种东西，以控制轮缘位置的方式，实现变轨。
图2. 道岔示意图


第一个道岔示意图有一个会动的部分。当那个部分留有小细缝的时候，轮缘就可以从小细缝中穿过，按照外侧轨道引导的方向行进。当两根轨道密贴时，轮缘就被引导到靠内侧的轨道方向行进。
图上红色的尖轨部分靠右密贴时，开放A——B方向。靠左密贴时，开放A——C方向。
所以火车运行的方向，取决于道岔的开放方向。
说到这里，我们可以知道，火车在道岔处的运行方向，根本就不是司机控制的，而是靠地面控制道岔的开向来控制方向的的……
所以司机是不用管火车运行方向，也不用去变轨什么的，只要老老实实把火车往前开就行了。
但是一般列车在进站前，或者在车站里面进行调车作业的时候，司机还是需要了解进路的情况，知道自己将要经过什么道岔、进入哪条股道、道岔开放的是哪个方向。一来为了确认道岔是不是扳对位置了，而来要控制速度。一般来说侧向因为有曲线，通过速度要比正向慢。
3. 如何保证道岔的开放不出错
理论上，只要把道岔的位置扳对了，火车进入正确的股道或者通过车站是没有问题的。但是，由于人工操作实在是没有办法保证每次都扳对，即便是采用机械的方法，也不能保证其不出故障。
道岔一旦没有扳倒位，那么火车经过道岔的时候，很容易发生脱轨事故。
而道岔扳错方向了，就意味着火车可能进入到错误的股道里面。而错入的那条股道上，有可能有别的列车停放，也有可能同时正在接迎面开来的火车，也有可能有正在施工的工人（忽然想起哈佛公开课那个选择撞1人还是撞n人例子，业内人士表示司机是很无辜的……），因此要千方百计地保证火车不能入错道。于是铁路人就发明了“联锁”这种东西。
“联锁”，就是保证进路、道岔位置、信号三者的相互制约关系的机制。
就比如说，一列车要从下行方向接入，在车站的1道停车，那么信号员就会在联锁系统里面下达排列进入1道进路的指令，然后跟这个指令相关的道岔就开始转换，将所有相关的道岔都转换到开放至通向1道的方向，系统会自动检测道岔是不是都扳到位了，如果道岔全部扳到位，那么系统将开放防护这条进路的信号，示意列车可以进入。同时，封锁与这条进路有冲突的其他进路。
总之，在联锁规则的约束之下，可以保证火车在车站里面所经过的进路，在同一时间是不冲突的，是可以避免列车相撞的

在不久之前，各个车站普遍使用的是6502型继电联锁，用继电器来实现约束关系。现在经过技术改造后，各个车站陆续采用微机联锁系统，使用计算机来实现联锁的约束关系。虽然如此，各个车站依然各自为政，可以自行控制本站的进路。下一步，铁路的调度系统将发展为CTC调度集中，所有车站的进路、道岔和信号都由调度指挥中心直接控制，自动排列。
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看见有的评论说到的CTC并不适用大站，因为大站的作业复杂，进路控制复杂，所以CTC水土不服，我觉得我有必要补充一点。
中国的铁路装备和铁路运输的发展，一直以来都不是以技术革新驱动的，而是以需求驱动的，换句话说，就是你有多少东西，我就给你运多少，直到我运不了了，我才想办法扩充运力，这个时候才想起来要更新技术。
高铁的出现，从某种程度上才扭转了这种思想，开始追求更好的速度，更优质的装备，更先进的运输组织理念和营销组织模式。
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第1个回答 2017-07-19
坐了那么多次火车，也进入了那么多站，说实话对火车如何变换轨道这个问题，还是有些不知道，更不知道怎么回答，不过刚好认识一个在铁道上班的朋友，今天听了他和我讲的东西以后，才恍然大悟。原来铁路变换轨道是通过这样实现的。
我们都知道火车与汽车相比是没有方向盘的。但是火车却是有方向的，汽车我们可以打方向盘但是火车却不可如此行事，因此火车和汽车改变方向的方法是有很大不同的。
平常火车变换轨道是靠两股道之间的道岔带动尖轨来实现的，而道岔是靠转撤器的电转机带动齿轮转动的，使是相连的尖轨改变位置。转撤器的传动方向是靠改变电转机运转方向来实现的。其实这样听对于非专业者而言还真是云里雾里。
简而言之，总的来说火车变轨就是道岔变换位置的过程，不复杂只有三步即可，第一步就是原位置解锁，也就是在原先的轨道上解锁，第二部就是转换过程，两轨道之间会有辅助的轨道帮忙转换。第三步则是封闭新的位置。也就是在新轨道上封闭，按照其专业的解释就是，道岔是按定位和反位区分，一般情况下定位是开通线路直股（火车的正线）反位是开通线路曲股（火车的侧线）的。
只是听专业语言很难理解清楚，但是讲解员边讲边画，加上火车次数坐多了，边看边听，理解的很清楚，假若求知者实在不懂。或者是可以去直接实践出真知，假若有时间和机会的话，在火车站观察会更容易理解。
第2个回答 2019-01-18
最早的火车未必有马车跑得快呢 现在的火车 可以说是相当厉害了 那小伙伴们知道火车是如何变轨的吗
第3个回答 2021-01-02
火车才不是只有前行或后退的单调，这个重要的部分就是道岔，通过它列车可以实现跨越、转线、并线和折返。本期节目小编带大家看一段动画，它演示的主角就是一段单开道岔，我们将看到火车在通过它时，如何实现变轨。
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