为什么铁路上的钢轨要做成工字形

众所周知，袜子很容易损坏的部分是袜底，一双袜子通常袜底破烂不堪了，但袜面还是相当好的。尼龙织物出现以后人们广泛使用，尼龙袜尽管比麻纱袜牢固得多，但由于整双料子都是尼龙的，所以价格相当高。于是又生产了一种麻纱身、尼龙(或称锦纶)底的袜子，真是价廉物美，它只是在最吃力的地方，大大加强了材料，算是把材料用在“刀口”上，像这样因地制宜，以及因材施料的科学方法，在一般工程上的例子是很多的。

这里我们就来谈谈火车的钢轨吧，那它要做成工字形的原因是什么呢?就是为了把这些材料用在“刀口”上。

现代的火车载重量都相当大，为了可以经得起载重相当大的车辆施加的压力，钢轨的顶面必须有一定的宽度及厚度来承受这些压力。为了提高钢轨的稳定性，钢轨的底面也必须有一定的宽度；并且为了适应带有轮缘的车轮，钢轨也要有相当的高度。工字形的钢轨刚好可以满足这三方面的要求。并且从材料力学的观点来看，这种形式的钢轨的强度相当高，恰好充分合理地利用了钢材，所以工字形断面，就被选定为最好的钢轨断面。

工字形的钢轨，在铁路上已持续使用了100多年，它除了为适应机车载重量的增大以及车速的提高，还增大钢轨的断面以及改进各部分细节的设计，钢轨的形状大多没有任何改变。但是这也并不是说钢轨的形状就永远不会改变了，长久以来一直有人在从事这方面的研究，希望可以找出更合理更经济的钢轨形状。