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Vía férreaEl diseño de la sección de la cabeza es también una de las maneras de mejorar la rigidez y la resistencia al desgaste.

En la sección de la cabeza del riel antiguo, la superficie de la banda de rodadura es relativamente suave y se utilizan arcos de radio pequeño en ambos lados. Hasta las décadas de 1950 y 1960, se observó que, independientemente de la forma de la cabeza del riel diseñada originalmente, tras el desgaste de las ruedas del tren, la forma de la banda de rodadura en la parte superior del riel era casi siempre circular, y el radio del arco en ambos lados era relativamente grande. La simulación experimental reveló que el desprendimiento de la cabeza del riel está relacionado con la tensión excesiva de contacto rueda-riel en el filete interior de la cabeza del riel. Para reducir el daño por desprendimiento del riel, todos los países modificaron el diseño del arco de la cabeza del riel para minimizar la deformación plástica.

Primero, los países han seguido este principio en el diseño de la banda de rodadura de la cabeza del riel: el arco de la banda de rodadura superior del riel se ajusta al tamaño de la banda de rodadura de la rueda en la medida de lo posible, es decir, el tamaño del arco de la banda de rodadura, por ejemplo, el riel de 59,9 kg/m en los Estados Unidos, el arco de la cabeza del riel es R254-R31,75-R9,52; el riel de 65 kg/m de la antigua Unión Soviética, el arco de la cabeza del riel adopta R300-R80-R15; el riel UIC de 60 kg/m, el arco de la cabeza del riel adopta R300-R80-R13. Puede verse de lo anterior que la característica principal del diseño de la sección de la cabeza del riel moderna es el uso de curvas complejas y tres radios. En el lado de la cabeza del riel, se adopta una línea recta con una parte superior estrecha y una parte inferior ancha, y la pendiente de la línea recta es generalmente 1:20~1:40. En la mandíbula inferior del cabezal del riel se suele utilizar una línea recta con una pendiente pronunciada, generalmente de 1:3 a 1:4.

En segundo lugar, en la zona de transición entre la cabeza y la cintura del riel, para reducir las grietas causadas por la concentración de tensiones y aumentar la resistencia a la fricción entre la placa de unión y el riel, se utiliza una curva compleja en dicha zona, adoptándose un diseño de radio amplio en la cintura. Por ejemplo, el riel de 60 kg/m de UIC utiliza perfiles R7-R35-R120 en la zona de transición entre la cabeza y la cintura. El riel japonés de 60 kg/m utiliza perfiles R19-R19-R500 en la misma zona.