જો તમે ક્યારેય ટ્રેનની બારી પાસે બેસીને પસાર થતા દ્રશ્યોને જોવાને બદલે સીધું નીચે જોયું હોય, તો તમે તેમને જોયા હશે. રેલવેના પાટાની નીચે અને લાકડાના અથવા કોંક્રિટના સ્લીપર વચ્ચે ચુસ્ત રીતે ભરાયેલા હજારો તીક્ષ્ણ, કાળા પથ્થરો. તેઓ અણઘડ લાગે છે. તેઓ કાંકરાની જેમ વિખરાયેલા લાગે છે, છતાં તેઓ એક સમાન સ્તર (layer) માં ગોઠવાયેલા હોય છે જે હજારો કિલોમીટર સુધી પાટાની સાથે ચાલે છે. બિનઅનુભવી વ્યક્તિ માટે, તેઓ રેલવે લાઇનના નિર્માણ દરમિયાન વધેલા કચરા જેવા લાગી શકે છે. પરંતુ તેઓ એવા નથી. એન્જિનિયરો આ સ્તરને બેલાસ્ટ (ballast) કહે છે, અને તે સમગ્ર રેલવે પ્રણાલીના સૌથી કાળજીપૂર્વક આયોજિત ભાગોમાંનો એક છે.
બેલાસ્ટ ખરેખર શું છે
'બેલાસ્ટ' શબ્દ એક જૂના દરિયાઈ શબ્દ પરથી આવ્યો છે, જે વહાણને સ્થિર રાખવા માટે તેના હોલ્ડમાં રાખવામાં આવતા ભારે પદાર્થ માટે વપરાતો હતો. રેલવે એન્જિનિયરોએ આ શબ્દ ઉધાર લીધો કારણ કે આ પદાર્થ પણ તે જ આવશ્યક કાર્ય કરે છે: તે પાટાને ઓછું ગુરુત્વાકર્ષણ કેન્દ્ર (low centre of gravity) આપે છે અને માળખાને ખસતું અટકાવે છે. આ પથ્થરો લગભગ હંમેશા કઠણ ખડકોના ભૂકો કરેલા ટુકડા હોય છે, જે અવારનવાર ગ્રેનાઈટ અથવા તેવા જ મજબૂત પથ્થર હોય છે. તેઓ નદીના ગોળ કાંકરા નથી. તેમને જાણીજોઈને ખૂણાવાળા અને તીક્ષ્ણ કિનારીવાળા ટુકડાઓમાં તોડવામાં આવે છે, જેનું કદ સામાન્ય રીતે એક મોટા સિક્કાની પહોળાઈથી લઈને તમારા અંગૂઠાની લંબાઈ જેટલું હોય છે. આ ચોક્કસ કદ અને આકાર અકસ્માત નથી. સપ્લાયર્સ અને ટ્રેક એન્જિનિયરો પથ્થરોમાં કેટલો ફેરફાર થઈ શકે છે તે ચોક્કસપણે નિર્દિષ્ટ કરે છે, કારણ કે પાટાનું પ્રદર્શન તેમની વચ્ચેના ખાલી અવકાશના આકાર (geometry) પર આધાર રાખે છે.
તીક્ષ્ણ કિનારીઓ તમે વિચારતા હોવ તેના કરતાં વધુ મહત્વની કેમ છે
કલ્પના કરો કે તમે લખોટીઓમાંથી એક સ્થિર ઢગલો બનાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છો. તમે જ્યારે પણ તેના પર દબાણ કરો છો, ત્યારે તે ગોળાઓ વિખરાઈ જાય છે. આ જ કારણ છે કે રેલવેના પાટા નીચે લીસા પથ્થરો નિષ્ફળ જાય છે. તમે જે તીક્ષ્ણ કાળા પથ્થરો જુઓ છો તે જાણીજોઈને ખરબચડા રાખવામાં આવે છે. જ્યારે પાટા નાખવામાં આવે છે, ત્યારે આ હજારો ખરબચડા કણોને સ્લીપરની નીચે અને તેની આસપાસ ભરાવવામાં આવે છે. પસાર થતી ટ્રેનોના વજન અને જાળવણી મશીનોના દબાણ હેઠળ, આ કિનારીઓ પડોશી પથ્થરોમાં અને લાકડાના અથવા કોંક્રિટના સ્લીપરમાં ખૂંપી જાય છે. તેઓ મોઝેક ટુકડાઓની જેમ એકબીજા સાથે જોડાઈ જાય છે. આ ઇન્ટરલોકિંગ એક મજબૂત, ત્રિ-પરિમાણીય (three-dimensional) ગાદલા જેવું માળખું બનાવે છે જે બાજુઓ તરફના ધક્કા અને આગળ-પાછળના સરકવાની પ્રક્રિયાનો સામનો કરે છે. વળાંક પર આવતી ભારે માલગાડી અતિશય પાર્શ્વીય બળ (lateral force) પેદા કરે છે. બેલાસ્ટ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવતા ઘર્ષણ અને મિકેનિકલ ઇન્ટરલોકિંગ વગર, પાટા ધીમે ધીમે સેન્ટિમીટર પ્રમાણે પોતાની જગ્યાએથી ખસી જાય, જ્યાં સુધી તેની ગોઠવણી અસુરક્ષિત ન બની જાય.
વજન જમીન સુધી કેવી રીતે પહોંચે છે
ટ્રેન જાણે પાટા પર તરતી હોય તેવું લાગે છે, પરંતુ વાસ્તવિકતા એ છે કે સ્ટીલના વ્હીલ્સથી નીચેની જમીન સુધી અતિશય બળ પહોંચવું જોઈએ. સ્ટીલનો પાટો મજબૂત છે પણ સાંકડો છે. તે પોતે જ જમીનમાં છરીની જેમ ખૂંપી શકે છે. સ્લીપર તે કેન્દ્રિત વજનને વ્યાપક વિસ્તારમાં ફેલાવે છે, પરંતુ સ્લીપર પણ નીચેની નરમ જમીનને સુરક્ષિત કરવા માટે પૂરતા પહોળા હોતા નથી. બેલાસ્ટનું સ્તર સ્લીપર અને તૈયાર કરેલી જમીન (જેને ક્યારેક 'ફોર્મેશન' કહેવામાં આવે છે) ની વચ્ચે હોય છે, અને તે દબાણ વિતરક (pressure distributor) તરીકે કામ કરે છે. દરેક પથ્થર ડઝનબંધ અન્ય પથ્થરો પર દબાણ કરે છે, જેનાથી વજન વ્યાપક વિસ્તારમાં ફેલાઈ જાય છે. પાટા નીચેની જમીન પર પ્રતિ ચોરસ સેન્ટિમીટર ઘણું ઓછું દબાણ આવે છે, જો સ્લીપર સીધા ખુલ્લી જમીન પર રાખવામાં આવ્યા હોત તો તેના કરતા. આનાથી ફોર્મેશન અસમાન રીતે દબાવતું અટકાવે છે અથવા ખાડામાં બેસી જતું અટકાવે છે, જે એક એવો ખાડો બનાવી શકે છે જે દરેક પસાર થતા વ્હીલને જોરથી અથડાવે અને દરેક વખતે વધુ ખરાબ થતો જાય.
ડ્રેનેજની સમસ્યા જે તમે ક્યારેય જોતા નથી
રેલવે એન્જિનિયરો પાણી વિશે ચિંતા કરવામાં આશ્ચર્યજનક amounts સમય વિતાવે છે. પાટા પર પડતો વરસાદ ક્યાંક તો જવો જ જોઈએ. જો તે સ્લીપરની આસપાસ જમા થાય અને નીચેની માટી અથવા કાંપમાં શોષાઈ જાય, તો પાયો કાદવ બની જાય. ત્યારબાદ પસાર થતી ટ્રેનો તે કાદવને સાંધાઓ (joints) દ્વારા ઉપર તરફ ધકેલે છે, જેનાથી એક એવું સ્લરી (slurry) બને છે જે બધું લપસતું બનાવે છે અને પાટાને નીચે બેસી જવા અથવા ખસવા દે છે. ઠંડા પ્રદેશોમાં, ફસાયેલું પાણી થીજી જાય છે અને વિસ્તરે છે, જેનાથી પાટાનું સ્તર બગડી જાય છે. બેલાસ્ટનું સ્તર લગભગ સંપૂર્ણપણે છિદ્રાળુ (porous) હોવાથી આ સમસ્યાનું નિરાકરણ લાવે છે. ખૂણાવાળા પથ્થરો એકબીજાને માત્ર અમુક બિંદુઓ પર સ્પર્શે છે, જેનાથી તેમની વચ્ચે ખાલી જગ્યાઓ (voids) રહે છે. પાણી આ ખાલી જગ્યાઓમાંથી નીચે પડે છે, ઢળેલા સ્તર પરથી નીચે જાય છે, અને બાજુના ડ્રેનેજ અથવા વિશાળ ભૂમિમાં નીકળી જાય છે. પાટા નીચેનો ભાગ સૂકો રહે છે. પથ્થરો પોતે વધુ પાણી શોષતા નથી, અને તેમનો કાળો રંગ આંશિક રીતે ખડકના પ્રકારને કારણે અને આંશિક રીતે જમા થતી ધૂળ અને તેલને કારણે છે.