మీరు ఎప్పుడైనా రైలు కిటికీ పక్కన కూర్చుని, పక్క నుంచి వెళ్తున్న దృశ్యాలను చూడకుండా నేరుగా కిందకు చూసినట్లయితే, వాటిని చూసి ఉంటారు. రైలు పట్టాల కింద మరియు చెక్క లేదా కాంక్రీటు స్లీపర్ల మధ్య గట్టిగా అమర్చబడిన వేలాది పదునైన, నల్లటి రాళ్లు. అవి చూడటానికి అస్తవ్యస్తంగా కనిపిస్తాయి. అవి గ్రావెల్ (gravel) లాగా చెల్లాచెదురుగా ఉన్నట్లు అనిపించినా, వేల కిలోమీటర్ల మేర పట్టాల వెంట ఒకే విధమైన పొరలాగా ఉంటాయి. అనుభవం లేని కంటికి, అవి పట్టాల నిర్మాణ సమయంలో మిగిలిపోయిన వ్యర్థాలుగా అనిపించవచ్చు. కానీ అవి వ్యర్థాలు కావు. ఇంజనీర్లు ఈ పొరను 'బాలస్ట్' (ballast) అని పిలుస్తారు, మరియు ఇది మొత్తం రైల్వే వ్యవస్థలో అత్యంత జాగ్రత్తగా ప్లాన్ చేయబడిన భాగాలలో ఒకటి.
అసలు బాలస్ట్ అంటే ఏమిటి
'బాలస్ట్' అనే పదం ఓడను స్థిరంగా ఉంచడానికి దాని లోపల ఉంచే బరువైన పదార్థానికి సంబంధించిన పాత నావికా పదం నుండి వచ్చింది. రైల్వే ఇంజనీర్లు ఈ పదాన్ని అదే కారణంతో తీసుకున్నారు: ఇది పట్టాలకు తక్కువ సెంటర్ ఆఫ్ గ్రావిటీని (centre of gravity) అందిస్తుంది మరియు నిర్మాణం కదలకుండా చూస్తుంది. ఈ రాళ్లు దాదాపు ఎప్పుడూ ముక్కలు చేసిన గట్టి రాళ్లు, తరచుగా గ్రానైట్ లేదా అదే తరహా కఠినమైన రాళ్లు. ఇవి నదిలోని గుండ్రటి రాళ్లు కావు. వీటిని కావాలనే కోణీయంగా, పదునైన అంచులు కలిగిన ముక్కలుగా విరగ్గొడతారు, ఇవి సాధారణంగా ఒక పెద్ద నాణెం వెడల్పు నుండి మీ బొటనవేలు పొడవు వరకు ఉంటాయి. ఈ నిర్దిష్ట పరిమాణం మరియు ఆకారం అనుకోకుండా ఏర్పడినవి కావు. సప్లయర్లు మరియు ట్రాక్ ఇంజనీర్లు ఈ రాళ్ల పరిమాణంలో ఎంత తేడా ఉండవచ్చో ఖచ్చితంగా నిర్దేశిస్తారు, ఎందుకంటే పట్టాల పనితీరు వాటి మధ్య ఉండే ఖాళీల ఆకృతి (geometry) పై ఆధారపడి ఉంటుంది.
పదునైన అంచులు మీరు అనుకున్నదానికంటే ఎందుకు ముఖ్యమైనవి
మార్బుల్స్ (marbles) తో ఒక స్థిరమైన కుప్పను నిర్మించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారని ఊహించుకోండి. మీరు దానిపై ఒత్తిడి తెచ్చిన ప్రతిసారీ, ఆ గోళాలు విడిపోతాయి. అందుకే రైల్వే పట్టాల కింద నునుపైన రాళ్లు పనికిరావు. మీరు చూసే పదునైన నల్లటి రాళ్లు కావాలనే గరుకుగా ఉంటాయి. పట్టాలు వేసినప్పుడు, వేలాది ఇలాంటి గరుకు కణాలు స్లీపర్ల కింద మరియు చుట్టూ అమర్చబడతాయి. వెళ్తున్న రైళ్ల బరువు మరియు మెయింటెనెన్స్ యంత్రాల ఒత్తిడి వల్ల, ఈ అంచులు పక్కనే ఉన్న రాళ్లలోకి మరియు చెక్క లేదా కాంక్రీటు స్లీపర్ లోపలికి కూడా చొచ్చుకుపోతాయి. ఇవి మోర్టార్లో నొక్కిన మోజాయిక్ ముక్కల వలె ఒకదానితో ఒకటి కలిసిపోతాయి. ఈ ఇంటర్లాకింగ్ (interlocking) పక్కలకు నెట్టబడటాన్ని మరియు ముందుకు వెనుకకు జారడాన్ని నిరోధించే ఒక గట్టి, త్రిమితీయ (three-dimensional) మ్యాట్రెస్ను సృష్టిస్తుంది. మలుపు వద్దకు వచ్చే భారీ ఫ్రైట్ ట్రైన్ (freight train) విపరీతమైన పక్కాంతర బలాన్ని (lateral force) ఉత్పత్తి చేస్తుంది. బాలస్ట్ అందించే ఘర్షణ (friction) మరియు మెకానికల్ ఇంటర్లాక్ లేకపోతే, పట్టాలు సెంటీమీటరు సెంటీమీటరుగా క్రమంగా తమ అమరిక (alignment) నుండి తప్పిపోయి, చివరికి ప్రమాదకరంగా మారుతాయి.
బరువు భూమికి ఎలా చేరుతుంది
రైలు పట్టాల మీద తేలుతున్నట్లు అనిపించవచ్చు, కానీ వాస్తవానికి స్టీల్ చక్రాల నుండి కింద ఉన్న నేల వరకు అపారమైన బలం ప్రయాణించాల్సి ఉంటుంది. స్టీల్ రైలు బలంగా ఉంటుంది కానీ సన్నగా ఉంటుంది. అది ఒంటరిగా ఉంటే కత్తిలాగా నేలలోకి దిగిపోతుంది. స్లీపర్లు ఆ కేంద్రీకృత బరువును విస్తృత ప్రాంతంలోకి విస్తరిస్తాయి, కానీ స్లీపర్లు కూడా కింద ఉన్న మెత్తటి నేలను రక్షించడానికి సరిపడా వెడల్పుగా ఉండవు. బాలస్ట్ పొర స్లీపర్లకు మరియు సిద్ధం చేసిన నేలకు (దీనిని కొన్నిసార్లు 'ఫార్మేషన్' అని పిలుస్తారు) మధ్య ఉంటుంది మరియు ఒత్తిడిని పంపిణీ చేసే సాధనంగా పనిచేస్తుంది. ప్రతి రాయి డజన్ల కొద్దీ ఇతర రాళ్లపై ఒత్తిడిని కలిగిస్తూ, ఆ బరువును పెద్ద విస్తీర్ణంలోకి పంపిణీ చేస్తుంది. స్లీపర్లు నేరుగా మట్టిపై ఉంటే ఎంత ఒత్తిడిwould occur, దానికంటే ట్రాక్ కింద ఉన్న నేల మీద ప్రతి చదరపు సెంటీమీటరుకు చాలా తక్కువ ఒత్తిడి ఉంటుంది. ఇది నేల అసమానంగా కుంచించుకుపోకుండా లేదా లోతుగా దిగ enfon into a depression ని నిరోధిస్తుంది. అలా జరిగితే ఏర్పడే గుంత వల్ల వెళ్లే ప్రతి చక్రం బలంగా తగులుతుంది మరియు ప్రతిసారీ అది మరింత దారుణంగా మారుతుంది.
మీరు ఎప్పుడూ చూడని డ్రైనేజీ సమస్య
రైల్వే ఇంజనీర్లు నీటి గురించి ఆందోళన చెందడానికి ఆశ్చర్యకరమైన సమయాన్ని కేటాయిస్తారు. పట్టాలపై పడే వర్షపు నీరు ఎక్కడికైనా వెళ్లాలి. అది స్లీపర్ల చుట్టూ పేరుకుపోయి, కింద ఉన్న మట్టి లేదా పూడికలోకి ఇంకిపోతే, పునాది బురదగా మారిపోతుంది. అప్పుడు వెళ్తున్న రైళ్లు ఆ బురదను కీళ్ల (joints) ద్వారా పైకి పంపిస్తాయి, దీనివల్ల ఒక జిగురు పదార్థం (slurry) ఏర్పడి అంతా జారిపోతుంది మరియు పట్టాలు కిందకు దిగిపోవడానికి లేదా కదలడానికి దారితీస్తుంది. చల్లని ప్రాంతాలలో, చిక్కుకున్న నీరు గడ్డకట్టి విస్తరిస్తుంది, దీనివల్ల పట్టాలు సమతలంగా ఉండవు. బాలస్ట్ పొర దాదాపు పూర్తిగా రంధ్రాలు కలిగినది (porous) కావడం వల్ల ఈ సమస్య పరిష్కారమవుతుంది. కోణీయ రాళ్లు ఒకదానికొకటి కేవలం కొన్ని బిందువుల వద్ద మాత్రమే తాకుతాయి, దీనివల్ల వాటి మధ్య ఖాళీలు (voids) ఉంటాయి. నీరు ఈ ఖాళీల ద్వారా కిందకు ప్రవహించి, వాలుగా ఉన్న పొర ద్వారా ప్రయాణించి, పక్కన ఉన్న డ్రైనేజీలలోకి లేదా బయట ప్రాంతాలకు వెళ్లిపోతుంది. దీనివల్ల పట్టాల కింద భాగం పొడిగా ఉంటుంది. ఈ రాళ్లు స్వయంగా ఎక్కువ నీటిని పీల్చుకోవు, మరియు వాటి నలుపు రంగు కొంతవరకు రాయి రకం వల్ల మరియు కొంతవరకు పేరుకుపోయిన దుమ్ము మరియు నూనె వల్ల వస్తుంది.