Beste antwoord
Enkele scenarios:
1. Als een cent wordt bewaard op een punt in de buurt van een station net voordat een trein er klaar voor is om ervan te vertrekken, zal de cent afvlakken tot het dunste niveau totdat de trein rijdt en de cent stabiel op het spoor kan blijven. Door enkele trillingen op de baan en lucht die tussen de sporen en wielen beweegt, kan het kwartje aan weerszijden van het spoor naar beneden vallen voordat alle rijtuigen zijn gepasseerd, omdat het te dun zou zijn gebleken om met een rijdende trein stabiel op het spoor te blijven bovenaan.
2. Als er een kwartje op het spoor wordt geplaatst en er rijdt geen trein bovenop het kwartje op dat spoor, dan blijft het kwartje intact zoals het is.
3. Als de cent tussen twee stations wordt geplaatst (we noemen het een sectie), is het zeer waarschijnlijk dat wanneer een trein de locatie van de cent nadert met een snelheid van 70 mph (~ 110 kmph in India), de baan kan trillen en de cent naar beneden kan vallen zelfs voordat het eerste wiel van de locomotief de cent raakt.
Ik heb “geen cent geprobeerd, maar in India, in een klein stadje in de buurt van Mumbai, heb ik geprobeerd een kap van een koude drinkfles en laat een hele sneltrein passeren. Ik probeerde het tijdens mijn zomervakantie met mijn neven terwijl we een spel speelden waarbij we een afgeplatte dop van een colafles gebruikten en twee gaten in het midden doorboorden en draad tussen de twee wielen doorgaven en met vingers. Het hele idee om de cokesdop af te vlakken tot het laagste niveau was om te testen of die scherpe rand van de afgeplatte cokedop een bananenboomblad zou snijden. Dat deed het en het deed pijn aan vingers en huid. Ik had de optie geprobeerd 3 eenmaal door de cokesdop op een locatie ver weg van het perron waar de trein vertrekt te plaatsen. De cola-dop viel naar beneden toen de snelle trein de cola-dop naderde.
Antwoord
Dit is een goede vraag met een interessant antwoord. De steenslag is wat bekend staat als ballast . Hun doel is om de houten dwarsliggers op hun plaats te houden, die op hun beurt de rails op hun plaats houden.
Denk aan de technische uitdaging waarmee kilometerslange smalle linten stalen rails over de grond worden gelopen: ze zijn onderhevig aan warmte-uitzetting en inkrimping, grondbeweging en trillingen, neerslagvorming door ruw weer en onkruid en plantengroei van onderaf. Houd er nu rekening mee dat terwijl ze 99\% van de tijd gewoon onbezorgd zitten, de resterende 1\% onderhevig is aan bewegende ladingen zo zwaar als 1.000.000 pond (het gewicht van een Union Pacific Big Boy-locomotief en zijn tender).
Zet dit allemaal bij elkaar en je hebt zelf een heel, heel interessant probleem dat bijna 200 jaar geleden voor het eerst werd opgelost en sindsdien niet significant is verbeterd!
Het antwoord is om te beginnen met de kale grond, en bouw dan een fundering om de baan hoog genoeg te brengen zodat hij niet onder water komt te staan. Bovenop de fundering leg je een lading steenslag (de ballast). Op de top van de steen leg je (loodrecht op de richting van de baan) een rij houten balken op het midden van 19,5 inch, 8 1/2 voet lang, 9 inch breed en 7 inch dik, met een gewicht van ongeveer 200 pond … 3.249 daarvan per mijl. Je blijft dan steenslag rondom de balken dumpen. Door de scherpe randen van de steen kunnen ze moeilijk over elkaar glijden (zoals gladde, ronde kiezelstenen dat zouden doen), waardoor ze effectief op hun plaats worden vergrendeld.
De balken zijn gemaakt van hardhout (meestal eiken of hickory) en geïmpregneerd met creosoot voor bescherming tegen weersinvloeden. In de VS noemen we ze “dwarsverbindingen” (of, in de volksmond, gewoon “spoorwegbanden”); in het VK staan ze bekend als “slapers”; Europees Portugees, “travessas”; Braziliaans Portugees, “dormentes”; Russisch, шпала (lees “shpala”); Franse “doorkruist”. Terwijl 93\% van de banden in de VS nog steeds van hout is, proberen moderne spoorlijnen die veel verkeer hebben steeds vaker alternatieven uit, waaronder composiet plastic, staal en beton.
Zijbalk voor de echte geeky, met leuke weetjes over spoorwegverbindingen
Er zijn ongeveer 689.974.000 banden in de Verenigde Staten, die 212.000 mijl spoorlijn ondersteunen. In 2011 hebben de grote Amerikaanse spoorwegen in totaal 15.063.539 banden vervangen. 14.148.012 daarvan waren nieuw en gemaakt van hout; 544.652 waren tweedehands houten stropdassen; en 370.875 waren nieuwe banden gemaakt van iets anders dan hout. Oude banden worden gerecycled voor gebruik in landschapsarchitectuur, omgezet in pelletbrandstof of verbrand in warmtekrachtkoppelingscentrales om elektriciteit te leveren.
Vervolgens breng je warmgewalste stalen rails aan, historisch 39 inch lang in de VS (omdat ze naar de locatie werden vervoerd in 40 “gondelwagens), maar nu steeds meer 78”, en leg ze op de banden, met de uiteinden tegen elkaar. Vroeger werden ze verbonden door een extra stuk staal (een zogenaamde “fishplate”) over de zijkant van de verbinding, maar worden tegenwoordig meestal continu eind-aan-eind gelast.
Het lijkt erop dat je ze gewoon kunt vastspijkeren of vastschroeven aan de banden, maar dat zal niet werken. De niet-triviale beweging die wordt veroorzaakt door warmte-uitzetting en samentrekking over de lengte van de rail zou ervoor zorgen dat deze zou breken of knikken als een van deze op zijn plaats zou worden bevestigd. Dus in plaats daarvan worden de rails aan de dwarsliggers bevestigd door clips of ankers, die ze naar beneden, maar laat ze longitudinaal bewegen terwijl ze uitzetten of inkrimpen.
Dus daar heb je het: een eeuwenoud proces dat is uitermate effectief om de verplaatsing van mensen en materiaal over duizenden kilometers te vergemakkelijken … ook al zit er niets permanent aan de grond vast met een vaste verbinding!
De ballast verdeelt de belasting van de binders (die op zijn beurt de belasting van de trein op het spoor dragen, vastgehouden door clips) over de fundering, grondverplaatsing, thermische uitzetting en gewichtsvariatie mogelijk maken, regen en sneeuw door het spoor laten wegvloeien, en remt de groei van onkruid en vegetatie die snel de baan zouden overnemen.
Trouwens, zoals opgemerkt in de opmerking van User-13812768563281058315, de gevolgen van het NIET op de juiste manier voorzien in de effecten van warmte-uitzetting en samentrekking kan behoorlijk ingrijpend zijn. Stelt u zich eens voor wat er zou gebeuren met een trein die probeerde over dit specifieke stuk geknikte spoor te rijden (in Melbourne, tijdens een hittegolf …).