Bästa svaret
Medan huvudets småhet lämpar sig väl för arbetets nära håll, hemligheten bakom det smala huvudet är en av fysiken. Jag var en gandy i 32 år och jag har böjt många spikar. Det är en lätt sak att göra. Så tjocka som de är, de böjer sig som smör. Ibland böjs de avsiktligt för att flytta skenan i sidled en bråkdel av en tum. Ekbindor är de starkaste och vanligaste, sedan kommer gran och asp för lätt användning i gårdar. Slipsarna kan borras eller inte. Den vanligaste slipsen på min väg var en icke-borrad, creosotad ek-slips.
En massa i rörelse tenderar att stanna i rörelse om den inte påverkas av en yttre kraft. Det smala huvudet betyder att större delen av hammarens massa ligger nära huvudets mittlinje. Ett bredare huvud betyder att massan sprids över ett större område. Om spetsen slås och slaget inte är centrerat under hammaren utan till ena sidan av den, kommer majoriteten av hammarens massa att tvinga hammaren att rotera i din hand och glida av spiken … också böja spetsen eller till och med lansera den till någon annan plats. Om en spik alls träffas av en spikmaul, kommer det mesta av massan fortfarande att riktas nästan rakt ner, och detta kommer att vara användbar energi och driva spiken ner i slipsen. Ibland kommer spetsen att böjas lite, men den kan rätas ut och den fortsatta körningen kommer att skicka den hem.
Den icke-slående änden på hammarhuvudet är ännu mindre i diameter och försäkrar att ännu mer av hammarmassan är närmare hammarhuvudets mittlinje för bättre effektivitet. ja, den smala änden kommer att passa mellan skenan och skyddsskenan i en växelgroda, men full kraft som spikar här är ett idiotspel, som sannolikt kommer att orsaka allvarliga hammarslag mot skenans löpyta. Spårstansar gjordes för detta arbete och var provinsen för en stansman och hans anfallare. Vissa människor har gjort detta med en spikmaul som slår mot den andra maulen, men detta är extremt farligt, eftersom dessa hammare har härdade ansikten. När ett härdat ansikte slår mot det andra kan ett vass flis slås från ett av ansikten med ett slag som är mindre än perfekt, och flisen kommer att flyga av som en kula och någon gång slå en närliggande person. En man i mitt gäng bär en bit stål i benet till denna dag, eftersom den lokala läkaren inte kunde ta bort den.
En bra spikare kunde konsekvent köra en standardspik hem i en oborrad ek. binda i 4 eller 5 slag, lämna en kontaktplåster på spikhuvudet, storleken på ett nickel. Vi hade regler mot att spika över skenan, eftersom det fanns för många fall av trasiga hammarhandtag, skador på skenans botten. Team spiking var en skönhet att titta på och höra, men det var också mycket farligt om rytmen förlorades av någon anledning och hammare kunde kollidera och olyckor hände. Team spiking misslyckades. Jag var graciös som ett skevt bräde, så jag gjorde inte mycket spikning. Jag var oftare en av killarna som knäppte upp band så att spikern kunde göra sitt jobb, eller räta upp spikar, eller flytta band med en foderstång, eller spotta ballast, eller handinställande spikar för spikande besättningar eller dra en dåligt böjd spik med en clawbar. Eftersom min yrkeskunskap tillät arbetade jag så småningom huvudsakligen som spårsvetsare … men var fortfarande tvungen att spika som en del av svetsarbetet. Det perfekta med spikning är att köra spiken hem, men stanna när undersidan av spikhuvudet inte är helt i kontakt med skenans botten. Skenan är av kolstål och kan brytas om den slås tillräckligt hårt. För hårt slag på spetsen, för att verkligen ”sitta” kan det skada skenan, så det här är ett fall där ”tillräckligt bra” är tillräckligt bra. Spikar håller inte riktigt ner skenan i alla fall. Tåget gör det. Spikarna håller mätaren … håller spåren från att flyttas från sida till sida.
Spårarbetet är mycket mekaniserat nu, men handverktyg används fortfarande i stor utsträckning och deras design har inte förändrats på ett sekel. / p>
Svar
Det här är en bra fråga med ett intressant svar. De krossade stenarna är det som kallas ballast . Deras syfte är att hålla träkorsbandet på plats, vilket i sin tur håller rälsen på plats.
Tänk på teknisk utmaning som körs miles av smala band av stålspår ovanpå marken: de utsätts för värmeutvidgning och sammandragning, markrörelse och vibrationer, nederbörd av nederbörd från grovt väder och ogräs och växttillväxt underifrån. Tänk nu på att medan 99\% av tiden de bara sitter där utan belastning, är de återstående 1\% föremål för rörliga laster så tunga som 1 000 000 pund (vikten på ett Union Pacific Big Boy-lok och dess anbud).
Lägg allt detta ihop, och du har själv ett riktigt, riktigt intressant problem som först löstes för nästan 200 år sedan och har inte förbättrats avsevärt sedan!
Svaret är att börja med den nakna marken och sedan bygga upp en grund för att höja banan tillräckligt högt så att den inte blir översvämmad. På toppen av fundamentet lägger du ner en massa krossad sten (ballasten). På toppen av stenen lägger du (vinkelrätt mot spårets riktning) en linje av träbjälkar på 19,5 tum centra, 8 1/2 fot långa, 9 tum breda och 7 tum tjocka, väger cirka 200 pund … 3 249 av dem per mil. Du fortsätter sedan att dumpa krossad sten runt balkarna. De skarpa kanterna på stenen gör det svårt för dem att glida över varandra (på det sätt som släta, runda stenar skulle göra), vilket effektivt låser dem på plats.
Balkarna är gjorda av lövträ (vanligtvis ek eller hickory) och impregnerade med kreosot för väderskydd. I USA kallar vi dem ”tvärbindningar” (eller i allmänhet bara ”järnvägsband”). i Storbritannien är de kända som ”sovande”; Europeiska portugisiska, ”travessas”; Brasiliansk portugisisk, ”dormentes”; Ryska, шпала (läs ”shpala”); Franska ”korsar”. Medan 93\% av banden i USA fortfarande är gjorda av trä försöker moderna järnvägslinjer i hög grad trafikerade alternativ, inklusive kompositplast, stål och betong.
Sidofält för riktigt nördiga, med roliga fakta om järnvägsband
Det finns cirka 689.974.000 band i USA, vilket stöder 212.000 mil järnvägsspår. 2011 ersatte de stora amerikanska järnvägarna totalt 15 063 539 band. 14.148.012 av dem var nya och gjorda av trä; 544 652 var begagnade träband; och 370 875 var nya band gjorda av något annat än trä. Gamla slipsar återvinns för användning i landskapsarkitektur, förvandlas till pelletsbränsle eller bränns i kraftproduktionsanläggningar för att ge el.
Därefter tar du in varmvalsade stålskenor, historiskt 39 ”långa i USA (eftersom de fördes till platsen i 40 ”gondolbilar), men i allt större utsträckning nu 78”, och lade dem ovanpå banden, från början till slut. De brukade sättas samman genom att bulta på en extra bit stål (kallad en ”fiskplatta”) tvärs sidan av fogen, men idag är de vanligtvis kontinuerligt svetsade änd-till-än.
Det verkar som om du bara kan spika dem eller skruva fast dem i slipsarna, men det fungerar inte. Den icke-triviala rörelsen orsakad av värmeutvidgning och sammandragning längs skenans längd skulle få den att gå sönder eller spännas om någon av den fixerades på plats. Så istället fästs skenorna på sliprarna med clips eller ankare, som håller dem nere men låter dem röra sig i längdriktningen när de expanderar eller dras samman.
Så där har du det: en hundra år gammal process som är extremt effektiv för att underlätta förflyttning av människor och material över tusentals mil … även om ingenting är permanent fäst på marken med en fast anslutning!
Ballasten fördelar bandets belastning (som i sin tur bär lasten på tåget på spåret, som hålls av clips) över fundamentet, möjliggör markrörelse, termisk expansion och viktvariation, tillåter regn och snö för att dränera genom spåret och hindra tillväxten av ogräs och vegetation som snabbt skulle ta över spåret.
Förresten, som noterats i kommentaren av User-13812768563281058315, följderna av INTE på lämpligt sätt att försörja effekterna av värmeutvidgning och sammandragning kan vara ganska drastiskt. Föreställ dig vad som skulle hända med ett tåg som försökte gå nerför den här delen av spännet (i Melbourne, under en hetsvåg …).