Cha đẻ tàu hoả là ai, vì sao lại rải đá dọc đường tàu?

Goerge Stephenson sinh ngày 9/6/1781 tại Northumberland, Anh trong một gia đình công nhân mỏ. Nhà nghèo, Stephenson không được đi học, cậu phải đi chăn bò, nhặt than để phụ giúp gia đình. Tuy vậy, cậu bé Stephenson sớm bộc lộ niềm đam mê với các loại máy móc, từ chiếc xe chở than đến các loại máy bơm nước tại mỏ than nơi bố cậu làm việc.

Năm 14 tuổi, Stephenson trở thành thợ bảo dưỡng máy móc tại mỏ. Qua công việc này, cùng với việc quan sát các chú, các bác tu sửa máy, Stephenson dần dần quen thuộc với cấu tạo cũng như cách xử lý những sự cố thường xảy ra của các loại máy móc. Ngoài giờ làm việc ở mỏ, Stephenson miệt mài dùng đất sét nặn ra các mô hình máy và tiến hành nghiên cứu. Ở mỏ có thứ máy móc nào thì ở nhà Stephenson có mô hình máy móc đó. Sau đó ông chở thành thợ máy hơi nước của mỏ.

Năm 1814, Stephenson đã cho ra đời đầu máy đầu tiên mang tên "Blücher". Trải qua nhiều lần thí nghiệm, Stephenson tìm ra cách giảm được đáng kể sự chấn động của đầu máy, toa xe và tiếng ồn. Giữa đầu máy và toa xe, ông bố trí bộ phận lò xo. Ông lắp thêm một ống xả khói ở phía trên đầu máy để khói không tỏa ra xung quanh đoàn xe lửa. Nhờ thế, tốc độ đầu máy xe lửa cũng tăng lên đáng kể. Cuối cùng, đầu máy xe lửa kiểu mới mang tên “Locomotion” ra đời, và có nhiều tính năng khiến Stephenson và các cộng sự thấy hài lòng.

Năm 1821, Stephenson bắt đầu thiết kế xây dựng đường ray xe lửa đầu tiên, dài 32 km, nối hai thị xã Stockton và Darlington. Ngày 27-9-1825, tuyến đường này đã được thông xe. Vào thời đó, mọi người còn chưa thấy xe lửa, nên ai cũng muốn đến xem nó có hình dáng như thế nào, nên người tới dự lễ thông xe đông nghịt ở nhà ga, lại còn rải rác dài hai bên đường sắt. Đầu máy "Locomotion" của Stephenson kéo theo 22 toa hàng, 6 toa chở đầy các vị khách thuộc các giới xã hội tham gia lễ thông xe. Số toa còn lại thì chứa than và các hàng hoá khác

Không dừng lại ở thành công đó, năm 1830, Stephenson cùng con trai đã thành công trong việc chế tạo đầu máy hơi nước có tốc độ lớn đầu tiên mang tên “Rocket”. Chiếc đầu máy này chở được 36 hành khách, với tốc độ 48km/giờ và đã chiến thắng trong cuộc thi các đầu máy ở Rainhill.

Cũng trong năm 1830, Stephenson tiếp tục xây dựng tuyến đường xe lửa thứ hai, dài 48 km nối thành phố Liverpool với thành phố Manchester. Stephenson còn đề nghị tất cả đường ray của quốc gia phải theo cùng một tiêu chuẩn và kích tấc này là 1.44 mét tương đương với chiều dài của trục xe ngựa thời đó. Về sau các nước thuộc châu Âu và Hoa Kỳ đều dùng tiêu chuẩn này.

Thành công của Stephenson đã đem xe lửa vượt ra ngoài nước Anh. Ngày 1/10/1828, con đường sắt đầu tiên tại nước Pháp được lập nên. Nước Đức lập con đường sắt đầu tiên vào ngày 7-12-1835. Từ đó, đường sắt dần dần trở thành một mạng lưới khổng lồ phát triển trên toàn cầu. Stephenson đã giúp mở ra một trang huy hoàng của lịch sử văn minh loài người. Ông xứng đáng được tôn vinh là "ông tổ" của xe lửa và đường sắt. Ngày 12/8/1848, nhà phát minh xe lửa George Stephenson qua đời.

Vì sao có đá xung quanh đường ray xe lửa?

Một đường ray tàu hỏa thường sẽ có hai đường ray chính đặt song song với nhau từ một trạm này tới một trạm khác và một loạt các thanh ngang được đặt vuông góc giữa hai đường ray chính. Những thanh ngang này được gọi là thanh tà vẹt. Một thanh tà vẹt thường có hình chữ nhật và được làm từ gỗ hoặc xi măng.

Những viên đá mà chúng ta vẫn thấy trên các đường ray tàu hỏa được gọi chung là đá ba-lát. Những viên đá này được dải đều dọc suốt đường ray tạo thành một lớp nền để giữ các tà vẹt cũng như hai đường ray chính.

Nhìn thoáng qua những viên đá này, chúng ta sẽ không thấy có điều gì đặc biệt. Tuy nhiên, không phải viên đá nào cũng có thể dùng làm đá ba-lát cho đường ray tàu hỏa. Ví dụ, nếu chúng ta dùng những viên đá tròn và mịn, chúng sẽ dễ dàng bị lăn và di chuyển qua lại khi có tác động từ sự di chuyển của tàu. Điều này sẽ khiến chúng trở nên vô dụng, vì mục đích chính của những viên đá này là tạo nên sự liên kết cho các thành phần của đường ray.

Vì vậy, những viên đá ba-lát được lựa chọn cần phải có bề mặt sần sùi và sắc cạnh.
Lưu ý rằng trong phần lớn thời gian, đường ray chỉ nằm im và không chịu bất kì áp lực gì, nhưng một phần nhỏ thời gian còn lại nó phải gánh sức nặng hàng trăm, hàng nghìn tấn, nên việc giữ cho đường ray ổn định trong khoảng thời gian này là điều vô cùng quan trọng.

Trên thực tế, ngoài tác dụng giữ ổn định cho đường ray chính và các thanh tà vẹt để có thể chịu được sức nặng khủng khiếp của tàu hỏa, lớp đá ba-lát này còn có một vài chức năng khác. Đầu tiên có thể kể đến việc chúng ngăn không cho các loại cây cỏ mọc lên, khiến cho kết cấu bề mặt phía dưới đường ray trở nên yếu đi.

Một tác dụng quan trọng khác là nó ngăn nước tiếp xúc với đường ray một cách thường xuyên. Điều này không có nghĩa là chúng có thể ngăn chặn đường ray tiếp xúc với nước một cách hoàn toàn, điều này là bất khả thi, nhưng chúng giúp cho nước rút đi nhanh hơn để tránh ảnh hưởng tới kết cấu bề mặt của đất xung quanh và dưới đường ray.

Những điều thú vị về đường sắt

Đông đúc nhất thế giới: Ga Shinjuku, Nhật Bản

Ga Shinjuku ở Tokyo, Nhật Bản xác lập kỷ lục Guiness thế giới là điểm giao thông đông đúc nhất vì mỗi ngày trong năm 2007 ga đón trung bình 3,64 triệu lượt khách. Ngoài ra, Shinjuku có tất cả 36 điểm dừng và hơn 200 cửa ra vào. Tokyo cũng là nơi có hệ thống tàu điện ngầm bận rộn nhất thế giới với 3,334 tỉ chuyến vào năm 2013

Tại Anh, Clapham Junction ở thủ đô London là nhà ga đông nhất về số lượng tàu đến và đi (khoảng 110 chiếc mỗi giờ). Trong khi London Waterloo là nơi giữ vị trí có lượng khách nhiều nhất đất nước với hơn 60 triệu lượt một năm.

Theo số liệu đường sắt quốc gia Anh vào tháng 8/2007, Reddish South tại Stockport có 47 tàu đến và đi trong 12 tháng. Con số này cho thấy đây là nhà ga được sử dụng ít nhất. Ảnh: geograph.

Dài nhất thế giới: Đường tàu Yiwu, Trung Quốc - Madrid, Tây Ban Nha

Tháng 12.2014, chuyến tàu dài nhất thế giới từ Yiwu, tây Trung Quốc tới Madrid, Tây Ban Nha kéo dài 20 ngày. Tuyến đường sắt này đi qua Kazakhstan, Nga, Belarus, Ba Lan, Đức và Pháp với chặng đường dài gần 13.000 km. Ảnh: Xinhua/Rex.

Dịch vụ thường xuyên dài nhất: Đường sắt xuyên Siberia

Những chuyến đi dài mà hành khách không ngừng lên xuống vẫn là chuyện thường thấy ở hành trình đường sắt xuyên Siberia. Tuyến đường này chạy từ Moscow tới Vladivostoc nằm ở bờ đông nước Nga, đi qua 120 trạm dừng và dài 9.259 km, trải rộng 7 múi giờ.

Không chỉ là đất nước nhỏ bé nhất thế giới mà ở đây còn tồn tại đường sắt ngắn nhất, chỉ dài 300 m. Tuyến đường này chủ yếu để trung chuyển thực phẩm, hàng hóa theo mùa và thường không có hành khách

Ngắn nhất châu Âu: Đường sắt Storurbridge Town

Đây là tuyến ngắn nhất ở châu Âu để kế nối từ ga đầu mối Stourbridge tới thị trấn cùng tên. Hành trình chỉ kéo dài 3 phút qua 1,6 km đường sắt.

Cao nhất thế giới: Đường sắt Trung Quốc - Tây Tạng

Tuyến đường sắt đi từ tỉnh Thanh Hải, Trung Quốc tới Tây Tạng nằm ở độ cao 5.072 m so với mực nước biển, qua đèo Tanggula, cũng là nơi có trạm ga cao nhất thế giới. Đường sắt được xây dựng trên tổng số 675 cây cầu ghép lại. Ngoài ra, tuyến này có cung cấp oxy cho hành khách do đặc điểm độ cao ít không khí.

Tuyến Seikan chạy nối liền hai hòn đảo Honshu và Hokkaido của Nhật Bản là đường tàu nằm thấp nhất trên thế giới tại vị trí thấp hơn 240 m so với mực nước biển. Seikan còn có hệ thống hầm đường sắt dài nhất thế giới (53 km).

Trong khi Nhật Bản có tuyến đường sắt nằm ở vị trí thấp nhất, thì Channel - đường hầm qua eo biển Manche lại là tuyến đường sắt qua hầm chạy dưới nước dài nhất thế giới với gần 38 km. Hầm đường sắt Channel đi vào hoạt động năm 1994.

Lịch sử 130 năm ngành đường sắt Việt Nam

So với các nước trong khu vực, hệ thống đường sắt của Việt Nam đã có lịch sử 130 năm và là một trong những nước sớm có hệ thống đường sắt hiện đại. Mạng lưới đường sắt chính của Việt Nam với tổng chiều dài 2600km nối liền các khu dân cư, trung tâm văn hóa nông nghiệp và công nghiệp suốt từ Bắc vào Nam.

Đường sắt Việt Nam nối liền với đường sắt Trung Quốc qua hai hướng với khu vực Vân Nam (Trung Quốc) qua tỉnh Lào Cai và với tỉnh Quảng Tây (Trung Quốc) qua tỉnh Lạng Sơn. Đường sắt Việt Nam còn có tiềm năng nối liền mạng lưới đường sắt Campuchia, Thái Lan và Malaysia để đến Singapore và tuyến đường sắt của Lào khi được phát triển.

Hiện tại, tuy đường một chiều nhưng hệ thống đường sắt Việt Nam đang sử dụng 3 loại khổ đường, đó là loại đường 1.000mm, đường tiêu chuẩn 1.435mm và đường lồng (chung cả 1.435mm và 1.000mm). Hiện khổ đường 1000mm chiếm chủ yếu ở Việt Nam với 83%, đường chính tuyến Bắc Nam là 100%, khổ đường chuẩn 1435mm chỉ chiếm 6,8%, điều này làm hạn chế tốc độ và hiệu quả chạy tàu.