เคยสงสัยไหม? ทำไมรางรถไฟต้องถูกรองด้วยก้อนหิน

   แม้ว่าหลายคนจะกล่าวว่า การเดินทางโดยรถไฟค่อนข้างอันตราย ถึงอย่างนั้นการโดยสารทางรถไฟก็ยังเป็นหนึ่งในประสบการณ์
การเดินทางที่น่าตื่นเต้น เพราะไม่เพียงแค่ได้เห็นภาพวิวทิวทัศน์ที่สวยงามของธรรมชาติสองข้างทาง  แต่ยังได้สัมผัสกับบรรยา
กาศของชุมชนที่เต็มไปด้วยวัฒนธรรมพื้นเมือง ความงดงามทางศิลปะของวัดวาอารามและสถานที่สำคัญ ตลอดจนรอยยิ้มของ
ผู้คนอย่างไรก็ดีอีกสิ่งหนึ่งที่เกือบจะมองเห็นได้ตลอดเส้นทางรถไฟก็คือ ก้อนหินขนาดเล็กที่อัดแน่นและรองรางรถไฟไว้ เคย
สงสัยหรือไม่ว่าเหตุใดจึงมีก้อนหินเหล่านั้นวางอยู่แทบจะตลอดเส้นทาง?

   ก้อนหินก้อนเล็ก ๆ ที่เรามองเห็นว่าถูกวางไว้บริเวณรางรถไฟนั้นไม่ได้มีไว้เพื่อประดับตกแต่งให้สวยงาม แต่เป็นหินโรยทาง 
(Track ballast) ที่ถูกวางไว้ในบริเวณด้านข้างของรางรถไฟ (Railway Tracks) และในระหว่างหมอนรองรางรถไฟ 
(Railway Sleepers) ทั้งนี้หมอนรองรางรถไฟเป็นวัสดุที่ทำจากไม้เนื้อแข็ง เหล็กกล้า หรือคอนกรีตอัดแรงที่มีรูปร่างเป็น
สี่เหลี่ยมมุมฉากซึ่งติดเข้ากับรางรถไฟในลักษณะของการวางตั้งฉากกับรางรถไฟที่ทอดตัวยาวขนานกันตามเส้นทาง โดยมีบท
บาทช่วยยึดจับรางรถไฟทั้งสองเส้นให้อยู่กับที่และมีระยะที่เท่ากัน อย่างไรก็ตามจุดประสงค์ของการวางหินไว้ตลอดแนวทางรถ
ไฟนั้นเพื่อยึดโครงสร้างของรางรถไฟไว้ให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง

   หากลองจินตนาการถึงความท้าทายด้านวิศวกรรมที่ต้องคำนวณการสร้างรางรถไฟแคบ ๆ เพื่อรองรับการวิ่งของยานพาหนะ
ขนาดใหญ่ที่ต้องบรรทุกทั้งผู้โดยสารและหัวรถจักรที่มีน้ำหนักกว่าหลายร้อยตันในระยะทางหลายกิโลเมตรพร้อมกับปัจจัยใน
เรื่องของการหดและขยายตัวจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ การสั่นสะเทือนของพื้นดิน การชะล้างจากน้ำฝนหรือหิมะ 
รวมทั้งการเจริญเติบโตของวัชพืชใต้พื้นดิน  ด้วยปัจจัยต่าง ๆ เหล่านี้ทำให้การขนส่งระบบรางเป็นเรื่องที่น่าสนใจ 

   การสร้างทางรถไฟเริ่มต้นจากพื้นดินเดิม (Subsoil) ที่ถูกยกพื้นให้สูงขึ้นด้วยวัสดุที่รองรับโครงสร้างของระบบการปูผิวหน้า 
โดยจะยกให้สูงขึ้นในระดับที่จะไม่เกิดน้ำท่วม ด้านบนของพื้นที่ถูกยกสูงขึ้นนั้นจะถูกปูด้วยหินโรยทางรถไฟก่อนที่จะมีการติดตั้ง
รางรถไฟและหมอนรองรางรถไฟเข้าด้วยกัน จากนั้นจึงจะเทกลบด้วยหินโรยทางอีกครั้ง หินที่มีลักษณะขอบไม่เรียบจะช่วยยึด
รางรถไฟไว้ในตำแหน่งที่มีการคำนวณอย่างแม่นยำแล้วทางวิศวกรรมระบบราง

   ในความเป็นจริงแล้ว นอกจากหินโรยทางจะทำหน้าที่ยึดรางรถไฟกับหมอนรองรางรถไฟไม่ให้เคลื่อนไปตามพื้นผิวในขณะที่
รถไฟที่มีน้ำหนักมหาศาลเคลื่อนผ่านแล้ว ยังช่วยป้องกันผลกระทบที่เกิดจากการหดและขยายตัวของรางรถไฟจากความร้อน 
การสั่นสะเทือนของพื้นดินและช่วยถ่วงน้ำหนักไม่ให้รางรถไฟลื่นไถลไปตามกระแสน้ำหรือหิมะในวันที่สภาพอากาศเลวร้าย 
รวมทั้งป้องกันความเสียหายของหน้าดินในชั้นดินเดิมโดยช่วยในการระบายน้ำรอบตัวรางและใต้รางรถไฟ นอกจากนี้ยังช่วย
ไม่ให้พื้นดินต่ำลงจากวัชพืชที่เติบโตขึ้นบริเวณรางรถไฟจากข้อมูลข้างต้นหลายท่านคงทราบถึงความสำคัญของหินที่อยู่ใน
บริเวณรางรถไฟแล้ว ดังนั้นการหยิบก้อนหินโรยทางขึ้นมาขว้างเล่นจึงไม่ใช่วิธีที่เหมาะสมสำหรับการระบายความเครียด

แหล่งที่มา

https://www.scimath.org/article-physics/item/8393-2018-06-01-02-42-58