Ai là người đã có công phát minh ra tàu hoả? Vì sao có đá xung quanh đường ray xe lửa?

Tàu hỏa đang là một trong những phương tiện giao thông quan trọng và ngày càng phát triển. Vậy ai là người đã có công phát minh ra tàu hoả? Vì sao có đá xung quanh đường ray xe lửa? 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.

Goerge Stephenson-cha đẻ tàu hoả.

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.

Do công việc bảo trì này cần rất nhiều thời gian và tiền bạc do sự tàn phá của các yếu tố tự nhiên và hao mòn nhanh chóng trong quá trình sử dụng, con người đã phát triển và áp dụng những công nghệ không cần dùng đến đá ba-lát. Phương pháp này sử dụng những phiến bê tông đặt liên tiếp nhau và đường ray được đặt trực tiếp lên mặt trên của phiến bê tông.