ساختن راه آهن
وقتی قرار است راه‌آهن کشیده شود، مهندسین مسیری را انتخاب می‌کنند که حتی‌الامکان مسطح باشد. هرگونه شیب یا سرازیری باید بسیار تدریجی باشد والا چرخ‌های فولادیِ لکوموتیو سُر می‌خورند. پیچ‌ها نیز باید تا آنجا که امکان دارد، بزرگ باشند؛ زیرا قطار نمی‌تواند با سرعت بپیچد. از پل‌ها برای کشیدن خط آهن روی درّه‌ها و از تونل‌ها برای عبور از مناطق کوهستانی استفاده می‌شود.
در کشورهای کوهستانی که شیب‌ها بسیار تُند هستند، از یک ریل اضافی و مخصوصی که در بین ریل‌های معمولی قرار داده شده، استفاده می‌شود و به آن ریل دندانه‌دار می‌گویند. این ریل دارای دندانه‌هایی است که به طرف بالا قرار دارند. از طرف دیگر، یک چرخ دندۀ بسیار محکم و قوی در لکوموتیو وجود دارد که به آن «پینیون» می‌گویند که با دندانه‌های ریل درگیر می‌شود. این مکانیزم به قطار اجازه می‌دهد تا بدون سُرخوردن، سربالایی را طی کند.
در هنگام ریل‌گذاری، غالباً فواصل کوتاهی بین ریل‌ها قرار می‌دهند تا در تابستان که هوا گرم می‌شود، ریل‌ها برای انبساط جا داشته باشند. اگر این فاصله‌ها نباشند، ریل‌ها خم می‌شوند و تغییر شکل می‌دهند. در بعضی مواقع از ریل‌های فوق‌العاده درازی استفاده می‌شود که بسیار چسباندن به تِراوِرس‌ها متصل گردیده‌اند؛ به‌طوری که در اثر حرارت نمی‌توانند منبسط شوند. ریل‌های راه‌آهن به طور منظم بازرسی می‌شوند و این کار اغلب به‌وسیلۀ قطارهای مخصوصی که دارای دستگاه‌های اندازه‌گیری هستند انجام می‌گیرد.
بارهای سنگین بر روی ریل‌های فلزی و صافِ راه‌آهن بهتر از روی جاده حرکت می‌کنند. یک لکوموتیو ممکن است باری به وزن هزاران تن را بکشد. ریلی که قطار از روی آن می‌گذرد از فولاد ساخته شده و روی تراورس‌های چوبی یا سیمانی قرار گرفته است. تراورس‌ها در لایه‌ای از سنگ ریزه خوابانده می‌شود. این عمل باعث می‌شود تا وزن قطار در حال عبور را تحمل کرده و از طرف دیگر، هم سطح بودن ریل‌ها نیز حفظ شود. ریل‌ها از یکدیگر فاصلۀ مشخصی دارند که به آن فاصلۀ دو ریل می‌گویند . معمولی‌ترین فاصله ریل‌ها از یکدیگر 44/1 سانتی‌متر (4 فوت و 5/8 اینچ) می‌باشد. کشورهایی مثل فنلاند و اسپانیا از ریل‌هایی با فاصلۀ بیشتر استفاده می‌کنند.
👇این ایستگاه پل «بلاک فریارز» در شهر لندن، است. روزانه هزاران کارگر برای کار در شهر لندن به اینجا وارد می‌شوند.
👇چرخ‌های قطار دارای لبه‌هایی هستند که چرخ‌ها را روی ریل نگه می‌دارد . خود ریل نیز روی تراورس‌هایی که درون سنگ ریزه‌ها فرو رفته‌اند محکم شده‌اند.
علائم راهنمایی
برای جلوگیری از تصادفات، خطوط راه‌آهن قسمت‌بندی شده و در ابتدای هر قسمت، یک علامت نصب شده است. علائم راه‌آهن شبیه به چراغ‌های راهنمایی هستند. یک قطار فقط زمانی می‌تواند از یک چراغ عبور کند که رنگ یا علامت مخصوص آن چراغ اجازه بدهد.
علائم راهنمایی قطارها به اتاق دیده‌بانی متصل‌اند و از آنجا تنظیم می‌شوند. در اتاق‌های دیده‌بانی جدید، موقعیت همۀ قطارهای در حال حرکت به وسیلۀ رایانه نشان داده می‌شود. رایانه مراقب است تا در هر قسمت از راه آهن فقط یک قطار عبور کند.
اتاق دیده‌بانی همچنین خطوطی را که هر قطاری می‌خواهد از روی آن عبور کند، کنترل می‌کند. در لکوموتیوها، فرمان وجود ندارد و به جای فرمان، قطارها به‌وسیلۀ ریل‌های متحرک که اصطلاحاً به آن، سوزن می‌گویند تغییر مسیر می‌دهند. از این ریل‌ها برای تغییر مسیر قطارها در محل‌هایی که خطوط، تقسیم می‌شوند یا به هم می‌پیوندند، استفاده می‌شود.
انواعِ قطارها
سریع‌ترین قطارهای مدرن می‌توانند با سرعتی بیش از 300 کیلومتر (200 مایل) در ساعت حرکت کنند. آن‌ها به‌وسیلۀ لکوموتیوهای دیزلی یا کابل‌های معلق برقی کشیده می‌شوند. قطارهای مسافربری‌ِ فوق‌العاده سریع به‌طور گسترده در اروپا و ژاپن مورد استفاده قرار می‌گیرند. مهندسین در حال آزمایش قطارهایی هستند که با استفاده از نیروی مغناطیس در بالای خطوط شناور شده و به حرکت درمی‌آیند.
وزنی را که یک لکوموتیو می‌کشد، مسافر و یا بار است. قطارهای محلی، کارمندان و کارگران را از خانه تا محل کار یا بالعکس منتقل می‌کنند. این قطارها نسبت به اتومبیل یا اتوبوس، تعداد به مراتب بیشتری افراد را حمل و نقل می‌کنند. قطارهای باری مخصوص حمل کالا می‌باشند. آن‌ها اغلب مخصوص‌حمل محموله‌هایی از قبیل نفت، موادشیمیایی، خاک، اتومبیل و سنگ‌آهن ساخته می‌شوند. بعضی از قطارهای ِ باری بیش از 500 متر (1600 فوت) طول دارند.
نگاهی به گذشته
اولین خط آهن مسافربری، بین شهرهای ِاستاکتون و دارلنیگتون انگلستان در سال 1825 افتتاح گردید. پنج سال بعد، خط آهن لیورپول به مَنچِستر افتتاح شد و در سال 1835 قطارهای عمومی در بلژیک و آلمان شروع به کار کردند. در اواسط قرن 19 میلادی راه‌آهن در انگستان و سرتاسر کشورهای صنعتی توسعه یافت.
در سال‌های اولیۀ ساخت راه‌آهن، تمام خاک برداری‌ها، خاک‌ریزی‌ها و حفر تونل‌ها به‌وسیلۀ دست انجام می‌گرفت. گروه‌هایی متشکل از هزاران نفر کارگر با استفاده از کلنگ و دیگر ابزارهای دستی، زمین را آماده و ریل‌گذاری می‌کردند.
راه‌آهن تغییر شگرفی در روش زندگی مردم ایجاد کرد. برای اولین‌بار در تاریخ، مردم توانستند هر روز مسافت‌های طولانی را برای کار طی کنند و این به آن معنی بود که شهرها امکان توسعه یافتند و حومۀ شهرها به‌وسیلۀ قطار به یکدیگر متصل شدند.
👇این قطار باری سنگین، در راه آهن آلاسکا به‌وسیلۀ پنج لکوموتیو کشیده می‌شود.
👇یک قطار سریع‌السیر «تی‌جی‌وی» فرانسوی
در سال 1825 یک لکوموتیو به سرعت 24 کیلومتر (15 مایل) در ساعت دست یافت.
در سال 1938 رکوردسرعت یک لکوموتیو بخاری به 203 کیلومتر (136 مایل) در ساعت رسید.
در ماه مه سال 1990 یک قطار فرانسوی به‌نام «تی‌جی وی» به سرعت 518 کیلومتر (322 مایل) در ساعت دست یافت.
خط آهن «پاسیفیک» در کانادا در سال 1871 تکمیل شد.
خط آهن «ترانس سیبری» که از مسکو تا شهر «ناخودکا» ادامه دارد با 9438 کیلومتر (5865 مایل) طولانی‌ترین راه‌آهن در دنیا می‌باشد. در طول این خط، 97 ایستگاه وجود دارد و مسافرت در این خط بیش از 8 روز طول می‌کشد.
اولین راه‌آهن زیرزمینی در دنیا، راه‌آهن زیرزمینی لندن است که در سال 1863 افتتاح گردید. امروزه این خطوط دارای 409 کیلومتر (254 مایل) طول و 272 ایستگاه می‌باشد. هر ساله تقریباً 800 میلیون مسافر از آن استفاده می‌کنند.
👇این تصویر چاپی ایستگاه ایج‌هیل، واقع در شهر لیورپول را در سال 1848 نشان می‌دهد. بارهای مسافران روی سقف واگن‌ها بسته می‌شد.
بخشی از کتاب دانشنامه آکسفورد، علم و تکنولوژی از انتشارات پیام بهاران
صفحه 98-99