Câu hỏi tưởng 'không khó mà khó không tưởng': Đường ray có trước hay tàu hỏa có trước?

Con người luôn tò mò về quá khứ của mình. Bởi vậy mà để lưu giữ lại ký ức, con người đã phát minh ra chữ viết, và từ khi có chữ viết, lịch sử chính thức ra đời.

Có lẽ ai trong chúng ta cũng sẽ đặt câu hỏi với những thứ xung quanh mình: Chúng tồn tại để làm gì? Tại sao chúng lại tồn tại? Để có được hình dạng như ngày hôm nay, chúng đã trải qua những sự biến đổi như thế nào? Đó chính là điểm khởi đầu để chúng ta bắt đầu một chuỗi bài viết về lịch sử của các đồ vật.

Khi bạn xuôi dòng thời gian trở về quá khứ, bạn sẽ biết được rằng, tổ tiên chúng ta đã từng trải qua những năm tháng đáng sợ, và bạn sẽ thấy mình thật may mắn khi sống ở thời hiện đại!

Bài 1: Đến vết lún cũng có thể tạo thành phát minh! Lịch sử ra đời của đường ray tàu hỏa

Tàu hỏa và đường ray là một trong những phát minh vĩ đại của con người, góp phần thúc đẩy việc vận chuyển bằng đường bộ. Nhắc đến hai thứ đường ray và tàu hỏa, nhiều người hẳn sẽ nghĩ rằng, tàu hỏa có trước rồi mới có đường ray. Nhưng thực ra, đường ray có trước tàu hỏa cả nghìn năm!

Vào thời kỳ Cổ Hy – La, cách ngày nay khoảng 2600 năm, vùng Peloponnese của Hy Lạp có bán đảo Corinth sản xuất rượu nho và đồ gốm. Người dân muốn đem thứ sản phẩm đó bán ra bên ngoài, nhưng cả hai con đường bộ và thủy đều gặp khó khăn: Đường bộ thì gần nhưng gập ghềnh, đường thủy thì đã bị quân của thành bang Sparta hiếu chiến chặn lại.

Cái khó ló cái khôn, nhận thấy trên đường đi các bánh xe thường để lại hai vết lún, họ nghĩ ra cách đào sâu hai vết lún đó, rồi cho bánh xe đi theo, như vậy xe sẽ bớt xóc. Đây chính là loại đường ray thô sơ nhất mà loài người phát minh ra – đường ray bằng đá.

Ở Trung Quốc, thời Tần cũng đã phát minh ra loại đường ray tương tự.

Cách mạng công nghiệp ở châu Âu bắt đầu từ thế kỷ XVI đã thúc đẩy việc sử dụng một loại nguyên liệu mới là than đá.

Để vận chuyển được than đá ra khỏi nơi khai thác, người ta phải vác trên vai, như vậy vô cùng tốn sức. Họ nghĩ ra cách làm các đường ray bằng gỗ, rồi, hoặc là kết hợp kéo – đẩy, hoặc là dùng ngựa kéo các thùng than. Nhờ vậy mà năng suất không ngừng nâng cao.

Để xử lý một vấn đề thường gặp là bánh xa dễ chệch ra khỏi đường ray, người ta chèn thêm một miếng gỗ vào đáy thùng xe, như thế dù âm thanh ma sát không dễ nghe, nhưng cũng khắc phục được phần nào vấn đề.

Nhưng đường ray bằng gỗ cũng có thời hạn sử dụng nhất định, gỗ rất dễ bị mục hoặc vỡ khi di chuyển. Vậy thì có thể bọc sắt vào các thanh gỗ. Nhưng khi xe di chuyển nhiều, các lá sắt dễ bị bong ra.

Rồi có người lại nghĩ ra cách lát các miếng sắt lên trên các miếng gỗ, như vậy sẽ được con đường bằng sắt. Nhưng chi phí đường lát sắt có chi phí rất cao, hơn nữa nếu gặp trời mưa thì đường rất trơn, bánh xe dễ trơn trượt.

Vậy là lại có ý tưởng mới được nảy ra. Người ta đúc các thanh sắt hình chữ L, ghép lại với nhau tạo thành đường ray, như vậy bánh xe sẽ không bị trượt ra khỏi đường ray nữa. Đây chính là sự mô phỏng đơn giản của kiểu đường ray mà chúng ta sử dụng ngày nay.Vào thế kỷ XVII thế giới bước vào thời kỳ của đường ray bằng kim loại.

Nhưng nếu trên đường ray có đá hoặc sỏi thì xe đi sẽ rất xóc, bánh xe lại chệch ra khỏi đường ray làm đổ xe.

Sau đó, người ta chuyển sang dùng các miếng kim loại đặt trên một bệ đỡ kim loại khác, được gọi là ray hình bụng cá. Cùng thời điểm đó, vào thế kỷ XIX, đầu máy xe lửa ra đời, do đó đi trên đường ray có thể là xe lửa hoặc là xem có ngựa kéo. Người ta cũng biết cách làm các đường ray vắt chéo qua nhau để mở rộng ra nhiều con đường khác nhau.

Nhưng người ta cũng nhận thấy rằng, bên dưới đường ray dùng các bệ đỡ kim loại là vô cùng lãng phí. Vậy là họ lại chuyển sang đúc các thanh kim loại dài hình chữ Công (工) rồi ghép lại với nhau. Khoảng cách giữa hai đường ray dần được tiêu chuẩn hóa và sử dụng gang làm nguyên liệu.

Ngoài ra, để đảm bảo cho đường ray được cố định, người ta dùng các loại ốc vít và đinh gắn chặt hai bên đường ray với bệ đỡ. 

Xung quanh đường ray được rắc đá ba-lát. Kiểu đường ray này hiện nay vẫn được nhiều quốc gia sử dụng. Từ đó, có thêm một loại công việc mới, đó là giám sát tình trạng đường ray và vặn lại các đinh ốc cho chắc.

Nhưng đường ray rải đá chỉ có thể vận hành tốt trong điều kiện vận tốc dưới 205 km/h, nếu vượt quá giới hạn này, đường ray sẽ bị lỏng, bánh xe lệch khỏi đường, gây tai nạn. Bởi vậy, người ta lại phát minh ra kiểu đường ray mới: Đường ray không rải đá.

Đường ray không rải đá chính là kiểu đường ray được sử dụng trong các đường sắt cao tốc hiện nay. Ưu điểm của nó là hai thanh sắt sẽ được đặt trên một bệ đỡ nằm trên một mặt phẳng được xây cố định, chứ không phải rải đá nữa.

Do đó, độ an toàn của mặt đường sẽ được đảm bảo. Ngày nay, tốc độ của đường sắt cao tốc ngày càng được nâng cao, thời gian di chuyển cũng ngày càng chuẩn xác, cùng với đó là sự thay thế dần người lái bằng các phương tiện điện tử.

Lời kết

Như vậy, đường ray ra đời nhằm mục đích tạo một bề mặt thích hợp cho các loại xe kéo.

Trải qua hàng nghìn năm phát triển, đường ray đã đi từ đường ray đá, đường ray gỗ rồi đường ray bằng kim loại như ngày nay. Bên cạnh đó, còn có một loại đường cao tốc chạy bằng đệm từ phát triển từ Nhật Bản. Trong tương lai, chúng ta đặt ra câu hỏi, không biết sẽ còn có bao nhiêu phát minh về tốc độ nữa?

Tham khảo phim tài liệu của CCTV