Train Fact : ट्रेन वळण घेताना किंवा धावताना रुळांवरून उतरत का नाही? यामागे नेमकं काय सायन्स असतं?

रेल्वेचे हजारो टन वजन असणारे इंजिन आणि डबे जेव्हा वेगाने धावतात, तेव्हा ते रुळावरून का घसरत नाहीत? हा प्रश्न अनेकांना पडतो. अनेकांना वाटते की रुळांच्या कडेला असलेला 'कॉलर' किंवा 'बॉर्डर' रेल्वेला पकडून ठेवते, पण त्यामागे एक अतिशय क्लिष्ट अभियांत्रिकी (Engineering) आणि भूमिती (Geometry) लपलेली असते.

यामागील नेमके 'गणित' आणि शास्त्र खालीलप्रमाणे आहे.रेल्वे रुळावरून का घसरत नाही? जाणून घ्या त्यामागचे 'कोनिकल व्हील' तंत्रज्ञानरेल्वे धावताना लोखंडी चाक आणि लोखंडी रूळ यांच्यात प्रचंड घर्षण होत असते. तरीही वळणांवर किंवा वेगात असताना ट्रेन रुळाबाहेर जात नाही, यामागे मुख्य 3 कारणे आहेत.

थोडक्यात सांगायचे तर, रेल्वेचे रुळावर टिकून राहणे हे चाकाचा शंकू आकार (Conicity), चाकाची संरक्षक कडा (Flange) आणि वळणावरील रुळांची उंची (Cant) या तिघांच्या अचूक गणितावर अवलंबून असते. यापैकी एकाही गोष्टीचे गणित चुकले, तर मोठा अपघात होऊ शकतो.

सरळ रस्त्यावर जेव्हा ट्रेन सरळ धावते, तेव्हा दोन्ही चाके रुळांच्या मध्यभागी स्थिर राहतात.जेव्हा ट्रेन वळण घेते, तेव्हा बाहेरच्या बाजूच्या चाकाला जास्त अंतर कापायचे असते. शंकूच्या आकारामुळे, बाहेरचे चाक त्याच्या मोठ्या व्यासाच्या बाजूने रुळावर येते, तर आतील चाक त्याच्या लहान व्यासाच्या बाजूने धावते. यामुळे एकाच अक्षावर (Axle) असूनही दोन्ही चाके वळण यशस्वीपणे पूर्ण करतात.

2. चाकाची 'फ्लँज' (The Flange)रेल्वेच्या चाकाच्या आतील बाजूला एक बाहेर आलेली कडा असते, जिला 'फ्लँज' (Flange) म्हणतात. हे फ्लँज रुळांच्या आतील बाजूला फिट बसतात. जरी ट्रेन जोरात हेलकावे खात असली किंवा वळण घेत असली, तरी हे फ्लँज चाकाला रुळाच्या बाहेर जाऊ देत नाहीत. हे रेल्वेसाठी 'सेफ्टी लॉक' सारखे काम करतात.

3. रुळांची रचना आणि 'कॅंट' (CANT or Super-elevation)केवळ चाकच नाही, तर रुळांची रचनाही यासाठी जबाबदार असते. जेव्हा रेल्वे वळण घेते, तेव्हा वळणाच्या बाहेरील बाजूचा रूळ आतील रुळापेक्षा थोडा उंच बसवला जातो. याला 'सुपर-एलिव्हेशन' म्हणतात. यामुळे केंद्रोत्सारी बल (Centrifugal Force) संतुलित होते, जे ट्रेनला बाहेरच्या दिशेला ढकलण्याचा प्रयत्न करत असते. तुम्ही घाटात किंवा हायवेवर पाहिले असेल की वळणावर रस्ता एका बाजूला वाकलेला किंवा झुकलेला असतो, तसेच गणित रेल्वे रुळांच्या बाबतीतही वापरले जाते.

4. रूळ आणि खडी (The Role of Ballast)रेल्वेच्या रुळांखाली असलेल्या दगडांना (खडीला) 'बॅलास्ट' (Ballast) म्हणतात. या दगडांचे कोपरे अणकुचीदार असतात, ज्यामुळे ते एकमेकांत घट्ट अडकून राहतात.

जेव्हा ट्रेन धावते, तेव्हा होणारे कंपन आणि दाब हे दगड शोषून घेतात आणि रुळांना त्यांच्या जागेवरून हलून देत नाहीत. जर रूळ हलले नाहीत, तर चाके उतरण्याची शक्यता कमी होते.

थोडक्यात सांगायचे तर, रेल्वेचे रुळावर टिकून राहणे हे चाकाचा शंकू आकार (Conicity), चाकाची संरक्षक कडा (Flange) आणि वळणावरील रुळांची उंची (Cant) या तिघांच्या अचूक गणितावर अवलंबून असते. यापैकी एकाही गोष्टीचे गणित चुकले, तर मोठा अपघात होऊ शकतो.