Raylarda kullanılan temel ölçüler şunlardır:
1. Hat Açıklığı (Track Gauge):
- Bir demiryolu hattını oluşturan iki paralel rayın iç yüzeyleri arasındaki mesafedir.
- Dünya genelinde en yaygın kullanılan hat açıklığı 1435 mm‘dir ve “standart hat açıklığı” olarak bilinir.
- Standart hat açıklığının yanı sıra, farklı ülkelerde ve bazı özel demiryollarında daha geniş (“geniş hat açıklığı”) veya daha dar (“dar hat açıklığı”) ölçüler de kullanılır. Örneğin:
- Geniş Hat Açıklıkları: 1520 mm (Rusya, Finlandiya), 1600 mm (İrlanda), 1676 mm (Hindistan, Pakistan)
- Dar Hat Açıklıkları: 1067 mm (Japonya, Güney Afrika), 1000 mm (birçok tramvay hattı), 762 mm (bazı endüstriyel ve turistik hatlar)
- Hat açıklığı, trenlerin stabilitesini, taşıma kapasitesini ve işletme hızını etkileyen önemli bir faktördür.
2. Ray Profili (Rail Profile):
- Bir demiryolu rayının enine kesitinin şeklini ifade eder.
- Modern raylar genellikle “I” kirişine benzeyen, ancak yatay eksene göre asimetrik bir profile sahip sıcak haddelenmiş çelikten yapılır.
- Farklı ağırlıklarda ve şekillerde ray profilleri bulunur. Rayın ağırlığı (metre başına kilogram veya libre başına ayak cinsinden) ve profili, üzerine binecek trenlerin ağırlığı ve hızına göre belirlenir. Daha ağır ve daha büyük profilli raylar, daha ağır ve hızlı trenlerin güvenli bir şekilde çalışmasına olanak tanır.
- Erken dönemlerde ahşap, dökme demir veya dövme demirden farklı profil şekillerine sahip raylar da kullanılmıştır (örneğin, “L” şeklinde plaka raylar, ters “U” şeklinde köprü raylar).
3. Dever (Cant veya Superelevation):
- Dönüşlerde trenin güvenli ve konforlu bir şekilde ilerlemesini sağlamak amacıyla, dış rayın iç raydan daha yüksekte olması durumudur. Bu eğime “dever” denir.
- Dever, merkezkaç kuvvetini dengelemeye yardımcı olur ve tekerleklerin raylara uyguladığı yanal basıncı azaltır, böylece ray ve tekerlek aşınmasını da azaltır.
- Dever miktarı, dönüşün yarıçapına ve beklenen tren hızına göre hesaplanır. Çok fazla dever, yavaş trenler için iç rayda aşırı yüklenmeye neden olabilirken, çok az dever yüksek hızlı trenler için konforsuz ve güvensiz olabilir.
Uluslararası Yaygınlaşma:
- İhracat ve Etki: İngiliz demiryolu mühendisleri ve lokomotif üreticileri, 19. yüzyılda dünyanın birçok ülkesinde demiryolu inşaatında önemli rol oynadılar. Dolayısıyla, İngiliz standardı olan 1435 mm’lik hat açıklığı, bu ülkelerde de benimsendi.
- Uyumluluk ve İşletilebilirlik: Demiryolu ağlarının gelişmesiyle birlikte, farklı hat açıklıklarının yarattığı uyumsuzluk sorunları ortaya çıktı. Vagonların ve lokomotiflerin farklı hatlarda çalışamaması, taşımacılıkta büyük aksaklıklara neden oluyordu. Bu nedenle, uluslararası ticareti ve ulaşımı kolaylaştırmak amacıyla standart bir hat açıklığına geçme eğilimi güçlendi. 1435 mm, halihazırda yaygın olarak kullanıldığı için doğal bir standart adayı oldu.
- Uluslararası Birlikler ve Kararlar: 1937 yılında Uluslararası Demiryolları Birliği (UIC), 1435 mm’yi uluslararası standart hat açıklığı olarak resmen ilan etti. Bu karar, dünya genelinde demiryolu ağlarının entegrasyonunu önemli ölçüde kolaylaştırdı.
Teknik ve Ekonomik Nedenler:
- Denge ve Stabilite: 1435 mm’lik açıklık, trenlerin dengeli ve güvenli bir şekilde hareket etmesi için uygun bir genişlik sunar. Daha dar hat açıklıkları stabilite sorunlarına yol açabilirken, çok daha geniş hat açıklıkları ise inşaat ve işletme maliyetlerini artırabilir.
- Hız ve Kapasite Dengesi: Standart hat açıklığı, hem yüksek hızlı trenlerin çalışmasına olanak tanıyacak kadar geniş, hem de yük taşımacılığı için yeterli kapasiteyi sağlayacak bir denge sunar. Daha geniş hat açıklıkları genellikle daha yüksek hızlara ve daha büyük yük kapasitelerine olanak tanırken, daha dar hat açıklıkları daha keskin virajları dönebilme avantajı sunar. 1435 mm, bu iki özellik arasında bir uzlaşma noktasıdır.
Özetle, trenlerde iki mil (ray) arasındaki 1435 mm’lik mesafe, büyük ölçüde tarihi nedenlere dayanmaktadır. George Stephenson’ın öncülüğü, İngiliz demiryollarının etkisi ve uluslararası uyumluluk ihtiyacı, bu ölçünün dünya çapında standart hale gelmesinde belirleyici rol oynamıştır. Teknik ve ekonomik faktörler de bu standardın sürdürülmesinde önemli rol oynamaktadır.
Bugün, dünya demiryolu ağlarının yaklaşık %60’ı standart hat açıklığına sahiptir. Ancak, bazı ülkelerde (örneğin İspanya, Rusya, Hindistan) farklı hat açıklıkları da kullanılmaktadır. Bu durum, bu ülkelerdeki demiryolu taşımacılığında bazı uyumluluk sorunlarına yol açabilmektedir.
Bu üç temel ölçünün yanı sıra, rayların döşenmesi ve sabitlenmesiyle ilgili başka ölçüler ve standartlar da bulunmaktadır. Örneğin:
- Ray Bağlantı Elemanları: Rayları traverslere (sleeper) bağlamak için kullanılan çeşitli klipsler, vidalar ve diğer bağlantı elemanlarının boyutları ve özellikleri.
- Travers Aralığı: Traverslerin raylar boyunca ne sıklıkta yerleştirildiği. Bu aralık, trenin ağırlığını ve yükünü raylara ve zemine eşit olarak dağıtmak için önemlidir.
- Balast Tabakası Kalınlığı: Rayların ve traverslerin altında bulunan kırma taş veya benzeri malzemenin kalınlığı. Balast, yükü zemine yayar, drenajı sağlar ve rayların yerinde sabit kalmasına yardımcı olur.
Demiryolu mühendisliği, güvenli ve verimli bir demiryolu sistemi oluşturmak için bu ve diğer birçok ölçüyü dikkate alır.
