Spoorweg van ballastbed, bielzen en rails

Een spoorweg is een speciale weg die aangelegd is om treinen over te laten rijden. Omdat de wielen van een trein sterk afwijken van de wielen van auto’s en vrachtwagens heeft een spoorweg opvallende verschillen met een autoweg. Een spoorweg heeft twee naast elkaar gelegen stalen staven, die rails worden genoemd, waar de wielen overheen rollen. Die rails zijn bevestigd op bielzen die op een ballastbed van steenslag rusten of op een betonnen constructie zijn bevestigd.

Normaalspoor, breedspoor en smalspoor

De rails zijn bevestigd op dwarsliggende bielzen die van hout, beton of metaal zijn gemaakt. De afstand tussen de bielzen is in het algemeen 60 centimeter. De afstand tussen de rails wordt spoorwijdte genoemd en bedraagt bij normaalspoor 1435 millimeter. Maar er komt ook breedspoor en smalspoor voor met afwijkende maten. Breedspoor van 1676 millimeter is te vinden in Argentinië, India, Portugal en Spanje en van 1524 millimeter in Finland en de landen van de Russische Federatie. Smalspoor zoals het Kaapspoor is 1067 millimeter breed en is te vinden in Zuid-Afrika, Japan en een gedeelte van Australië. De Alpen kent spoor van 1000 millimeter evenals sommige gebieden in Afrika en verder komt smalspoor voor van verschillende breedtes bij lokale spoorwegen in verschillende Europese landen en werkspoor en mijnspoor van slechts 600 en 500 millimeter.

Aardebaan voor onderbouw en bovenbouw met bielzen op een ballastbed

De onderbouw van een spoorweg bestaat uit een aardebaan die zich op maaiveldhoogte kan bevinden maar meestal is opgehoogd en soms ingegraven. De bovenbouw bestaat uit rails die gemonteerd zijn op bielzen die in een ballastbed liggen. Een ballastbed is gewoonlijk een steenslaglaag die zorgt voor stabiliteit en het dempen van de trillingen en tevens voor afvoer van overtollig regenwater. Soms ontbreekt een ballastbed en zijn de rails direct op een betonnen constructie bevestigd.

Zo min mogelijk bochten in tracé spoorweg

Het tracé van een spoorweg is meestal zo recht mogelijk en de bochten zijn zo ruim mogelijk gehouden zodat de trein zijn snelheid kan behouden en niet telkens bij elke bocht hoeft af te remmen. Tevens zijn rechte bochten beter voor het materieel om slijtage aan de wielen en rails te beperken. De rails worden zodanig aangelegd dat enige verandering van lengte kan worden opgevangen. Verandering bijvoorbeeld door weersveranderingen van met name temperatuurschommelingen.

Flenzen ter beveiliging

Het is een misverstand om te denken dat een trein op de rails blijft omdat de flenzen, die zich aan de zijde van de wielvlakken bevinden, het afglijden tegenhouden. Flenzen zijn alleen bedoeld ter beveiliging in bepaalde situaties zoals bij scherpe bochten en wissels van de ene spoorbaan naar de andere. De trein blijft op de rails lopen omdat de wielen enigszins taps zijn.

Treinwielen geen uitwijk

Treinwielen kunnen, in tegenstelling tot autowielen, niet naar links of rechts uitwijken maar zijn in een vaste stand aan de assen bevestigd. Als een auto een bocht maakt wijken de wielen iets uit in de richting van de bocht. Daardoor zal bij een bocht naar links het rechterwiel iets sneller draaien. (Vergelijk een rij schaatsers die vanuit de middelste schaatser een cirkel maken. De buitenste schaatser zal veel harder moeten schaatsen dan de binnenste.) Bij een trein is het niet mogelijk om een wiel sneller te laten draaien dan het andere omdat de wielen niet kunnen uitwijken.

Door de bocht

Toch kan een bocht worden genomen. In een bocht schuift het raakval van de wielen (normaal precies in het midden) iets naar links of naar rechts op. Omdat de wielen zijn afgeschuind ontstaat er een verschil tussen de diameters van de wielen van de binnenbocht en de buitenbocht waarmee de rails worden geraakt. Het wiel met de grootste diameter zal daardoor iets sneller vooruit komen dan het andere wiel en zo kan de bocht worden genomen. Dit effect is minder noodzakelijk als de ene rail iets hoger is gebouwd dan de andere wat vergelijkbaar is met bochten in bergwegen voor auto’s waar de buitenbochtzijde hoger is gemaakt dan de binnenbocht.

Slijpen van wielen en rails

Als alles goed gaat zullen de flenzen de rails in de bocht niet raken wat geconstateerd kan worden omdat de trein dan geen piepgeluid zal maken van schurende flenzen. Mocht dit toch te vaak gebeuren dan is goed onderhoud noodzakelijk. De wielen worden dan op een kuilwielenbank weer in de juiste vorm geslepen en de rails worden geslepen door een slijptrein.