तेज़ गति वाली रेलगाड़ियों के लिए स्लैब ट्रैक प्रणाली

स्लैब ट्रैक संरचना जापानी हाई स्पीड रेलवे की एक अनोखी विशेषता है, जिसे आमतौर पर शिंकनसेन के नाम से जाना जाता है। स्लैब ट्रैक का आविष्कार जापान में हुआ और वहीं इसका विकास भी हुआ; अब यह शब्द हाई स्पीड ट्रैक का पर्याय बन गया है। जापान की पहली HSR, यानी टोकाइडो शिंकनसेन, 1964 में टोक्यो और शिन-ओसाका के बीच चालू हुई थी। टोकाइडो शिंकनसेन में पारंपरिक बैलेस्टेड ट्रैक संरचना को अपनाया गया था। पारंपरिक बैलेस्टेड ट्रैक की ज्यामिति (geometry) यातायात घनत्व बढ़ने के साथ-साथ अक्सर बिगड़ जाती थी। ट्रैक की ज्यामिति बिगड़ने की समस्या के साथ-साथ रखरखाव के लिए उपलब्ध समय में कमी और श्रमिकों की कमी के कारण, एक ऐसे ट्रैक को शुरू करने की आवश्यकता महसूस हुई जिसका रखरखाव कम करना पड़े। इसके परिणामस्वरूप, तत्कालीन जापानी राष्ट्रीय रेलवे (JNR) ने 1965 में स्लैब ट्रैक पर एक अध्ययन शुरू किया और बाद में सान्यो, तोहोकू और जोएत्सु शिंकनसेन जैसी अन्य शिंकनसेन लाइनों में इसे बड़े पैमाने पर लागू किया।

स्लैब ट्रैक की संरचना

स्लैब ट्रैक की बनावट चित्र-1 में समझाई गई है। स्लैब ट्रैक में पहले से तैयार (precast) रीइन्फोर्स्ड कंक्रीट (RC) स्लैब होता है, जिसके ऊपर फास्टनिंग डिवाइस और रेल लगाई जाती हैं। रोडबेड कंक्रीट के ऊपर—चाहे वह वायडक्ट पर हो या सुरंग में—लगभग 300 mm मोटा ट्रैक बेड कंक्रीट और 520 mm व्यास तथा 250 mm ऊँचाई वाले गोलाकार कंक्रीट डॉवेल/एंकर हर 5 मीटर के नियमित अंतराल पर डाले जाते हैं। ट्रैक बेड कंक्रीट के ऊपर ट्रैक स्लैब बिछाया जाता है और उनके बीच लगभग 50 mm का गैप रखा जाता है, जिसे खास तौर पर डिज़ाइन किए गए सिंथेटिक बैग में सीमेंट एस्फाल्ट मोर्टार भरकर भरा जाता है। CA मोर्टार स्लैब ट्रैक के लिए एक बफर मटीरियल का काम करता है, जो पूरी बनावट को लचीलापन देता है। कंक्रीट एंकर स्लैब ट्रैक को लंबाई या चौड़ाई, किसी भी दिशा में हिलने से रोकते हैं। स्लैब ट्रैक के लिए RC स्लैब एक फैक्ट्री में बनाए जाते हैं। ट्रैक स्लैब 2200 mm चौड़ा, 4900 mm लंबा और 190 mm मोटा होता है। एक ट्रैक स्लैब का वज़न लगभग 3.9 टन होता है। एक ट्रैक स्लैब को बनाने का पूरा चक्र (production cycle) लगभग 24 घंटे का होता है, जैसा कि चित्र-2 में समझाया गया है। इसके बाद 7 दिनों तक पानी से क्योरिंग की जाती है। इसके बाद ट्रैक स्लैब लगाने के लिए तैयार हो जाता है।

स्लैब ट्रैक का अर्थशास्त्र

जापान के अनुभव से यह पता चला है कि, हालाँकि स्लैब ट्रैक की शुरुआती निर्माण लागत पारंपरिक बैलेस्टेड ट्रैक की तुलना में लगभग 1.3 गुना ज़्यादा होती है, लेकिन अगर हम लंबे समय में इसके पूरे जीवनचक्र की लागत पर विचार करें, तो स्लैब ट्रैक ही ज़्यादा फ़ायदेमंद साबित होता है। इसी वजह से, जापान में पहली लाइन यानी टोकाइडो शिंकनसेन (टोक्यो से शिन ओसाका) के बाद बनी शिंकनसेन लाइनों में, ट्रैक संरचना के तौर पर मुख्य रूप से स्लैब ट्रैक का ही इस्तेमाल किया गया है। चित्र-3 में जापान की हर शिंकनसेन लाइन पर बैलेस्टेड ट्रैक और स्लैब ट्रैक का अनुपात दिखाया गया है। नीचे दिए गए बिंदु बताते हैं कि स्लैब ट्रैक, बैलेस्टेड ट्रैक की तुलना में आर्थिक रूप से ज़्यादा फ़ायदेमंद कैसे है:

1.चित्र-4 में प्रति किलोमीटर ट्रैक की लंबाई में उन ट्रैक अनियमितताओं की संख्या दिखाई गई है, जो शिंकनसेन में यात्रा के आराम के लिए तय लक्ष्य मान से ज़्यादा हैं। इससे पता चलता है कि स्लैब ट्रैक, बैलेस्टेड ट्रैक की तुलना में ट्रैक को बेहतर स्थिति में रखता है। चित्र-5 में सान्यो शिंकनसेन पर बैलेस्टेड ट्रैक और स्लैब ट्रैक की रखरखाव लागत की तुलना दिखाई गई है। इसमें देखा जा सकता है कि स्लैब ट्रैक की रखरखाव लागत, बैलेस्टेड ट्रैक की लागत का लगभग 1/4 है। जापान के अनुभव से यह पता चला है कि स्लैब ट्रैक की शुरुआती निर्माण लागत, जो बैलेस्टेड ट्रैक से ज़्यादा होती है, लगभग 9 साल में पूरी हो जाती है; ऐसा इसलिए होता है क्योंकि स्लैब ट्रैक के रखरखाव और उसमें लगने वाले श्रम की ज़रूरत कम होती है।
2.स्लैब ट्रैक की संरचना, बैलेस्टेड ट्रैक की संरचना की तुलना में हल्की होती है; इसलिए, नई लाइन की कुल निर्माण लागत—जिसमें वायाडक्ट (पुल) की लागत भी शामिल है—कम हो सकती है। इसके अलावा, स्लैब ट्रैक की ऊँचाई भी बैलेस्टेड ट्रैक की तुलना में कम होती है। ट्रैक की ऊँचाई कम होने से सुरंग का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल भी कम हो जाता है, जिससे सुरंग के निर्माण की लागत में लगभग 30% की कमी आती है।
3.स्लैब ट्रैक की लागत को कम करने के प्रयासों के तहत, जापान में 'फ़्रेम टाइप ट्रैक स्लैब' विकसित किए गए। ठोस (सॉलिड) ट्रैक स्लैब के विपरीत, फ़्रेम टाइप ट्रैक स्लैब में स्लैब के अंदर एक खोखला हिस्सा होता है। ठोस ट्रैक स्लैब के बीच के उस हिस्से को हटा दिया जाता है, जिसकी ज़रूरत नहीं होती; इस तरह कंक्रीट, रीइन्फ़ोर्समेंट और CA मोर्टार में लगने वाली अतिरिक्त लागत की बचत होती है। इसका एक और फ़ायदा यह भी है कि इसमें कंक्रीट के सिकुड़ने (warping) का असर कम होता है, और हल्की संरचना होने के कारण इसे संभालना भी आसान होता है।
4.ट्रैक स्लैब के निर्माण में तेज़ी लाना संभव है, क्योंकि इसमें 'प्रीकास्ट सेगमेंट' और एक विशेष प्रकार की ट्रैक मशीन का इस्तेमाल किया जाता है; यह मशीन एक ही बार में 5 ट्रैक स्लैब को उठाकर उनकी सही जगह पर रख सकती है।

स्लैब ट्रैक की गतिकी

1.चित्र-6 में स्लैब ट्रैक और बैलेस्टेड ट्रैक मॉडलों का विस्थापन आरेख दिखाया गया है। इससे यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि स्लैब ट्रैक की बंकन कठोरता (flexural stiffness) बैलेस्टेड ट्रैक की तुलना में काफी अधिक होती है, इसलिए स्लैब ट्रैक संरचना बैलेस्टेड ट्रैक संरचना की तुलना में काफी कम झुकती है। बैलेस्टेड ट्रैक की उप-मृदा (subsoil) में तनाव का स्तर बहुत अधिक होता है, जिसके कारण बैलेस्टेड ट्रैक की ज्यामिति (geometry) अक्सर खराब हो जाती है। स्लैब ट्रैक के मामले में, भार को एक बड़े क्षेत्र में वितरित करके ट्रैक का विरूपण (deformation) अधिक सुचारू होता है। दूसरी ओर, बैलेस्टेड ट्रैक का विरूपण उस बिंदु के पास अधिक तीव्र होता है जहाँ भार स्थित होता है, और भार से दूर वाले क्षेत्रों में लगभग न के बराबर होता है। ऐसा बैलेस्टेड ट्रैक बेड की काफी कम कठोरता के कारण होता है, जो बलों को एक बड़े क्षेत्र में वितरित करने में असमर्थ होता है।

निष्कर्ष

1.हाई-स्पीड रेलवे के लिए, बैलेस्टेड ट्रैक की तुलना में स्लैब ट्रैक का प्रदर्शन बेहतर होता है, क्योंकि इसकी फ्लेक्सुरल स्टिफ़नेस (झुकने की कठोरता) ज़्यादा होती है। इसी वजह से, स्लैब ट्रैक में लगने वाले बल एक बड़े क्षेत्र में फैल जाते हैं, और बैलेस्टेड ट्रैक की तुलना में इसमें होने वाला झुकाव (deflection) काफ़ी कम होता है। इसका अंतिम परिणाम यह होता है कि स्लैब ट्रैक संरचना में रखरखाव की ज़रूरत कम पड़ती है।

2.हालाँकि, बैलेस्टेड ट्रैक की तुलना में स्लैब ट्रैक को बनाने की शुरुआती लागत ज़्यादा होती है, लेकिन स्लैब ट्रैक में रखरखाव और मज़दूरी की ज़रूरत कम होने के कारण, यह लागत का अंतर कुछ ही सालों के संचालन में पूरा हो जाता है। स्लैब ट्रैक संरचना, अपने हल्के और सुडौल बनावट के कारण, विशेष रूप से वायडक्ट (ऊँचे पुल) और सुरंगों के मामले में ज़्यादा फ़ायदेमंद होती है।

संदर्भ
i.शिगेरु मिउरा, हिदेयुकी ताकाई, मसाओ उचिदा और यासुतो फुकाडा (1998), "द मैकेनिज्म ऑफ रेलवे ट्रैक, रेलवे टेक्नोलॉजी टुडे 2", जापान रेलवे एंड ट्रांसपोर्ट रिव्यू, मार्च 1998, पीपी.38~45।
ii.ANDO Katsutoshi, SUNAGA Makoto, AOKI Hifumi और HAGA Osamu (2001), "होकुरिकु शिंकानसेन लाइन के लिए स्लैब ट्रैक का विकास", RTRI का QR, वॉल्यूम। 42, नंबर 1 मार्च 2001, पीपी.35~41।
iii.जॉर्जियोस माइकास (2012), "हाई स्पीड रेलवे के लिए स्लैब ट्रैक सिस्टम", मास्टर डिग्री प्रोजेक्ट, परिवहन विज्ञान विभाग, रॉयल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, स्टॉकहोम, स्वीडन35।
चित्र 6 - स्लैब ट्रैक बनाम बैलास्टेड ट्रैक का विक्षेपण मॉडल
चित्र 7 - स्लैब ट्रैक के लिए Direct-8 प्रकार का फास्टनिंग उपकरण
अनुपम अवस्थी / Dy. CPM(IN) / सिविल / वडोदरा

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