Via férrea e agulhas

Uma via férrea é um caminho que dirige as rodas: dois carris mantidos a distância fixa sobre travessas, por onde rolam rodas com verdugo. As agulhas deslocam dois carris afiados para fazer passar um comboio de uma via para outra. A via mais antiga feita para segurar rodas é o Diolkos, um caminho pavimentado com dois sulcos que atravessava o istmo de Corinto, construído por volta de 600 a.C. As minas da Europa usavam carris de madeira no século XVI, e em 1767 uma fundição inglesa começou a cobrir os seus carris de madeira com chapas de ferro fundido.

O que é

Uma via férrea é formada por dois carris paralelos fixados sobre peças transversais, as travessas, que os mantêm a uma distância constante, a bitola. As travessas assentam num leito de pedra britada, o balastro, que reparte a carga pelo terreno e deixa escoar a chuva. As rodas de um veículo ferroviário estão fixas aos pares nos seus eixos, e cada uma tem no bordo interior um rebordo saliente, o verdugo. A cabeça do carril suporta o peso, os verdugos mantêm o rodado entre os carris, e o veículo segue a via sem ser conduzido.

Como um comboio não pode virar as rodas para sair da linha, é a própria via que tem de mudar de direção. É essa a função das agulhas. Num aparelho de mudança de via, uma via divide-se em duas: no início, dois carris móveis mandam as rodas para um lado ou para o outro, e mais adiante uma cróssima deixa as rodas de um itinerário passar sobre o carril do outro.

Como funciona

Uma roda de aço sobre um carril de aço rola com muito pouca resistência, e por isso uma só locomotiva consegue puxar um comboio comprido. Se o rodado se desloca para o lado, o verdugo de uma roda toca no flanco interior da cabeça do carril e é empurrado de volta. Nas curvas é o carril exterior que recebe esse impulso, e nas curvas apertadas um contracarril assente por dentro do carril interior partilha-o.

No início de um aparelho de mudança de via, dois carris exteriores, as contra-agulhas, continuam sem interrupção. Entre eles ficam duas agulhas, desbastadas até uma ponta fina e ligadas por tirantes que as fazem mover-se juntas. Quando uma agulha está encostada à sua contra-agulha, a outra fica afastada da sua e deixa uma folga com largura suficiente para um verdugo. As rodas do lado fechado são conduzidas ao longo da agulha, os verdugos do outro lado passam pela folga e todo o comboio segue o itinerário escolhido. Uma alavanca de manobra ao lado da via, ou um motor, desloca as agulhas por meio de varões, e as agulhas ficam travadas na sua posição antes da passagem de um comboio.

Mais adiante, o carril interior de um itinerário tem de cruzar o carril interior do outro. Nesta cróssima os carris juntam-se numa ponta em V, com uma folga de cada lado por onde passam os verdugos. Do outro lado da via, um contracarril junto ao carril oposto segura a outra roda do rodado, para que o verdugo não bata na ponta nem passe pelo lado errado. Um comboio que chega às agulhas pelas pontas, e pode ser mandado para qualquer das vias, toma-as de ponta; um que chega pela outra extremidade, onde duas vias se juntam, toma-as de talão.

Como fazer

Uma maqueta de mesa mostra como duas agulhas ligadas escolhem o itinerário. É preciso uma tábua com cerca de 60 cm de comprimento, ripas de madeira quadradas com cerca de 5 mm para os carris, mexedores de café de madeira como travessas, cola de madeira, dois pioneses, uma tira de cartão rígido, um pauzinho de madeira, uma serra pequena ou um x-ato, lixa, duas rodas de madeira de brinquedo com cerca de 3 cm, uma cavilha que entre nos seus furos e uma folha de cartolina fina.

Duas agulhas ligadas por uma tira de cartão escolhem o caminho do rodado.

Comece pelo rodado. Cole as duas rodas na cavilha a cerca de 4 cm uma da outra e cole na face interior de cada uma um disco de cartolina um pouco maior do que ela, como verdugo. Cole uma fila de travessas na tábua e depois a via direita, colocando os carris de forma que os verdugos passem mesmo por dentro, com um ou dois milímetros de folga. Cole um segundo par de carris ao longo de uma curva suave que se afasta para um lado. Onde o carril interior da curva encontra o carril interior da via direita, corte ambos para que se juntem em ponta, com uma folga de cada lado para os verdugos, e cole um contracarril curto por dentro de cada carril exterior, em frente dessa ponta. No início do aparelho, lixe duas ripas curtas em bisel, ponha-as entre as contra-agulhas e prenda cada uma pela ponta grossa com um pionés, para que possa rodar. Cole por baixo das duas, perto das pontas, uma tira de cartão que as faça mover-se juntas, e fixe ao lado da via um pauzinho que rode e empurre essa tira. Ponha as agulhas numa posição, faça rolar devagar o rodado a partir das pontas e veja que via segue; depois mude a posição.

História e evolução

No Diolkos, dois sulcos talhados no lajeado seguravam as rodas dos carros.

Os caminhos preparados para segurar rodas são muito antigos. Na Grécia, através do istmo de Corinto, o Diolkos era uma estrada pavimentada com grandes lajes de pedra, usada para levar por terra navios e cargas entre o golfo de Corinto e o golfo Sarónico. Dois canais a cerca de 1,5 m um do outro percorrem-na e seguravam as rodas dos carros. A cerâmica e as letras gravadas nas pedras datam a sua construção do final do século VII ou do início do século VI a.C., e a tradição atribui-a a Periandro, senhor de Corinto. Longos troços foram postos a descoberto entre 1956 e 1962 nas escavações dirigidas pelo arqueólogo Nikos Verdelis.

Nas minas descritas por Agricola, um pino debaixo da vagoneta corria num sulco entre duas pranchas.

As vias de madeira reapareceram nas minas da Europa Central. Em 1556 Georgius Agricola descreveu vagonetas empurradas para fora das galerias compridas sobre duas vigas assentes lado a lado. Um pino de ferro rombo debaixo da vagoneta corria no sulco formado onde as vigas se juntavam, de modo que ela não podia sair da via.

Em Inglaterra, Huntingdon Beaumont assentou em 1603–1604 uma via de madeira para levar carvão de Strelley a Wollaton, perto de Nottingham. Os carris de madeira estavam fixados topo a topo sobre travessas e os vagões eram puxados por cavalos. O ferro chegou no século XVIII. Em 1767 a fundição de Coalbrookdale, no Shropshire, começou a fixar chapas planas de ferro fundido sobre os seus carris de madeira, que assim ficavam protegidos do desgaste. Em 1789, numa linha de Loughborough a Nanpantan, o engenheiro William Jessop assentou carris de cutelo, postos ao alto, e colocou os verdugos nas rodas, por dentro dos carris, como nos caminhos de ferro atuais. Os carris laminados de ferro forjado, patenteados por John Birkinshaw em 1820, eram mais compridos e resistentes, e George Stephenson usou-os no caminho de ferro de Stockton a Darlington.

Os primeiros caminhos de ferro mudavam de itinerário com um carril deslizante: um troço curto de via que se empurrava para o lado até ficar alinhado com uma ou outra linha. Charles Fox patenteou um aparelho com agulhas móveis afiadas que o substituiu. O Grace’s Guide data a sua patente de 1832, a Rail Engineer de 1838. Agulhas afiadas, uma cróssima fixa e contracarris continuam a ser as peças de um aparelho de mudança de via comum.