鉄道の歴史

線路または永久軌道は、鉄道線路の構成要素です。一般的には、枕木またはバラストに埋め込まれた枕木の上に敷かれた一対のレールで、鉄道の通常の列車を運ぶことを目的としています。鉄道建設の初期には、請負業者が現場で土砂や資材を輸送するために一時的な軌道を敷設することが多かったため、永久軌道と呼ばれます。この作業が実質的に完了すると、一時的な軌道が撤去され、永久軌道が設置されました。

最も初期の線路は、横方向の木製枕木の上に木製レールが敷かれており、レールの間隔を維持するのに役立っていました。その後、木製レールの上に鋳鉄板が敷かれ、後に錬鉄板や錬鉄製アングルプレート（ L字型プレートレールとしてのアングルアイアン）が使用されるなど、さまざまな開発が続きました。レールはまた、適切な間隔を維持するための枕木なしで、石のブロックの列に個別に固定されていました。このシステムも、ブロックが個別に動く可能性があるため、問題を引き起こしました。イザムバード・キングダム・ブルネルの7フィート（2,134 mm）広軌システムの最初のバージョンでは、縦方向の枕木の上に敷かれたレールが使用され、枕木を杭に縛り付けることによってレールの軌間と標高が固定されていました（概念的には杭橋に類似）。しかし、この構成は高価であったため、ブルネルはすぐに、杭を省き、枕木に似た横木で軌間を維持する、古典的な広軌線路に置き換えました。今日、ほとんどの鉄道線路は、標準的なレールと枕木システムを使用しています。ラダートラックは、いくつかの用途で使用されています。

製造技術の発展により、レール、枕木、および取り付け方法の設計、製造、設置に変化がもたらされました。長さ 4 フィート (1.2 m) の鋳鉄製レールは 1790 年代に使用され始め、1820 年までには長さ 15 フィート (4.6 m) の錬鉄製レールが使用されるようになりました。最初の鋼鉄製レールは 1857 年に製造され、標準レールの長さは時間の経過とともに 30 フィートから 60 フィート (9.1～18.3 m) に増加しました。レールは通常、直線長さあたりの重量の単位で指定されていましたが、これも増加しました。枕木は伝統的にクレオソート処理された硬材で作られており、これは現代まで続いています。連続溶接レールは 1960 年代半ばに英国に導入され、その後コンクリート枕木が導入されました。

鉄道の線路が最初に使われたのは、12 世紀のドイツの鉱山業に関連していたようです。^[2] 鉱山の通路はたいてい湿っていてぬかるんでおり、鉱石を積んだ手押し車を移動させるのは極めて困難でした。そこで、車輪付きのコンテナを人力で引っ張れるように木の板を敷くことで改善されました。16 世紀までには、板の隙間にピンを差し込むことで、荷車をまっすぐ走らせる難しさが解消されました。^[3] ゲオルク アグリコラは、箱型の荷車「ドッグ」について記述しています。これは手押し車の半分ほどの大きさで、鈍い垂直のピンと、鉄の車軸で動く木製のローラーが取り付けられていました。 [4]エリザベス朝時代のこの 例が、イングランドのカンブリア州シルバーギルで発見されています。 ^{[5 ]また、近くのグラスミア、ニューランズ、カルドベックの}王立鉱山でも使用されていたと考えられます。^[6] スペースに余裕がある場所には、フランジ付き車輪の付いた台車が通れる円形の木製の線路が設置された。フランドルの芸術家ルーカス・ガッセルによる1544年の絵画には、このタイプのレールが坑道から出ている銅山が描かれている。^{[7] [検証に失敗した]}

イングランドでは、おそらく16世紀後半に、ブロズリー近郊で、炭鉱や時には坑道からセヴァーン渓谷の斜面を下りセヴァーン川まで石炭を運ぶための別のシステムが開発された。これはおそらくロープで牽引する傾斜路で、1605年より「ずっと以前」に存在していた。 ^[8]これはおそらく、これまで最初のものとみなされてきた1604年のウォラトン・ワゴンウェイに先立つものだった。 ^{[9] [10]}

シュロップシャーでは、坑道の坑道を地下に運ぶために、通常軌間は狭かった。しかし、ニューカッスル・アポン・タイン近郊には、現代の標準軌程度の軌間を馬が1台の荷馬車を牽引する荷馬車道が圧倒的に多く存在していた。これらの荷馬車道は、石炭を坑口から係留場所まで運び、そこで石炭はキールと呼ばれる川船に積み込まれた。^[11]

木製レールの摩耗が問題でした。レールはひっくり返せば新しくなりますが、定期的に交換する必要がありました。レールは 2 つの部分に分かれていて、摩耗したときに上部を簡単に交換できるものもありました。レールは木製の枕木で固定され、馬が歩くための表面としてバラストで覆われていました。^{[引用が必要]}

鋳鉄のストリップは木製レールの上に敷くことができ、そのような材料の使用はおそらく 1738 年に始まったが、この技術は 1716 年にまで遡るという主張もある。^[12] 1767 年、ケトリー製鉄所は、より耐久性のある走行面を提供するために木製レールの上部に釘で固定される鋳鉄板の製造を開始した。この構造はストラップ アイアン レール(またはストラップ レール)として知られ、米国の蒸気機関車が発明される前の鉄道で広く使用されていた。^{[13] [14]}比較的安価で製造も迅速であったが、重い荷物には適さず、「過度のメンテナンス」が必要であった。列車の車輪がスパイクの上を転がると、スパイクが緩み、レールが外れて上方に曲がり、車輪がその下に潜り込み、レールの端が車両の床を突き抜けてよじれたりねじれたりして、乗客を危険にさらした。このように壊れたレールは「スネーク ヘッド」として知られるようになった。^[14]

錬鉄が利用可能になると、錬鉄板はさらに耐久性の高い表面を提供しました。レールには穴の開いた突起（または耳）があり、下にある木製のレールに固定できるようにしました。^{[15] [引用が必要]}

代替案は、ノーフォーク公爵の炭鉱の支配人であったシェフィールドのジョン・カーによって開発された。これは L 字型のレールを備えており、フランジは車輪ではなくレール上にある。これは、バタリー製鉄所のベンジャミン・ウートラムとウィリアム・ジェソップ(1790 年に共同経営者となった) によっても使用された。これらは、比較的短い距離を運河まで商品を輸送するために使用されたが、カーのレールは荘園炭鉱とシェフィールドの町の間を走っていた。これらのレールはプレートと呼ばれ、鉄道はプレートウェイと呼ばれることもある。「プレートレイヤー」という用語もこの語源に由来する。理論的には、フランジのない車輪は普通の幹線道路で使用できたが、実際には、荷馬車の車輪が細すぎて路面に食い込んでしまうため、これはほとんど行われなかったと思われる。

このシステムはイギリスで広く採用された。プレートは石のブロックの上に設置されることが多く、枕木がないこともあったが、そうするとレールが広がってしまい、軌間が広くなる傾向があった。この種の鉄道は南ウェールズで広く使用されており、特に石灰岩を製鉄所まで輸送し、その後鉄を運河まで運ぶのに使われた。運河は数マイルも離れた場所にあり、そこから市場に運ばれた。レールは当初鋳鉄製で、通常長さは3フィート (0.91 m) で、石のブロックの間に張られていた。^[16]

石のブロックは永久的なものと思われていたが、経験から、石は交通量によって徐々に沈み、移動して線路の形状が乱れ、脱線を引き起こすことがすぐにわかった。別の問題は、走行面がバラストからずれた石で塞がれやすいことだった。代替案としては、レールを適切な軌間に保つために鉄製のタイバーを使用し、レールを固定するシューを組み込むことだった。^[16]

その一例がペニダレンまたはマーサーの 路面電車です。リチャード・トレビシックは1804年に高圧蒸気エンジンの1つを使用して先駆的な機関車をデモンストレーションしましたが、エンジンが重すぎて多くのレールを破損しました。^[要出典]

1793年にトーマス・ダッドフォード・ジュニアがボーフォート線とブレナヴォン線をモンマスシャー運河まで建設した際に、鋳鉄製のエッジレールが使用された。これらは長方形で、幅2.5インチ(64  mm )、深さ3インチ (76 mm)、長さ4フィート (1.2 m) であり、荷馬車の車輪にフランジが必要であった。同年、ベンジャミン・ウートラムはクロムフォード運河でエッジレールを使用した。T字型の梁は1794年にウィリアム・ジェソップによってラフバラー-ナンパンタン線で使用され、彼の息子たちは1813年から1815年にかけてグランサムからベルボア城までの鉄道でI字型の梁を使用した。これらのレールのサンプルはロンドンのサイエンス・ミュージアムに所蔵されている。^[17]

短命に終わった代替案は、1798年にニューカッスル近郊のウォーカー炭鉱でトーマス・バーンズ（1765-1801）が初めて使用した魚腹型の形状で、これによりレールのブロック間のスパンを長くすることができた。これはT字型断面のエッジレールで、長さ3フィートで、横方向の石枕木の上に敷かれていた。これらはまだ鋳鉄でできていた。^[18]

初期のレールは角ばった継ぎ目が付いていたが、これは強度が弱く、位置合わせが困難だった。ジョージ・スティーブンソンは重ね継ぎを導入し、位置合わせをかなり良好に維持した。^{[19] [ページが必要]}

画期的な進歩は、1820年にノーサンバーランドのベドリントン製鉄所のジョン・バーキンショーが、ストックトン・アンド・ダーリントン鉄道で使用された長さ15フィート（4.6メートル）のロール錬鉄レールを開発したときに起こりました。これは、機関車とそれが牽引する貨車（または客車）の列の重量に耐えるのに十分な強度でした。これが近代鉄道時代の始まりです。このシステムはすぐに成功しましたが、いくつかの失敗もありました。初期のレールにはT字断面のものもありましたが、足元の金属が不足していたため、支持部間の梁として機能しなければならないレールの曲げ強度が制限されました。

金属技術が進歩するにつれ、これらの錬鉄製レールは次第に長くなり、より重くなり、したがって断面が強くなりました。レールの下部に金属を多く使用することで、より強い梁が作られ、はるかに優れた強度と剛性が実現され、今日でも見られるブルヘッド レール セクションに似たセクションが作成されました。ただし、これは高価であり、初期の鉄道の推進者は、レールの適切な重量 (したがって強度とコスト) に関する決定に苦労しました。

当初、レール部分は上下がほぼ対称で、ダブルヘッドレールと呼ばれていました。上面が摩耗したらレールを反転させるつもりでしたが、レールはチェアゴーリング（レールが椅子に支えられている部分の摩耗）を起こす傾向があり、これにより、以前の下面を走行すると、信じられないほど騒音がひどくなり、不規則になります。上面に余分な金属を設けて、そこで余分な摩耗を得る方が、寿命が半分になった時点でレールを反転させる必要がなくなります。

多くの鉄道では、レールを枕木の上に直接敷くことができる平底レールを好んでいたため、大幅なコスト削減が実現した。枕木のへこみが問題だった。交通量が多い場所では、枕木にかかる負荷を分散させるためにレールの下に底板を設ける必要があり、コスト削減の効果を部分的に損なっていた。しかし、幹線では、この形式は北米、オーストラリア、およびヨーロッパ大陸の多くの地域でほぼ普遍的に採用された。イギリスでは、幹線でブルヘッドレールが使用され続け、平底レールが広く導入されたのは1947年頃からであった。

最初の鋼鉄製レールは1857年にロバート・フォレスター・マシェットがベッセマーの失敗に終わった試験で出たスクラップ鋼をエブヴェール製鉄所のるつぼで再溶解し、イングランドのミッドランド鉄道のダービー駅で試験的に敷設されたときに作られた。このレールは、置き換えられた鉄のレールよりもはるかに耐久性があることが証明され、1873年まで使用され続けた。^{[20] [21]}ヘンリー・ベッセマーは1860年にクルーにあるロンドン・アンド・ノース・ウェスタン鉄道の鉄道工場に500トンの鋼塊を供給した。その後数年間で、他のいくつかの会社が鋼鉄レールの生産を開始した。^[22]平炉製鋼の導入により、鋼鉄レールへの移行が加速された。ウィリアム・シーメンスは、グレート・ウェスタン鉄道にレールを供給する目的でランドア製鉄所を設立した。^[22]その後、鉄道の生産が急増したが、アメリカの銀行危機により、そこでの鉄道建設のペースが鈍化し、イギリスの鉄道製造業者への注文も減少した。^[23]イギリスの鉄鋼業界は不況に陥り、特に錬鉄部門に影響を及ぼした。レールの需要が再び増加し始めたとき、それは主に鉄製のレールよりも耐久性のある鋼鉄製のレールに対する需要であった。^[要出典]

木製枕木、つまり線路を形成する 2 本のレールを支える横梁が、以前使用されていた個々の石ブロックに取って代わりました。このシステムには、線路の形状を保守調整しても、最も重要な線路ゲージが乱されないという大きな利点があります。線路の配置は、ゲージを失うことなく、枕木自体を移動させることで調整できます。針葉樹は広く使用されていましたが、防腐剤で処理しないと寿命が限られていたため、一部の鉄道会社は防腐剤処理工場を設置しました。クレオソート処理された広葉樹は現在、北米やその他の地域で広く使用されています。

当時は、木製の枕木の上に椅子で支えられた比較的長い（おそらく 20 フィートまたは 6.1 メートル）錬鉄製のレールが使用されていました。これは、今日でも古い線路で認識できる線路の形状です。

鋼製枕木は木材の代替として試されました。1889年のアクワース^[24]の文書には、ロンドン・ノース・ウェスタン鉄道での鋼製枕木の製造について記述されており、そこには、端が形づくられていないロールド・チャンネル・セクション（浅く上向きの「U」字型）と、直接リベット留めされた3つの部分からなる鍛造椅子を示す図があります。しかし、鋼製枕木は、1995年頃まで広く採用されなかったようです。現在、鋼製枕木の主な用途は、二次路線の既存線路の寿命を延ばすことです。支持領域がレール座の真下の高い位置にあるため、軟弱地層やバラスト状態の悪い場所では大きな利点があります。

18 世紀以前の初期の鋳鉄製レールでは、枕木に釘やボルトで固定するための一体型の固定具が使用されていました。18 世紀後半に導入されたストラップ レールは鋳鉄製、後には圧延鉄製となり、金属の皿穴を介して木製のサポートに釘で固定されました。1820 年代に導入されたシングル フランジ T 平行レールやその後のダブル フランジ T 平行レールなどの圧延レール プロファイルでは、椅子、レールを固定するためのキー、椅子を固定するためのボルトまたはスパイクが必要でした。1830年にRobert L. Stevensによって発明された平底レールは、最初は木製枕木に直接スパイクで固定されていましたが、後に枕木プレートが使用され、荷重を分散するとともに、プレートに組み込まれた肩部でレールの軌間を維持しました。北米以外では、ベースプレートと平底レールとの組み合わせで、さまざまなスプリング ベースの固定システムが後に導入され、

線路はもともと地面に直接敷かれていましたが、すぐに不十分であることが判明し、排水を確保し、荷重を分散し、線路を所定の位置に保持するために、何らかのバラストが不可欠になりました。自然の地盤は、過度の沈下なしに機関車の荷重に耐えられるほど強くないことがほとんどで、湿った状態ではさらにその傾向が強くなります。枕木の下にバラストの層を敷くと、地面への支持圧力が軽減され、枕木が所定の位置に保持されてずれにくくなり、常設線路の排水性が良好に保たれます。

初期のバラストは、砂利や石炭や鉄の採掘で出る廃棄物など、地元で入手できる鉱物製品が一般的でした。グレート・ノース・オブ・スコットランド鉄道は、鋭利な石ほど動きを制限しない丸い川砂利を使用しました。後年は、製鉄の副産物であるスラグや、蒸気機関車の灰が使用されました。現代の慣習では、狭いサイズ範囲内で粉砕された鋭利な石が使用されています。

初期の鉄道は、鉱物を水路に輸送する地元の事業がほとんどでした。そのため、線路の軌間は使用される予定の貨車に合わせて採用され、通常は4フィート（1,200 mm）から4フィート8インチの範囲でした。+1 ⁄ 2 インチ（1,435 mm）で、当初は他の路線の軌間と整合させる必要性は全く考えられていなかった。最初の公共鉄道が開発されたとき、ジョージ・スティーブンソンの巧みな革新により、彼の鉄道が優位となり、 4フィート 8インチの+彼が使用した1 ⁄ 2 インチ(1,435 mm) の軌間は、最も普及したものとなった。異なる鉄道システムを連結するという初期の考えが発展するにつれ、この軌間は広く採用されるようになった。ジョージ・スチーブンソンが機関士をしていた炭鉱ですでに使用されていた貨車に適していたこの軌間が、イギリスの標準軌となったのは、多かれ少なかれ歴史の偶然であり、ヨーロッパと北アメリカのほとんどに輸出された。

ポンペイなどの古代遺跡の石造りの道路の轍の「ゲージ」が言及されることがあります。これらはスティーブンソンのゲージとほぼ同じであるとよく主張されます。もちろん、轍は荷車の車輪によって作られたもので、荷車は産業革命以前の馬車としては妥当なサイズで、スティーブンソンが働いていた炭鉱の鉄道以前の荷車のサイズとほぼ同じでした。これが唯一のつながりです。

イザムバード・キングダム・ブルネルがグレート・ウェスタン鉄道（GWR）を構想したとき、彼は鉄道線路の設計を改良しようとし、それまでの常識を一切受け入れませんでした。4フィート8インチの+1 ⁄ 2 インチ (1.435 m) の軌間は、馬車軌道の小型鉱石運搬車には適していましたが、高速鉄道にはもっと安定したものを求めていました。駅馬車に使用されている大径の車輪は、荒れた路面でも乗り心地が良く、ブルネルは当初、客車も同じように、つまり客車の車体の外側に大径の車輪を取り付けて運ぶつもりでした。これを実現するには、より広い軌間が必要で、有名な 7 フィート (2.1 m) の広軌に落ち着きました (後に7 フィート0に緩和されました)。+客車を製造する段階になると、 結局は車体の下の車輪が小さくなるという従来通りの設計となったが、7フィートの軌間であれば車体は標準軌よりもずっと広くなる可能性がある。車輪を車体の幅の外側に配置するという当初の意図は放棄された。

ブルネルは新しい線路形状にも着目し、連続支持レールの使用を決定した。各レールの下に縦方向の木材を使用することで、それほど強力なレールセクションを必要とせずに滑らかなプロファイルを実現し、そのために浅いブリッジレールを使用した。幅広で平らな脚は、ブルヘッドセクションに必要なチェアを省くことも意味した。縦方向の木材は、ゲージを正しく維持するために適切な間隔を保つ必要があり、ブルネルは木製のトランサム（横方向スペーサー）と鉄製のタイバーを使用することでこれを実現した。このアセンブリ全体は、バウルクロードと呼ばれ、鉄道員は通常、線路をロードと呼んでいます。当初、ブルネルは横方向の動きや跳ね返りを防ぐために線路を木製の杭に縛り付けていましたが、杭の間にある線路を支えていた人工地盤が沈下するという事実を見落としていました。杭は安定したままで、杭間の地盤が沈下したため、すぐに線路に不快なうねりが生じ、杭を切断して線路をほぼ均一に沈下させる必要がありました。 バラストが敷かれていない古い橋梁下部では、今日でもバルクロードの変種を見ることができます。 設計は大きく異なりますが、多くの場合、縦方向の木材は横桁に直接支えられ、桁幅を保つために欄間とタイバーが使用されていますが、もちろん現代のレールとベースプレートまたはチェアも使用されています。 縦方向の枕木は、現代のラダー線路に多少似ています。

ブルネルを技師として迎えた鉄道グループは成功し、広軌の線路はイングランド西部、サウスウェールズ、ウェストミッドランズに広がった。しかし、イギリスの鉄道網が広がるにつれ、2つのシステムの非互換性が深刻な障害となった。貨物を手で積み替えなければ、貨車を一方のシステムからもう一方のシステムへ送ることができなかったためである。国の方針を決定するために軌間委員会が任命された。広軌は技術的には優れていたが、標準軌の路線を広軌に改造するには、すべてのトンネル、橋、駅のプラットホームを作り直す必要があった。一方、標準軌を全面的に採用するには、線路自体を段階的に改造するだけで済んだ。広軌は消滅の運命にあり、これ以上独立した広軌の路線を建設することはできなかった。

既存の広軌路線は存続できたが、発展の可能性がなかったため、最終的に標準軌に転換されるのは時間の問題だった。その間、広範囲に及ぶ混合軌間線路が敷設され、各線路にはどちらの軌間にも対応できる 3 本のレールが敷かれた。各軌間の貨車が 1 本の列車で走る混合軌間列車が走った例もあった。駅のプラットホーム間に不必要に広いスペースがあるように見えるところに、広軌の名残が今でも見られる。

20 世紀初頭、英国の線路の形状は、鋳鉄製の椅子で支えられた錬鉄製のブルヘッド レールを木製枕木の上に敷き、何らかのバラストを敷くという形式に収束していました。北米では、T レールと枕木プレートを木製の枕木に切断スパイクで固定するのが標準でした。多くの鉄道では非常に軽いレールが使用されていましたが、機関車の重量と速度が増加するにつれて、これらのレールでは不十分になりました。その結果、幹線では、使用されるレールが次第に重く (そして強く) なっていきました。冶金プロセスが向上し、鋼鉄製のものも含め、より優れたレールが使用されるようになりました。保守の観点からは、レールの継ぎ目が作業の大部分を占めていましたが、製鋼技術が向上するにつれて、より長い鋼鉄製レールを巻くことが可能になり、1 マイルあたりの継ぎ目の数を減らすことができました。標準の長さは 30 フィート (9,144 mm)、次に 45 フィート (13,720 mm)、そして最終的に 60 フィート (18,290 mm) のレールが標準になりました。幹線用には、標準レール セクションは 95BH セクションとなり、重量は 95 ポンド/ヤード (47 kg/m) になりました。二次ルートには、より軽量の 85BH、85 ポンド/ヤード (42 kg/m) セクションが使用されました。

平底レールは北米での使用に成功したにもかかわらず、イギリスの幹線鉄道での使用には依然として望ましくないと考えられていました。ただし、運行頻度の少ないイギリスの鉄道では、枕木に直接打ち込む形で平底レールが使用されていました。頻繁に使用されると、枕木がひどくへこみ、ベースプレートの増分コストがこの早い時期に現れたため、平底セクションは除外されました。

木製枕木は高価で耐久性がなく、鉄道技術者たちは最良の木材の種類と最良の防腐処理について強固で矛盾した見解を持っていた。鉄道会社は、長さ8フィート6インチ（2.59メートル）、幅10インチ（250ミリメートル）、高さ5インチ（130ミリメートル）のクレオソートの圧力注入で防腐処理された針葉樹枕木への標準化へと動いた。椅子はトレネイル（木製のスリーブに打ち込まれた鋼鉄の釘）または一等路線の3つの椅子用ネジで枕木に固定された。幹線鉄道の中でGWRだけが独自の規格を維持しており、00レールの強度は97.5ポンド/ヤード（48.4キログラム/メートル）で、各椅子を枕木に固定するファングボルトは2つあり、ボルトの頭が枕木の下にあり、ナットが椅子の上にあった。これはより安全だが、調整がはるかに困難であった。

1945 年以前にも鉄筋コンクリート枕木を使った実験がいくつか行われ、そのほとんどは枕木にブルヘッド チェアを取り付けたものでした。これは最高級 (最も耐久性のある) 木材の価格が非常に高かったことへの対応策でしたが、鉄筋コンクリート枕木は本線での使用には成功しませんでした。コンクリート ポットも側線で使用されました。ツイン ブロック枕木と呼ばれることもあり、それぞれにチェアを取り付けた 2 つのコンクリート ブロックと、それらを接続してゲージを保持するアングル アイアンで構成されていました。

1945 年に第二次世界大戦が終わったとき、イギリスの鉄道は、戦争による被害を補修する作業で、新しい資材がほとんど入手できず、老朽化し​​ていました。国の経済状況も弱く、戦後 10 年近く、資材、特に鉄鋼と木材が非常に不足していました。労働力も大幅に不足していました。

鉄道会社は、伝統的なブルヘッド型の線路は修正する必要があると確信するようになり、いくつかの実験の後、新しい平底レール形式が採用されました。英国規格のセクションは不適切であったため、新しいプロファイルである109 lb/yd (54 kg/m) のレールが新しい標準になりました。長さ60フィート (18 m) で、軟材の枕木の上に鋼鉄のベースプレート上に敷設され、世界標準となることになりました。留め具は弾力性のある鋼鉄タイプとし、二次ルートには98 lb/yd のレールが採用されました。地域による違いは依然として残っており、たとえば 東部地域では硬材の枕木とミルズ クリップ留め具が好まれました。

新しい設計は成功したが、多くの課題ももたらした。特に、熟練した線路保守スタッフの確保が極めて困難になり、保守の行き届いていない平底線路は保守の行き届いていないブルヘッド線路よりも良好な状態を保つのが困難に思えた。平底線路は剛性が高いという利点があったが、カーブの継ぎ目の間でまっすぐになる傾向があった。また、平底線の剛性により、保守の行き届いていない継ぎ目に高い垂直衝撃力がかかり、その結果、継ぎ目で疲労破損が多発した。さらに、弾性レール締結具はレールクリープ（レールが交通の方向に徐々に移動する傾向）に対する耐性がほとんどなく、継ぎ目を調整するためにレールを引き戻す作業負荷は驚くほど高かった。

線路の保守作業の多くは継ぎ目で行われ、特に硬いレールが沈み込み、継ぎ目の枕木が打撃を受けたためであった。戦前に行われた長い溶接レールの実験を基に、1960年以降、最初は堅い木の枕木、すぐにコンクリートの枕木の上に長いレールが設置された。例えば、英国東海岸本線の最初の長い溶接レール（約1マイルまたは1.6km）は、1957年にカールトン・オン・トレントのすぐ南に敷設され、レールのクリープに抵抗するためにゴム製のパッドの上に置かれた。^[25]この先駆的な段階では、詳細設計でいくつかの壊滅的な間違いが犯されたが、1968年頃から連続溶接レールは、主要路線と二次路線の普遍的な設置のための信頼できる標準となった。採用された形式は、プレストレストコンクリート枕木と 110A レール セクション (以前使用されていた 109 レールのわずかな改良) を使用しました。A は、不適切であった英国規格 110 lb/yd (55 kg/m) レール セクションと区別するためでした。レールの締結具は最終的に、パンドロール社製の独自のスプリング クリップに集約され、これは約 30 年間英国で唯一の締結形式でした。

溶接された軌道は、6～12インチ（15～30cm）の砕石バラストの上に敷かれることになっていたが、必ずしもこれが達成されたわけではなく、地層の支持力が常に考慮されたわけではなかったため、いくつかの顕著な地層の崩壊につながった。

レール プロファイルをさらに強化して 113A セクションが生まれ、これは 1998 年頃まで世界標準でした。枕木とバラスト プロファイルの細部の改良により全体像が完成し、線路の全体的な形状が安定しました。この形式は現在、英国の一級幹線の 99% 以上で採用されていますが、1990 年代に英国で CEN60 (60 kg/m) レール セクションが導入されました。これは 113A セクションよりもレールの足が広く、高さも高いため、標準の枕木とは互換性がありません。

軌道更新列車は現在、労働集約的な永久軌道ギャングに取って代わっている。長い溶接レールを手作業で敷設するのは困難だった。機械化された軌道敷設の初期のデモンストレーションは、長さ600フィート（180メートル）の長い溶接レール2本を使ったもので、 1958年にファイティングコックス支線で行われた。2本のレールは10台の貨車に積まれ、既存の線路に鋼鉄ロープで固定され、毎分30フィート（毎分9.1メートル）で引き戻された。列車が後退すると、古いレールがてこで外され、新しいレールが椅子に落とされた。後部の貨車のホイストがレールの最後の部分を所定の位置に落とした。^[26]

前述の通り、イギリスの一般的な線路幅は4フィート 8インチであった。+1 ⁄ 2 インチ(1,435 mm)。1950 年代後半には、労働力不足と、一部の路線での貨物列車の速度上昇により、一般的な線路保守基準が急速に低下しました。貨物列車は、ほとんどが、非常に硬い楕円形の板バネ式サスペンションを備えた短いホイールベース (10 フィートまたは 3.0 m) の 4 輪貨車で構成されており、これらの貨車は脱線率が急速に増加しました。^{[出典が必要]}

貨車の動的挙動（「ハンティング」）に対応して、貨車の許容速度は時速45マイル（72 km / h）に引き下げられ、コンクリート枕木の上に連続溶接された線路を新たに設置する際には、線路ゲージを1/8インチ減らして4フィート8インチにしました。+3 ⁄ 8 インチ (1,432 mm) に縮小されました。 ^[要出典]実際には、この変更は解決するよりも多くの問題を引き起こし、1996 年以降は更新時に 1435 mm に戻されました。軌間は鋳込み固定具の位置によって設定されるため、既存の線路の軌間を変更するのは簡単な作業ではありません。また、枕木のスポット交換にも問題が生じます。多くの枕木は縮小された軌間に合わせて製造されましたが、 1,435 mm ( 4 フィート 8 インチ)の枕木は、1,435 mm の枕木よりも小さいため、従来の枕木よりも大きな問題があります。+最近では、 1 ⁄ 2 インチの^[27]

「スイッチとクロッシング」（S&C）は、以前は「ポイントとクロッシング」または「継手」と呼ばれていたため、用語がわかりにくくなっています。

初期の S&C では、補助ルート (「分岐」) では非常に低速しか許可されていなかったため、幾何学的な設計はそれほど重要ではありませんでした。多くの古い S&C ユニットには、スイッチ レールをストック レールに近づけたり、ストック レールから開いたりできるように、かかとに緩いジョイントがありました。スイッチ レールが閉じているときは、適切な配置が確保されていましたが、開いているときは車輪がその上を走行できないため、問題にはなりませんでした。

速度が上がると、これはもはや実現不可能となり、分岐器レールはかかと側で固定され、その柔軟性によりつま先側が開閉できるようになった。分岐器レールの製造は複雑な工程であり、踏切の製造はさらに複雑であった。支線路の速度は、非常に特殊な設計を除いて時速 20 マイル (32 km/h) を超えることはめったになく、本線を高速で通過する車両の乗り心地を良くするために多大な創意工夫が凝らされた。困難な点は、通過する車輪を継続的に支えることが困難な共通踏切であり、ポイントレールは対面方向の直接的な衝撃から保護するように削られ、設計どおりの不規則な支えが導入された。

より高速な速度が求められるにつれて、より多くの S&C 構成が設計され、それぞれが 1 つのタイプの S&C に固有の非常に多くのコンポーネントが必要になりました。分岐道路の速度が速い場合、メイン ルートからの分岐はより緩やかになるため、分岐レールの計画には非常に長い期間が必要になります。

1971 年頃、この傾向は、いわゆる垂直 S&C によって逆転しました。垂直 S&C では、レールは、通常の 1/20 の傾斜ではなく、垂直に保持されます。他の簡素化により、幅広い S&C 速度に必要なストック保持が大幅に削減されましたが、垂直レールによりステアリング効果が失われ、新しい垂直 S&C での乗り心地は不規則になることがよくあります。

連続溶接レール (CWR) は、線路の保守作業の大部分が継ぎ目で行われているという観察に応えて開発されました。鉄鋼生産と製造プロセスが改善されるにつれて、敷設されるレールの長さは徐々に長くなり、その論理的展開として継ぎ目を完全になくすことになりました。

これを実現する上での大きな障害は熱膨張である。レールは高温になると膨張する。継ぎ目がなければレールが膨張する余地はなく、レールが温まると膨張しようとする力が大きくなる。膨張を阻止すると、実際のレール区間では温度変化1度につき1.7トン（17kN）の力が生じる。^[28]

小さな金属の立方体をプレス機のジョーの間で圧縮すると、金属は収縮し、つまり多少押しつぶされ、非常に大きな力にも耐えることができますが、最終的には破損しません。しかし、同じ断面の長い金属片を圧縮すると、横に弓形に変形します。このプロセスは座屈と呼ばれ、耐えられる圧縮力は非常に小さくなります。

細長い金属片が座屈しないように拘束できれば（たとえば、チューブ内に収めるなど）、はるかに高い圧縮力に耐えることができます。レールも同様に拘束できれば、座屈を防ぐことができます。レールの重量は上向きの座屈に抵抗するため、座屈は横向きに発生する可能性が最も高くなります。これは、次の方法で防止されます。

• 重い枕木を用意し、バラスト床に摩擦を発生させる
• 枕木がしっかりと固定されたバラスト上に支えられ、摩擦力を発生させることができるようにすること
• 枕木の側面にバラストを固めて摩擦力を高める
• 涼しいまたは寒い天候でレールを設置して固定するときにレールを加熱し、最も暑い日の膨張がそうでない場合よりも少なくなるようにする。
• 寒い時期にレールが破損した場合に追加されたレールは、暖かい季節が戻る前に必ず取り除くようにします。
• 寒い時期に曲線が内側に寄って、暖かい天候が戻ったときに曲がる可能性が高くならないようにする
• 暑い天候下での線路保守作業には予防措置を講じ、全速運転を再開する前にバラストが十分に固められていることを確認します。

レールがまったく膨張しないように保持されている場合、扱えるレールの長さに制限はありません。(特定の温度での 1 フィートの長さのレールの膨張力は、1 マイルまたは 100 マイルの長さのレールと同じです。) 初期の連続溶接レールは、技術的な制限のためだけに限られた長さで設置されていました。しかし、CWR セクションの端で、古い通常の継ぎ目のある線路に接していた場合、その線路は膨張力に耐えられず、継ぎ目のある線路が座屈する可能性があります。これを防ぐために、ブリーザーと呼ばれる特殊な膨張スイッチが設置されました。膨張スイッチは、CWR の端のセクションでのかなりの膨張運動 (通常 4 インチ (100 mm) 程度) に対応でき、その動きを継ぎ目のある線路に伝えることはありませんでした。

CWR は、最大膨張力が制限されるように、最適温度で設置および固定されます。この温度は応力なし温度と呼ばれ、英国では 27 °C (81 °F) です。^[28]これは通常の屋外温度の上限範囲にあり、実際の設置作業はより低い温度で行われる傾向があります。当初、レールはプロパンガス ヒーターで応力なし温度まで物理的に加熱され、次に手棒で揺らして拘束をなくし、膨張が均一にならないようにしてからクリップで固定されていました。しかし、1963 年頃から、一時的なローラーで支えられたレールを物理的に伸ばすために油圧ジャッキが使用されています。応力なし温度の場合の長さまでレールを伸ばすことで、レールを加熱する必要がなくなり、ジャッキを解放する前にクリップで固定するだけで済みます。

CWR レールは、通常のレールを溶接して作られています。長年、英国ではレールは最長 60 フィート (18 メートル) (18.288 メートル) の長さでしか製造できませんでしたが、工場の溶接工程では、工場によって 600 フィート (180 メートル)、900 フィート (270 メートル)、または 1,200 フィート (370 メートル) の長さに作られていました。使用された工程はフラッシュ バット工程で、高電流を使用してレールの端を柔らかくし、ラムで端を一緒に押し付けます。フラッシュ バット工程は、工場がレールの端の良好な形状を保証していれば、非常に信頼性があります。

長いレールは特別な列車で現場まで運ばれ、地上に降ろされる（端を鎖で固定し、列車をレールの下から引き出す）。長いレールは、現場の溶接プロセスを使用して一緒に（または隣接する線路に）溶接する必要があり、最初の実験の後、独自のテルミット溶接プロセスが使用されました。これは、粉末の「部分」に点火するアルミノサーミックプロセスでした。アルミニウムが燃料であり、冶金学的に適切な組成の溶融鋼が、耐火鋳型に収められたレールの端の間の隙間に流れ込みました。

オリジナルのSmWプロセスは作業者のスキルに非常に左右され、溶接は通常、線路を交通に戻す前の最後のプロセスであったため、時間的なプレッシャーがかかり、望ましくない不適切な溶接が生じることがありました。改良されたSkVプロセスはそれほど敏感ではなく、長年にわたって溶接品質が向上しました。^[29]

座屈の問題は CWR に限ったことではなく、ジョイント トラックでも過去に座屈が発生しています。ジョイントの継目板は毎年取り外してグリースを塗る必要があります (この要件は 1993 年に 2 年に 1 回に緩和されました)。この作業が省略されていたり、バラストの状態が特に弱い場合、暑い天候で座屈が発生していました。さらに、レールがクリープすると、連続するジョイントが閉じて膨張ギャップが失われる可能性があり、暑い天候の始まりとともに必然的に結果がもたらされます。

• バクスター、バートラム (1966)。『石のブロックと鉄のレール (路面電車)』。イギリス諸島の産業考古学。ニュータウン アボット: デイビッドとチャールズ。