Vì sao thanh ray và tà vẹt không trực tiếp đặt trên nền đường?

Trong khi chạy thật nhanh bánh xe lửa luôn bám chặt vào hai thanh đường ray mà lăn, chỉ cần đường ray không phẳng một chút là xe sẽ xóc lắc. Có cách nào đặt đường ray cho thật bằng phẳng không? Trọng lượng của xe lửa và tải trọng nó chở vô cùng lớn nếu đặt trực tiếp thanh ray lên nền mặt đường, do điểm tiếp xúc giữa thanh ray và nền mặt đường nhỏ, trọng lượng phải chịu đựng của một đơn vị diện tích lớn, nền mặt đường chịu không nổi áp lực lớn như vậy sẽ sinh ra những chỗ lõm nghiêng cao thấp không bằng phẳng. Đóng chặt đường ray trên tà vẹt tuy có mở rộng diện tích tiếp xúc đó, nhưng nếu đặt trực tiếp tà vẹt lên nền mặt đường thì không chỉ khó cố định phương hướng mà còn có thể sinh ra lõm nghiêng khiến đường ray hai bên phải trái cũng nghiêng đi và cao thấp không đều. Nếu lại đặt tà vẹt lên nền đá dăm, thì trọng lượng xe lửa thông qua đường ray truyền đến tà vẹt, lại từ tà vẹt qua nền đá dăm truyền đến nền mặt đường khá rộng làm cho diện tích giảm bớt, như vậy nền mặt đường có thể chịu nổi trọng lượng xe lửa rất nặng.

Đặt tà vẹt trên nền đá dăm còn có một số ưu điểm, ví dụ mặt trên của ray cao thấp không đều có thể dùng đá dăm kê cao lên luôn giữ được độ cao nhất định; do xung quanh tà vẹt đã chèn đầy đá dăm nên có thể giữ cho tà vẹt không vì chấn động mà di động về các phía; hơn nữa đá dăm còn làm cho đường ray có tính đàn hồi, ở mức độ nhất định tiếp thu các xung lực của xe lửa; còn có một ưu điểm nữa là đá dăm rất dễ thoát nước, tà vẹt gỗ sẽ ít bị mục nát. Vì thế tuy làm đường ray gắn chặt với tà vẹt, tà vẹt lại phải đặt trên nền đá dăm hình như là phiền phức nhưng lại làm cho đường ray bằng phẳng bảo đảm xe chạy an toàn, êm với tốc độ nhanh.