- 你一定愛讀的世界科學故事
- 鄭士波 魏志敏
- 2127字
- 2020-07-08 14:46:54
世界上第一輛蒸汽機車
隨著瓦特蒸汽機的問世,第一次工業革命迅速展開。這時,動力問題解決了,但由于各行各業都在發展,對材料和燃料的需求量大增。于是,運輸的難題又擺在人們面前。
傳統的馬車運輸,由于其速度低、成本高、運量有限,已遠遠不能滿足大工業生產的需要。新的交通工具呼之欲出。在18世紀末到19世紀初的幾十年里,許多人投身研制蒸汽動力機車,其中著名的就有耶維安、斯敏頓、莫多克等人。他們研制的蒸汽機車由于有太多的缺點和不足,根本就沒有實用價值。最后,研制出具有實用價值、方便快捷、性能穩定的蒸汽機車的歷史重任落到了史蒂芬孫肩上。
喬治·史蒂芬孫,1781年出生于英國的一個礦工家庭。貧寒的家境使他根本就沒機會接受教育。從8歲起,他便開始放牛貼補家用,一干就是6年。別的孩子還在玩耍時,小喬治已過早地挑起家庭的重擔。在別的孩子快要進入花季的年齡,史蒂芬孫卻進入了一家煤礦,當了一名見習司爐工,過早地品嘗了生活的滋味。但史蒂芬孫毫不為自己出身的卑微而消沉,而是積極地投入到本職工作中去,夜以繼日地學習機械、制圖方面的知識,并付諸實踐,很快成長為一名機械修理工、機械師,最終成為蒸汽機方面的權威。

1813年的蒸汽機車,它用蒸汽作為動力。
1807以后,史蒂芬孫開始研究、改造耶維安等人設計制造的蒸汽機車:首先,把笨重的立式鍋爐改成輕便美觀、更實用的臥式鍋爐;其次,為蒸汽機車設計了軌道,這種軌道與傳統的馬拉車鐵軌有所不同,他在兩條路軌間加裝了一條有齒的軌道,目的是防滑;再次,史蒂芬孫將車輪內側加上了輪緣,可以有效防止出軌。經過一系列努力,史蒂芬孫終于在1814年設計制造了一輛全新的蒸汽機車,取名“布魯克”。它形態粗笨,自重5噸,最打眼的是車頭上的巨大飛輪。在第一次試車中,“布魯克”牽引重為30噸的8節車廂以7千米的時速行駛。盡管這比以前的機車已大有進步,但仍因為其丑陋、漏氣、緩震性能差、易壞等缺陷受到人們的譏諷:“喂,史蒂芬孫先生,你那個丑家伙是妖怪,還是魔王,把我們的牛都嚇驚啦,你小心從上面掉下來摔著!”史蒂芬孫對此一言不發,他要用事實來回答他們。
喬治·史蒂芬孫花了10余年時間終于完成了對“布魯克”的改造,于1825年制成了“旅行者”號蒸汽機車,并于當年的9月27日在達林頓至斯托克鐵路上試車。那天,斯托克鎮人山人海,大家都要親眼看見“旅行者”號是怎樣拖動6節煤車和20節客車的。機車在預定時刻開動了,它不負眾望,毫不費力地拖動450名乘客和90噸煤,以時速24.1千米的高速,駛向達林頓車站。試車圓滿成功,從此人類運輸史上的機車也駛向了新紀元。

這是當時世界上最為先進的蒸汽驅動的機車,它在當時具有速度快、牽引力大等優點。很快這種型號的機車便在歐美各國普及開來了。
隨著性能優良的史蒂芬孫機車問世,人們很快發現鐵路運輸的優越性:運費低、速度快、運量大,尤其適用于大宗貨物。于是,大規模修建鐵路席卷英國,后來又波及美國,繼而又波及其他歐美主要國家,蒸汽機車的發明大大加快了西方主要國家工業進程,世界格局也由此發生著日新月異的變化。
磁懸浮列車
任何事物的發展都是從無到有,從低級到高級的過程。從史蒂芬孫的蒸汽機車到今天時速達到200~300千米的高速鐵路,已經是一個不小的飛躍。但人們仍不滿足,科學家研究發現,鋼軌和鋼輪是阻礙火車進一步提速的障礙。可是火車沒有輪子和鋼軌還能走嗎?答案是能。既然兩塊同性的磁鐵能夠互相排斥,而不靠近,那么列車本身若是跟路面也存在這種斥力,且足夠大,不就可以脫離軌道和地面,在空中滯留嗎?再加以推動力,列車就可以懸浮前進。如此一來,既擺脫了車輪與軌道的摩擦力,又消除了輪、軌之間摩擦形成的噪音。這種列車叫作磁懸浮列車,時速可達500千米以上。
很快,火車取代了馬車,成為陸上最主要的交通工具。為了適應大規模貨運和客運的需要,歐洲和美國加快了鐵路的修建速度。到19世紀末,世界上的鐵路已超過5萬千米。20世紀初,廣大的發展中國家也開始修建鐵路,到20世紀末,世界上的鐵路運營里程已達到近百萬千米。世界上絕大部分的貨運和客運任務都由火車來承擔。美國(超過30萬千米)、俄羅斯(超過14萬千米)、中國(超過8萬千米)、印度(超過7萬千米)、英國(超過2萬千米)、德國(超過2萬千米)、法國(超過2萬千米)、日本(超過1.5萬千米)和南非(超過1.3萬千米)等是世界上鐵路較多的國家。

1829年,為了挑選從利物浦到曼徹斯特的鐵路線最好的機車,人們舉行了一次比賽——雷恩希爾選拔賽?!盎鸺碧栔饕怯晒こ處熈_伯特·斯蒂芬森制造的。同年,英國人制造的“斯托爾布里雄師”號,成為在美國鐵軌上運行的第一臺機車。它幾乎與下頁的“阿根諾里亞”號一模一樣,但因太重而不適合在美國鐵路上運行。
當然,隨著技術的改進與提高,火車的速度也遠非當初可比。現在,一般火車的時速都在80千米以上?;疖嚨膭恿σ灿梢郧暗恼羝臑閮热紮C車或電力機車。在我國,更加清潔、高效的電力機車也已開始規模化使用。法國、德國、日本和美國是使用電力機車比較多,技術也比較成熟的國家?,F在法國、德國和日本等國又在研究速度更快、更清潔和無噪音的磁懸浮機車,并已取得了初步成功。2003年,我國第一條磁懸浮機車在上海正式投入使用,它的時速高達450千米。