世界機(jī)車發(fā)展史

世界機(jī)車發(fā)展史我們進(jìn)行遠(yuǎn)距離旅行，往往會(huì)乘做火車，車上有座位、床鋪、餐桌、洗手間等簡直就是流動(dòng)的旅館。坐在平穩(wěn)的車廂里遙看車外的青山綠水、田園景色,令人心曠神怡。除此之外，火車還擔(dān)負(fù)著運(yùn)送貨物的重任。讓我們一起去看看火車的過去、現(xiàn)在和未來吧！世笳上最早的蕪汽丈豐1804年，英國人德里維斯克改進(jìn)瓦特世笳上最早的蕪汽丈豐1804年，英國人德里維斯克改進(jìn)瓦特的蒸汽機(jī)，造出了一臺(tái)貨運(yùn)蒸汽機(jī)車。他將鍋爐制成管狀，使得蒸汽壓力大大增加，而且比較安全。后來，他又把這種蒸汽機(jī)裝在鐵路馬車上，于是，出現(xiàn)了最早的蒸汽機(jī)車。最早的載客火車也是英國人德里斯維克發(fā)明的。1808年他在倫敦建造了一條圓形的軌道，用蒸汽機(jī)車牽引，專門用來拉客人。這是第一輛真正的載客火車，但當(dāng)時(shí)人們并沒有人任識(shí)到它的重要意義。1810年，英國人史蒂文生開始自己動(dòng)手制造蒸1810年，英國人史蒂文生開始自己動(dòng)手制造蒸汽機(jī)車，到1814年他的“布魯克”號(hào)機(jī)車開始運(yùn)行，這臺(tái)機(jī)車有兩個(gè)汽缸、一個(gè)2.5米長的鍋爐，裝有凸緣的車輪可以拉著8節(jié)礦車載重30噸，以6.4千米/時(shí)的速度前進(jìn)。在以后的10年中，史蒂文生造了12輛與“布魯克”號(hào)相似的

火車頭，雖然在設(shè)計(jì)上沒有突破前人的成就，但他以經(jīng)預(yù)見到火車時(shí)代即將到來。18世紀(jì)初，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和生產(chǎn)效率的不斷提高，工廠迫切需要運(yùn)進(jìn)大量原材料，同時(shí)將產(chǎn)品輸送到世界各地，人們渴望用蒸汽動(dòng)力車取代馬車，以加速交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。蒸汽機(jī)車運(yùn)載能力大，而且能長距離運(yùn)輸，很快就奪得了運(yùn)輸業(yè)的冠軍，使人們對(duì)它刮目相看。1829年4月，利物浦一曼徹斯特鐵路委員會(huì)宣布即將舉行一次競賽，要求每輛機(jī)車牽引一列滿載石子的車輛，在長3000米的路上來回運(yùn)行20次，優(yōu)勝的機(jī)車設(shè)計(jì)者將得到500英鎊獎(jiǎng)金在10月份的比賽中，史蒂文生的“火箭”號(hào)機(jī)車牽引著重12噸的貨車，以22.5千米/時(shí)的速度行駛，到第10次行駛時(shí)，他將速度提高到33.7千米/時(shí)，最后一次以47千米/時(shí)的速度高速前進(jìn)，取得了比賽的冠軍，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，數(shù)萬觀眾脫帽歡呼，祝賀他的勝利。從此，再也沒有人對(duì)史蒂文生的才能和蒸汽機(jī)車發(fā)明人的身份表示懷疑了。1817年，英國一位名叫批司的商人，想修筑一條從達(dá)靈頓到斯托克頓的鐵路，他聘請史蒂文生為修筑鐵路的工程師。當(dāng)時(shí)正值工業(yè)革命后期，鋼鐵工業(yè)、機(jī)器制造業(yè)已達(dá)到一定的水平，為鐵路的鋪設(shè)奠定了基礎(chǔ)。史蒂文生在這條路上采用了長4.57米的鍛鐵鐵軌，兩根軌道之間的距離為1.435米，1825年建成通車。這是世界上第一條采用機(jī)車牽引并同時(shí)辦理客運(yùn)和貨運(yùn)業(yè)務(wù)的鐵路。

1825年1825年9月27日，史蒂文生親自駕駛自己設(shè)計(jì)制造的“動(dòng)力”1號(hào)機(jī)車，拉著550名乘客，從達(dá)靈頓出發(fā)，以24千米/時(shí)的速度駛向斯托克頓，這被認(rèn)為是人類歷史上第一列用蒸汽機(jī)車牽引，在鐵路上行駛的旅客列車。當(dāng)列車順利到達(dá)斯托克頓時(shí)，4萬多觀眾振臂歡呼，祝賀人類歷史上這一不平凡的旅行。1830年以后，蒸汽機(jī)車的動(dòng)輪由兩對(duì)或三對(duì)發(fā)展至四、五、六對(duì)，熱效率、牽引力和功率都有所提高。在1830年最后4個(gè)月中，利物浦一曼徹斯特鐵路共運(yùn)載旅客7萬人次,1831年的運(yùn)輸總收入達(dá)50萬英鎊，到1832年，英國已擁有24條商用鐵路，最興旺的一條年運(yùn)載35萬人次旅客以及70萬噸貨物。在美國，僅1832年就建造了17條新鐵路。到1936年，全美已有長達(dá)2649千米的鐵路。這一年，鐵路運(yùn)載旅客超過10萬人次。交通史翻開了新的一頁。直到19世紀(jì)初，每年都有大量鐵路員工在火車運(yùn)行過程中死亡或受傷，其中1/3的人是在爬到兩車之間掛車鉤時(shí)傷亡的。約翰遜從兩手的手指可以互相鉤住中得到啟發(fā)，發(fā)明了一種鉸接自動(dòng)掛鉤。這種車鉤可以推接在一起不會(huì)拉開，約翰遜為此伸請了專利。但當(dāng)時(shí)大多數(shù)鐵路負(fù)責(zé)人對(duì)這一發(fā)明并不感性趣,因?yàn)楫?dāng)時(shí)員工受傷時(shí)，鐵路當(dāng)局無需賠償，這項(xiàng)發(fā)明只好被擱置起來。

早期的火車進(jìn)站后為了能夠停住，司機(jī)只將機(jī)器關(guān)掉，拉響車上的錫制號(hào)笛，于是，男性旅客從車上跳下，大家齊力把車停住。喬治?威斯汀豪斯從一篇介紹風(fēng)鉆的文章中受到啟發(fā)，很快研究出一臺(tái)空氣制動(dòng)閥，把它安裝在一列火車上進(jìn)行試驗(yàn)，取得巨大成功?；疖囇b上這一新型的安全設(shè)備后，便可以在很短的距離內(nèi)停車或減速了。1878年，河北開灤煤礦開工，為了運(yùn)輸煤炭,1878年，河北開灤煤礦開工，為了運(yùn)輸煤炭,清政府決定修建唐胥鐵路，并于1880年動(dòng)工，1881年通車，鐵路全長10千米,后來，有憑借英國人的幾分設(shè)計(jì)圖紙，利用礦廠的起重機(jī)鍋爐、長井架等設(shè)備，裝配制成中國第一臺(tái)蒸汽機(jī)車一“龍”號(hào)機(jī)車。新中國成立后，于1952年制成第一臺(tái)蒸汽機(jī)車，以后逐步發(fā)展出解放型和建設(shè)型，勝利型和人民型，F(xiàn)D型和前進(jìn)型等6種主型蒸汽機(jī)車。中國人自行設(shè)計(jì)、修建的第一條鐵路是京張鐵路（北京一張家口）。工程由詹天佑主持，1905年5月開始修建，由于地形復(fù)雜，當(dāng)時(shí)外國人斷言“中國造此路之工程師尚未誕生”。為了穿越燕山山脈以及軍都山的都山大溝，詹天佑在22千米線路區(qū)段內(nèi)采用了30%的坡道和“人”字型鐵路，列車達(dá)到青龍橋車站時(shí)，換個(gè)方向，知識(shí)后推機(jī)車變?yōu)闋恳龣C(jī)車，成功的克服了地形困難，開創(chuàng)了中國人自行設(shè)計(jì)、修建鐵路的先河。蒸汽機(jī)車雖然得到廣泛應(yīng)用，但也存在著許多難以克服的缺點(diǎn)，比如他運(yùn)送的煤的1/4被他自己“吃掉”了，他每行駛80千米~100千米就要加水，行駛200千米~300千米就要加煤，行駛5000千米~7000千米還要洗爐;他在行駛中要排放黑煙，污染環(huán)境，尤其是在過山洞時(shí)，濃煙難以散出去，影響旅客和車上工作人員的健康……正是由于這些原因，曾經(jīng)輝煌一時(shí)的蒸汽機(jī)車開始退出歷史舞臺(tái)，逐漸被新一代的電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車所取代。1879年，德國人西門子制造出一臺(tái)小型電力機(jī)車，由150負(fù)直流發(fā)電機(jī)供電。這臺(tái)“不冒煙”的機(jī)車引起人們極大的興趣，電力機(jī)車從此發(fā)展起來。1890年，英國的電力機(jī)車正式用于營業(yè);美國于1895年開始將電力機(jī)車應(yīng)用于干線運(yùn)輸;以后德國、日被相繼研制出了實(shí)用的電力機(jī)車。1879年，世界上第一條電氣化鐵路在柏林建成。這有西門子公司設(shè)計(jì)的鐵路長約600米，有三根鐵軌，其中一根專門用來輸送電力。1881年，柏林電氣化雙軌鐵路建成。其中一根鐵軌為火線，另一根為地線1885年，西門一哈爾斯克公司成立，修建了長6000米的電氣化鐵路，首次采用高架電線來輸送電流。1904年，瑞士又架設(shè)了單向交流電壓1.5萬伏的高壓電線，為500馬力的BB型電力機(jī)車供電，從此，電氣化鐵路迅速發(fā)展起來。20世紀(jì)出，美國通用電氣公司組裝了一輛汽油機(jī)車，用內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，在通過發(fā)電機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)，推動(dòng)機(jī)車前進(jìn)。柴油機(jī)發(fā)明后，由于它的經(jīng)濟(jì)性好，很快在鐵路上得到廣泛應(yīng)用。1925年，美國新澤西州的中央鐵路使用了第一輛220千瓦的小型柴油機(jī)機(jī)車。后來很快出現(xiàn)了2574千瓦甚至5516千瓦的大型機(jī)車，可以牽引超過5000噸的貨物，速度高達(dá)145千米/時(shí)。

電力機(jī)車可以獲得較高的速度和前引力，但無論由高架線供電還是由第三軌供電，對(duì)于幾千千米甚至幾萬千米的遠(yuǎn)距離鐵路線來說，費(fèi)用是相當(dāng)大的，一旦供電線路中斷，鐵路運(yùn)輸就不得不停止。第二次世界大戰(zhàn)后，柴油機(jī)車的性能和制造技術(shù)迅速提高，功率增加了近一倍，并逐漸向大功率發(fā)展，加之石油價(jià)格低廉，促進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)展。美國、英國、加拿大等國都在10年左右的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)車化。我們再來看柴油機(jī)車的“胞弟”燃?xì)廨啓C(jī)車。最早的燃?xì)廨啓C(jī)車是瑞典人與1933年制造的，此后，法國、美國都制造不同功率的燃?xì)廨啓C(jī)車，并投入使用。燃?xì)廨啓C(jī)車的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)燃油質(zhì)量要求不高，制造和修理簡單，用水極少,不怕寒冷，外界氣溫越低，它的工作效率越高。但它的不足之處是：效率比柴油機(jī)徹底，噪音大，對(duì)材料的耐熱性很高，在這一程度上制約了燃?xì)廨啓C(jī)車的發(fā)展。如果克服了這些缺點(diǎn)，燃?xì)廨啓C(jī)車在交通領(lǐng)域中的發(fā)展前景將十分可觀。最早的動(dòng)車出現(xiàn)在1906最早的動(dòng)車出現(xiàn)在1906年，是英國人制造的臺(tái)電傳動(dòng)150千瓦汽油動(dòng)車，可作91人，并帶有行李間，用于不繁忙地段。到了二三十年代，柴油動(dòng)車發(fā)展迅速，采用功率在300瓦以下的臥式柴油機(jī),運(yùn)行速度可達(dá)140千米/時(shí)。隨著動(dòng)車功率的增大，人們開始在動(dòng)車后面加掛一節(jié)或幾節(jié)輕型無動(dòng)力車輛，形成動(dòng)車組。動(dòng)車組兩端均裝有駕駛臺(tái)，到達(dá)終點(diǎn)后不必掉頭，即可返回起點(diǎn)站，使用非常方便。同時(shí)動(dòng)車組的運(yùn)營費(fèi)用低，起動(dòng)加速和制動(dòng)減速都比較快，運(yùn)營速度逐年提高。1981年，法國TGV型電動(dòng)車組在巴黎和里昂之間是運(yùn)行的速度創(chuàng)造了380千米/時(shí)的記錄。

1863年1863年1月，英國倫敦建成了世界上第一條地下鐵路，地鐵的客運(yùn)量大，速度快，安全舒適，是解決大城市交通問題的有效途徑。一列地鐵列車能載800~1200人，相當(dāng)于十幾輛公共汽車的載客量;它的速度也比公共汽車快1~2倍;且不必占用街道面積，靠電力牽引是城市免受污染,因此，許多國家的大城市都大力修建地下鐵路。為了提高車速，保證安全，減少地面建筑物的拆遷，人們想到了建造高架鐵路。1836年，英國建造了格林威治一敦的高架鐵路，接著，美國在紐約市內(nèi)也假期鋼結(jié)構(gòu)立柱式高架鐵路，但這種結(jié)構(gòu)的鐵路噪聲和震動(dòng)都很大,影響周圍居民的安寧，因此，鋼筋混凝土高架橋式鐵路在城市中應(yīng)運(yùn)而生，后來，還在高架橋的兩側(cè)裝設(shè)了隔音壁，使噪聲進(jìn)一步減小。新中國成立后，建造了自己的機(jī)車車輛工廠。1952年開始自制蒸汽機(jī)車，1958年開始自制內(nèi)燃機(jī)車，1960年開始自制電力機(jī)車。改革開放20年，中國鐵路開始了向高速發(fā)展的新時(shí)期。大秦重載鐵路運(yùn)行著萬噸重載列車，我國還自行研制了時(shí)速超過170千米/時(shí)的“SS9”型電力機(jī)車和“DF11G”型內(nèi)燃機(jī)車。主要干線在提速至160千米/時(shí)的基礎(chǔ)上向更高速度邁進(jìn)。到1950年，全世界已有近百個(gè)國家和地區(qū)建成鐵路并開始運(yùn)營。從20世紀(jì)30年代開始，鐵路受到來自公路和航空等運(yùn)輸方式的威脅，英美和西歐各國紛紛把重點(diǎn)放在改進(jìn)和更新現(xiàn)有的鐵路系統(tǒng)，提高火車的運(yùn)行速度上，目前

的火車與早期的火車相比，速度高了十幾倍，列車總重量與機(jī)車功率都提高了數(shù)百倍。火車速度的提高除了與動(dòng)力有關(guān)外，還與其所受阻力有關(guān)，主要包括滾動(dòng)阻力、空氣阻力和加速阻力，而空氣阻力與車速的平方成正比，即每提高10倍的速度就要增加100倍的動(dòng)力，滾動(dòng)阻力也隨車速的增高而迅速增大，當(dāng)車速超過200千米/時(shí)后會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪音。因此，為使火車速度越來越快,各國專家紛紛在增加動(dòng)力和減小阻力上各顯神通。1988年1988年4月，第二代高速列車在法國問世。這列火車由10節(jié)車廂組成，共有485個(gè)座位。人們?yōu)檫@種機(jī)車精心設(shè)置了懸浮減震裝置以及新型低噪音、低震動(dòng)空調(diào)設(shè)備，還裝備了新的信號(hào)系統(tǒng)和新的信息網(wǎng)絡(luò)。機(jī)車車體造型更具流線型，大大減小了空氣阻力，運(yùn)行時(shí)最高速度達(dá)到300千米/時(shí)。射壓縮空氣，使列車的車體和軌道之間形成一層幾毫米厚的空氣墊，從而將整個(gè)列車托起，懸浮在軌道面上，再用裝在后面的螺旋槳使發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)機(jī)車前進(jìn)。法國是最早修建氣墊列車的國家，20世紀(jì)60年代，在巴黎和奧爾良郊外建成了兩條氣墊懸浮式鐵路，一條長18千米，另一條長6.7千米，列車的試驗(yàn)速度為200千米/時(shí)——422千米/時(shí)。技交通工具。排斥力使列車懸起來，吸引力讓列車開動(dòng)。磁懸浮列車車廂上裝有超導(dǎo)磁鐵，鐵路底部安裝線圈。通電后，地面線圈產(chǎn)生的磁場極性與車廂的電磁體極性總保持相同，兩者“同性相斥”。排斥力使列車懸浮起來，常規(guī)機(jī)車的動(dòng)力來自于機(jī)車頭，磁懸浮列車的動(dòng)力來自于軌道。軌道兩側(cè)裝有線圈，交流電使線圈變?yōu)殡姶朋w，它與列車上的磁鐵相互作用。列車行駛時(shí)，車頭的磁鐵（N極）被軌道上靠前一點(diǎn)的電磁體（S極）所吸引，同時(shí)被軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體（N極）所排斥 結(jié)果是前面“拉”，后面“推”，使列車前進(jìn)。磁懸浮列車的最大優(yōu)點(diǎn)是沒有車輪與軌道之間的摩擦力，德國是最早研制磁懸浮系統(tǒng)的國家之一。日本于1977年制成樣