第一个火车头的模型,第一个火车头,第一列火车的设计者是谁,他们是哪国人?

第一个火车头的模型,第一个火车头,第一列火车的设计者是谁,他们是哪国人?
第一个火车头的模型,第一个火车头,第一列火车的设计者是谁,他们是哪国人?

第一个火车头的模型,第一个火车头,第一列火车的设计者是谁,他们是哪国人?
火车的发明
火车和所有其他发明一样,都是为了满足社会需要而问世的.
18世纪初,随着社会生产力的发展,人们急需一种比马车装得多、跑得快的新型车辆.在这种情况下,英国人瓦特发明了蒸汽机.这种机器比马的力气可大多了,它一问世就引起了人们的注意.
有些人就想将“大力士”蒸汽机装在车上,代替人力或者畜力来使车辆前进.说来有趣,这种大胆设想首先在军事上得到实现.当时,欧洲各国的军队为了满足作战需要,纷纷采用口径和射程越来越大的大炮.由于炮的重量不断增加,用人推马拉的办法很难保证大炮能及时跟随部队作战.法国一位名叫居尼奥的炮兵军官,针对这一问题就研制成用蒸汽机推动的“蒸汽汽车”来牵拉,从而开辟了以机器为动力的现代车辆蓬勃发展的道路,也为火车的诞生打下了基础.
这种将蒸汽机装在车子上的机械车是怎样推动车辆行驶的呢?我们从它的外形上可以看到,蒸汽机有一个大锅炉,装在车架的前端.在锅炉下面烧着煤火,用来将锅炉里面的水加热成蒸汽.由锅炉上的一根管子将蒸汽引入车子前轮上方的汽缸里,蒸汽的力气很大,便推着汽缸里的活塞向前移动,而活塞通过连杆和曲轴与前轮连在一起,于是随着曲轴的转动,车轮就跟着转起来,从而使车子前进了.
此后不久,这种冒着黑烟、喘着粗气的车子先后在英国和德国出现了,如英国1804年制成的蒸汽机车.不过,它的模样和先前不大一样了：有的将锅炉移到车子的中间,并罩上罩子,两头还装上几排座位；有的把锅炉移到车后部,而在前面坐人的地方装了一个车厢,等等.蒸汽车有点近代车的气派了.
与大多数新事物出现所受的遭遇一样,在当时马车占主要地位的欧洲各国,蒸汽车处处受到非难和排挤.
就说英国吧,那时各城市的邮政厅都使用大量的马车来运送邮件.为了维护自身的利益,邮政厅便和大大小小的马车主联合起来共同对付新出世的蒸汽车,并要求政府对蒸汽车加以种种限制.后来,英国政府也站在马车主一边来反对蒸汽车,并规定了许多条条框框.例如,对蒸汽车下了这样的命令：蒸汽车在行驶时,必须有手持小红旗的人在车前55米处跑步前进,以招呼行人避让；在有马的地方,不许蒸汽车的锅炉放气；不许蒸汽车在街上鸣汽笛；蒸汽车在农村路上行驶,车的时速不得超过6千米,在城市不得超过3千米……这简直比老牛车还慢呢!现在看起来确实令人发笑.
后来,尽管人们对蒸汽车进行了改进,但是由于它有着先天不足的弱点,例如车上装的那又大又重的蒸汽机,既要经常停下来添煤加水,操作很不方便,又大量排出浓烟和蒸汽,而且还占了车上很大地方,装运不了多少货物,所以人们逐渐对它失望起来.
就在人们为蒸汽车的前途担心的时候,有人就想到了16世纪中期在矿山上用木头做轨道,以人力和畜力拉动的车子,提出也给蒸汽车铺上轨道 （木头轨道显然不行,需要用铁轨）,让它拖带几节车厢在铁轨上行驶的设想.这可是个好主意,不仅使车厢里可装很多的货物和人员,而且可发挥蒸汽机力气大的特长,使车子跑得快.
1825年9月27日,从英国斯多克顿到达林顿的世界上第一条铁路正式通车了.由蒸汽汽车改制成的蒸汽机车 （我们平常所说的火车头）开始大显身手了,蒸汽机从此派上了大用场.这同时也宣告了世界上第一列火车正式问世.
那天上午,由斯蒂芬逊制造并驾驶的“运动号”蒸汽机车拖带着33节车厢,从斯多克顿出发了.车厢里装载煤和乘客,而看热闹的人站满了铁道的两旁.人们有的步行,有的骑马,追追跑跑,簇拥着这长蛇般的庞大怪物在缓缓行驶.
1828年,期蒂芬逊和他的儿子共同制造了“火箭号”蒸汽机车,并参加了一次比赛.当时有3台机车参加比赛,其中一台在比赛开始不久,锅炉接缝的地方便破裂了；另一台走了40多千米因汽缸破损而停驶；只有“火箭号”机车以每小时22千米的平均速度,牵引着10多吨的货物,跑完了112.6千米的路程,顺利地到达终点,获得了冠军.此后,火车便受到人们的重视,在世界各国相继发展起来.
火车刚出世不久,跑得比较慢,本来就对火车冷眼相待的一些马车主,更加傲气起来,经常要跟火车比个高低,以显示他的马车跑得快.然而,马车有时的确会扬扬得意地跑在火车的前头,这就进一步促使人们对火车进行不断改进.
早期的蒸汽机车,外形各种各样：有的像个压路机,有的与四轮马车相似 （如英国“一号蒸汽机车”）,有的和原始的汽车类同……这些机车的运载能力都还不大,跑得比马车快不了多少.由于它们都是用煤炭或木材做燃料,行驶时锅炉里的火焰熊熊,烟气冲天,所以人们习惯上把它称做“火车”.它虽然“吃”的是“粗粮”——煤,但力气很大,而且煤的成本又较低,来源丰富,因而蒸汽机一直延用了很长时间.
火车与铁路
火车和铁路在今天是一对分不开的“兄弟”.
火车头,即蒸汽机车是英国发明家斯蒂芬逊于1825年发明的.有了火车头,才有火车.可是你知道吗,说起铁路的发明,比火车还要早半个多世纪哩!
早在16世纪中叶,英国的钢铁工业兴起,到处都搞采矿.可是,当时矿山的运输还很落后.铁矿石全靠马拉、人背,劳动效率很低.有个公司的老板,为了多运铁矿石,想了一个法子：从山上向坡下平放两股圆木,让中间的距离相同,一根接一根地摆到山下.当装满矿石的斗车,顺着两股圆木下滑的时候,山上的人大声喊叫着：“注意,车下来啦.”山下的人也大声回答道：“车到啦,好!”
这就是初期的木头轨道.
木头轨道制作简单,由上向下运送重物也很省力,一时受到欢迎.不过,如果在平地上使用木头轨道效果不大,省力不多.而且,这种木头轨道不耐用,磨损大.
到了1767年,有人试着拿生铁来做轨道,以取代木头轨道.人们便称呼为铁路了.铁轨比木头轨道的体积小许多,它直接放在地面上,斗车的轮子也是铁制的,推起来当当直响,运煤、送货也省劲.但是,斗车内装的东西不能过重.有一回,一辆车子装货多了,把铁轨压到了地面里,结果车翻货出,差点压伤了人.
怎么办?看来,必须解决地面的承受力问题,同时还要考虑铁轨的长度问题.就是在解决这些问题的过程中,逐渐产生了后来的铁路.
火车很重,有人说如果把这个重量分散到枕木上,再由枕木分散到“道床”上,道床所受的力再均匀地分散到路基上,这个力量就变得小了许多.经过这样的传递过程,接触面积逐渐增大,单位面积的压力就相应降低,路基就不会被压坏了.
这个设计的思路是很科学的,可以说,今天的铁路仍然是根据这个道理建成的.可是具体地说,道床应该用什么材料?造成什么样子?枕木多大最好?一系列问题需要解决.19世纪初,英国铁路公司征求新的轨道设计方案,并设置数万英磅重奖.一时间,英国、法国、比利时的应征者,蜂拥而来.图纸、模型堆积似小山.经过专家们评选,形成最优方案；把铁轨钉在枕本上,枕木铺在用小石子堆成的道床上.这样一来,道床上的小石子可以调整铁轨顶面的高低不平,防止枕木移动,利于排水,保护路基.
1830年,这一年有两项重要的发明：斯蒂芬逊新设计成功的蒸汽机车和火车行走的铁路——首次结合成功了.事实说明：从英国伦敦到爱丁堡的旅行时间,由原来的10～12天,缩短到只需要2天多（50小时）.人类可以创造比马跑得更快的旅行速度!
火车头牵引的车厢越多,载重越大.原来制作的生铁轨承受力量不足.有人轧制熟铁轨来代替.这种新铁轨比较旧的好,它不发脆,在重压下不致断裂.因此,铁轨的制作又有新的改进,虽然形状未改,可强度大为提高.
火车行驶的路很长,铁轨不可能无限长.一般是12～25米.最早的铁轨是一根紧接一根,没有一点空隙.谁知夏天酷热,铁轨受热膨胀,把笔直的铁路“顶”得弯成个凸肚子,火车怎么行驶?冬天寒冷,铁轨又收缩,发生断裂了.这样的事故教育了铁路建筑者,他们想：如果在铁轨的接头之间留点“缝隙”,还怕它热胀冷缩吗!
旧的矛盾解决了,又出现新的矛盾：铁轨的缝隙接头越多,火车运行中的震动越多,发出的噪声也越大.而且铁轨的裂损有60%是产生在接头处.人们开动脑子设法改进缝隙,于是无缝钢轨诞生了.
铁路,不知道花去了多少人的心血,集中了多少人的智慧,总结了多少次经验和教训,才成为今天这个样子,千万不要小看它.