世界上第一辆火车的发明者是谁?

2017-08-07作者:戴吾三, 著编辑:谢爽

火车由机车(俗称火车头)牵引若干节车厢在钢轨(早期是铁轨)上运行,它的发明涉及三大组成:火车头、车轮和轨道。


最早发明火车头的是英国工程师特里维西克(见第一章第三节“瓦特的专利期满之后”),在瓦特和博尔顿坚持制造低压蒸汽机的时候,特里维西克就萌发了改进蒸汽机以提高压力的念头,并动手进行研制。比起传统的蒸汽机,新动力机的体积和重量大大缩小,这就使移动它成为可能。



1801年,特里维西克成功制成世界上第一台火车头,在矿区硬渣道上行驶,由于没有方向装置,没走多远轮子就陷到沟里,最后锅炉的水烧干,机车完全毁坏。第二年,特里维西克对机车进行改进,他突发灵感,想把它放在轨道上,这样不仅不需要控制方向,而且拥有比当时普通的道路更稳固的路基。1804年,特里维西克制成新的火车头,这次在铁轨上运行,机车能够拉动5辆矿车。但因轨道为生铁铸造,还是被沉重的机车压裂,导致机车运行不稳。最终特里维西克放弃了研究,前往南美,为开发秘鲁的金银矿制造固定的蒸汽机。


真正使火车成功运行的是英国发明家乔治·史蒂文森(George Stephenson)。史蒂文森出生于1781年,在诺森伯兰郡的矿区长大,他家境贫寒,没有受过正规教育,从12岁起就给在煤矿上管蒸汽机泵锅炉的父亲当助手,一边劳动一边学习。史蒂文森的才能很快显露出来,当上了检修工,负责诺森伯兰郡大煤矿基林沃思(Killingworth)所有的固定蒸汽机,他很快意识到,能够在轨道上载重奔跑的蒸汽机,要比传统的固定蒸汽机灵活得多。



1814年,史蒂文森时年33岁,此前他已了解了许多关于制造火车的情况。受矿主的支持,史蒂文森造出了他的第一个火车头,取名为“布卢彻号”(Blucher),横卧的锅炉8英尺长,装有两个汽缸。机车拉着8节矿车,载重量达30吨,平均速度每小时4英里。


“布卢彻号”运行成功,但也显露了缺点,史蒂文森加以改进,如采用新型的阀门、连接车轮的连杆等,这种系统在后来的几十年内,成为蒸汽机车的基本机构。


史蒂文森与前人不同,他也努力研制坚硬适宜的铁轨。他自己的机车虽然不是太重,却也常压裂路轨。为了解决这个问题,史蒂文森到朋友开设的铁工厂试验锻铁轨道。取得成功后,史蒂文森申请了铁轨的专利。后来,史蒂文森所在矿区都换用了新铁轨。


自“布卢彻号”问世后十几年间,史蒂文森建造了大小十几辆机车,而真正使他扬名的是“火箭号”。1829年4月,利物浦—曼彻斯特铁路的董事会组织了引人注目的伦希尔大赛(Rainhill Trail),旨在发现用于该线路的最好机车。为参加这次赛事,史蒂文森在儿子罗伯特的协助下制成新的机车——“火箭号”。该机车有几个重要的创新,一是使用多管锅炉,增加了动力。设置了25条直径均为3英寸的铜制水管,贯通锅炉的两端,从而增大了锅炉内水的受热面积,获得更多的蒸汽,这种设计在后来一百多年间(直到蒸汽机时代结束),成为所有机车锅炉的基础。另一个创新是采用排气管,将废气从汽缸中引进烟囱后再放出去,这就大大增加了烟囱的抽力和所保持的压力。



在参赛的机车里面,“火箭号”出色地完成了各项要求,它以每小时14英里的平均速度沿1.5英里的线路反复行驶,没有发生任何问题,而其他三个参赛者的机车都出现了故障。在最后一轮比赛中,史蒂文森打开阀门,让蒸汽机更快地运行,时速达到30英里,令评审官和好奇的观众惊讶不已。


利物浦—曼彻斯特铁路全长31英里,就像以前的铁路一样,因运输货物的需要而受到了推动。利物浦是原棉的主要到达地,这些棉花需要运往曼彻斯特的棉纺厂。兰开夏郡当时是世界上工业化程度最高的地区,正因为它的繁荣经济,世界上第一条铁路在这两座发展中的城市之间修建,就不单是一个偶然事件。尽管修建这条铁路的主要动机是运输货物,但由于货运车厢还未备好,它开通之后首先运送的却是旅客。


1830年9月15日,世界上第一条客运铁路(利物浦—曼彻斯特铁路)正式开通,史蒂文森的“火箭号”率先在这条线路上运行。1831年,“火箭号”运行满一年,客流量达到近500 000人,铁路公司因此能够为投资者分发丰厚的红利。两城之间很快增加了服务班次,同时也启动了货物运输。



史蒂文森没有停步,他与儿子罗伯特继续研究火车,到19世纪30年代末,他们的机车出口几乎覆盖欧洲所有的国家,还有大洋彼岸的美国。史蒂芬森父子也为他们的发明申请了一系列专利。


内容来源:书问

作者戴吾三
出版清华大学出版社
定价55元
书籍比价

分享到

扫描二维码 ×

电子纸书

火车集·贫血集

老舍, 著
清华大学出版社[2018] ¥28

谁赶走了优秀员工

郑一群
清华大学出版社[2012] ¥8

世界是随机的——大数据时代的概率统计学

李帅
清华大学出版社[2017] ¥23

人事第一:我是如何在世界500强做HR的

赵洪臣
清华大学出版社[2014] ¥13

一“是”到底论

王路
清华大学出版社[2017] ¥47

一本书看遍世界名校

陈艳、杨鹏
清华大学出版社[2015] ¥35

哈儿的世界 第二部:神秘的闯入者

唐哲
清华大学出版社[2017] ¥12

自私的皮球:我们的日子为什么是这样过的

辉格
清华大学出版社[2012] ¥15

出版业领先的TMT平台

使用社交账号直接登陆

Copyright © 2019 BookAsk 书问   |   京ICP证160134号


注册书问

一键登录

Copyright © 2019 BookAsk 书问   |   京ICP证160134号