又是一年春运时。如今,铁路已遍布全世界,无数高速列车不分昼夜奔驰,将思乡的人们运送回家。曾经冒烟的蒸汽火车早已完成了历史使命,进了博物馆;内燃机车也淡出了曾经辉煌过的舞台,甚至动车、磁悬浮列车也不再新鲜。现在,当你乘坐在高速、安静的车厢内,是否还记得过去旅程中那些“咣当咣当”的声音……
早期火车刹车靠人工
铁路是近代工业革命的产物。18世纪70年代,蒸汽机的发明为传统交通运输业的革命带来了曙光。但起初,铁路并不是为火车而是为马车铺设的,在欧洲各国的矿区,人们发现用马牵引着木轮矿车行驶在窄轨的木轨上要比在泥土路面上跑得快,且更加高效。
虽然当时已出现了蒸汽动力,但安全尚无保证,因此行走在铁路上的车大部分仍是用马牵引的,更像是“有轨马车”。
1823年,英国工程师乔治·史蒂芬森建成了世界上第一条蒸汽机车牵引的公众铁路——斯托克顿至达灵顿铁路,全长40千米。
1825年9月27日,是斯托克顿至达灵顿铁路开通的日子。一大早,铁路沿线就挤满了看热闹的人。蒸汽机车“旅行者号”由史蒂芬森和哥哥詹姆士驾驶,火车头后面挂着6节装面粉的车厢,接着是20节挤满600多名乘客的客车车厢,最后还有6节载煤车厢。这32节车厢载重90多吨,像一条长龙横亘在铁路线上。随着指挥官一声令下,史蒂芬森拉响汽笛,机车轰鸣起来,大烟囱里冒出滚滚黑烟,机车两旁的连杆机构开始启动,伴着有节奏的响声,车轮开始在铁道上滚动起来。经过1个多小时的运行,“旅行者号”机车和它牵引的车厢安全到达终点站达灵顿时,1万多名观众向他们致意。人类第一列火车——“旅行者号”试运行圆满成功,从此开创了陆上交通运输的新时代。
由于蒸汽机车行驶起来烟囱直往外喷火,当地居民便给它取名为“火车”,而蒸汽机车头也被称作“火车头”,这些名字一直沿用至今。
受到当时技术水平限制,遇到紧急情况无法刹车,火车到站也不能停到该停的位置。当需要刹车时,完全依赖“手动”,即司机将锅炉熄火,使火车依照惯性滑行减速,然后在车上吹响哨声,男乘客跳下仍在移动的列车,齐心合力将车拉停。不久后,一种装在机车轮子上的手动式机械制动闸发明出来,当遇到紧急情况需要刹车时,司机必须用手扳动闸把,闸瓦慢慢压到轮子上,虽然操作起来麻烦,效果也不好,但总算不用全员出马。人们后来又将制动闸安装到每节车厢上,司机需要刹车时,就鸣笛示意,在车厢里的制动人员闻声立即扳动闸把,使整列火车停下。
这种状况一直持续至1869年,美国人乔治·威斯汀豪斯发明了直通制动机才有所改变。他把一台用蒸汽驱动的气泵安装在机车上,再把空气压缩到一个圆筒里贮存起来,每节车厢的轮子旁都装上气缸,闸瓦固定在气缸的活塞上,并用许多长筒把压缩空气罐与缸体连通起来。这样,只要司机需要拉闸,压缩空气推动活塞就能使每节车厢上的闸瓦紧紧包裹到车轮上,整列火车都能很快刹车。3年后,威斯汀豪斯又发明了自动制动机,并制造成功世界上第一个三通阀,从而为各种车辆的安全刹车奠定了基础。
从“大PK”中崭露头角
蒸汽机车问世初期,由于性能、造价以及运营费用等方面存在问题,并不是所有人都认同火车为交通运输立下的“汗马功劳”,相反,持敌视和偏见者不在少数。
不止一处的铁路桥梁或新建轨道在深夜里神秘地遭到破坏,甚至有人在报纸上公开发表反对火车的文章。一名著名的医生说:“乘火车通过隧道,有害健康。对体质较强的人,起码会引起感冒和神经衰退等病症,体质弱的则更加危险。”还有人竭力呼吁停止建造铁路的计划,理由是:“火车声音很大,这会使牛受到惊吓,不敢吃草,牛奶就没了;鸡鸭受惊吓后,就不下蛋了。而且烟囱里的毒气上升,将会杀死飞鸟;火星四溅,将酿成大火;倘若锅炉爆炸,后果更不堪设想。”
这些言论在现在看来荒谬可笑,但也与当时有限的技术水平不无相关。不过,工程师们不断用实力证实火车的能量,才使得顽固派渐渐转过脑筋来。
1829年,英国利物浦和曼彻斯特铁路委员会宣布将举行一次竞赛,以决定最佳的交通工具。试验要求每种机车牵引一列满载石子的车辆在3000米的路上来回20次。最终,史蒂芬森驾驶他的“火箭号”以平均每小时22千米的速度率先冲过终点,一举打败马匹动力的车辆和其他机车。
这次“大PK”之后,那些原本阻挠蒸汽机车发展的保守派看到了火车的巨大动力,铁路像雨后春笋般敷设起来,伦敦至伯明翰、纽卡斯尔、爱丁堡等地相继建成通车,到1836年,已有超过724千米的铁路将英国各主要工业区连成一体,火车和铁路成了正处于工业革命中的英国的一条“经济动脉”。
从1830年以后不到10年时间,世界各国相继修建铁路,开通火车。可以说,铁路伸向哪里,哪里就会得到前所未有的发展。
“冒烟”成为火车的历史
虽然德国并没有和英国同时在第一次工业革命中迅速发展,但其引领了第二次工业革命。1866年,德国工程师奥托首先制成了一种燃烧煤气的新型发动机。此前,人们使用的蒸汽机是在气缸外面的锅炉里燃烧燃料,但这个发动机却可让燃气在气缸内燃烧,再利用气体的压力推动活塞,从而产生带动机器的力量,因此也被人们形象地称为“内燃机”。1894年,德国人鲁道夫·迪塞尔发明了燃油内燃机,这能产生更大的能量,德国人将燃油内燃机安装到火车上,制造出世界上第一台内燃机车,火车终于可以不再喷火,而且速度更快,更清洁。内燃机车一出现,就成为火车家族中最受欢迎的成员,并逐渐取代了蒸汽机车,直至今天仍在世界各地广泛使用。
电力机车虽然早于内燃机车被发明,但由于各种原因并未大规模普及,直到第二次世界大战后才焕发出新的生命力,成为现在最主要的机车之一。1979年,世界上第一条电气化铁路在德国柏林建成,大大提高了火车的运行速度,电气化铁路时代来临。
火车在我国起步有点晚,但新中国成立后尤其是近些年发展迅速。1865年,英国人将蒸汽火车带进中国,在北京宣武门外铺设了长500米的第一条铁路,但这个怪物把当地居民吓坏了,清政府很快下令拆除。1876年,上海至吴淞镇两地之间建成吴淞铁路,首次实现营运。直至1880年,清政府才接受了这个能在铁路上飞驰的“钢铁怪物”。
1952年年底,我国生产出第一台国产蒸汽机车“解放型”。1956年9月,我国自行设计的第一台蒸汽机车制造成功。1963年,我国开始制造第一代内燃机车,其中1959年试制成功的“巨龙型”内燃机车,在经过改进后正式定型批量生产,定型为“东风型”。1974年,“东风4型”机车正式出厂,标志着我国新一代内燃机车登场。如今,动车、磁悬浮列车等新式列车早已走进我们的生活。
(摘自《北京日报》 梅子/文2019年1月25日)