世界第一条地铁开始营业，那时在地底下也烧煤吗

芝加哥地铁：从货运线到彩虹网

地铁和轻轨相配合，分为红、绿、黄、橙、蓝、紫6条线路，在市区重合后，然后开往市郊不同方向，这个美丽的网络被人们称为“彩虹网”。

芝加哥地铁史上最值得一提的，是其独特的货物地铁网络，它还启发了伦敦邮局铁路的建设。

1899年，货物地铁开始施工，1906年整个系统完工。当时，几乎在芝加哥城区每条街道下面都有宽1.8米、高2.3米的隧道。

1912年，货物地铁的运营商重组，更名为“芝加哥隧道公司”。多年后，货运系统不断发展并形成了近97公里长的轨道，拥有149台四轮电力机车，外加3000辆运货车在使用中。

到了40年代末期，人们在供暖方面逐步从煤炭向天然气过渡。仍沿用煤炭的人们也更愿意以卡车运输，毕竟从地面上卸货要容易一些。

这个复杂的地下运输系统开始丧失地位了。即便如此，地铁运输煤炭的速度还是比卡车快得多，因此，它在最后的10年里，几乎都在做运输煤炭的买卖。

1956年，芝加哥隧道公司宣布破产，货物地铁关闭，所有设备都被挪作他用。

1992年，由于芝加哥河底部分发生渗漏，隧道遭受严重破坏。修复后，隧道继续被用作能源、通讯线路的通道。

货物地铁的辉煌已经消散，如今的芝加哥拥有173公里的客运地铁，年运客量在0.78亿人次左右。

地铁和轻轨相配合，分为红、绿、黄、橙、蓝、紫6条线路，在市区重合后，然后开往市郊不同方向，这个美丽的网络被人们称为“彩虹网”。

浅析工业化时期（1830—1870）英国铁路兴起的原因

徐凤丹

内容摘要：铁路的兴起及其带来的社会巨变，成为英国工业化时期一个重要的时代特征，本文将对工业化时期（1830—1870）英国铁路兴起的原因进行探讨。英国工业化时期铁路在英国的兴起，不仅在于相关行业的促发作用，也不仅在于交通运输领域内的技术变革，而且还在于无数先驱人物对铁路事业的无尽探索。铁路在工业化深入推进的19世纪，是一个时代的标志性事物，以至于不少历史学家将英国的这一时期称为“铁路时代”。

关键词：工业化 英国 铁路 原因

英国是世界上第一个工业化国家，首先完成了从农业文明到工业文明的转变。工业革命在英国现代化过程中起到了至关重要的作用，而铁路的兴起在工业革命中具有特殊的地位，它对英国的经济繁荣和全面迈向现代化具有特殊的功效，对英国工业化时期铁路的研究将有助于加深对工业革命的理解。

一 相关行业的促发作用

19世纪初，英国开始“铁路时代”。现代意义上的铁路首先出现于英国并不是偶然的，这是因为工业革命首先发生在英国，而工业革命对英国铁路时代的到来具有至关重要的促进作用。工业革命中蒸汽机的发明和普及为铁路的发展提供了动力准备；冶炼技术不断改进，生铁和钢产量稳定增长为铁路的发展提供了必需的材料；从煤矿的机车发展而来的铁路，随着蒸汽动力在煤矿采集中的应用，现有的铁路雏形逐渐向现代化标准的轨道发展。蒸汽机、冶炼业、采矿业三者互相作用，成为对英国铁路发展的三个重要因素。

18世纪下半叶到19世纪上半叶，技术革命带来的工业革命成为这一时代的主题。近代蒸汽动力的产生是第一次工业革命中最为重要的革新。蒸汽机发明以后在英国各行各业广泛应用，运用到交通运输行业以后就引起了交通运输业的革命，也就推动了铁路时代的到来。因为蒸汽机是解决火车牵引力最为重要的因素，所以它的发明和使用对铁路发展有着重要意义。

在工业发展中，动力问题是一个突出问题。工业革命开始后，水力取代以前的人力和畜力，日益成为主要的动力。但是水力资源这一自然赋予要素，具有易变性和地理分布上的限制性。随着工业革命的展开，这种局限性越来越大。于是，新的动力便成了工业革命发展的关键。

1782年瓦特在前人的研究基础上改造制成复动式蒸汽机，并将它用于工厂生产，用来推动鼓风机、滚轧机和汽锤。蒸汽动力取代水力作为机械动力从根本上克服了水力给工业生产带来的局限。从此，工厂可以设在原料、燃料、劳动力资源、交通运输及市场条件较有利的地方，生产要素得以突破地域限制而实现最大程度的优化组合。至1783年，已有66台蒸汽机投入使用。[1]（p.122） 1785—1800年生产出的蒸汽机中82台供棉纺厂使用。[2](p.134) 至1831年，格拉斯哥有41家以蒸汽为动力的棉纺厂。[3](p.292) 到19世纪30、40年代，作为工业革命先行部门的棉纺织业，率先实现了机械动力的蒸汽化。

在棉纺织业的带动下，其它部门也相继开始了蒸汽动力的过程。蒸汽动力的广泛应用，是人类生产技术上的一次重大飞跃，是人类认识自然和利用自然的一个突破。它给工业革命以极大的推动，保证了英国工业革命向纵深发展，也为交通工具的变革做好了准备，英国很快出现了把蒸汽机适用于火车的尝试，这是由一些铁路先驱进行的。因为后面会有论述，在此不再赘述。

英国铁路的发展和最终胜利，不仅取决于蒸汽动力，而且有赖于冶金业的发展。只有冶铁业的发展，才能为铁轨、机车等铁路设备的制造提供材料，使铁路发展成为一种可能。

冶铁业在工业革命之前就已经是英国的重要工业之一。随着焦炭冶炼法的改进和广泛运用，至18世纪末英国跨入了焦炭冶铁的历史时期。英国的冶铁业在煤矿与铁矿结合的基础上迅速发展起来。1806年，生铁年产量达到26万吨。[4](p.116)据统计，1788—1830年，生产量增长十倍。[5](p.124) 至18世纪末，仅达比家族的铁矿产量即相当于焦炭冶铁之前英国生铁总产量的3/4。[6](p.239) 可见，随着蒸汽鼓风设备的发展而完善起来的焦炭冶铁法，使英国的冶铁业出现了巨大的飞跃。

生铁冶炼法的技术革新促成了熟铁生产和炼钢技术的改革。1784年，亨利·科特发明了“搅拌法”[7] 和“辗压法”[8]，自此英国自成一体的钢铁工业开始建立起来。随着科特法的传播与广泛应用，至19世纪20年代，在斯塔福德郡、约克郡，尤其是南威尔士建立了许多一体化冶金企业。从煤和矿石的开采，到铁条的切割和成品的生产，都在同一地点由同一企业进行。冶金业的一体化加快了生产过程，提高了生产效率，促进了冶金业各环节的发展，为英国生产了足够的钢铁，这就保证了英国铁路的发展所需要的大量钢铁。

随着工业革命不断向纵深发展，焦炭冶铁技术的推广和工业革命期间人口的急剧膨胀，大大地增加了对煤的需求量，使煤“成为英国工业技术转变的关键性燃料”。[9](p.36) 而蒸汽动力的应用在采煤业的技术革新当中占有突出地位，采煤业的技术革新使得英国煤产量的增长非常迅速。1700—1760年，英国煤产量由300万吨增加至500万吨，1760—1800年又由500万吨增至1100万吨，至1840年增到3370万吨。[10](p.216)

英国煤矿业的飞速发展也成为铁路发展的又一因素。因为英国的煤矿业是最早使用铁路的行业。这在1700年前泰恩河地区的诺森伯兰郡和达拉谟地区的煤矿工人利用这些轨道将开采的煤矿拖运到地面。[11](p.7) 在苏格兰，1722年出现了一条横贯普雷斯顿的早期铁路, 1745年后，这条铁路线将特伦奈特（Tranent）矿坑的煤矿运输到附近的码头。[12](p.9) 可见，英国煤矿业是铁路的发源地，英国煤产量不断增长，势必要加强矿场铁路的建设，以便能够顺利地将煤炭运输散发到全国各地，这就推动了早期铁路向现代铁路的转轨。

综上所述，蒸汽机的发明、冶铁业的发展和采矿业的技术革新，成为对英国铁路发展最重要的三个促发性因素，也推动英国第一个进入了铁路时代。

二 交通领域的技术变革

交通运输业既是国民经济的一个先行部门，又是一个重要的基础部门。它处于生产和消费的中间环节，是生产过程在流通领域里的继续，在整个国民经济中起着纽带的作用。因此，社会经济的每次重大飞跃，都不可避免地伴随着交通运输业的变革。英国铁路的兴起就是交通领域技术革新的成果。

铁路运输业是通过运输轨道的现代化和运输动力的蒸汽化而建立起来的。“专业的轨道”是铁路运输业发展的基本性条件，它经历了一个长久的发展过程。人类历史上最早的轨道是石轨，现代铁路的真正始祖是矿车轨道。约在1630年，纽卡斯尔附近的煤矿首先使用木制的矿车轨道。到1738年，英国的怀特黑文出现钉有加强铁皮的木梁轨道。自18世纪60年代起，铸铁轨道开始取代木轨。随着英国工业革命深入发展，冶炼技术、锻造技术得到突破性的发展，生产出熟铁，并用熟铁制成轨道，铁路轨道进入一个新的发展阶段。18世纪末，纽卡斯尔附近的煤矿开始使用熟铁轨道，至19世纪初就已普及开来。当铁路时代到来时（1825年），英国已建成原始铁路轨道300—400英里。[13](p.230)

用熟铁替代铸铁解决了铁轨耐用性这个问题，接下来的任务就是改进轨条。原先的铁轨，在轨条上留有轨底，以防车轮脱轨。1785年，英国人杰索普设计出现在使用的凸形铁轨，到1789年铁路设计都将轨底改在轮子上，这种方法成为后来铁轨制造的基本模式。

在轨条基本得到解决之后，又对车轮进行规范。国家规定凡车轮在6英寸以上的，其触轨面不得离开精确的地平线1/2英寸以上，其宽不到6英寸的则不得离开1/4英寸以上。车轮上的钉子一概不得突出1/4英寸以上。[14](p.54) 轨道铺设时轨道必须与地面完全吻合。这就要求轨条必须有一个平整的表面，使它能够让火车在铁轨上平稳行使。从某种意义上来说，专业的轨道、专业的设计和专有使用是现代铁路的基本要素。

铁路发展中最主要的是动力问题，交通工具的动力替代经常被描述为交通发展的革命。“机械牵引”是一个关乎车速的因素，18世纪英国工业革命中出现的蒸汽机，为19世纪大力发展的铁路带来了新的动力。蒸汽机车动力从本质上替换了体力牵引，带来了运行速度上的跳跃式发展，急剧地打击了马车和河运的势力。蒸汽机车所产生的机械牵引所带来的速度，意味着火车可以在19世纪大行其道，迅速发展。

蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械，随着工业革命的深入，蒸汽机也被运动到交通运输业。1784年，威廉·默多克在康沃尔制造了一个火车头模型。1801年，威廉的弟弟特里维西克提出了可移动的蒸汽机的概念，制造了第一台能在一般道路上行驶的蒸汽动力车辆。1804年，特里维西克发明了世界上第一台行驶于轨道上的蒸汽机车。这台自重5吨的机车首次在南威尔士的麦瑟尔提德维尔到阿巴台之间的轨道上试验行驶了14.5公里，车速为每小时8公里，由此开辟了世界铁路史上蒸汽机车发展的道路。

继特里维西克之后，1814年英国工程师乔治·斯蒂芬森设计制造了世界上第一台实用的蒸汽机车，名为“半统靴”号，它自重6.5吨，可牵引30吨货物，动轮直径4英尺，轨距4英尺8英寸（合1423毫米）。[15](p.76) 斯蒂芬森驾驶它在威尔士的一家煤矿场上以5英里时速牵引10吨货物试行成功。1825年，全长37英里的斯托克顿——达林顿铁路建成通车。斯蒂芬逊的机车牵引着一列80吨的列车试行成功，车速为平均每小时12英里。[16](p.31) 这条铁路是第一条使用蒸汽机车牵引客货列车的公共铁路。但是，此列车在有的地段仍需使用马力牵引。

1830年，全长35英里的利物浦——曼彻斯特铁路线建成通车。斯蒂芬森驾驶具有现代蒸汽机车基本特征的“火箭”号驶完全程，该机车拖带一节载有30位乘客的车厢，平均时速可达30公里，牵引物达18吨重。[17](p.17) 他开创了铁路运输的新纪元纪因为这是第一条全线用蒸汽机车牵引并正式从事客运业务的铁路。

运输动力的蒸汽化和运输轨道铁路化，是现代铁路发展所必须具备的要素，并且是最主要的要素。没有工业化时期的技术铺垫，也就没有铁路事业在后来的如日中天。

三 铁路先驱的不断探索

英国铁路的出现除了工业革命的促进作用、交通技术的变革这两个因素外，还有“人”这个很重要的因素，这就是铁路修建的先驱。这是一个显著的群体，也是英国铁路发展史上关键性的人群。正是这个群体在铁路、机车等一系列环节上的发明与革新才推动了英国铁路业的兴起和发展。

19世纪最具突破性的发明创造就是蒸汽机，人类社会从此走入蒸汽时代。蒸汽机的发明是铁路发展过程中一个关键性的环节，它解决了机车的牵引力问题，但是将蒸汽机运用到交通运输业经历了较长的一段时间。理查德·特里维西克是世界上最早将蒸汽动力运用于机车从而发明蒸汽机车的人，开辟了世界铁路史上蒸汽机车的光辉道路。

继理查德·特里维西克之后，威廉·詹姆斯和汤姆森·格雷高瞻远瞩，将蒸汽机车与国家交通运输业紧密结合起来，也是1830年之前最早考虑修建铁路网络的人。

乔治·斯蒂芬森是当时蒸汽机车改进人员中的一员，他取得了巨大成功并将铁路带入了现实生活。在铁路发展史上，斯蒂芬森是对当时英国蒸汽机车改进最为成功的工程师。而且他还是铁路修建的创始者，揭开了英国修建铁路的序幕。斯蒂芬森和儿子一起主持修建了英国真正意义上的第一条主干铁路利物浦——曼彻斯特线，成为对英国社会、乃至世界铁路业具有突出贡献的人物。在修建铁路的过程中，斯蒂芬森对铁路轨条的间距也做出了规定，铁路轨条间距都采用4英尺8英寸半[18](p.77)。在修建过程中他还提出了铁路业的管理观念：即铁路修建、动力、商业潜能、内部管理作为一个整体。

斯蒂芬森在主持修建利物浦——曼彻斯特铁路线的时候，还投身另外一些铁路修建工程。1829年斯蒂芬森主持修建了莱斯特——斯旺廷顿（Swannington）铁路线。后来他又主持了英国北部铁路网络的大部分修建工作。斯蒂芬森作为这种革命性的运输工具的主要指导者，解决了许多铁路建筑、桥梁设计、机车和车辆制造问题，促使铁路在英国迅速展开，也推动了铁路在欧洲大陆和北美洲的迅速发展。由于他一生主持修建了许多铁路，又被誉为“铁路之父”。

斯蒂芬森的儿子罗伯特森继承了父亲的事业，一生致力于提高蒸汽机车的运行速度，成为下一代铁路机车的领袖人物。罗伯特是国内著名的工程师，对铁路修建的地形、各种情况下可能出现的问题都有一个全面清晰的了解，对穿越地峡的隧道修建也有着独特的见解，当时英国许多铁路修建工程主要出于他的设计。罗伯特最出色的设计就是用桥梁及高架铁路的管状桥横跨河道峡谷，它将盎格鲁和威尔士连接了起来。他一生所建铁路中耗费精力最大的一条线路是伦敦——伯明翰铁路线，而切斯特——霍利黑德铁路线是他修建的最重要的一条铁路线。在那个时代，罗伯特为铁路所作的努力使他成为那个时代工程设计师中最具魅力的一个人物，其学生和助手也在他的领导下各尽其能，引领了以铁路为特征的蒸汽时代。

在铁路修建过程中，伊萨姆巴德·金德姆·布鲁内尔是当时最具有独创性的工程师，在修建过程中对一些实际问题常常能提出合适的解决方法并被实践所接受。在铁路发展史上，布鲁内尔最大的贡献就是设计出铁轨的平行等间距横条枕木。用这样的枕木来替代十字型枕木，使轨道更加稳固，这是铁路轨道发展过程中最为关键的一个环节。

最后，我们还要提到几个在铁路发展中也具有一定地位的人物。在修建利物浦——曼彻斯特铁路线的时候，约瑟夫·洛克是罗伯特·斯蒂芬森的一个得力助手，显示了独特的工作能力。在后来修建大强克逊铁路线时被任命为工程师，这条铁路线连接利物浦——曼彻斯特路线，并向南连接伯明翰。这条铁路在洛克的主持下第一次实现了没有超出工程原始预算成本的记录。此外，洛克还主持修建了伦敦——夏普敦铁路线和后来欧洲大陆的一些铁路线。

查尔斯·威格诺斯是一个很少被提及的人物。威格诺斯在滑铁卢之战后转身于国内工程事业，并参加了利物浦——曼彻斯特铁路线的修建工作，甚至在乔治·斯蒂芬森之前，他就已经开始了他的工程设计工作。他主持修建了从莱斯特到德比和诺丁汉德米德兰铁路线。在英国铁路发展史上，他最大的贡献是在设菲尔德主持修建了三英里长的隧道，体现了对隧道修建独到的见解和理念。

以上这些人物都是直接对铁路机车、轨道、隧道修建等一系列铁路本身有贡献的先驱者。而托马斯·布莱斯并不是一个专业的工程师，他只是当时一个铁路工程修建的承包人。布莱斯注意到了铁路修建这一新兴行业并成为这一事业的著名领航人物。他承接了英国以及海外的许多铁路修建工程，对铁路业的发展做出了相当大的贡献。在19世纪40年代到50年代之间，他的工作人员几乎在英国任何地方都能见到。19世纪来临之际，英国铁路的兴起就是在这些富有创新、革新意识的天才人物的关注和努力下才出现了迅速发展。这些铁路先驱是推动19世纪英国铁路时代来临的人为力量。

综合以上三部分，我们可以清楚地看到，19世纪英国铁路业能够兴起，主要是受惠于工业革命中相关行业的促发作用、交通领域的技术革新、铁路先驱的不断探索这三方面因素。当我们用历史的思维去观察问题的时候，我们会发现,铁路的兴起是与英国的经济发展特别是与工业革命的蓬勃展开有密切的关系。在人类的历史中，一种新的更加完善的交通方式的出现不可能是无缘无故的，而这可以在经济和社会中找到最深刻的根源。在工业革命的大背景下，在经济的飞速发展和技术的不断突破的推动下，铁路这种更加完善的交通方式的出现只是一个时间问题。其中蒸汽机、冶铁业、煤炭业的发明和发展都是铁路出现的重要因素。可以说，没有工业革命中经济和技术因素的发展，现代意义的铁路就会成为无本之木。同时，铁路绝对不是一个完全被动的历史产物，它从其开始产生就极大的反作用于经济和工业革命。特别是对钢铁、煤炭、制造业的推动又使得工业革命更快更好地发展。铁路和工业革命的作用是双向互动的，是互为因果的。

在工业革命迅速发展的时刻，在经济日上层楼的新的时代，能者上无能者下，这个铁的规律再次冷酷地昭示人类的社会。而铁路运输方式的巨大优越性正是这种规律的结果，也是这种规律的体现。正是这种深层的社会需要和现实的表象联姻，才引来了英国铁路建设的高潮时代。

浅析工业化时期（1830—1870）英国铁路兴起的原因

徐凤丹

内容摘要：铁路的兴起及其带来的社会巨变，成为英国工业化时期一个重要的时代特征，本文将对工业化时期（1830—1870）英国铁路兴起的原因进行探讨。英国工业化时期铁路在英国的兴起，不仅在于相关行业的促发作用，也不仅在于交通运输领域内的技术变革，而且还在于无数先驱人物对铁路事业的无尽探索。铁路在工业化深入推进的19世纪，是一个时代的标志性事物，以至于不少历史学家将英国的这一时期称为“铁路时代”。

关键词：工业化 英国 铁路 原因

英国是世界上第一个工业化国家，首先完成了从农业文明到工业文明的转变。工业革命在英国现代化过程中起到了至关重要的作用，而铁路的兴起在工业革命中具有特殊的地位，它对英国的经济繁荣和全面迈向现代化具有特殊的功效，对英国工业化时期铁路的研究将有助于加深对工业革命的理解。

一 相关行业的促发作用

19世纪初，英国开始“铁路时代”。现代意义上的铁路首先出现于英国并不是偶然的，这是因为工业革命首先发生在英国，而工业革命对英国铁路时代的到来具有至关重要的促进作用。工业革命中蒸汽机的发明和普及为铁路的发展提供了动力准备；冶炼技术不断改进，生铁和钢产量稳定增长为铁路的发展提供了必需的材料；从煤矿的机车发展而来的铁路，随着蒸汽动力在煤矿采集中的应用，现有的铁路雏形逐渐向现代化标准的轨道发展。蒸汽机、冶炼业、采矿业三者互相作用，成为对英国铁路发展的三个重要因素。

18世纪下半叶到19世纪上半叶，技术革命带来的工业革命成为这一时代的主题。近代蒸汽动力的产生是第一次工业革命中最为重要的革新。蒸汽机发明以后在英国各行各业广泛应用，运用到交通运输行业以后就引起了交通运输业的革命，也就推动了铁路时代的到来。因为蒸汽机是解决火车牵引力最为重要的因素，所以它的发明和使用对铁路发展有着重要意义。

在工业发展中，动力问题是一个突出问题。工业革命开始后，水力取代以前的人力和畜力，日益成为主要的动力。但是水力资源这一自然赋予要素，具有易变性和地理分布上的限制性。随着工业革命的展开，这种局限性越来越大。于是，新的动力便成了工业革命发展的关键。

1782年瓦特在前人的研究基础上改造制成复动式蒸汽机，并将它用于工厂生产，用来推动鼓风机、滚轧机和汽锤。蒸汽动力取代水力作为机械动力从根本上克服了水力给工业生产带来的局限。从此，工厂可以设在原料、燃料、劳动力资源、交通运输及市场条件较有利的地方，生产要素得以突破地域限制而实现最大程度的优化组合。至1783年，已有66台蒸汽机投入使用。[1]（p.122） 1785—1800年生产出的蒸汽机中82台供棉纺厂使用。[2](p.134) 至1831年，格拉斯哥有41家以蒸汽为动力的棉纺厂。[3](p.292) 到19世纪30、40年代，作为工业革命先行部门的棉纺织业，率先实现了机械动力的蒸汽化。

在棉纺织业的带动下，其它部门也相继开始了蒸汽动力的过程。蒸汽动力的广泛应用，是人类生产技术上的一次重大飞跃，是人类认识自然和利用自然的一个突破。它给工业革命以极大的推动，保证了英国工业革命向纵深发展，也为交通工具的变革做好了准备，英国很快出现了把蒸汽机适用于火车的尝试，这是由一些铁路先驱进行的。因为后面会有论述，在此不再赘述。

英国铁路的发展和最终胜利，不仅取决于蒸汽动力，而且有赖于冶金业的发展。只有冶铁业的发展，才能为铁轨、机车等铁路设备的制造提供材料，使铁路发展成为一种可能。

冶铁业在工业革命之前就已经是英国的重要工业之一。随着焦炭冶炼法的改进和广泛运用，至18世纪末英国跨入了焦炭冶铁的历史时期。英国的冶铁业在煤矿与铁矿结合的基础上迅速发展起来。1806年，生铁年产量达到26万吨。[4](p.116)据统计，1788—1830年，生产量增长十倍。[5](p.124) 至18世纪末，仅达比家族的铁矿产量即相当于焦炭冶铁之前英国生铁总产量的3/4。[6](p.239) 可见，随着蒸汽鼓风设备的发展而完善起来的焦炭冶铁法，使英国的冶铁业出现了巨大的飞跃。

生铁冶炼法的技术革新促成了熟铁生产和炼钢技术的改革。1784年，亨利·科特发明了“搅拌法”[7] 和“辗压法”[8]，自此英国自成一体的钢铁工业开始建立起来。随着科特法的传播与广泛应用，至19世纪20年代，在斯塔福德郡、约克郡，尤其是南威尔士建立了许多一体化冶金企业。从煤和矿石的开采，到铁条的切割和成品的生产，都在同一地点由同一企业进行。冶金业的一体化加快了生产过程，提高了生产效率，促进了冶金业各环节的发展，为英国生产了足够的钢铁，这就保证了英国铁路的发展所需要的大量钢铁。

随着工业革命不断向纵深发展，焦炭冶铁技术的推广和工业革命期间人口的急剧膨胀，大大地增加了对煤的需求量，使煤“成为英国工业技术转变的关键性燃料”。[9](p.36) 而蒸汽动力的应用在采煤业的技术革新当中占有突出地位，采煤业的技术革新使得英国煤产量的增长非常迅速。1700—1760年，英国煤产量由300万吨增加至500万吨，1760—1800年又由500万吨增至1100万吨，至1840年增到3370万吨。[10](p.216)

英国煤矿业的飞速发展也成为铁路发展的又一因素。因为英国的煤矿业是最早使用铁路的行业。这在1700年前泰恩河地区的诺森伯兰郡和达拉谟地区的煤矿工人利用这些轨道将开采的煤矿拖运到地面。[11](p.7) 在苏格兰，1722年出现了一条横贯普雷斯顿的早期铁路, 1745年后，这条铁路线将特伦奈特（Tranent）矿坑的煤矿运输到附近的码头。[12](p.9) 可见，英国煤矿业是铁路的发源地，英国煤产量不断增长，势必要加强矿场铁路的建设，以便能够顺利地将煤炭运输散发到全国各地，这就推动了早期铁路向现代铁路的转轨。

综上所述，蒸汽机的发明、冶铁业的发展和采矿业的技术革新，成为对英国铁路发展最重要的三个促发性因素，也推动英国第一个进入了铁路时代。

二 交通领域的技术变革

交通运输业既是国民经济的一个先行部门，又是一个重要的基础部门。它处于生产和消费的中间环节，是生产过程在流通领域里的继续，在整个国民经济中起着纽带的作用。因此，社会经济的每次重大飞跃，都不可避免地伴随着交通运输业的变革。英国铁路的兴起就是交通领域技术革新的成果。

铁路运输业是通过运输轨道的现代化和运输动力的蒸汽化而建立起来的。“专业的轨道”是铁路运输业发展的基本性条件，它经历了一个长久的发展过程。人类历史上最早的轨道是石轨，现代铁路的真正始祖是矿车轨道。约在1630年，纽卡斯尔附近的煤矿首先使用木制的矿车轨道。到1738年，英国的怀特黑文出现钉有加强铁皮的木梁轨道。自18世纪60年代起，铸铁轨道开始取代木轨。随着英国工业革命深入发展，冶炼技术、锻造技术得到突破性的发展，生产出熟铁，并用熟铁制成轨道，铁路轨道进入一个新的发展阶段。18世纪末，纽卡斯尔附近的煤矿开始使用熟铁轨道，至19世纪初就已普及开来。当铁路时代到来时（1825年），英国已建成原始铁路轨道300—400英里。[13](p.230)

用熟铁替代铸铁解决了铁轨耐用性这个问题，接下来的任务就是改进轨条。原先的铁轨，在轨条上留有轨底，以防车轮脱轨。1785年，英国人杰索普设计出现在使用的凸形铁轨，到1789年铁路设计都将轨底改在轮子上，这种方法成为后来铁轨制造的基本模式。

在轨条基本得到解决之后，又对车轮进行规范。国家规定凡车轮在6英寸以上的，其触轨面不得离开精确的地平线1/2英寸以上，其宽不到6英寸的则不得离开1/4英寸以上。车轮上的钉子一概不得突出1/4英寸以上。[14](p.54) 轨道铺设时轨道必须与地面完全吻合。这就要求轨条必须有一个平整的表面，使它能够让火车在铁轨上平稳行使。从某种意义上来说，专业的轨道、专业的设计和专有使用是现代铁路的基本要素。

铁路发展中最主要的是动力问题，交通工具的动力替代经常被描述为交通发展的革命。“机械牵引”是一个关乎车速的因素，18世纪英国工业革命中出现的蒸汽机，为19世纪大力发展的铁路带来了新的动力。蒸汽机车动力从本质上替换了体力牵引，带来了运行速度上的跳跃式发展，急剧地打击了马车和河运的势力。蒸汽机车所产生的机械牵引所带来的速度，意味着火车可以在19世纪大行其道，迅速发展。

蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械，随着工业革命的深入，蒸汽机也被运动到交通运输业。1784年，威廉·默多克在康沃尔制造了一个火车头模型。1801年，威廉的弟弟特里维西克提出了可移动的蒸汽机的概念，制造了第一台能在一般道路上行驶的蒸汽动力车辆。1804年，特里维西克发明了世界上第一台行驶于轨道上的蒸汽机车。这台自重5吨的机车首次在南威尔士的麦瑟尔提德维尔到阿巴台之间的轨道上试验行驶了14.5公里，车速为每小时8公里，由此开辟了世界铁路史上蒸汽机车发展的道路。

继特里维西克之后，1814年英国工程师乔治·斯蒂芬森设计制造了世界上第一台实用的蒸汽机车，名为“半统靴”号，它自重6.5吨，可牵引30吨货物，动轮直径4英尺，轨距4英尺8英寸（合1423毫米）。[15](p.76) 斯蒂芬森驾驶它在威尔士的一家煤矿场上以5英里时速牵引10吨货物试行成功。1825年，全长37英里的斯托克顿——达林顿铁路建成通车。斯蒂芬逊的机车牵引着一列80吨的列车试行成功，车速为平均每小时12英里。[16](p.31) 这条铁路是第一条使用蒸汽机车牵引客货列车的公共铁路。但是，此列车在有的地段仍需使用马力牵引。

1830年，全长35英里的利物浦——曼彻斯特铁路线建成通车。斯蒂芬森驾驶具有现代蒸汽机车基本特征的“火箭”号驶完全程，该机车拖带一节载有30位乘客的车厢，平均时速可达30公里，牵引物达18吨重。[17](p.17) 他开创了铁路运输的新纪元纪因为这是第一条全线用蒸汽机车牵引并正式从事客运业务的铁路。

运输动力的蒸汽化和运输轨道铁路化，是现代铁路发展所必须具备的要素，并且是最主要的要素。没有工业化时期的技术铺垫，也就没有铁路事业在后来的如日中天。

三 铁路先驱的不断探索

英国铁路的出现除了工业革命的促进作用、交通技术的变革这两个因素外，还有“人”这个很重要的因素，这就是铁路修建的先驱。这是一个显著的群体，也是英国铁路发展史上关键性的人群。正是这个群体在铁路、机车等一系列环节上的发明与革新才推动了英国铁路业的兴起和发展。

19世纪最具突破性的发明创造就是蒸汽机，人类社会从此走入蒸汽时代。蒸汽机的发明是铁路发展过程中一个关键性的环节，它解决了机车的牵引力问题，但是将蒸汽机运用到交通运输业经历了较长的一段时间。理查德·特里维西克是世界上最早将蒸汽动力运用于机车从而发明蒸汽机车的人，开辟了世界铁路史上蒸汽机车的光辉道路。

继理查德·特里维西克之后，威廉·詹姆斯和汤姆森·格雷高瞻远瞩，将蒸汽机车与国家交通运输业紧密结合起来，也是1830年之前最早考虑修建铁路网络的人。

乔治·斯蒂芬森是当时蒸汽机车改进人员中的一员，他取得了巨大成功并将铁路带入了现实生活。在铁路发展史上，斯蒂芬森是对当时英国蒸汽机车改进最为成功的工程师。而且他还是铁路修建的创始者，揭开了英国修建铁路的序幕。斯蒂芬森和儿子一起主持修建了英国真正意义上的第一条主干铁路利物浦——曼彻斯特线，成为对英国社会、乃至世界铁路业具有突出贡献的人物。在修建铁路的过程中，斯蒂芬森对铁路轨条的间距也做出了规定，铁路轨条间距都采用4英尺8英寸半[18](p.77)。在修建过程中他还提出了铁路业的管理观念：即铁路修建、动力、商业潜能、内部管理作为一个整体。

斯蒂芬森在主持修建利物浦——曼彻斯特铁路线的时候，还投身另外一些铁路修建工程。1829年斯蒂芬森主持修建了莱斯特——斯旺廷顿（Swannington）铁路线。后来他又主持了英国北部铁路网络的大部分修建工作。斯蒂芬森作为这种革命性的运输工具的主要指导者，解决了许多铁路建筑、桥梁设计、机车和车辆制造问题，促使铁路在英国迅速展开，也推动了铁路在欧洲大陆和北美洲的迅速发展。由于他一生主持修建了许多铁路，又被誉为“铁路之父”。

斯蒂芬森的儿子罗伯特森继承了父亲的事业，一生致力于提高蒸汽机车的运行速度，成为下一代铁路机车的领袖人物。罗伯特是国内著名的工程师，对铁路修建的地形、各种情况下可能出现的问题都有一个全面清晰的了解，对穿越地峡的隧道修建也有着独特的见解，当时英国许多铁路修建工程主要出于他的设计。罗伯特最出色的设计就是用桥梁及高架铁路的管状桥横跨河道峡谷，它将盎格鲁和威尔士连接了起来。他一生所建铁路中耗费精力最大的一条线路是伦敦——伯明翰铁路线，而切斯特——霍利黑德铁路线是他修建的最重要的一条铁路线。在那个时代，罗伯特为铁路所作的努力使他成为那个时代工程设计师中最具魅力的一个人物，其学生和助手也在他的领导下各尽其能，引领了以铁路为特征的蒸汽时代。

在铁路修建过程中，伊萨姆巴德·金德姆·布鲁内尔是当时最具有独创性的工程师，在修建过程中对一些实际问题常常能提出合适的解决方法并被实践所接受。在铁路发展史上，布鲁内尔最大的贡献就是设计出铁轨的平行等间距横条枕木。用这样的枕木来替代十字型枕木，使轨道更加稳固，这是铁路轨道发展过程中最为关键的一个环节。

最后，我们还要提到几个在铁路发展中也具有一定地位的人物。在修建利物浦——曼彻斯特铁路线的时候，约瑟夫·洛克是罗伯特·斯蒂芬森的一个得力助手，显示了独特的工作能力。在后来修建大强克逊铁路线时被任命为工程师，这条铁路线连接利物浦——曼彻斯特路线，并向南连接伯明翰。这条铁路在洛克的主持下第一次实现了没有超出工程原始预算成本的记录。此外，洛克还主持修建了伦敦——夏普敦铁路线和后来欧洲大陆的一些铁路线。

查尔斯·威格诺斯是一个很少被提及的人物。威格诺斯在滑铁卢之战后转身于国内工程事业，并参加了利物浦——曼彻斯特铁路线的修建工作，甚至在乔治·斯蒂芬森之前，他就已经开始了他的工程设计工作。他主持修建了从莱斯特到德比和诺丁汉德米德兰铁路线。在英国铁路发展史上，他最大的贡献是在设菲尔德主持修建了三英里长的隧道，体现了对隧道修建独到的见解和理念。

以上这些人物都是直接对铁路机车、轨道、隧道修建等一系列铁路本身有贡献的先驱者。而托马斯·布莱斯并不是一个专业的工程师，他只是当时一个铁路工程修建的承包人。布莱斯注意到了铁路修建这一新兴行业并成为这一事业的著名领航人物。他承接了英国以及海外的许多铁路修建工程，对铁路业的发展做出了相当大的贡献。在19世纪40年代到50年代之间，他的工作人员几乎在英国任何地方都能见到。19世纪来临之际，英国铁路的兴起就是在这些富有创新、革新意识的天才人物的关注和努力下才出现了迅速发展。这些铁路先驱是推动19世纪英国铁路时代来临的人为力量。

综合以上三部分，我们可以清楚地看到，19世纪英国铁路业能够兴起，主要是受惠于工业革命中相关行业的促发作用、交通领域的技术革新、铁路先驱的不断探索这三方面因素。当我们用历史的思维去观察问题的时候，我们会发现,铁路的兴起是与英国的经济发展特别是与工业革命的蓬勃展开有密切的关系。在人类的历史中，一种新的更加完善的交通方式的出现不可能是无缘无故的，而这可以在经济和社会中找到最深刻的根源。在工业革命的大背景下，在经济的飞速发展和技术的不断突破的推动下，铁路这种更加完善的交通方式的出现只是一个时间问题。其中蒸汽机、冶铁业、煤炭业的发明和发展都是铁路出现的重要因素。可以说，没有工业革命中经济和技术因素的发展，现代意义的铁路就会成为无本之木。同时，铁路绝对不是一个完全被动的历史产物，它从其开始产生就极大的反作用于经济和工业革命。特别是对钢铁、煤炭、制造业的推动又使得工业革命更快更好地发展。铁路和工业革命的作用是双向互动的，是互为因果的。

在工业革命迅速发展的时刻，在经济日上层楼的新的时代，能者上无能者下，这个铁的规律再次冷酷地昭示人类的社会。而铁路运输方式的巨大优越性正是这种规律的结果，也是这种规律的体现。正是这种深层的社会需要和现实的表象联姻，才引来了英国铁路建设的高潮时代。

公元12世纪，欧洲特别是德国的矿业，（煤矿,金矿，铁矿）都有了一定发展。人力推车开始用到矿道里。由于里湿滑、泥泞，人力推车非常困难。木板铺垫坑道,改善矿石的运输状况。木板路不算是轨道。直到公元16世纪中（1550年），使用了木制平板的“轨道”。 轨道车轮子是木制的，但车轴是铁的。有趣的是轨道车在两个轮中间，有一根与地面垂直的导向棒。这根导向棒置于左右两条木板轨道之间，这样引导推车沿着轨道前行，防护推车偏移，英国伊丽莎白时期，在一金属矿区（Silver Gill) 位于 Cumbria, England。发现类似的轨道推车古迹。

在德国柏林技术博物馆，陈列了一辆原始的原木轨道车和用树杆制成的轨道。图中木制的轮子槽及轮缘，正好骑在原木上。

木制轨道的最大问题是磨损，轨道要不断的更新。人们发现，把木制轨道建成上下部分，下面是支撑部分，我们称之为枕木，上面部分木板轨面。这个结构，使得轨面板的更换容易多了。早期的木轨主要硬木 （jarrah 和 karri）。

早期矿道轨道的另一个问题是，矿道窄小，轨距不宽，据现有考察早起木制轨道轨距小于半米。运量不大。随着矿业的发展，矿石产量和运量的提高，特别是煤矿，不仅需求量大，而且需挖出煤后，还需运到其他地方，例如，运到河边码头装船。因此，为了来满足生产需求，人们开发更大的轨道车，更宽的轨距，应用更大的拉力，修建更长的线路。在以后两个多世纪，木制的轨道交通不断地发展。

2013年， 在英国东北部的泰恩河畔（Tyne  river) 发现了一段18世纪的木制轨道。从这段木轨用来运送煤炭，从Wilmington Colliery 到 泰恩河。人们发现，这段木制轨道的轨距已接近标准轨距4英尺8.5寸（4’81/2) ，有趣的是，这公认的标准轨距是在19世纪由George Stephenson公布的。

当有了较宽的轨道，就有了较大尺寸的轨道车。在英国泰恩河北岸有个城市-新城堡（Newcastle on Tyne），陈列了一辆木制的轨道车。车辆变大了，就需要更大的拉力，于是牲口便用到了轨道运输中。称为马力轨道车（Waggonway)。

马力轨道车具备三个基本要素，马，轨道和车辆。德国人的坑道轨道技术，传到英国后被发挥到极致。马力轨道车首先在英国发展起来，

1594 年 第一条路面木轨制轨道在英国诞生。业主叫飞利浦.莱顿 （Philip Layton）它位于 Prescot, Liverpool附近, 全场仅有半英里，用来运送煤。

1600年，第一绳索轨道车建在一Broseley Shropshire ，从山上运送煤到山坡下的河中（RiverSevern）的货船，并将舰中货物运回河边的镇上。

1604年， Huntingdon Beaumont和他的伙伴 Sir Percival Willoughby, 建造了两英长木轨运矿物 （Strelley to Wollaton in Nottinghamshire） 后来Beaumont先生 还建造了轨道用于煤和盐的运输。

1722年 – 伦敦YORK 建筑公司建造Tranent – Cockenzie 马力轨道交通，将Tranent的煤运到 Cockenzie 盐厂。1815 年，这段木轨在1815年被换成铸铁轨道。这也是苏格兰第一条铁路,这段线一直用到1962年。

1725 年– Tanfield 马力轨道线路的建造，它从Tanfield运煤到Redheugh附近的泰恩河。 这是世界上第一次大规模修建轨道交通公程。5英里长，双向木轨，第一座轨道石拱桥(Causey Arch) 巨大的地基工程，2.5吨载重车辆，车轮有轮缘，高峰期，每小时60辆的通过能力。

答案A。

通过分析题干部分给出的两个词，我们会发现它们之间是相似关系，“火车”与“地铁”本质上没有什么不同，操作方式也基本一样。B项中“机翼”是“战斗机”的组成部分，属整体和部分的关系，可首先排除；CD两项中两词之间看上去很相似，均为同一种工具，其实它们的动力截然不同，所以也应排除；只有A项中“轿车”和“货车”，本质上没有什么不同，操作方式也基本一样。故正确答案为A。

具体原因如下：

到了17世纪，很明显，英国现有的运输系统对于日益增长的贸易来说是完全不令人满意的。大雨过后，泥泞的道路常常无法通行，尽管航运得到改善，但河流并没有到达货物需要到达的所有地方。正是在这段时间里，一条专门修建的运河的想法产生了，这条运河是以货物需要流向为基础的。

随着曼彻斯特和伯明翰等城市的迅速工业化，有必要将煤炭运到这些地区为工厂提供燃料。1671年，第三任布里奇沃特公爵利用法国米迪运河的想法，决定修建一条运河，将英格兰北部矿山的煤炭运到曼彻斯特的工厂。通过在厄尔韦尔河上修建一条渡槽，他巧妙地避开了交通费，并在这一过程中成为一个非常富有的人。

这一被称为运河的“黄金时代”始于17世纪70年代，一直持续到19世纪30年代。它们成为快速工业化的一个原因和一个影响就在这个时候。斯塔福德郡陶器厂周围地区的发展完全得益于运河系统，约西亚·韦奇伍德（JosiahWedgewood）等业主意识到，通过运河运输所需粘土和易碎产品比通过公路运输更安全、更有效。

伦敦地铁（英语：London Underground）是英国伦敦的城市轨道交通系统，它是世界上第一条地铁，于1863年1月10日建成通车。地铁车辆在伦敦市中心地底运行，至郊区在地面运行，其中地面运行线路占55%。伦敦地铁在英文中别称The Tube（管子），名称来源于车辆在像管道一样的圆形隧道里行驶。

从1800年到1831年间，伦敦人口从不足100万上升到175万，城市中心布满了房屋，街道越发狭小不堪，高峰时间出租马车形成拥堵，交通成了伦敦的一大难题。伦敦市组织了交通委员会征集方案，律师查尔斯皮尔森提出了修建“伦敦中央火车站”的设想，他认为只要火车通到城市中心就可以从根本上解决交通拥堵的问题。

而一群承包商提出的要在伦敦修建一条地下道路的设想：他们认为人和车完全可以在地下通行。这两个想法结合了起来形成了我们当今所熟悉的地铁的概念。

1861年，在修建这条世界上谁也没见过的地下铁路之前，伦敦各大报章对它进行了各种各样的猜测，比如地道会不会塌下来，旅客会不会被火车喷出的浓烟毒死之类。当时的地道掘进方法也很笨拙：先把地上部分的住户全部搬迁，工人们从地面向下挖掘一条10米宽6米深的大壕沟，用黄砖加固沟壁，再搭成拱形的砖顶，然后将土回填，在地面上重建道路和房屋，耗资巨大。为了把蒸汽机车排出的浓烟引出地下，建好的隧道还要钻出通风孔。

1862年，当地铁挖到一条小河的岸边时，河岸发生了坍塌，工地灌进了两米多深的河水。脚手架横七竖八地泡在水里，形成一片狼狈的场面。贝克街的地铁壁画描绘了这一场景。1862年中，4.8公里长，7个停靠站的地下铁道基本完工了。蒸汽车头开进了地下，大约40名官员乘坐在没有顶棚的木制车厢里对地铁进行了第一次巡游。这个场面也被记录在了贝克街壁画上：车厢类似大型的煤矿运煤车，绅士修女们的肩膀以上的部分全部暴露在外，每到一站，人们脱帽欢呼，以表达喜悦之情。

1863年1月10日，世界上第一条地铁——伦敦地铁运行。从1863年第一条地铁获得成功开始，尝到地铁甜头的伦敦人就开始考虑修建第二条地铁了。同一年，工程师约翰福勒（JOHN FOWLER）提出伦敦地铁建设应该从直线向环线发展。四年以后，环线地铁（CIRCLE LINE）投入建设，1884年完工。

火车（train）

火车是交通工具 早期称为蒸汽机车 也叫列车 主要成分是钢铁 有独立的轨道行使 人们常用“咣礑咣礑门～～”来形容它的行使及汽笛的声音！它最大的优点就是一次可以拉好多的乘客和货物

最早使用燃煤蒸汽动力的

燃煤蒸汽机车有一个很大的缺点，就是必须在铁路沿线设置加媒、水的设施，还要在运营中耗用大量时间为机车添加煤和水。这些都很不经济。在19世纪末，许多科学家转向研究电力和燃煤蒸汽机车。

电力机车1879年，德国西门子电气公司研制了第一台电力机车，重约954公斤，只在一次柏林贸易展览会上做了一次表演。1903年10月27日，西门子与通用电气公司研制的第一台实用电力机车投入使用。其时速达到200公里。

燃油机车1894年，德国研制成功了第一台汽油内燃机车。并将它应用于铁路运输，开创了内燃机车的新纪元。但这种机车烧汽油，耗费太高，不易推广。

1924年，德、美、法等国成功研制了柴油内燃机车，并在世界上得到广泛使用。

1941年，瑞士研制成功新型的燃油汽轮机车，以柴油为燃料。且结构简单、震动小、运行性能好，因而，在工业国家普遍采用。

20世纪60年代以来，各国都大力发展高速列车，例如法国巴黎至里昂的高速列车，时速到达260公里；日本东京至大阪的高速列车时这也达到200公里以上。

人们对这样的高速列车仍不满足。法国、日本等国率先开发了磁悬浮列车。我国也正在上海修建世界第一条商用磁悬浮列车线。这种列车悬浮于轨道之上，时速可达400－500公里。

火车史话 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。

作为工业生产发展产物的蒸汽机车，自然就要受到一些工业发达国家的重视。它们纷纷修铁路，造火车，很快便使蒸汽机车风靡全世界。到19世纪中叶，这股筑路造车风掀起了热潮，英、美、日、德等国除了自己制造蒸汽机车外，感到修筑铁路有利可图，便向世界各地宣传推销，承揽修路造车工程，从而使火车得到日益广泛的应用。

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。

地下长龙

现在，世界上很多国家都有了地下铁路 （人们简称地铁）。我国也在北京、上海、天津等城市建设了地铁，还有一些城市正准备承建。这说明，建造地铁是城市现代交通发展的趋向之一。

地铁列车不仅缓和了城市交通日益拥挤的情况，而且乘坐舒适，载客量大，运行准时，不受其他车辆干扰，可以高速行驶等，因而受到了广大乘客的青睐。虽然乘坐地铁的人很多，但是真正知道地铁是怎样问世的却不多。

地铁的发祥地是英国。

1830年以后，铁路在欧洲和美国得到了迅速的发展。那时使用的机车是烧煤炭的蒸汽机车。这种机车行驶时，浓烟滚滚，灰渣飞舞，污染了城市环境。另一方面，由于大城市里各种交通工具相互混杂，道路拥挤，火车也无法高速行驶。

解决这一难题的办法有两种，一是建高架铁路；二是建设地铁。但是，建设高架铁路投资大，而且还要占据地面相当大的空间。因此，人们还是对建造地铁感兴趣。

英国在世界上首先建设了地铁。那是在 1860年正式开工建造地下铁路的。但是，英国最早的地铁实际上应属于1822年建成的1.8千米地下隧道。

1822年，英国人斯蒂芬逊决定在利物浦和曼彻斯特之间敷设铁路，供“火箭号”机车行驶。但是，铁路沿线居民和害怕被火车抢走生意的马车主强烈反对修建这条铁路。因此，铁路不得不改变线路，绕远在沼泽地上通过。尤其是在利物浦市，反对修建铁路的人更多。由于不能在市内修建，不得不开挖1.8千米的地下隧道供火车行驶。

这一段供火车通过的地下隧道，虽然算不上真正的地铁，但是在地铁的发展史上还是占有一定位置的。正是由于这件事，才使发明地铁的英国人认识到，火车在地下行驶完全是行得通的，它为火车开辟了新的通路。

那时，英国也为地铁施工创造了条件。当时有个叫布鲁纳的英国人，在伦敦的泰晤士河下面开挖了隧道，采用的是一种“盾构法”施工的，即通过在地下深处安装圆管不断掘进的办法。这条隧道是1825年竣工的。1860年伦敦地下铁路开工时，人们也准备用盾构法修建地下铁路。

1863年，英国的地铁工程首先完成了从伦敦的福灵斯顿站到毕晓普站的6千米区段。那时，还没有发明电力机车，所以地铁也用的是烧煤的蒸汽机车。

这种蒸汽机车在行驶时，搞得地铁隧道里烟雾弥漫，不仅熏黑了车站和车厢，乘客们也满身烟尘。尽管如此，伦敦市民还是愿意乘地铁。他们认为，地铁方便，速度快。因此，伦敦的地铁利用率很高，并促使地铁线路不断扩展。到1883年，伦敦已建成了32千米的环形线地铁。

到了1890年，德国和美国先后制成了性能优良的电力机车。随后，电力机车很快用于地铁。法国巴黎由于也为城市交通问题所困扰，便立即投入修建使用电力机车的地铁。当时，为了迎接1900年万国博览会在巴黎举办，便加速施工。结果，在博览会举办时，巴黎地铁如期通车。这是世界上最早使用电力机车的地铁。与巴黎几乎同时，德国也在柏林开挖地铁，并于 1900年竣工。

美国在制成电力机车后，于1898年开始在波士顿修建地铁，并于1904年通车，从而代替了喧闹的高架铁道和不合时宜的铁道马车。

纽约和巴黎在地铁施工中，由于地下都是坚硬的岩石的地质构造，所以不能使用英国的盾构施工法，而采用先在岩石上开小洞，再进行扩大的施工办法。而德国柏林却是松软的砂土地质构造，因此先开挖路面，再采用沉箱法施工。

到了20世纪初期，世界上已有19个城市开通了地下铁路。此后，有许多国家都在筹建地铁。例如，前苏联的地铁建设虽然起步较晚，但有利之处是，可吸收各国经验，研究各种不同的地铁施工技术，采用适合自己的方法进行施工。于1932年开工修建的莫斯科地铁，在第二次世界大战期间，为了当防空洞使用，仍在继续施工，完成了6千米。如今的莫斯科地铁，是世界上最豪华地铁之一。

世界上最早建成地铁的英国伦敦，现已有地铁400多千米，居世界首位。其次是纽约，有380多千米。第三是巴黎，有近200千米。

铁路机车

铁路运输是19世纪20年代发展起来的，它的前驱是英国17世纪的木轨和18世纪的铁轨上的手推和马拉车辆运输。1802年英国人特里维西克制成3.5个大气压的“高压蒸汽机”及第一台实验性蒸汽机车，在默瑟尔和加尔第夫之间的铁路上行驶了14.5公里。1815年他又制成了7个大气压和热效率超过7%的蒸汽机车，功率在100马力之上，为后来斯蒂芬逊完成火车的发明奠定了基础。

1814年拿破仑侵英战争爆发，马车不能适应战时运煤的需要，斯蒂芬逊研制成从烟囱排蒸汽以使锅炉鼓风燃烧的机车。载 30吨煤每小时行驶6.4公里。到1825年9月，他终于制成可供使用的蒸汽机车，每小时可行驶24公里，载重90吨，从而完成了火车的发明。

1826年至1830年9月，斯蒂芬逊和他的儿子一起制成第一台载客运输火车“火箭式”，在竞赛中获胜，从此开始了蒸汽机车铁路运输的时代。1872年英国开始普及有座位的车厢，正式出现运客火车。

铁路运输的发展将轨距的标准提到日程上来，至今国际通行的标准轨距就是19世纪30年代英国人布鲁内尔提出来的，英国直到1892年才予以统一。1870年世界铁路总长为21万公里，到1900年已达79万公里。

20世纪初，由于用三级膨胀式蒸汽机和带过热器的机车，燃料消耗率进一步降低。机车和列车的结构有了较大改进。1936年至1938年间，英国的格莱斯雷先后设计出非流线形的“太平洋”号和流线形的“大西洋”号机车，时速分别达到182.5公里和203.5公里。1938年法国制成时速为202公里的高速蒸汽机车。

由于蒸汽机车燃料消耗率高，体大笨重，污染严重，以后逐渐被柴油机车和电力机车所取代。1926年至1929年间，德国制成直接用齿轮传动的和压缩空气传动的柴油机车。1932年在德国的柏林至汉堡和英国的东北铁路上分别出现时速为125和101.5公里的柴油机车。但由于柴油成本高和机车速度尚低于蒸汽机车，在欧洲未能推广。美国则因柴油比较便宜，并在 1935年出现了标准化的组合式柴油机，大大促进了柴油机车的发展，1945年已有4000台。

60年代初各发达国家开始成批生产4000～6000马力的柴油机车。到70年代前期，柴油机车功率已成系列，数量满足要求，很多国家停止使用蒸汽机车。1981年，英国制成时速高达270公里的高速柴油机车。

继柴油机车之后，电力机车又逐步发展起来。1879年柏林博览会展出第一台可供实用的电力机车，并在德国使用。电动机的转速可随负载在一定范围内变化，运行安全，设备简单，无污染，操纵和制动方便，而且还可以从发电站接受强大的电源，在短时间内产生必需的起动功率，便于高速行驶。

1955年，法国制成高速电力机车，时速达332公里，1981年又增加到380公里。电力机车的最大困难是架空线路和变电设备成本过高问题，美国用单相交流电进行远距离输电，其成本比直流线路低三分之二，因而被广泛采用，迎来电力机车大发展的新时期。

“长辫子”火车

1879年出世的世界第一台电力机车，是利用两条铁轨之间的第三条轨将电力引进机车里的。这种供电方式适合于电压和功率都比较低的情况。

随着电力机车的发展，要使它跑得快，运载量大，就得提高电力机车供电系统的电压和功率，因而需要使用高压输电线和变电装置。在这种情况下，就不能再使用设在地面上的第三条轨供电的方式了，因为这既不安全，又给使用带来不便。

1881年，德国试验成功一种适合以高压输电线供电的电力机车新的供电系统，叫做“架空接触导线”供电系统，也就是将电力机车的供电线路由地面转向空中。实际上，这种供电系统和现在城市中的有轨电车相似，在车顶上装着一条“长辫子”。它与以前使用蓄电池的电动机车的主要不同在于，它自身不带电源，由电厂供电，所以机车的结构比较简单，但需要一套供电设备。

这种装有“长辫子”的火车，依靠装在车顶上的受电弓子把电力从架在空中的电线上引到机车里。高压输电线送来的电是高达110千伏的三相交流电，必须经过牵引变电所变成25千伏的单相交流电，方能供机车使用。因此，在电力机车行驶的铁道沿线上，每隔50公里左右设一个牵引变电所。变电所的电又被送到邻近的沿线接触网上，通过机车上的受电弓将交流电引到机车的整流器上，把交流电变成直流电，使直流电动机旋转，再经过一套传动装置，带动车轮转动，机车就会跑动起来。

电力机车虽然问世较早，但直到20世纪60年代才开始受到人们的重视，被大量普遍地使用起来，已成为铁路机车家族中的佼佼者。

人们将电力机车称为神通广大的“火车头”，就是因为它比蒸汽机车有着以下独特的优点：

一是它的马力大，拉得多、跑得快、爬坡的劲头足。例如，我国在 50年代末期修筑的第一条电气化铁路——宝 （鸡）成（都）铁路，就充分发挥了电力机车的优越性。从宝鸡到成都，第一道关口就是要翻越气势雄伟的秦岭。过去用3台蒸汽机车拉一列950吨货车上秦岭时，像老牛拉车每小时才行走18公里。蒸汽机车下坡时是靠闸瓦制动的，而闸瓦因摩擦就会变热，如果不及时冷却就难以将机车制动住。为了保证行车的安全，蒸汽机车的下坡速度比爬还慢，有时甚至走走停停，以便使受热的闸瓦有足够的时间冷却。后来用3台电力机车取代同样数量的蒸汽机车，就能拉着2400吨的货物，以时速50公里快速上坡，比蒸汽机车在运货量和速度上都提高了近两倍。电力机车下坡时，采用电阻制动，使列车能以每小时40公里的速度下坡，既快速又安全。

二是电力机车用的是“干净”的电能，它不冒黑烟、扬灰渣，因而不会污染环境。即便是通过几公里长的隧道，旅客也不必担心浓烟和废气熏人，也不会被讨厌的煤灰渣迷住眼睛或弄脏衣服。机车驾驶人员也能在宽敞明亮的司机室进行操作。

三是电力机车操作简便，出车前的准备时间短，不像蒸汽机车那样，既要装煤，又要加水，也不像内燃机车需要加油。无论是在缺水的沙漠地带，或是在冰天雪地的寒冷地区，只要有电力供应，电力机车就能牵引列车昼夜行驶。

四是电力机车使用的是电能，既可由煤炭、石油来发电，也可由水力、核能、天然气、地热、太阳能等发电，能量来源比蒸汽机车和内燃机车丰富，而且效率高。蒸汽机车的热效率只有 7%；内燃机车的热效率较高，也仅为28%；而采用火力发电的电力机车，其效率可达30%，若以水力发电时，热效率高达60%～70%。

本世纪50年代，由于石油得到大量开采，价格低廉，所以世界各国郡在研制和使用内燃机车，而把电子机车放在次要地位。但是，在石油生产国提高石油价格，发生了世界性的石油危机之后，人们又把注意力转向了电力机车，从而促进了电力机车的迅速发展。

当时欧洲各国的电力机车的发展较快，如瑞士、荷兰等国研制的电力机车和供城市交通使用的有轨电车。日本制成了一种交直流两用电力机车，使用更为方便。

我国对电力机车使用很重视，除了建成宝成路电气化线路外，又修建了多条电气化线路，大大提高了机车的运载量。与此同时，我国还研制成了“韶山”型电力机车，也投入使用。

电力机车除了在铁路和城市地面交通（即有轨电车）使用外，还多用于城市中地铁，如意大利米兰市地铁、我国北京地铁用的电力机车等。现在的北京地铁电力机车上的“长辫子”已经不见了。这是怎么回事呢？原来，它是将“长辫子”从车顶上移到铁轨旁边的路基上。这样，架设和检修都很方便，但路轨附近有触电的危险，所以严禁乘客跳下站台，以保证人身安全。

目前，有的国家已制成了具有万匹马力的电力机车，使火车的速度超过了每小时200公里。还有的在研制14000马力的大功率电力机车，将会使火车的速度得到进一步提高。看来，电力机车将有着美好的发展前景。

内燃机车

据报载，从1992年6月1日起，北京铁路分局结束了使用蒸汽机车牵引客车的历史，改用内燃机车，以提高列车的速度和正点率。

为什么要将蒸汽机车送到“历史陈列馆”而启用内燃机车呢？这是因为内燃机车在许多方面比蒸汽机车优越。优胜劣汰，完全符合事物发展规律。下面就让我们寻踪追迹，看看它们的发展过程和内燃机不凡的本领。

人们在使用蒸汽机车的过程中发现，这种机车的一个致命弱点是它的锅炉既大又重，严重影响了它的发展前途。在锅炉里，用煤将水加热成蒸汽，再通入汽缸里，从而推动机车前进。有人设想，如果将这种笨重的锅炉去掉，使燃料直接在汽缸内燃烧，用所产生的气体来推动车轮旋转，就可以克服蒸汽机车的主要缺点。于是，一些科学家便开始进行研究试验。

1866年，德国人奥托首先制成了一种燃烧煤气的新型发动机。这种发动机和蒸汽机在汽缸外面的锅炉里燃烧燃料不同，它是在汽缸内点燃煤气的，然后利用气体的压力推动活塞，从而使曲轴旋转。因此，就给它起了个形象的名字，叫做“内燃机”。内燃机的出现，为火车的进一步发展带来了生机。

后来到了1894年，德国就制造出世界上第一台内燃机车。这种没有大锅炉的新机车，既不烧煤，也不烧煤气，而是用柴油作燃料。它所用的柴油机是德国人鲁道夫·狄塞尔发明的。从此，内燃机车就成了火车家族中的一位重要成员，并得到了广泛的应用。

内燃机车虽然出世较晚，但它后来居上，比火车家族中的大哥哥蒸汽机车的本领高强，受到人们的重视。它的突出优点是：

1.速度快。内燃机车起动迅速，加速又快。通常，蒸汽机车的最大时速为110公里，而内燃机车的最大时速可达180公里，使铁路通过能力提高25%以上。

2.马力大。蒸汽机车的功率一般为3000马力左右，而内燃机车可以达到4000～5000马力，因而运载量就多。

3.能较好地利用燃料的热能。蒸汽机车的热效率一般仅为7%左右，而内燃机车可达到28%左右，提高了3倍，从而节省了大量的燃料。

4.适合缺水地区使用。蒸汽机车是个用水“大王”，一列火车平均每行驶10公里，就得消耗水3～4吨。通过干旱的缺水地区，火车就需要自带用水。据统计，在缺水地区运行一列火车，如果有10节车厢，其中有3节车厢是用来装水的。而内燃机车用来冷却的水仅需要几百公斤，供循环使用，内燃机车上一次水，可连续行驶1000公里，因而它被人们誉为“铁骆驼”。

5.司机驾驶操作方便。内燃机的司机不需要像蒸汽机车那样加煤加水，而且驾驶室内明亮宽敞，司机操作时视野开阔，既方便又安全。

有的人可能认为内燃机车和汽车都是使用的内燃机，两者的结构原理应是相同的。其实，它们是不完全一样的。汽车是利用内燃机产生的动力直接推动车轮转动，而内燃机车则是先通过内燃机带动发电机产生电能，再用电能使电动机旋转，从而驱动机车前进。所以，通常也将内燃机车称做“电传动内燃机车”。

内燃机车出世后，以其明显的优势很快就压倒了蒸汽机车。特别是第二次世界大战结束后，由于内燃机车所用的燃料——石油价格较低，能大量供应，因而有力地促进了内燃机车的发展。一些国家如美国、日本、法国、加拿大等国都用继

烧煤经济在英国产生的主要原因：蒸汽机的普遍应用

英国的本次经济革命是以“烧煤”为主要特征。这是指以蒸汽机的发明和应用为主要标志的工业革命在英国率先开展和完成，而蒸汽机却是以煤炭作为燃料，它利用可燃烧的媒介（常见的是煤）加热蒸汽装置，然后在再将产生的蒸汽能量转变为旋转的功来驱动负载。

第一次工业革命发生在18世纪60年代年—19世纪70年代，首先发生在英国，随后蔓延到欧洲。

工业革命开始的标志：1765年哈格里夫斯发明“珍妮机”；最具代表性的发明：瓦特改良蒸汽机；交通工具的发明：富尔顿发明汽船、史蒂芬孙发明火车；影响：促进了生产力的巨大飞跃，机器生产取代手工劳动，大工厂制度的出现，产生了两大对立阶级：工业资产阶级和工业无产阶级。