求索阁

    铁路自1804年诞生以来，已经走过了两百多年历史，几乎贯穿了人类整个近代工业化历程。一条条绵延无尽的钢铁大动脉，以其庞大的运输能力，成为世界各大工业国获取资源的利器，深刻影响着世界政治经济格局。伴随着铁路的发展，铁路机械的技术含量和复杂程度日益提高，已经形成年产值高达上万亿元的的庞大产业体系。动辄投资数百亿元的高铁工程，更是各大工业巨头激烈争夺的战场。风驰电掣的高速列车，以其极限性能，摘下世界铁道工业的皇冠，甚至成为各大工业强国夸耀自身技术实力的“国家名片”。

    近年来，中国在高速铁路领域的发展突飞猛进，在规模上已经跃居世界第一。然而针对高铁的各种利益争夺和权力斗争，使得媒体上充斥着针对高铁的各类报道。尤其是2011年铁道部人事变动和7·23甬温线特大交通事故后，给中国的高铁发展蒙上了一层阴影。在纷乱复杂的世事背后，我们不妨回顾一下世界高速铁路发展历史。那些鲜为人知的历史事件，或许能给当今中国的高铁发展，带来一些启示。

    直至20世纪初期，英国街头仍然行驶着马拉有轨公交车。第一次世界大战后，随着汽车、火车、地铁等现代交通工具的普及，马车才逐渐退出城市。

□ 世界铁路历史溯源

    铁路起源于英国的“有轨马车”。早在16世纪，欧洲的采矿业逐渐兴起，随着运输量的增加，土质路面已经难以负荷。德国人便学习古罗马的经验，率先在哈兹煤矿铺设石质路面，使得马拉矿车摆脱了泥泞的土路，得以将大量煤炭从矿井运至码头。但是这样做施工量太大，后来改为只在车轮碾过的地方铺设两行石板，也就成了石轨。到1660年，英国纽卡斯尔附近的煤矿出现了采用木制轨道的马拉矿车，使得施工更为便利。1763年，英法七年战争结束后，由于军需锐减，使得英国铁价猛跌。矿主为了解决木制轨道容易磨损的问题，便将一层铁皮钉在木轨上，出现了世界最早的“铁轨”。但是随着运输量的增加，蒙铁皮的木轨，还是不堪重负。

    1768年，英国什罗普郡煤溪谷（Coalbrookdale）铁工厂的老板，看到厂里堆积如山的生铁，既不能卖出去赚钱，又要占用很多地方，便命人把生铁浇铸成铁板，铺在工厂的路上，准备等到铁价上涨时再卖出去。没想到这种板式铁路，竟然在矿区得到推广应用，后来进一步改制成两根L型角铁铁轨卡住车轮，供马拉矿车行驶。但是角铁铁轨存在容易被煤屑、垃圾填塞的问题。1789年，英国土木工程师威廉·杰索普（William Josias，1745-1814），设计出凸型铁轨和外轮缘凸出的铸铁车轮，在拉夫堡—莱斯特的马拉铁路上得到应用。这就是现代铁路的雏形。杰索普后来还发明了内轮缘凸出的铸铁车轮和铁路道岔。（因为外轮缘凸出需要用紧固件锁紧，而内轮缘凸出时，铁轨自身就能约束车轮位置。）这成为现代铁路轮轨的标准形式。道岔系统则是无数工程人员经过120年的艰苦探索后发明的。在木轨时代，车辆要想转换线路，只能靠转车盘。

    18世纪是英国工业革命的黄金年代，出现了众多影响人类发展的重要发明，其中首推蒸汽机。1712年，英国德文郡达特茅斯的铁器商人托马斯·纽科门（Thomas Newcomen），制造出活塞式蒸汽机，并安装在斯塔福德郡达德利堡附近的煤矿用于抽水。这台蒸汽机缸径30.48厘米，每分钟能够做12次往复运动，功率为5.5马力。蒸汽抽水机的出现，使得矿工们得以在煤矿深层开采煤炭。然而纽科门蒸汽机在发明初期安装的并不多，直至1733年，这项发明专利过期之后，仿制者才增多。纽科门蒸汽机还有个问题是热效率低下，需要消耗大量煤炭，这使得它在经济性上仅适用于煤矿。

    1763年，格拉斯哥大学的技师詹姆斯·瓦特（时年27岁），在商人罗巴克和博尔顿的资助下，开始改进纽科门式蒸汽机。他相继发明了分离式冷凝器、可调节阀门、汽缸绝热层、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、压力计等部件，并于1769年制造出第一台样机，其能效比纽科门蒸汽机提高了5倍以上。这意味着可以节约大量燃料，提高了蒸汽机的经济适用性。1776年3月8日，英国伯明翰，博尔顿-瓦特公司正式成立，开始批量生产蒸汽机。到1800年，瓦特的专利期满终止时，已有321台博尔顿-瓦特蒸汽机投入使用，总功率5210马力。其中38%的蒸汽机用于抽水，剩下的用于为纺织厂、炼铁炉、面粉厂和其他工业设备提供动力。到1825年，英国蒸汽机数量达到1.5万台，总功率37.5万马力，英国工业由此进入爆发式成长阶段。（这一年为清道光五年，15年后爆发中英第一次鸦片战争。）

    蒸汽机提供的强大动力，推动了英国采矿、钢铁、机械、纺织行业的兴起，也进一步刺激了对铁路运输的需求。尤其是采煤业，工业扩张使得英国的煤炭产量从1700年的300万吨，增长至1800年的1100万吨。仅靠马拉矿车已经逐渐难以承担如此巨大的运输量。

    1801年，特里维西克制造的蒸汽汽车的复制品，绰号“Puffing Devil”，收藏于英国康沃尔郡皇家铁路展览馆（Royal Cornwall Show）。

□ 蒸汽列车横空出世

    1804年2月，英国人理查·特里维西克（Richard Trevithick）制成了世界第一台蒸汽火车，由此人类迈入铁路时代。特里维西克于1771年生于英国康沃尔郡一个矿主家庭，排行老六，有5个姐姐。由于家庭影响，他自幼便能接触到矿井的抽水蒸汽机。少年时，特里维西克便在蒸汽机领域崭露头角，19岁就在矿上获得了技术顾问的职位。当时纽科门式蒸汽机已经被瓦特蒸汽机取代。而瓦特发明的是低压蒸汽机，体积庞大。特里维西克认为，如果在汽缸内使用高压蒸汽，就能制造出体积较小的蒸汽机。这种想法主要受他的邻居的影响。他的邻居是当时著名的蒸汽机工程师——威廉·默多克。默多克在瓦特公司工作，他曾在1784年研制出英国第一台三轮蒸汽汽车，使用高压蒸汽机。但是出于商业利益考虑，瓦特公司一直抵制高压蒸汽机，并且用专利诉讼打击对手。

    1797年，特里维西克成为煤矿工程师，并与一位铁匠女儿结婚。他开始进行高压蒸汽机研制，在铸造厂协助下，制成第一台高压蒸汽装置“puffers”。为了避开瓦特的专利，他对锅炉和传动结构都进行了改进。圆柱体锅炉能够承受0.34兆帕的压力，体积比瓦特蒸汽机小得多，能够安装到车体上。特里维西克原本希望能够用高压蒸汽机，取代煤矿使用的瓦特低压蒸汽机，但是瓦特公司散布舆论说高压蒸汽机不安全，而且矿主们更新设备的意愿也不高。在饱受挫折后，他转而将高压蒸汽机应用到运输车辆上。

    1801年，特里维西克制造出英国第一台四轮蒸汽汽车，绰号“Puffing Devil”，这比德国人本茨研制汽油发动机汽车要早78年。平安夜那天，他与表弟安德鲁·维维安开车出去兜风，行驶了八公里之后，到一家饭店喝酒吃饭。结果停在店外的蒸汽汽车，由于锅炉里的水烧干，引起了一场大火，将车辆完全烧毁。1802年，特里维西克和他的表弟，共同获得高压蒸汽机的专利，并在什罗普郡煤溪谷铸造厂，制造了第二台高压蒸汽机。1803年，他们制造出第二辆蒸汽汽车“LondonSteamCarriage”，引起公众关注。但这台汽车在一次表演中因驾驶失误，撞到了砖墙上，又损坏报废了。而他在矿里安装的一台固定式高压蒸汽机，由于锅炉爆炸造成四人受伤。为了解决安全问题，他在锅炉上设置了（铅铆钉式）安全阀，当温度过高时，铅阀熔化便能释放压力。

    1804年，特里维西克在南威尔士的Pen-y-Darren铸造厂制成第三台蒸汽车辆，也是世界第一台轮轨式蒸汽列车“新城堡号”。该车重4.5吨，能牵引10吨货物，锅炉蒸汽压力为0.294兆帕，锅炉顶部装有一个平放的汽缸，旁边安装一个大飞轮，借助于它的旋转惯性动力，保持汽缸活塞的往复运动。活塞带动连杆齿轮，驱动车头下的两组动轮。2月21日，在梅瑟蒂德菲尔的一条运河旁，特里维西克亲自驾驶着新出厂的蒸汽机车，牵引着5节车厢，满载10吨货物和70名乘客，沿着16公里长的铸铁轨道，以时速3.9公里跑完全程。这就是世界第一次火车运行，用了4个小时，比马车慢得多。由于缺乏竞争优势，特里维西克的蒸汽火车在商业上一败涂地。这位天才发明家，一生饱受挫折。1810年时，他由于承包隧道工程发生事故而破产。当15年后，蒸汽铁路在英国兴起时，他只能眼睁睁地看着英国人将“火车之父”的桂冠，戴到乔治·斯蒂芬逊的头上。1833年4月22日，特里维西克在贫病交加中死去，连丧葬费都是朋友帮着支付的。

    1829年，斯蒂芬逊工厂为利物浦一曼彻斯特铁路制造的“火箭号”蒸汽火车，运行时速46公里。该车复制品收藏于伦敦肯辛顿科学博物馆。

□ 世界第一条公共铁路

    斯蒂芬逊（George Stephenson）比特里维西克小十岁，他于1781年生在诺森伯兰郡（纽卡斯尔）一个矿工家庭，父亲是煤矿上的抽水蒸汽机司炉工，一家8口全靠父亲的微薄收入维持。斯蒂芬逊自幼未受过良好教育，14岁时他到煤矿做见习司炉工，用工资维持夜校的学费。勤奋的学习，让他很快成为一名熟练的机械修理工。1812年他成为基林沃思（Killingworth）煤矿的机械师，负责维护蒸汽机械。这让他有机会摸透了瓦特蒸汽机的特性。1814年，斯蒂芬逊为煤矿制成第一台蒸汽机车，命名为布卢彻（von Blücher，普鲁士元帅），7月25日进行了首次试验。这台蒸汽机车有一个8英尺长的锅炉和两个卧式汽缸，能够牵引8节矿车（载重30吨），以时速6.4公里前进。但是当时的木轨和铸铁轨道（性脆易裂）不够结实，列车经常压断轨道。在此后的五六年里，斯蒂芬逊先后为各家煤矿制造了16台蒸汽机车，并且与纽卡斯尔的铸造厂，合作改进铸铁轨道性能。1820年，斯蒂芬逊为桑德兰的Hetton煤矿，建成了一条13公里长的矿区铁路。

    凭着丰富的矿区铁路施工经验，从1821年起，在达林顿富商爱德华·皮斯的委托下，斯蒂芬逊开始着手修建世界第一条公共铁路——达勒姆郡斯托克顿—达林顿铁路，全长27公里。他与助手们完成了铁路勘探、设计、施工，并选用百灵顿铁工厂研制的新型锻铁轨道（每根长4.6米，18Kg/m，熟铁韧性较好）。1823年6月，斯蒂芬逊父子在纽卡斯尔开设机车工厂，这是世界第一家专业列车制造厂。经过四年时间的周折施工，1825年9月27日，达林顿铁路举行隆重的通车仪式，斯蒂芬逊亲自驾驶着他为这条铁路制造的火车头“旅行号（Active）”，拉着12节货车和22节客车，装载50吨煤炭和450多名乘客，以时速24公里从达林顿驶到斯托克顿，接着又从斯托克顿拉着煤炭和乘客，返回了达林顿。这是英国第一条公共运输铁路，引起舆论轰动，当然这其中也不乏反对者。

    1826年5月5日，英国议会通过了修建利物浦—曼彻斯特铁路的方案。斯蒂芬逊受聘为总工程师。这条总长56公里的铁路，耗资高达40万英镑，将把英国纺织业之都曼彻斯特，与最大的港口城市利物浦连接起来。工程在反对声和资金短缺的情况下艰难推进。为了回应反对派对蒸汽机车性能的质疑，1829年4月，铁路公司宣布将举行一场火车比赛，为新铁路选择最优秀的牵引动力。10月8日，这场世人瞩目的比赛，在莱茵希里城的铁路线上进行。原本有10部机车参赛，但有5部未能参加。参赛的5部分别是：伦敦赖斯怀特·艾立逊工厂制造的“新奇号”，重2.76吨；达林顿赫克华斯工厂的“无双号”，重4.4吨；纽卡斯尔泰因区斯蒂芬逊工厂的“火箭号”，重4.1吨；利物浦布蓝屈斯制造的“环球号”，重3吨；爱丁堡百士托制造的“坚忍号”，重2.4吨。

    最终，斯蒂芬逊研制的“火箭号”赢得了这场比赛。在15000名观众面前，火箭号击败了故障频发的其他对手，赢得了500英镑奖金。1830年9月15日，利物浦—曼彻斯特铁路举行盛大的通车仪式，首相威灵顿公爵亲自出席。斯蒂芬逊亲自驾驶“火箭号”，牵引着30节车厢和700多名政要显贵，以时速46公里驶达终点，数万名观众脱帽欢腾。到1830年底，利物浦—曼彻斯特铁路共载客7万人次，1831年的运输总收入高达50万英镑，获利颇丰。到1832年，英国已拥有24条商用铁路，最兴旺的一条年运载35万人次旅客以及70万吨货物。到1836年，英国已有724公里铁路（美国为2036公里），将主要工业区连为一体。铁路极大地推动了英国商业贸易和钢铁、机械、建筑工程、地产等行业的发展，并降低了物流成本，成为真正的“经济大动脉”。在英国的示范下，欧美国家掀起了铁路工程竞赛。

    1864年，美国南北战争时期，佐治亚州亚特兰大，火车站废墟里残存的蒸汽机车，LIFE杂志老照片。

来源【专题：世界高速铁路百年史话】