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?

【专家解说】：">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。