事件概况

1925年，美国新泽西州的中央铁路使用了第一辆220千瓦的小型柴油机机车。后来很快出现了2574千瓦甚至5516千瓦的大型机车，可以牵引超过5000吨的货物，速度高达145千米/时。内燃机车的效率和清洁性都大大超过了笨重的蒸汽机车，而且不像电力机车那样受限制，美、英、加等国都在10年内实现了内燃机车化。内燃机车成了铁路的主人。

事件背景

虽说电力机车可以获得较高的速度和前引力，但无论由高架线供电还是由第三轨供电，对于几千千米甚至几万千米的远距离铁路线来说，费用是相当大的，一旦供电线路中断，铁路运输就不得不停止。第二次世界大战后，柴油机车的性能和制造技术迅速提高，功率增加了近一倍，并逐渐向大功率发展，加之石油价格低廉，促进了内燃机车的发展。美国、英国、加拿大等国都在10年左右的时间内实现了内燃机车化，内燃机车成了铁路的主人。而相对于柴油机车的“胞弟”燃气轮机车而言，最早的燃气轮机车是瑞典人与1933年制造的，此后，法国、美国都制造不同功率的燃气轮机车，并投入使用。燃气轮机车的优点是：对燃油质量要求不高，制造和修理简单，用水极少，不怕寒冷，外界气温越低，它的工作效率越高。但它的不足之处是：效率比柴油机车低，噪音大，对材料的耐热性很高，在这一程度上制约了燃气轮机车的发展。

对比电力机车和燃气机车，柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。但由于柴油机用的燃料是柴油，它的粘度比汽油大，不容易蒸发，而其自燃温度却比汽油低，因此，可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要有，柴油发动机的气缸中的混合气是压燃的，而非点燃的。柴油发动机工作时，进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点的时候，温度可以达到500-700℃，压力可以达到40—50个大气压。活塞接近上止点时，供油系统的喷油嘴以极高的压力在极短的时间内向气缸燃烧室喷射燃油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，可燃混合气自行燃烧，猛烈膨胀产生爆发力，推动活塞下行做功，此时温度可达1900-2000℃，压力可达60-100个大气压，产生的扭矩很大，所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油设备上。

发展

20世纪初，国外开始探索试制内燃机车。1924年，苏联制成一台电力传动内燃机车，并交付铁路使用。同年，德国用柴油机和空压缩机配接，利用柴油机排气余热加热压缩空气代替蒸汽，将蒸汽机车改装成为空气传动内燃机车。1925年，美国将一台220千瓦电传动内燃机车投入运用，从事调车作业。30年代，内燃机车进入试用阶段，30年代后期，出现了一些由功率为900～1 000 千瓦单节机车多节连挂的干线客运内燃机车。第二次世界大战以后，因柴油机的性能和制造技术迅速提高，内燃机车多数配装了废气涡轮增压系统，功率比战前提高约50%，配置直流电力传动装置和液力传动装置的内燃机车的发展加快了，到了20世纪50年代，内燃机车数量急骤增长。60年代期，大功率硅整流器研制成功，并应用于机车制进，出现了交—直流电力传动的2 940 千瓦内燃机车。在70年代，单柴油机内燃机车功率已达到4 410千瓦。随着电子技术的发展，联邦德国在1971年试制出1 840 千瓦的交一直一交电力传动内燃机车，从而为内燃机车和电力机车的技术发展提供了新的途径。内燃机车随后的发展，表现为在提高机车的可靠性、耐久性和经济性，以及防止污染、降低噪声等方面不断取得新的进展。 中国从1958年开始制造内燃机车，先后有东风型等3 种型号机车最早投入批量生产。1969年后相继批量生产了东风4等15种新机型，同第一代内燃机车相比较，在功率、结构、柴油机热效率和传动装置效率上，都有显著提高；而且还分别增设了电阻制动或液力制动和液力换向、机车各系统保护和故障诊断显示、微机控制的功能；采用了承载式车体、静液压驱动等一系列新技术；机车可靠性和使用寿命方面，性能有很大提高。东风11客运机车的速度达到了160 公里/小时。在生产内燃机车的同时，中国还先后从罗马尼亚、法国、美国、德国等国家进口了不同数量的内燃机车，随着铁路高速化和重载化进程的加快，正在进一步研究设计、开发与之相适应的内燃机车。

世界机车发展史

1804年，英国人德里维斯克改进瓦特的蒸汽机，造出了一台货运蒸汽机车。他将锅炉制成管状，使得蒸汽压力大大增加，而且比较安全。后来，他又把这种蒸汽机装在铁路马车上，于是，出现了最早的蒸汽机车。　最早的载客火车也是英国人德里斯维克发明的。1808年他在伦敦建造了一条圆形的轨道，用蒸汽机车牵引，专门用来拉客人。这是第一辆真正的载客火车，但当时人们并没有人任识到它的重要意义。1810年，英国人史蒂文生开始自己动手制造蒸汽机车，到1814年他的“布鲁克”号机车开始运行，这台机车有两个汽缸、一个2.5米长的锅炉，装有凸缘的车轮可以拉着8节矿车载重30吨，以6.4千米/时的速度前进。在以后的10年中，史蒂文生造了12辆与“布鲁克”号相似的火车头，虽然在设计上没有突破前人的成就，但他以经预见到火车时代即将到来。　 18世纪初，随着生产力的发展和生产效率的不断提高，工厂迫切需要运进大量原材料，同时将产品输送到世界各地，人们渴望用蒸汽动力车取代马车，以加速交通运输的发展。蒸汽机车运载能力大，而且能长距离运输，很快就夺得了运输业的冠军，使人们对它刮目相看。1830年以后，蒸汽机车的动轮由两对或三对发展至四、五、六对，热效率、牵引力和功率都有所提高。

蒸汽机车虽然得到广泛应用，但也存在着许多难以克服的缺点，比如他运送的煤的1/4被他自己“吃掉”了，他每行驶80千米~100千米就要加水，行驶200千米~300千米就要加煤，行驶5000千米~7000千米还要洗炉;他在行驶中要排放黑烟，污染环境，尤其是在过山洞时，浓烟难以散出去，影响旅客和车上工作人员的健康…… 正是由于这些原因，曾经辉煌一时的蒸汽机车开始退出历史舞台，逐渐被新一代的电力机车和内燃机车所取代。 1879年，德国人西门子制造出一台小型电力机车，由150负直流发电机供电。这台“不冒烟”的机车引起人们极大的兴趣，电力机车从此发展起来。1890年，英国的电力机车正式用于营业;美国于1895年开始将电力机车应用于干线运输;以后德国、日被相继研制出了实用的电力机车。 1879年，世界上第一条电气化铁路在柏林建成。这有西门子公司设计的铁路长约600米，有三根铁轨，其中一根专门用来输送电力。 1881年，柏林电气化双轨铁路建成。其中一根铁轨为火线，另一根为地线。1885年，西门子──哈尔斯克公司成立，修建了长6000米的电气化铁路，首次采用高架电线来输送电流。1904年，瑞士又架设了单向交流电压1.5万伏的高压电线，为500马力的BB型电力机车供电，从此，电气化铁路迅速发展起来。 20世纪出，美国通用电气公司组装了一辆汽油机车，用内燃机带动发电机，在通过发电机带动电动机，推动机车前进。柴油机发明后，由于它的经济性好，很快在铁路上得到广泛应用。　1925年，美国新泽西州的中央铁路使用了第一辆220千瓦的小型柴油机机车。后来很快出现了2574千瓦甚至5516千瓦的大型机车，可以牵引超过5000吨的货物，速度高达145千米/时。 最早的动车出现在1906年，是英国人制造的一台电传动150千瓦汽油动车，可作91人，并带有行李间，用于不繁忙地段。到了二三十年代，柴油动车发展迅速，采用功率在300瓦以下的卧式柴油机，运行速度可达140千米/时。

随着动车功率的增大，人们开始在动车后面加挂一节或几节轻型无动力车辆，形成动车组。动车组两端均装有驾驶台，到达终点后不必掉头，即可返回起点站，使用非常方便。同时动车组的运营费用低，起动加速和制动减速都比较快，运营速度逐年提高。1981年，法国TGV型电动车组在巴黎和里昂之间是运行的速度创造了380千米/时的记录。

1863年1月，英国伦敦建成了世界上第一条地下铁路，地铁的客运量大，速度快，安全舒适，是解决大城市交通问题的有效途径。一列地铁列车能载800~1200人，相当于十几辆公共汽车的载客量;它的速度也比公共汽车快1~2倍;且不必占用街道面积，靠电力牵引是城市免受污染，因此，许多国家的大城市都大力修建地下铁路。 为了提高车速，保证安全，减少地面建筑物的拆迁，人们想到了建造高架铁路。1836年，英国建造了格林威治──伦敦的高架铁路，　接着，　美国在纽约市内也假期钢结构立柱式高架铁路，但这种结构的铁路噪声和震动都很大，影响周围居民的安宁，因此，钢筋混凝土高架桥式铁路在城市中应运而生，后来，还在高架桥的两侧装设了隔音壁，使噪声进一步减小。 到1950年，全世界已有近百个国家和地区建成铁路并开始运营。从20世纪30年代开始，铁路受到来自公路和航空等运输方式的威胁，　英美和西欧各国纷纷把重点放在改进和更新现有的铁路系统，提高火车的运行速度上，目前的火车与早期的火车相比，速度高了十几倍，　列车总重量与机车功率都提高了数百倍。 火车速度的提高除了与动力有关外，还与其所受阻力有关，主要包括滚动阻力、空气阻力和加速阻力，而空气阻力与车速的平方成正比，　即每提高10倍的速度就要增加100倍的动力，滚动阻力也随车速的增高而迅速增大，当车速超过200千米/时后会产生剧烈的振动和噪音。因此，为使火车速度越来越快，各国专家纷纷在增加动力和减小阻力上各显神通。 1988年4月，第二代高速列车在法国问世。这列火车由10节车厢组成，共有485个座位。人们为这种机车精心设置了悬浮减震装置以及新型低噪音、低震动空调设备，还装备了新的信号系统和新的信息网络。机车车体造型更具流线型，大大减小了空气阻力，运行时最高速度达到300千米/时。 气垫列车是利用功率很强的航空发动机向轨道上喷射压缩空气，使列车的车体和轨道之间形成一层几毫米厚的空气垫，从而将整个列车托起，悬浮在轨道面上，再用装在后面的螺旋桨使发动机推动机车前进。法国是最早修建气垫列车的国家，20世纪60年代，在巴黎和奥尔良郊外建成了两条气垫悬浮式铁路，一条长18千米，另一条长6.7千米，列车的试验速度为200千米/时~422千米/时。 磁悬浮列车的最大优点是没有车轮与轨道之间的摩擦力，德国是最早研制磁悬浮系统的国家之一。日本于1977年制成样车，1979年在宫崎县进行了超高速磁悬浮列车试验，时速达517千米。磁选列车具有噪音小，震动轻微，对环境污染小，运行安全、舒适等特点，是未来铁路运输发展的主要方向。 火车作为路上交通工具，气势非凡，生来就有长、大、重、快的优势，在长达一个世纪的时间里居于陆上运输的霸主地位。但20世纪以来，许多国家开始向交通运输多样化方向发展，铁路运输面临挑战，为适应不断变化的形势，各国铁路开始冲破传统模式，进行大规模的技术改造，并积极研制各种新型列车。在技术革命不断发展的时代，未来的火车速度还将提高，未来的铁路运输必将越来越快。