軌道交通運輸(五)- 蒸汽機車發(fā)明的先驅(qū)

1760年熊尉,工業(yè)革命拉開序幕塑悼。英國的James Watt (1736年1月19日 – 1819年8月25日)是工業(yè)革命的核心人物裸弦。他發(fā)明的蒸汽機是整個工業(yè)革命的基礎。整個英國和世界的其他國家工業(yè)各領(lǐng)域的變革都是圍繞著蒸汽機作喘,軌道交通也不列外理疙。蒸汽機車的發(fā)明和應用,就是工業(yè)革命的成功的一個典范泞坦。


James Watt


1712 Newcomen steam engine窖贤,蒸汽機工作原理圖



瓦特(Watt)蒸汽機設計圖

在蒸汽機車發(fā)明以前,法國的工程師Nicolas-Joseph Cugnot (26 February 1725 – 2 October 1804)。在1769年赃梧,首先向人們展示了原始的蒸汽機動力車輛滤蝠,蒸汽機第一次在交通領(lǐng)域的應用。


Nicolas-Joseph Cugnot (26 February 1725 – 2 October 1804), 和他的蒸汽機車輛


Cugnot蒸汽動力車輛授嘀,1769年



Cugnot的蒸汽機和車輛


英國人William Murdoch 曾是一名蒸汽機的工程師物咳,在當時大名鼎鼎的 Boulton & Watt 公司工作,Boulton先生是Watt 先生的合作伙伴蹄皱,他們的公司Boulton & Watt為世界各地生產(chǎn)蒸汽機览闰。

1784年,William Murdoch, 蘇格蘭人巷折,在Birmingham制造了一個尺寸不大的蒸汽機車的工作原型压鉴,只有一英尺高。說實在的锻拘,無論從實用程度油吭,還是創(chuàng)造的時間,Murdoch先生的工作遠不及Cugnot先生的成就署拟。但不知為什么婉宰,William Murdoch 的歷史地位高多了。不知道William Murdoch 的工作與軌道交通有何直接聯(lián)系芯丧。幾乎所有有關(guān)蒸汽機車的史書都提及William Murdoch芍阎。


William Murdoch (Murdock) (21 August 1754 – 15 November 1839)



Murdoch 蒸汽機模型


Murdoch蒸汽機車原理圖

從1784年Murdoch的蒸汽機車輛模型到1802年間,近30年缨恒,蒸汽機在軌道運輸中的應用一直在醞釀之中谴咸,其中,英國的William Reynolds骗露,在1787年岭佳,提出建造蒸汽機車的設想。美國的John Fitch萧锉,在1794年珊随,在圖紙上構(gòu)造了蒸汽機車。直到1804年柿隙,一個真正的軌道蒸汽機車才橫空出世叶洞。英國工程師 Richard Trevithick (13 April 1771 – 22 April 1833),制造了第一臺世界上的軌道蒸汽機車禀崖,他最卓越的貢獻是制造了第一臺高壓蒸汽機衩辟,并把這臺蒸汽機應用到了實際 尺寸的軌道車輛中,是貨真價實的蒸汽機車波附。1804年2月21日艺晴,世界上第一臺蒸汽機車拉五輛貨車(wagon)10噸鐵的載重昼钻,附加70個人,從Penydarren 鐵礦 到 Merthyr-Cardiff 運河全長九英里封寞,以每小時5英里的速度然评,順利地抵達目的地。

這次試運狈究,還有一個小故事碗淌,Samuel Homfray 是那個時期有名的工業(yè)家,他對高壓的蒸汽機非常感興趣谦炒,鼓勵和支持Trevithick把蒸汽機應用到軌道運輸贯莺。試車那天,他非常興奮宁改。Penydarren鐵礦的老板Crawshay先生卻格外擔心蒸汽機車的性能缕探。于是兩人下賭500先令,如果火車滿載去空載回还蹲,就算Homfray先生贏爹耗。結(jié)果列車順利到達,卻在回程路上氣缸漏氣谜喊,不得不停了一夜修理潭兽。老板Crawshay先生為此要悔賭,發(fā)生了爭議斗遏,最后誰贏了這場賭注山卦,不得而知。


Richard Trevithick(13 April 1771 – 22 April 1833)


1981年 根據(jù)原始圖紙復制的Trevithick蒸汽機車诵次,陳列在英國威尼斯國家博物館


世界第一臺蒸汽機車账蓉,英文稱為“Coalbrookdale locomotive” 造于1802年

由于當時的鐵軌是“L”形鑄鐵軌道,承受不了蒸汽機車的重量逾一。所以這蒸汽機車也沒有投入到實際運營中铸本。

Trevithick的初始成功,贏的了當?shù)兀ㄓ鴸|北部)新城堡地區(qū)的煤礦老板和工程師們的支持遵堵。那里成為英國蒸汽機車主要的研發(fā)中心箱玷。Trevithick再接再厲,為其它煤礦連續(xù)建造了三臺蒸汽機車陌宿。其中最后一輛“誰能追上我”號(Catch me who can)建于1808年锡足,用在倫敦表演展示,Trevithick建造了一個演示環(huán)形軌道壳坪,車速達到當時的最高速度12mph (19km/h)舱污。不過當時的軌道是鑄鐵的,雖然建環(huán)形軌道是為了表演弥虐,卻成了一個試驗場所扩灯。試驗再次證明鑄鐵軌道太脆弱,幾個星期后霜瘪,軌道斷裂珠插,列車出軌,展覽結(jié)束了颖对。


“Catch me who can “ 號蒸汽機車捻撑,環(huán)形展示區(qū)。

1812年缤底,Matthew Murray, 使用John Blenkinsop 的專利顾患,成功地制造了 雙缸齒條蒸汽機車(twin-cylinder rack locomotive)“Salamanca ” 號。 首先軌道非常特殊个唧,不但帶有邊緣江解,而且邊緣外側(cè)嵌有齒條結(jié)構(gòu)。另外機車有三對驅(qū)動輪徙歼,中間的驅(qū)動輪和軌道齒條咬合犁河。 機車是為英國的Middleton 鐵路公司設計制造的。

在“Salamanca”問世之后魄梯,John Blenkinsop 又在1812年下半年桨螺,1813年,1815年制造了三臺類似的機車酿秸,分別命名為“Lord Wellington”, “Prince Regent” 和 “Marquis Wellington”灭翔。德國皇家鋼鐵公司(Royal Iron Foundry)也用Blenkinsop 的專利在1816和1817年 建造兩臺齒條驅(qū)動式蒸汽機車。遺憾的是沒有找到這位大師(John Blenkinsop)的畫像辣苏「蜗洌可笑的是人們常把Matthew Murray的肖像混為John Blenkinsop。

Matthew Murray (1765 – 20 February 1826)



Salamance號蒸汽機車



齒條驅(qū)動蒸汽機車



1813-1814年考润,“Puffing Billy” 號誕生狭园,它是由 William Hedley和Timothy Hackworth 為 Wylam 煤礦(Colliery )制作。Hedley是項目負責人糊治,Wylam 的業(yè)主是 Blackett先生唱矛,當然是投資人。? Hackworth是工程師井辜∫锴“Puffing Billy”號的主要技術(shù)特點是,蒸汽機不直接驅(qū)動輪對粥脚,而是驅(qū)動傳動軸窃肠,然后由傳動軸上齒輪驅(qū)動車輪軸。由于蒸汽機的幾個鏈接桿刷允,顯露在機車上方和側(cè)面冤留。被形象地戲稱為“螞蚱”碧囊。蒸汽機車的牽引方式接近現(xiàn)代的機車,稱粘著牽引(adhesion)纤怒,牽引力在車輪和軌道間產(chǎn)生糯而。這與Murray 的 “Salamanca” 齒條牽引截然不同。 “Puffing Billy” 號 被應用在Wylam 煤礦-Lemington(泰恩河)線上運煤泊窘。直到1869年退役熄驼。原機的“Puffing Billy” 號幸運地被保存下來,現(xiàn)保存在英國國家科學館烘豹。

1815年瓜贾,William Hedley,和Timothy Hackworth 為 Wylam 煤礦(Colliery )制造了第二臺相同的蒸汽機車“Wylam Dilly”,1862年退役携悯,現(xiàn)陳列在蘇格蘭科學博物館祭芦。

照片中看到的機車有兩對主動輪和兩對從動輪 公8個輪子。在機車使用初期蚌卤,由于機車太重实束,曾用10個輪子,分散每一輪對的重量(專業(yè)用詞-軸重)逊彭。直到1830年后咸灿,高強度軌道引入后,機車有改回原來的8輪侮叮。


William Hedley (13 July 1779 – 9 January 1843)


Timothy Hackworth




“Puffing Billy” 號


“Puffing Billy” 號


“Puffing Billy” 號陳列在倫敦英國國家科學博物館

接下來的是蒸汽機車的先驅(qū)是 George Stephenson避矢。有史書把Stephenson先生譽為世界鐵路之父,盡管這有些爭論囊榜,但是蒸汽機車的發(fā)明是英國人的驕傲审胸,無可置疑。現(xiàn)在世界上的標準軌距 4 feet 8 1?2 英尺(1,435 mm), 就是Stephenson制定的卸勺。這章介紹Stephenson在蒸汽機車方面的貢獻砂沛。

1814年,Stephenson設計了車輛動力機械傳動裝置曙求,稱為Blücher (or Blutcher). 該裝置將蒸汽機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)速度和扭矩傳送到輪軸和輪對上碍庵。Stephenson也仔細觀察和總結(jié)了其它公司已經(jīng)或正在試用的蒸汽機,構(gòu)想了自己的蒸汽機設計悟狱,同時研究了輪軌間的粘著力静浴,確保這粘著力足以牽引貨車,而不需齒條結(jié)構(gòu)挤渐。在他的努力下苹享,第一臺Killingworth蒸汽機車在1814年?7月,開始試運浴麻,能夠拉以4 mph (6.4 km/h)的速度得问,牽引30噸的貨車囤攀。

在1814-1825年間,Stephenson為Killingworth煤礦設計制造了十幾臺(有記載16臺)的臺蒸汽機車椭赋,被后人稱之為 Killingworth蒸汽機車抚岗。

1825年9月25日,在由國家投資的公共鐵路Stockton and Darlington 鐵路開通運營儀式上哪怔,Stephenson的蒸汽機車風牽引了一列客貨混編的火車駛向終點,向人們展示了蒸汽機車的軌道運輸時代已來臨向抢!

George Stephenson (9 June 1781 – 12 August 1848


Blücher 車輛齒輪傳動裝置


Killingworth 蒸汽機車认境,1814-1825年間制造


Killingworth 蒸汽機車


Stephenson's 蒸汽機車 1825年9月25日 曾在 Stockton and Darlington 鐵路開通的儀式上牽引客貨混編列車。該機車現(xiàn)陳列在 英國 Darlington 鐵路中心博物館

1829年10月挟鸠,Stephenson 和他的兒子 Robert Stephenson叉信,帶著他們新制造的蒸汽機車“Rocket”號參加一個重要的蒸汽機車比賽,這是鐵路歷史上著名的“Rainfall Trail”艘希。比賽的目的選出最好的機車作為即將完工的從利物浦(Liverpool)到曼徹斯特(Manchester)鐵路的干線機車硼身。5輛機車參加比賽。其中還有Timoth Harckworhde “sans Pareil” 號, John Ericsson 和 John Braithwaite的“Novelty” 號覆享,John Reed Hill 和 Timothy Burstall 的 "Persevere" 號佳遂。比賽沿著一英里的軌道,進行前進和倒退的表演撒顿。結(jié)果只有“Rocket”號完成全程比賽丑罪,贏得了這份機車制造合同。從此Stephenson父子公司成為世界著名的蒸汽機車制造廠商凤壁,為英國吩屹,歐洲,北美洲和世界各地鐵路提供蒸汽機車拧抖。


Stephenson 的”Rocket“號


Timothy Hackworth 的“Sans Parieil” 號蒸汽機車煤搜,


Novelty, build1829 年


Persevere唧席, 1829 年




下一章“蒸汽機車時代”- 從1830年-1960擦盾。

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