鐵路的起源

火車起源於英國，要聊鐵路的主題，必須從英國開始。

鐵路和火車，現在是一對夫妻，有火車的地方，必定是有鐵路，但是，在很久以前，他們不是這樣的。

鐵路，可以看成是軌道交通，最早的軌道交通用的不是鐵軌，用的是最原始材料石頭或者木頭。

我們先說說石頭做的軌道。

在希臘南部是伯羅奔尼撒半島，有個地方叫科林斯地峽，這個半島一邊是愛琴海，連接東方，另一邊是愛奧尼亞海，直達西方，這個地峽寬約6.5公里，最高海拔不過90米。在科林斯城邦，這裡的人原計劃開一條運河，打通這兩個海，但是，最終這裡石頭太硬了，他們挖不動，就乾脆修了條石質軌道，讓車輪沿著這條軌道來運輸貨物，甚至船隻，這就是世界公認的最早軌道——鐵路的祖宗。

我們再來說木頭做的軌道。

秦朝，統一六國，其中一項就是「車同軌」！戰國以前，鋪路材料是用沙土和碎石，車輪則是用硬木製成，還在輪緣外包一層銅或鐵，這樣的輪子在路上行走，久而久之就在路面壓出深溝來，如果車兩輪的間距不一樣，就會有一個輪在深溝里，一個輪在深溝外，這時候，就很容易翻車，所以秦始皇統一中國後，就需要車同軌。

在秦朝高級別的路上，官方就在深溝里放上木頭，馬匹就可以在上面飛馳，故有「馳道」一說，所以，秦始皇修建的「馳道」，現在看來就是「軌路」。中國至今還有「閉門造車，出門合轍」的成語，所以，石頭軌道的祖宗是希臘，而木頭軌道的祖宗是中國。

當然，後來產生了鐵質軌道。

英國有豐富的礦產，採礦業非常發達，礦用車拉出來，路上也就是形成了轍。與中國一樣，礦老闆最初在轍里放上木頭，形成了木質軌道。

1763年，英法七年戰爭結束，刀槍入庫，鐵就有大量的剩餘，鐵價猛跌。礦主為了解決木製軌道容易磨損的問題，趁著鐵價便宜，便將一層鐵皮釘在木軌上，出現了世界最早的「鐵軌」

但是，鐵路大面積的應用卻是另外一件事。

1768年，儘管戰爭已經結束5年了，但是，英國礦廠的鐵塊仍然滯銷。英國什羅普郡煤溪谷鐵工廠的老闆，看到廠里堆積如山的生鐵，賣出去吧，虧本；不賣吧，又要佔用很多地方。他的女婿雷諾爾茨想了個辦法，叫人把生鐵澆鑄成鐵板，鋪在工廠的路上，準備等到鐵價上漲時再賣出去，既改善了道路狀況，又解決儲存問題，一舉兩得。沒想到就是這種板式鐵路，突然發現好用得不得了，竟然在礦區得到推廣應用。

當然，用鐵板鋪路是太浪費了，因為車輪只有兩端，後來，礦廠就進一步把鐵路改製成兩根「L型」角鐵，鐵軌卡住車輪，這就是「凹型」鐵軌的開端。「凹型」鐵軌在運用的過程中，容易被煤屑、垃圾填塞，而且不耐用。

1789年，英國工程師威廉?傑索普，設計出「凸型」鐵軌和外輪緣凸出的鑄鐵車輪，鐵軌表面改成平的，每條鐵軌不超過一米，橫截面是菌形的，菌傘用來支持車輪，菌柄用來增強鐵軌的強度。這就是現在鐵路軌道的雛形。

後來，蒸汽機車出現了，鍊鋼技術也發展了，就用強度更大的鋼軌代替了鐵軌。「菌狀」鋼軌不穩定，沉重的蒸汽機車很容易壓壞脆弱的鋼軌，使火車出軌，甚至造成翻車。於是就把兩條「菌狀」鋼軌合而為一，做成上下兩面都有菌傘，中間由一個菌柄連接的所謂「雙頭鋼軌」，它就像一個啞鈴，打算頂面磨損以後翻過來再用，節省維護成本。理想很美好，現實很殘酷，鋼軌頂部磨耗了，翻過準備用時，發現鋼軌底部也壓壞了，不能使用，因此人們逐漸把鋼軌的下部加寬，設計成「工」字形鋼軌。這種鋼軌既節約材料，又穩定可靠，很快就在鐵路廣泛應用，這就現在還在使用的鋼軌。

提到蒸汽機車，最早製造蒸汽機車的是查德?德里維斯克，他改良的了瓦特的蒸汽機，直接把蒸汽機變成了高壓蒸汽機，然後，把蒸汽機裝在車上，直接在馬路上行駛。

德里維斯克在馬路上溜達玩自己的蒸汽機車後，發現還是在鐵路上行駛好一些，後來，他就把蒸汽機車在鐵路上試驗，但是，由於當時鐵塊的質量不高，蒸汽機車在鐵路上行駛不是很成功，最後，德里維斯克放棄了蒸汽機車研究。

英國在蒸汽機車方面，是長江後浪推前浪，德里維斯克之後，比他小十歲的喬治?斯蒂芬森接過了蒸汽機車大旗。

斯蒂芬森通過自己的努力，成功的克服蒸汽機車要成為運輸工具必須克服的四個問題。

第一，動力不足，機車笨重，導致速度不快，必須對蒸汽機進行改良。第二，由於是蒸汽機的活塞往返運動帶動輪子的前進，在運行中會出現跳躍的問題。第三，需要解決機車倒車的問題。由於閥門與齒輪聯動的問題未解決，當時的機車就像中國象棋里未過河的兵，只能前進，不能後退。第四，鐵軌的質量不高，機車經常壓壞軌道。前三個屬於機車技術，最後一個屬於配套工業技術。

為解決動力問題，斯蒂芬森首先採用迴流鍋爐，增加了鍋爐的受熱面積，燃燒效能有所提高；其次使用了30厘米小直徑的煙囪來增加氣流，他在機車上面安裝了一個排氣管，將廢氣引入煙囪中，既排了廢氣，又增加了動力；更絕的是斯蒂芬森還發明新型閥門和一整套連桿系統，徹底解決了蒸汽機車倒車及機車跳躍的問題，這套裝置被稱為「斯氏閥裝置」，是早期蒸汽機車必備的部件。

斯蒂芬森清楚，為了讓蒸汽機車徹底飛奔起來，必須解決鐵路問題。

1820年，斯蒂芬森與紐卡斯爾的鑄造廠合作，改進了鐵軌性能，為桑德蘭的赫頓煤礦，建成了一條13公里長的礦區鐵路。

1821年，斯蒂芬森在達林頓富商愛德華?皮斯的幫助下，開始著手修建世界第一條運營鐵路：斯托克頓—達林頓鐵路，並擔當這條鐵路的總工程師，不過這也是一條運煤的鐵路。

1830年9月15日，斯蒂芬森負責修建的第一條商業鐵路利物浦—曼徹斯特鐵路通車，這條鐵路連接英國的兩座重要城市：港口重鎮利物浦和工業重地曼徹斯特。

鐵路與火車的結合讓兩者都開始飛速發展。

英國的鐵路的延伸，讓英國開始了瘋狂的投資。英國與鐵路有關的產業部門也開始前進，電信業、冶金業、採煤業、機器製造業等都是依靠鐵路發展了起來，鐵路對英國工業的騰飛起到了重要推動作用。