五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】英国铁路简史(0)---要想富,先修路 -- 奔波儿

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家园 【原创】英国铁路简史(6.2)---既生瑜,何生亮(下)

1892年,德国工程师鲁道夫·狄塞尔(Rudolf Diesel:1858~1913)基于热力学中的卡诺循环(Carnot Cycle),设想将吸入气缸的空气高度压缩,使其温度超过燃料的自燃温度,再用高压空气将燃料吹入气缸,使之着火燃烧。根据这一原理,狄塞尔发明了压缩点火式内燃机,并用自己的姓,即Diesel为这种新型发动机命名。

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当时,最好的蒸汽发动机的热能比只有10~15%,也就是说90%左右的能量都是在做无用功。而狄塞尔的这款内燃机的热能比却超过了50%,这也就意味着内燃机能够提供比蒸汽机更加强大的动力,更为重要的一点是内燃机第一开始使用液体燃料来提供动力。

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狄塞尔起初用的是绿色恐怖份子们最钟爱的“生物柴油”---狄塞尔牌花生油,不过这东西当然比不上柴油经济实惠,很快被淘汰,让世人爱恨交加的石油时代到来了。

内燃机是造出来了,可又笨又重,如何将其装到火车头上呢?鼎鼎大名的兵工厂(Arsenal)的工程师Herbert Akroyd Stuart(1864~1927)也造出了一款使用柴油的火车头,但由于设计和技术上的缺陷,其发动机功效比很低,被称为“准内燃机”(Semi Disel)仅限于兵工厂内部的铁路使用。

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一直到1912年,狄塞尔和另一位德国工程师阿道夫·克劳茨并肩合作,再加上瑞士Gebrüder Sulzer火车头厂,三方合股,成立了Diesel-Sulzer-Klose工厂,研制出了第一辆内燃机车头,同年,内燃机车头在瑞士的Winterthur-Romanshorn铁路上的处女秀获得成功。在这之后,德国和瑞士工程师们不断进行技术改进。1914年,一战爆发,内燃机的研发工作被迫中断,此时,内燃机车头的重量为95吨,功率为883千瓦,最高时速突破100公里大关。

欧洲的内燃机研发工作因战火停滞不前的时候,在隔岸观火的美国,工程师们接过了创造革新的接力棒,继续向前。1914年,GE(通用电力)的工程师Hermann Lemp(瑞士裔米国人)发明了Diesel-Electric(柴电传动)系统,即利用火车机车上柴油引擎带动发电机转化成电力,再由牵引电动机带动车轮转动。可以说,电力传动柴油机车是一种自携发电机版的电力机车。

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由于这一革命性的设计,该型内燃机车不但能够在有架空线的铁路线路上运行,而且也能在普通铁路上运行,使其适用范围大大扩展。与传统的蒸汽机车相比,内燃机车动力强大,没有煤烟污染,而且维护要相对容易。在北美大陆,柴电机车迅速成为铁路线上的主力。

1935年,德国Krauss-Maffei, MAN and Voith公司则推出了液压传动的(Diesel-Hydraulic)内燃机车,这一类型的内燃机车较电传动机车简洁,重量轻,不像电力传动机车同时需要发电机,整流柜/逆变器和电动机等部件才能运作。即在同样的机车重量下,液传机车的功率一般都比电传机车大。但其缺点是,在速度和载重量方面则比不上电传机车。

英国的工程师们20世纪的上半叶都在忙啥呢?当时的英国铁路系统被四大铁路公司瓜分,大家都有自己的火车头厂,因此也只用自家产的火车头,一副关起门来过家家的气量。除了在英格兰折腾电力火车,大家依旧醉心于喷云吐雾的蒸汽机车。

1935年,苏格兰工程师Nigel Gresley(1876~1941)为伦敦---东北铁路(London and North Eastern Railway)设计了一个顶盔贯甲的蒸汽机车头---A4 4468 Mallard,其最高时速达到了惊人的每小时125.88英里,即202.58公里,这一纪录标志着蒸汽机车的极限。

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上世纪50年代,交通法案(Transport Act)通过以后,四大家中的大西铁路公司(Great West Railway)才将内燃机车引入英国。这之后,蒸汽机车一直坚守到60年代末期,才真正从主要铁路线上退役。21世纪的现在,在乡野的一些旅游线路上,英国人依旧坚守着古老的蒸汽机车,他们会骄傲地指着火车头说:“蒸汽机车,是俺们约翰牛造出来的!”

风流总被雨打风吹去。

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