主题:【原创】英国铁路简史(0)---要想富,先修路 -- 奔波儿
看地图的时候,或者回顾自己走过的那些名城,有一个有趣的现象,就是那些或古老或现代的大都市,无一不是地处交通要冲。国内改革开放之初,有一个响彻四方的口号----“要想富,先修路”,由此可见交通的发达是一个地区乃至一个国家经济发展的必要条件。大大小小的公路、铁路、水路乃至空路,组成了一个国家的血脉,让物资和人员的交流更加方便快捷。而铁路在中国的地位尤其重要,多年以来,一直被众人爱恨交加地称为“铁老大”,而诸如京广线、陇海线都被称为中国的“大动脉”。
说起铁路,则不能不提到现代铁路的发源之地---英国。
在位于爱丁堡的苏格兰博物馆参观的时候,看到了一座蒸汽机车,黑漆铸铁,模样不是很俊俏,但却是火车界的元老。
自打瓦特发明了蒸汽机以后,火车作为一种崭新的交通工具逐渐替代传统的马车,首先出现在英伦三岛的矿山,接着又有了专门的客货运,一个遍及全国的铁路网络逐渐展开,由此拉开了英国工业革命的大幕。
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“其实地上本没有路,走的人多了,也便成了路。”---摘自鲁迅的《故乡》
说到轨道交通,历史可以追溯到古希腊时期。在伯罗奔尼撒( Peloponnese)半岛与大陆相交的地方,是科林斯地峡(Isthmus of Corinth),宽约6.5公里,最高海拔不过90米。公元前九世纪,古希腊人在此造了一条石质的轨道,称为Diolkos,从而能够在爱琴海(Aegean Sea)和艾奥尼亚海(Ionian Sea)之间快速地运输货物乃至船只。
标准铁轨的间距(Gauge)是1.435米,即4英尺8.5英寸。为啥不是别的数,而且有零有整呢?
据说这个间距是古罗马两轮战车(Chariot)的车轮之标准间距,当年由凯撒定下的尺寸。后来这种战车随着凯撒的罗马军团登陆不列颠岛,当地人一瞅,这玩意不错,也照猫画虎,仿制了这种两轮马车。公元410年以后,罗马人离开了不列颠岛,两轮马车却留了下来,并改装成各式各样拉客或者拉货的马车,不过车轮间距却固定了下来。让凯撒没有想到的是,英国人将之发扬光大,并推而广之,现而今,全世界绝大部分铁路都是这个间距。
中世纪以来,在英国,马车被广泛地用于矿山,用来拉矿石。矿山中的道路泥泞不堪,而铺上了轨道以后,马车行驶就平稳快捷许多。最初的轨道是用木头做的,后来替换成铁轨,大大减少了损耗和维护费用。现而今,在捷克的布尔诺(Brno),这种沿轨道跑的马车依旧承担着公共交通的重任。
另外,轨道运输还有一个变种,即缆车(Cable Railway)。例如,在英格兰Lynton和Lynmouth这两个孪生小镇之间,就有这么一座悬崖缆车,完全通过水力驱动,使车辆沿铁轨靠重力作用上升或下降。
真正意义上的第一条铁路到底是哪一条呢?
1807年,在南威尔士的Oystermouth和Swansea之间,修了一条铁轨路,起初被命名为“Oystermouth Railway”,后来又改名为“Swansea and Mumble Railway”。这条铁路的作用是用来运输煤、矿石还有石灰石,偶尔也做点客货运输。当时,拉车的并不是瓦特的蒸汽机车,而是一匹马。但,这就是公认的世界上第一条铁路。
话说这铁轨在不列颠岛刚出现的时候,其实并没有统一的尺寸。比如,英格兰东北部地区的轨距是1.422米(4英尺8英寸),而苏格兰一向喜欢和英格兰对着干,这一次也不例外,他们的轨距是1.372米(4英尺6英寸)。不过,当时的铁路大部分都只用于矿山,而且里程很短,彼此独立,英国还没有统一的铁路网,由于轨距的差异所带来的不便因此并不明显。
标准轨距(Standard Gauge)是由设计了斯托克顿-达灵顿铁路(Stiockton and Darlington Railway)的英国工程师乔治·史蒂芬森(George Stephenson:1781~1848)提出的。史蒂芬森不但是一位优秀的工程师,而且极其有远见地大力推广他设计的统一规格的铁轨,即设定轨距为1.435米(4英尺8.5英寸)。由于史蒂芬森的这一特殊贡献,标准轨距又被命名为“Stephenson Gauge”。
1846年,英国国会通过法案,要求所有的铁路必须使用标准轨距,一直到1892年,不列颠岛上最后一条使用宽轨的大西线(Great Western Railway)也才全部换用标准铁轨。由此可见,在做“书同文,车同轨”这种功德无量的大事儿上,还是需要有始皇帝这种人物。
不过,“车同轨”仅限于英国本土。比如在当时依旧处于英国殖民统治之下的印度,于1853年拥有了第一条铁路。这时候,距离英国国会正式推行标准轨距已经过了7年。可在印度,英国人修起铁路来还是随心所欲,或曰各自为政,当然也不排除也有因经费拮据而不得不采用窄轨铁路的情况。其结果是,21世纪的印度,印度超宽轨(1.676米)、标准轨、米轨(1.0米)和其它窄轨纷纷表示情绪稳定,愿意和谐并存,当然,由此产生的不便自有忍耐力堪称举世无双的印度普通百姓承受。
在北美大陆,起初只有东北地区使用标准铁轨,而其它地方,使用的铁轨则是五花八门,短的只有1.219米,而最宽的却达到了1.829米。1862年,横跨北美大陆的铁路开始修建,这条铁路采用了标准轨距,随着铁路的延伸,精明的美国人发现了统一铁路轨距的重要性,索性以此为契机,在1886年就基本完成了“车同轨”的任务。
而此时,远在北方的俄罗斯却坚持己见使用俄式宽轨(1.52米)。这一轨距,是由Pavel Petrovich Melnikov(1804~1880)上校确立的。作为一名军方首席铁路工程师和沙皇俄国的交通部长,Melnikov经实地勘察,认为标准铁轨不适合于俄国的土地,因为俄国的冬天比较寒冷,而一到春季,土地解冻,泥土泛浆,导致土层松软,必须要使用宽轨才能保证铁路的稳定性;另外,与他国保持区别,能够防止在敌国入侵时利用本国的铁轨快速调兵。一个世纪以后,入侵苏联的德国军队充分地享受了这一“好处”。民国期间,“山西王”阎锡山在修建同蒲铁路的时候,也玩过这一手,不过他造的是窄轨,害国累民,徒留得骂声一片。
而说起窄轨铁路,是指轨距小于标准轨距的铁路,一般距离在0.914米(3英尺)和1.067米(3英尺6英寸)之间,其优点是成本低、曲率半径小,可以适用于坡度较大的地形。中国第一条铁路线---建于1876年7月3日的吴淞铁路就是这样一条窄轨铁路,其轨距为0.762米,仅有标准轨距的一半多一点。但这还不是最窄的,云南鸡街到石屏有一条0.6米轨距的铁路,全长176km,但后来石屏至个旧段被改造为米轨,仅鸡街至个旧段仍保持原状,于1990年前后废止。现而今,窄轨铁路主要是分布在东南亚和南美洲。
以下这张图显示的是世界各国铁轨轨距分布情况。
马屁股的宽度决定了战车的宽度
战车的宽度决定了轮距
轮距决定了轨距
轨距决定了火车的宽度
火车的宽度决定了火箭的粗细
火箭的粗细决定了航天飞机的大小
如果爱丽丝漫游奇境里面的公爵夫人在场,她一定会说:由此得出的教训是:
修窄轨的地方,马屁股也小,火箭也细
中国的火箭直径是由铁路隧道决定的,美国的航天飞机助推器没有限制.
英国人走的时候 给印度留下了5万多公里铁路, 到现在 印度的铁路才6万多公里长
古代的车轮没有现在这样的胶轮胎,就是石头路面压久了也会出现两条深深的车辙,山西有个古关口,石砌路面就留下了约十几厘米深的车辙。而在古代普遍的土路面,这个过程之更为迅速,只要一场大雨再加几天的太阳。
有了深深的车辙,不管是马车、牛车、人力车,车轮就会掉进去。如果轮距与车辙距相差较大,就会一个轮在辙里一个在外歪着走,相差不大时会卡在里面动弹不得。所以为了自己的行路方便,即使没有皇帝下诏车轮距也会自然趋向统一,没有统一规定时造车者会选择最早形成的车辙宽度作为轮距。
一般来说,一个来往频繁的运输区域内会自然形成统一的轮距,但交流较少的另一个区域会是另一个宽度,这各区域之间的统一就需要皇帝了。中国的周代时各诸候国的轮距不同,没有一个国王会主动把轮距改成别国的标准,就是秦统一后如果秦始皇不下令这些地方也不会愿改。
至于铁路的轮距,最早的铁路是马车走的,所以设计者会习惯地选择马车的统一轮距。但这只是习惯不是必须,因为刚开始的铁路都是各地自建的,修铁路者不会考虑让别人的车在上面走,所以轮距是可以自由选择的。只有各公司铁路互连后或一个根本没有铁路的国家规划铁路网时统一轨距才会提上议事日程,否则火车在各公司铁路之间互跑就会很麻烦。中俄之间铁路运输,货物得倒装,客车得换轮副,耽误很长时间。
中国铁路选择1435的原因我看就是因为中国早期铁路是(西)欧洲人建的。如果中国直到解放后才开始修铁路,十有八九会选择苏联的1524,二连浩特到集宁的铁路最早是按苏联标准建的,直到1966年才改成标准轨。我当年所在工程队的老师傅们就参与了当时的改建,说是一夜之间就改好了。木枕的铁路改窄也方便,只要把一侧的钢轨撬起来重钉一下就行了,只是道岔处麻烦一些。
维多利亚和南澳大部用宽轨——1,600 mm (5 ft 3 in)
新南威尔士用标准轨—— 1,435 mm (4 ft 8.5 in)
昆士兰、塔斯马尼亚、西澳和南澳部分地区用窄轨——1,067 mm (3 ft 6 in)
每提到这一点,我们教物流的老师就要嘲笑一番。
1776年,天才的工程师瓦特(James Watt:1736~1819)在格拉斯哥大学所拥有的一台老旧不堪的Newcomen蒸汽机的基础上,开创性地发明了分离式冷凝器(Separate Condenser),正式推出了第一台真正实用化的蒸汽机,并作为“蒸汽机之父”名标史册。从此后,比什么人力、马力、牛力这些生物能强大百倍、千倍乃至N倍的化学能终于走上了前台,瓦特蒸汽机开始大规模地应用于英国的矿山和工厂,工业革命的号角被吹响了。不过,几百年后,人类在天天为减碳发愁的时候,会不会抱怨瓦特?
1802英国发明家理查·特里维克西(Richard Trevithick:1771~1833)发明了高压蒸汽机,并将其用于南威尔士的Penydarren冶铁厂。在冶铁厂老板Samuel Homfray的支持下,特里维克西把自己的蒸汽机装上轮子,通过齿轮传动,造出了第一台蒸汽机车。Homfray老板对这匹奇丑不堪的机器怪兽很感兴趣,买下了蒸汽机车的专利,并且和另一位冶铁厂老板订了500金镑的赌注,赌自己这匹机器怪兽能够拖动十吨的铁块跑完Penydarren到Abercynon之间16公里的铁路。1804年2月21日这天,在众人的见证之下,这匹怪兽拖着十吨生铁、五辆大车、七十个人,成功跑完了全程。但这第一趟火车之旅用时四小时五分钟,平均速度才3.9公里/小时,比走路也快不了多少。但是,这在当时轰动一时,人们第一次见证了蒸汽机车的巨大能量。不过,Homfray出够了风头又赢了一大笔钱以后,土财主的本性暴露无遗,他居然把史上第一台蒸汽机车拆了,继续用蒸汽机去他的铁厂抡大锤。
2004年,英国发行了一枚两英镑硬币,其背面镌刻着这世界上第一台蒸汽机车。
隔着大西洋,美国工程师彼特·库珀(Peter Cooper)也设计并制造了一台四个轮子的小火车,并将其命名为“大拇指汤姆(Tom Thumb)”。为了打开影响,1830年8月28日,他在巴尔的摩---俄亥俄铁路(Baltimore and Ohio Railway)的一条铁路复线上,开动自己的小火车,与一匹马车展开了一次别开生面的竞赛。在大部分路段上,小火车都一路领先,可最后因为机械故障火车停了下来,被甩在马车身后。
在火车刚出现的时候,大多数人都报着看稀奇甚至嘲笑的态度来对待这个新事物。的确,那时候的火车其貌不扬,体弱多病,而且速度奇慢。但现今的百米飞人博尔特刚生出来的时候,不连爬都不会嘛?
在若干有识之士和工程师们并肩合作下,一匹匹喷云吐雾威力无穷的机器怪兽越来越多地出现在世界各地的铁路上。1821年,英国工程师乔治·史蒂芬森(George Stephenson:1781~1848)被任命为Stock and Darlington Railway的首席工程师,他不但开创性地推出了标准轨距(Standard Gauge),而且设计出一辆崭新的蒸汽机车,并将其命名为“Locomotion No.1(一号机车)”。这辆蒸汽机车有了锅炉、烟道、汽缸,而且用轴传动代替了效率较低的齿轮传动,已经初具现代蒸汽机车的雏形。
史蒂文森的儿子罗伯特·史蒂芬森(Robert Stephenson)在父亲的影响下,对蒸汽机车也很感兴趣。1823年,小史和老史,以及另外两位合伙人一起,在纽卡斯尔(Newcastle)成立了罗伯特·斯蒂芬森公司(Robert Stephenson and Company),专门设计并生产蒸汽机车。1829年,斯蒂芬森父子推出的“火箭”号(Stephenson's Rocket)在蒸汽机车大赛上,因其速度快性能可靠一举夺魁,其最高时速已经达到了47公里。1830年,他们又推出了速度更快的“行星”号(Planet),将卧式锅炉的内外火箱和烟箱合二为一,这种形式的锅炉后称为“机车式锅炉”。“行星”号机车的两个汽缸装于锅炉前端的烟箱下部车架内侧水平位置,称为内汽缸式机车,只有一对动轮,装在后部,轴列式为2-2-2。蒸汽机车的基本构造形式除广泛采用外汽缸式(汽缸装于车架前端两外侧)外,迄今无多大变化。
在史蒂文森父子和其他工程师的努力下,蒸汽机车将马儿们赶下了铁轨,终于一统江湖。
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http://www.snopes.com/history/american/gauge.asp
澳洲的运输是以卡车为主,对于面积略小于中国,而人口只有上海市的澳大利亚来说,铁路的成本太大了。
相对的澳洲的卡车运输非常发达,从东到西都不用火车,都是卡车,所以才有很特殊的road train 这种运输方式。
已经10年过去了。没有飞机,没有电灯,没有汽车,没有相对论。
新世纪的开端很不精彩.