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200年:从第一辆蒸汽火车到中国高铁

已有 473 次阅读 2018-2-9 11:15 |个人分类:科技历史|系统分类:海外观察| 火车, 中国高铁, 欧洲之星, 欧洲火车联营

          200年:从第一辆蒸汽火车到中国高铁

-华庆新-

1814年英国工程师斯蒂文森设计建造运行世界第一辆火车,至今200年了。世界变了,人类最重要的交通工具,也发生了翻天覆地的变化。本文杂谈火车之祖世界第一辆蒸汽火车,以及我乘坐各种火车的亲身经历:中国老式火车、欧洲联运火车、欧洲之星,还有中国高铁。

200年:从第一辆蒸汽火车到中国高铁

1 左,1814年斯蒂文森的第一辆火车,车速6.4公里/小时;右,2014年南车测试世界最快的剑头式高铁列车,速度达605公里/小时

火车之父斯蒂文森

谁是火车之父?有报道说是英国人特里维希克和维维安,虽然他们在1807年确实成功地用蒸汽机推动了车子,可车子太笨重,在普通道路上难以行走,之后也就弃之不用了。直到1814年,穷苦出身还曾在煤矿工作的英国工程师斯蒂文森将立式锅炉改成卧式锅炉,造出在铁轨上行走的蒸汽机车,又在车轮边上加了轮缘,以防火车出轨,成为现代式样的火车之祖。他还曾在承重的两条路轨间,加装了一条有齿的轨道,避免轨道行走也会产生的车轮打滑。在机车上装上棘轮,让它在有齿的第三轨上滚动,并带动机车向前行驶。这第三轨,下面在瑞士齿轨车还会说到。

十九世纪英国兴起的工业革命,给英国工程技术人员带来创新活力。斯蒂文森出生贫苦,父亲是煤矿的蒸汽机司炉工。母亲没有工作,一家8口生活很艰难。斯蒂文森14岁就到煤矿,当见习司炉工。虽然他没上过学,但聪明好学,勤奋钻研,很快掌握机械、制图等方面的知识。一次,他用书本上学到的知识,结合工作实际,设计了一台机器,得到煤矿总工程师赞赏,就此走上发明创新之路。在工业革命年代,沿用了两三千年的马车已经完全不适应新时代。新时代就有新需求,新需求就逼着人们搞创新。经过不懈努力和公司的资助,他设计制造的世界第一辆火车于1814年问世,车速6.4km/h。拉的是几斗车的煤,完全适用于他以前工作的煤矿。经过几年不懈的改进,1825年9月,在英国的斯托克顿附近挤满了4万余名观众,斯蒂文森亲自驾驶世界上第一列火车驶来,大地微微颤动。一声尖利激越的汽笛声中,机车喷云吐雾地疾驶而来。它拖着12节煤车,20节车厢和450名旅客。人们难以置信,不相信自己的眼睛,不相信这怪物铁家伙,竟有这么大的马力。雷鸣般的欢呼声,铜管乐队奏出的乐曲声,七门礼炮同时发射的轰鸣声,标志着世界开启了火车时代。这列火车以每小时24公里的速度,从达灵顿驶到了斯托克顿。四年后他的火车达到近60公里/小时。斯蒂文森设计制造的火车沿用至今200年,铁路运输事业就从那天开始。直到今天,火车仍然是世界上重要的运输工具,在世界国民经济中发挥巨大的作用。

中国的老火车

中国最早的火车线路是清朝同治年间,由英商在上海修建,后来清政府购回。光绪23年全线建成,但当地百姓听信煽动加之迷信,愚民群起反对,酿成毁路风潮,停运过一段时间。新事物出来,在中国总难逃厄运!

记得老舍1939年有过《火车集》的短篇小说集,梁实秋也写过《火车》的散文,在当时火车确实是现代文明的象征。民国时期最豪华的火车是津浦线的蓝钢车,头等卧车装饰美观阔气。不过当时的富豪也常在厚厚软软的华美地毯上随意吐上一口浓痰,显示阔佬的气魄,留下富豪乘坐的痕迹。

本人乘火车始于中学,集体从上海到昆山等近处,虽然距离短,孩童还是很高兴。而独自乘蒸汽机车的火车是1958年到北京上科大以后,几乎一年一次,印象颇深。当然从中学课文里就知道詹天佑的故事,大学同学集体去居庸关长城,经过青龙桥火车站人字形铁轨,看到了黑色的詹天佑铜像,令人肃然起敬。五、六十年代乘火车过长江,是先把长长的列车拆分成三四节列车一段,分段由轮渡船摆渡,从浦口到下关,或者倒过来从下关到浦口。绿皮车厢的列车一节节拉到轮渡上并排摆放,运气好可以看到开阔的长江江面,更多的时候是面对另一辆列车,人看人,窗对窗,一会儿就无聊无趣了。从1958年到1968年南京长江大桥建成,我走过多少次?记不清了。每次都要等待很长时间(两三小时?),夏天闷热,乘客超载,列车暴晒在大太阳底下,大人吵小孩闹,加上厕所异味,旅客个个烦躁难耐,让我们进一步领教南京这长江三大火炉的威猛威力!

  京沪线是全国最重要繁忙的铁路线,超员是经常事。身为学生,买过两次站票。要从上海一直站到北京,可不是易事!记得一次是实在太累,就找到张报纸,铺在木制坐椅底下,自己创造个座位底下的‘卧铺’。虽然脑袋两旁就是有座旅客的臭脚丫子,困了累了也闻不见。椅子上的乘客对此也抱宽容态度,知道大家都不容易!后来还有一次,也是站票。站了1-2小时,看到一排座位靠走道是一位身材瘦小的女子,就厚着脸皮,请她能否挤一挤,给我个座椅犄角坐坐。这才又度过一次全程站票之苦。不过,有苦也有乐。一次从上海出发,坐在靠窗的位子,这是难得的好事。对面坐着一位五六十岁江南的老农,带软粗呢子的毡帽。和我以上海话聊过几句后,一时无聊就自己喜滋滋从衣服上衣内里拿出一个扁平酒壶,估计小二两装。就着一包花生米,喝了两口香喷喷的老酒,自得其乐。忽然,火车紧急刹车,放在小桌上的宝贝酒壶不幸倒下。老农脸色突变,一脸的沮丧,用上海郊区农村口音口中念念有词道:“罪过呀!罪过!!”一边立即伸出舌头,连连舔舐着小桌边条挡住没有下流到地上而还在桌面流存的酒汁。舔舐干净后,抬头对我满意的一笑,表情既懊丧又满意。我也连连点头尴尬一笑,既非嘲笑亦非嬉笑。估计旁观者会认为我像英国人,看到一位衣着体面的绅士却忘记扣好裤子拉链时的尴尬表情。这也是多次京沪线火车旅行留下的难忘一幕!

还有一次由北京去上海,开车刚到天津,广播就说全体旅客下车:山东路段发洪水,此车不得不停运。列车改由海路联运,从塘沽港上海轮开到烟台,再上小火车到济南,然后转道津浦线回上海。从海港顺利上船,也是我第一次登上海轮,看着慢慢落入海平面的火红太阳,在海面拉伸出一道金光灿灿的色带,在海波中上下颠簸。心里还着实感谢铁路部门的安排,在六十年代条件有限,他们还能这么快速接起运输长龙,让旅客安安稳稳有个海船的三等卧铺,应该受到表扬!海轮在渤海湾内海平稳行驶,甲板上的旅客开始侃大山。其中最吸引人的是一位老者说,津浦线上曾经有土匪劫持整个列车的大案。他还开玩笑说,希望我们这列车不会遇到这等好事!  

  打劫蓝钢火车是民国12年,啸聚津浦线山东临城抱犊谷的孙美瑶盗匪所干的特大案件,轰动世界新闻界。这伙土匪原先是他哥哥为匪首,兄弟俩是富二代。老哥死后孙美瑶接任,知道蓝钢火车上全是富豪,还有外国人。他精心策划算好时间,在南京的列车到达前,扒掉了一段铁轨,逼停了火车。枪声过后,手持长短武器的几百号土匪冲进火车,开始打劫。200多位惊恐万分的乘客,不得不将钞票、黄金、手表、外汇等拱手交出,十几个洋人也不能幸免。孙美瑶有点文化阅历,他的目的并不就是这些浮财。他烧掉了火车,把中外肉票押回了匪巢抱犊崮,然后与政府谈判。有大批中外人质在手,他不着急。外国公使团知道有他们的公民、商人记者被绑,向北洋政府提出强烈抗议,要求北洋政府不得使用武力。北洋政府最终答应了土匪的三个苛刻条件:一、政府交赎金万大洋;二、孙美瑶及部下收编为山东新编旅,孙美瑶为旅长;三、此部改编后听调不听宣。历时37天的津浦路火车大劫案得以和平解决。当了半年旅长,孙美瑶还是被设计杀掉。劫车枭雄,灰飞烟灭。这段故事惊险,为海上航行增添了趣味,到21世纪在电影《让子弹飞》中得以再现,也让人记起那个年代中国曾有的混乱!

欧洲联运火车及瑞士轨道车

1987年我在瑞士苏黎世高工(苏黎世高等工学院,ETH)工作,7月有几天假期,听同事说欧洲火车联营的好处,就一人乘夜间火车由苏黎世到维也纳。到火车站,没有检票口,自己按标识找到火车,里面没有几个人。我一人躺三个座位的车椅,整节车厢也就七八个人吧。火车准点出发,到达的大小站也是分秒不差。车行一小时后才有列车员查票。傍晚列车行进在绿草茵茵的山间,时而有房屋点缀,每个窗台都摆放着红红绿绿的花盆,令人陶醉其中。夜幕降临,躺卧下来听火车行进有节奏的声音,立即进入梦乡。到瑞士-奥地利边境,警察上来验看证件,5分钟后火车继续前进。天亮时到达音乐之都维也纳,第一次领略了欧洲联运火车的优点。从瑞士到奥地利的铁路、水路,都是令人陶醉的温情之旅。一路所见,满目温馨,茵茵绿草,森森山林,岸芷汀蘭,郁郁青青详见我的博客文章《心系奥地利圣沃尔夫冈》,请点击:http://blog.sina.com.cn/s/blog_92a26c930102v5wh.html回程就有经验了,核对好列车运行时间表,在莫扎特故居萨尔斯堡游玩4小时,又搭火车继续西行;到冬奥会所在地茵斯布鲁克下车2小时,最后晚上到苏黎世。这次经历印证了朋友所说:只要有列车运行时刻表,一个人旅游特别自由安全和方便准时。

有了第一次乘欧洲火车的经验和甜头,87年底在苏黎世高工工作完毕回国前,又是一个人买联运通票。花四天时间朝四个方向在瑞士玩遍了所有主要景点。每天清早从苏黎世出发,奔向一个方向的目的地,中间还会下车到一两个景点看看,晚上搭火车回到苏黎世,省去住宿费。好在苏黎世地处瑞士的中心,去过的国家有邮票之国列支敦士登,城市有伯尔尼、巴塞尔、卢采恩、卢伽诺、洛桑、日内瓦、贝利佐纳,还上过圣女峰。中间看到瑞士人经常夸赞的爬山专用火车轨道车,但没有细看,不明其所以然。2012年欧洲11国17天随团游,到卢采恩的皮拉图斯山Pilatus山;坐世界最陡轨道缆车登皮拉图斯山Pilatus山,南望碧水,北看雪山。上山乘缆车,下山坐齿轨列车。原来如下图所示,这才明白铁轨中间有平躺的长条齿轨,两个圆形齿轮盘应该是列车底部的转动轮。相互咬合,不会有意外事故,是世界最安全的高山电气火车。详见本人博客文章,《登皮拉圖斯山》:http://blog.sina.com.cn/s/blog_92a26c9301016jf4.html

200年:从第一辆蒸汽火车到中国高铁

2 远看下山的红色齿轨列车行走在高山峻岭绿草积雪间,那还是夏天。

200年:从第一辆蒸汽火车到中国高铁

3 即使看到行车轨道,仍不明白。而这模型一目了然,是反向齿轮咬合

  不过搁现在,我就不敢一个人如此铁路游。说不定在奥地利走上一伙大胡子中东难民,即使人家不做什么,我心里也难免发毛……。

欧洲之星Eurostar

2012年欧洲11国17天随团游,先飞到伦敦,乘欧洲之星到布鲁塞尔。第一次体会了名号响亮的高速列车,但大失所望。欧洲之星是一条连接英国与法国巴黎及比利时的高速铁路,离开伦敦后穿过英吉利海峡隧道,到法国里尔,此处是铁路丁字形线路的交口,一路向东到比利时布鲁塞尔,一路朝南到巴黎。它时速号称300公里/小时,但我乘坐的这列列车是特慢列车。在海峡下隧道里开行应该慢点,这合理。到达法国欧洲大陆,这车还是慢吞吞的似乎电力不足?!车上设备一般般,和中国高铁运行前的火车结构装饰大体相同。因为不是新车,也无所谓。车上没有速度显示屏幕,根据自己开汽车20多年的经验,我估计车速也就是50公里/小时,绝对超不过60公里/小时。许多在平行于铁路的公路甚至小路上开的汽车都超过这欧洲之星。汽车司机还招手示意,有点奚落嘲笑这特慢的欧洲之星!为什么这么慢?是我们这班列车倒霉碰到的?还是有特别原因?不清楚,其车头也脏兮兮的!

话说回来,欧洲之星最早是1994年开始运行,2007年提速,有丰富的经验。列车的调度和线路轨道的调度问题十分重要,其车速的瓶颈在于欧陆与英伦之间的隧道,也即双向来往伦敦与欧洲大陆的班次。欧洲之星没有出过最大交通事故。而2011年温州动车事故造成40人死亡的悲剧,说明计算机调控十分重要。近来有报道某女子吊在京沪高铁车门让整个列车停运以等待她迟到的丈夫,真是闻所未闻!保持整个高铁系统按照设定的程序正常运行,是千万高铁旅客的生命保障,必须严格遵守,来不得半点延误!

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4 伦敦圣潘可拉斯车站Eurostar始发站,大厅与百年前的建筑无异。

欧洲似乎还没有贯通整个欧洲的高铁网,据说欧洲铁路轨道的宽窄不同,这是否也是欧盟全面搞高铁必须面对的一个问题。火车诞生于欧洲,铁路的技术也应该更新于欧洲。2013年参加环地中海邮轮游,停靠海港,离自己感兴趣的目标旅游地还有些距离。我就事先做足功课,网络查找欧洲联运的火车时间表。嘉年华邮轮停靠在Civitavecchia港口, 我们俩立即上岸,先搭大巴赶到火车站,核对清楚到达罗马的时间车次,又赶到月台。开始还怕意大利人生活懒散,不守时间。不过还走运,火车中规中矩,按时出发。这天我们完全是自由行动,安排景点很多,万一错过,赶不上邮轮离港的钟点,就麻烦大大的!好在正点到达圣彼得大教堂车站,沿台波河走到圣天使堡,走过天使桥,一直到建筑大师贝尼尼设计建造的四河广场看那些辉煌的雕像。最后来到罗马此行最重要的目的地:罗马博尔盖赛博物馆。这次游轮游已经是二访罗马,只为亲眼目睹贝尼尼的雕刻杰作。有道是:中世纪最好的绘画在梵蒂冈西斯廷教堂,最好的雕刻在罗马博尔盖赛博物馆。而我十分喜爱、特别欣赏的天才雕刻大师贝尼尼的主要杰作的原型,就在这博物馆。参见博客文章:《雕刻天才贝尼尼的艺术杰作:参观罗马博尔盖赛博物馆》http://blog.sina.com.cn/s/blog_92a26c930101csnf.html

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5 欧洲之星的车头脏兮兮的,这可是大英帝国的脸面。清一下有何难?

感谢意大利的铁路系统,让我如愿以偿观看到贝尼尼的旷世杰作!也按时搭火车赶回邮轮码头。邮轮继续前行到Livorno港口,也是两人自由行,下船上火车经过比萨,因已经拜访过,没有下车,一直到达佛罗伦萨。火车上对坐的意大利女子很热情,主动和我们说话,介绍行走路线。到火车站下车后还陪着我们走一大段路,来到一个小汽车站。不久开来一辆我这辈子乘过的公交车里最最小的客车。它只有三四个座位,其他人全都人挨人的挤在一起。一共能装7-8个人。车棚顶只比我头顶高出几厘米。我们在车里对领路女子挥手感谢,她才按原路返回。真是位热心的好人。后来才知道,到老城区道路特别窄小,古城不让大改样,只有这小小的公车可以通行。

日本火车也坐过一次,但不是新干线,那是一次偶然机会,因日本机场工作人员的错误,我们没有赶上去北京的航班而搁浅在东京。转机时错走了几步,不让回头,而成田机场的工作人员居然不懂英文,男的要我们下楼梯,楼下女工作人员却要求我们回返走楼上。前后左右居然没有英文标志,提着不轻的箱子,回到三楼,男的又要求我们下到一楼。七搞八搞就耽误下一航班。经过据理力争,机场同意安排住宿,第二天同一班次飞北京。次日清早,天气大好,我们俩就乘火车去东京市中心看看。因为事前完全没有准备,上了火车才打听哪站下车。可老人、年青人、车警居然谁都听不懂英文,虽然他们也急于想表达意思,但没有一个说得。,也可能次要原因是日本人可怕的英文发音。这车厢很一般,座位不多,我们只能站着,一路看到不少火柴盒子似的大板楼,与七十年代的中国建筑无异。可能离市区还有距离。车子走走停停,晃悠近一小时才到市中心的皇宫,误打误撞碰到个旅游好去处。我想新干线列车肯定会好多了!惭愧,在美国生活20多年,却没有坐过美国的火车Amtrak,所有出行不是飞机,就是开车!

中国高铁:速度与激情

从未乘过中国高铁,2017年回国特意设计旅游路线:先飞到扬州,再普通火车到南京,最后乘坐中国的国家名片京沪高速列车由南京回北京。我们所说高铁,应该包含列车和铁路线两个概念。常见的CRH标号(China Railway High-speed)是指列车而不是铁路。另外还应有计算机运行调控系统。高速铁路的‘高速’定义为250公里/小时以上列车组。

在南京站终于等到我们要搭乘的高铁列车从上海来临,子弹头式的银亮车头独目抢眼,车厢宽敞明亮,即使是二等的座椅也十分舒适,就像飞机的商务舱。时速最高到307KM!不过车厢还是略有点摇晃,我两次想竖立硬币都没有成功。能成功竖立硬币,是否只能在直线路段?沿路两边是大片大片绿茵茵的青苗,间隔着一排排高大整齐的杨树,加上江南特有的粉墙黛瓦的农舍,真是一派好风光。当然,我猜当地政府是否有统一规定,要格外重视高铁沿线的视觉享受,特意规划而成。高铁沿线有这片田园树林,也是高铁运行的多一层安全保护吧?比较下来,中国高铁确实是世界一流!

200年:从第一辆蒸汽火车到中国高铁

6 中国的高铁名片,多漂亮的流线型车头!(照片来自网络)

 

我乘坐的G142高铁列车是上海到北京的列车,全程4个半小时。如果晚两个月,我就可能搭上复兴号,那是2017年6月双向首发京沪线。复兴号有几种,标号为CR400的400,是代表最高速度可达400km/h,持续运行速度为350km/h350公里时速下复兴号与和谐号380相比,总能耗下降了10%。由于京沪高铁旅客占中国高铁旅客的六分之一以上,经济能力强、需求强,所以在京沪线会保持350km/h时速

200年:从第一辆蒸汽火车到中国高铁

7 2017年4月我乘坐的和谐号G142高铁车头

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8 速度保持恒定在307公里/小时。此车有八节车厢。

说到高铁车速,20141月南车创纪录的测试速度达到605公里/小时。在上百种车头中,剑头型的空气阻力最小,如图1所示。2017年七对复兴号还在武广高铁线上创造了世界最先进的客运时速350公里高速列车(曾达388km/h),都超过日本的记录320km/h。中国目前高铁里程数为世界之冠!

高铁应用了很多黑科技!我没有见过高铁的轨道,据说采用无砟(无碴)轨道。那是一种浇筑道床混凝土一次成型的轨道技术由钢轨、扣件、单元板组成,起减震、减压作用。无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成,而路基不用碎石,钢轨、轨枕直接铺在混凝土路上。这种轨道是当今世界先进的轨道技术,可以减少维护、降低粉尘、美化环境。怎么铺轨?据说百米长的成型轨,经特殊焊接成500m长,再由铺轨机铺设焊接成千米无缝线路。而根据常识,钢轨热胀冷缩,要求接缝。这些不起眼的轨缝,使列车运行时产生令人讨厌的‘卡塔卡塔’声。而高铁因有特制钢轨联接零件强制锁定在轨枕上,消除这杂声,也避免车轮与钢轨的撞击,大大增加了车轮的使用寿命。这些技术细节我们不知道也不关心,只知享受高铁的舒适和快捷。

春节将到,又要开启世界最大规模的周期性人口迁徙!2018年春运40天,客运人数将在30亿人次左右,其中铁路预计发送旅客量3.93亿人次,每天平均一千万人奔忙在高铁线上,与家人过个团圆年,这是忙碌一年的人们最大的响望!又有多少人在高铁上憧憬着与亲人团聚的场景!

火车从蒸汽车头到燃气车头再到电气车头,车速由最初的6.4km/h到现在的600km/h,提速100倍。这全是拜科技创新所赐!中国高铁是后起之秀,之前有德、日、英、法、韩国的高铁,出名的是日本新干线。这几国之间,应该相互学习,互相借鉴。虽然难免会有竞赛,希望是友好互助、开放互利的。高铁非儿戏,一旦出事,非同小可。现在提倡全球一体化,高铁技术的日新月异,也应该是全球化,互惠互利,共同开启更美好的明天!

2018年2月8日于波士顿




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