第7章 斯蒂芬逊

　　姓名：乔治·斯蒂芬逊

　　出生地：英国诺森伯兰

　　生卒年：1781-1848年

　　历史评价

　　乔治·斯蒂芬逊一生未受过正规的文化教育，但他刻苦自学，勤于钻研创新，发明和制造了世界上第一辆蒸汽机车，被尊为铁路之父，开创了人类交通史上的新纪元。

　　斯蒂芬逊于1781年6月9日出生在英国诺森伯兰（今纽卡斯尔）的华勒姆村。父亲是煤矿工人，母亲是普通的家庭妇女。全家八口人全靠父亲一人挣钱养活，生活非常困苦。为了分担家中的生活重担，8岁起他就去给人家放牛，10岁时在煤矿上做些零活，14岁就跟随父亲到煤矿正式上工。

　　当时，煤矿里已经广泛使用瓦特改良的蒸汽机抽水。斯蒂芬逊来到矿上，先是担任蒸汽机司炉的助手，擦拭机器，给机器加油，做烧火工。斯蒂芬逊生性好钻研，他对蒸汽机能带动抽水机极感兴趣。别人修理机器时他在旁边细心观察，了解机器的构造和性能。他还利用工余时间用泥巴制作蒸汽机、锅炉、汽缸、飞轮，做得和真的差不多。

　　为了填补科学知识的空白，斯蒂芬逊决心从头学起。他开始在附近的一所夜校里读书，每周三个晚上上课。从此，他节衣缩食，把每一分能省下来的钱都积蓄起来，用来选购必要的书籍和交纳学费。白天他要到煤矿干活，随身带着书本，不放过可以利用的分分秒秒，有空就学；晚上下班回家，吃过晚饭，就伏案灯前，又如饥似渴地攻读起来；为了贴补家用，还得抓点空暇时间给人家刷补皮鞋、修理钟表，生活过得非常紧张。在夜校里，斯蒂芬逊和七八岁的孩子们一起上课，他一点也不感到害羞。他坚持刻苦学习，春夏秋冬，风雨无阻。随着时间的推移，斯蒂芬逊的知识也逐渐增多。他阅读各种科学知识的书籍，探求蒸汽机的奥秘。这样，他不仅熟悉了各种机器的使用情况，而且掌握了它们的理论知识。到1800年，19岁的斯蒂芬逊已经是矿上一名心灵手巧、艺高技深的机械师了。

　　斯蒂芬逊生活的十八九世纪是资本主义迅速发展时期。特别是1769年，苏格兰的瓦特发明了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用，使手工业性质的小生产发展成大生产，大大推动了工业革命。这就把交通工具的改革提到日程上来。

　　相关链接

　　蒸汽机车

　　蒸汽机车是利用蒸汽机，把燃料（一般用煤）的热能变成机械能，而使机车运行的一种火车机车。它主要由锅炉、蒸汽机、车架走行部和煤水车四大部分组成。

　　蒸汽机车按工作性质分为客运机车、货运机车、调车机车。

　　客运机车是适用于牵引旅客列车的机车。

　　货运机车是专门用于牵引货物列车的机车。

　　调车机车是专门用于编组站或调车场进行列车编组、解体作业的机车。

　　蒸汽机在20世纪中开始被内燃机车取代。

　　1801年，英国人特列维蒂克制造出了第一台蒸汽机车。可是试车的时候，他在点火以后跑去喝水，等他喝水回来，机车早已烧坏了。3年以后，特列维蒂克又制造了一台机车，取名“新城堡号”。这台机车只有一个汽缸，机身很大，力量很小，靠齿轮传动，开起来声音震耳欲聋，一摇一摆，变换速度困难，经常出轨。特列维蒂克连遭失败，灰心丧气，就不再研制机车了。

　　1807年，美国的富尔敦发明了汽船，基本上解决了水上运输问题。但陆上交通工具仍以马车为主，不能适应生产发展的需要。这一年，英国的特勒维也制造出了一个火车头。这个火车头重5吨，每小时能走8公里，最多拉十几吨货物，但经常出事故，因此没有实用的价值。许多人都嘲笑特勒维说：“你的火车，还不如我的马车跑得好呢！”特勒维一生气，再也不去研制火车了。

　　就是在这种情况下，斯蒂芬逊开始了研究火车。斯蒂芬逊想，煤矿上的蒸汽机能把深井里的水抽上来，特列维蒂克和特勒维制造的机车能拉得动十几吨重的东西，这力量是从哪里来的呢？他仔细观察，反复思考，终于悟出了其中的奥妙。原来，火车拉得多，跑得快，全靠着“大力士”蒸汽机。

　　为了掌握蒸汽机的原理，斯蒂芬逊不怕吃苦，长途跋涉，步行1000多公里，特意来到瓦特的故乡苏格兰，在那里整整工作、学习、研究了一年。他不知疲倦地阅读了许多有关蒸汽机的书籍，研究了蒸汽机的发展演变历史，实地考察了各种类型蒸汽机的特点。

　　从瓦特研究发明蒸汽机的过程中，斯蒂芬逊懂得了飞轮可以积蓄能量，保持机器的匀速运转；通过曲柄连杆的传动，可以把活塞往返的直线运动，变成车轮旋转的圆周运动。更重要的是，斯蒂芬逊明白了能量转变和能量守恒定律。煤燃烧放出能量，水受热变成蒸汽得到能量。啊，原来是蒸汽的能量推动活塞往返运动，带动车轮旋转，火车便向前运动了。所以，汽缸里的蒸汽温度越高，能量就越大，火车就可以拉很多的货物，而且比马车跑得更快。

　　斯蒂芬逊在总结和掌握了前人制造蒸汽机车的经验教训以后，便开始研制新的蒸汽机车。他把当时的立式锅炉改成卧式锅炉，用扩大炉膛的办法，来增加锅炉的受热面积和蒸汽。而且，把立式锅炉改成卧式，高度降低，行走、转弯也就平稳、灵活多了。此外，他还在车轮的圆边加上了轮缘，防止火车发生出轨事故，保证行车安全。

　　经过多年的研究和反复的试验，斯蒂芬逊在1814年，制造出了他的第一辆蒸汽机车“布鲁海尔”号。7月25日，斯蒂芬逊的机车进行了第一次试车，吸引了不少人前往观看。这辆火车头运行在平滑的轨道上，载重30吨，牵引着8节车厢，行驶时不会脱轨，但行驶的速度很慢。从坎林沃斯煤矿到港口，距离不到15公里，要行驶近2个小时。由于没有装配弹簧，车开起来，震动得很厉害。观看试车的人们议论开了。有人讥笑斯蒂芬逊：“你的车怎么还不如马车呀！”有的人找到他说：“你那玩意儿拉东西不中用，可声音比打雷还响，把牛马都给吓跑啦！”人们说的倒也是实情。试车时，由于震动太大，连路基都震塌了；放汽时声音尖得吓人，把沿线附近的牲口惊得乱跑乱叫，引起农民恐慌。一些原来赞成试验蒸汽机车的官员，现在也起劲反对，断言用蒸汽机车作交通工具是不可能的。

　　机车模型

　　斯蒂芬逊并没有因为试车的不理想而气馁。他以巨大的勇气和毅力，决心总结经验，对火车头继续进行研究和改进。

　　为了减轻火车行进时的震动，斯蒂芬逊在火车上装置了减震弹簧。

　　为了进一步提高锅炉的受热面和蒸汽量，加大机车的牵引力和延长锅炉的使用时间，斯蒂芬逊在锅炉里面增设了20多根小烟管。让炉膛里冒出来的高温烟，从小烟管排出去。

　　经过改进，斯蒂芬逊于1815-1816年，又重新制造了两台更为完善的蒸汽机车，分别是“威灵顿”号和“我的上帝”号。机车的牵引力和行驶速度都有显著的提高。

　　1823年5月30日，英国国会通过了火车法案。但是当时还没有一家专门的机车制造工厂。6月，斯蒂芬逊和皮斯及迈克（制造锻铁钢轨的铁工厂主）决定共同出资，合作开设一家机车制造工厂。这是世界上第一个机车制造工厂。他们在纽塞的福街购买了土地，雇佣工人开始为斯托克顿及达灵顿公司制造两部火车头。

　　斯蒂芬逊在这种机车的对轮上首次采用了联轴组装，使机车的性能比过去大大提高了一步。

　　为了防止温度太高引起锅炉破裂，斯蒂芬逊从薄玻璃杯传热快、不会炸裂中得到启示，没有采用增加锅炉壁厚度的办法，而是在锅炉的烟道中添置了一些预热管，使废热气从管外经过。这样，加入锅炉的冷水先经过预热管预热。然后再进入锅炉，就可以避免加入冷水时，因温度剧烈变化引起锅炉破裂。

　　为了流通空气，减少噪音，斯蒂芬逊把汽缸里的废汽，用小管通到烟筒里去，利用小管里蒸汽向上冲力，使煤烟出得比原来更通畅，使炉膛中的空气循环加快，煤也就烧得更欢了。

　　经过这一系列的改进，斯蒂芬逊终于造出了牵引力大、运行安全的机车“旅行1号”。1825年9月27日，斯蒂芬逊亲自驾驶这辆机车在斯托克顿—达灵顿铁路上成功进行了试车表演。

　　不久，英国政府决定，在利物浦和曼彻斯特两大城市之间修筑一条铁路。斯蒂芬逊被聘请为负责修筑这条铁路的工程师。在当时的条件下，这是一项规模空前的大工程。他和工人们一起，克服了重重困难，很快就把这条铁路修成了。与此同时，斯蒂芬逊继续致力于火车的研究和改进工作，并与他的儿子罗伯特·斯蒂芬逊一起，设计制造了一台取名“火箭号”的新火车头。

　　斯蒂芬逊在研制火车方面取得的巨大成功，大大鼓舞了人们研制火车的兴趣。1829年10月，在利物浦附近的赖布尔，举行了一次火车比赛。应征参加这次比赛的共有三列火车，一辆马拉车，比赛刚开始，有一列火车因为锅炉破裂，退出了比赛。另一列火车跑了44公里，因为汽缸破裂而失败。惟有斯蒂芬逊的火车——“火箭号”，以46.4公里的时速（平均时速22.6公里），拖着17吨重的货物，安全行驶112.6公里，顺利到达终点站曼彻斯特。它的速度比那辆四套马车高出两倍以上，荣获比赛冠军。

　　从此，火车得到了人们普遍的称赞和重视，正式登上历史舞台，使陆上交通运输的发展，进入了一个新的时期。

　　1848年，终生致力于发展铁路交通运输事业的斯蒂芬逊与世长辞，终年67岁。

　　——传世佳言——

　　既然基础等于零，那就从零开始吧。