为什么火车没有“火”？

科普中国网 2017-02-21

　　作者：顾保南

　　关键词：蒸汽火车

　　1804年2月21日，英国发明家特里维西克在威尔士展示了他发明的世界上第一台蒸汽机车。从此蒸汽机车开始了长达100多年的独领风骚的时代。但是今天的火车已经看不到喷着浓烟的机车了。那么，你知道导致它消亡的主要原因是什么呢？

　　当你看到熟悉的火车时，有没有想过一个问题：火车又没有火，为什么叫它“火车”呢？

　　其实，早期的火车是有“火”的，那就是我们在影视剧中看到的嘟嘟冒烟的蒸汽机车。它通过煤炭燃烧来产生动力，开动时，车头的烟囱喷出滚滚浓烟，牵引着长长的列车向前飞驶，发出轰隆巨响，壮观且慑人心魄。那么，为什么现在我们在铁路上看不到这种蒸汽机车了呢？

　　蒸汽机车是以蒸汽机为原动力的机车，由锅炉、汽机、车架、走行部、煤水车等部分构成。煤在锅炉中燃烧，把水变成蒸汽，蒸汽进入锅炉下面两侧的汽缸中，推动汽缸的活塞，带动摇杆，再带动车轮转动。蒸汽机车发明于19世纪初期，从19世纪到20世纪初，它基本上是唯一的列车动力源，在全世界近百万千米铁路上广泛使用。1876年，中国也引入了蒸汽机车（上海吴淞铁路），在其后近百年的时间内，它是中国铁路的主要牵引动力。

　　1881年，德国人发明了电力机车。1912年，内燃机车也在德国出现。后来，随着这两类机车技术性能不断提升，成本不断下降。相比之下，蒸汽机车“脏”“噪”“低”“小”的缺点显得越来越突出了。

　　“脏”是指空气污染严重。蒸汽机车锅炉在煤烧水形成蒸汽的同时，大量的水汽、烟雾、碳氧化合物、煤渣等会排放出来，严重污染空气环境，不仅使铁路桥隧等建筑物很容易变脏，而且会影响司机及乘客的健康。

　　“噪”是指噪声和震动很大。蒸汽机车因传动机构及排放的蒸汽会产生很大的噪声，同时因火车头和运煤、水的车皮总质量较大而容易使轨道产生很大的震动。

　　“低”是指能源利用率较低。蒸汽机车能源总效率一般在6%～8%，而电力机车、内燃机车可达24%～28%。

　　“小”是指牵引功率较小。牵引功率是牵引力与运行速度的乘积。功率越大，可以拉的东西越多，跑得也越快。蒸汽机车中牵引功率较大的是前进型机车，可达2000多千瓦，而内燃机车、电力机车的牵引功率可达到它的1.5～3倍。

　　由于这些缺点，蒸汽机车逐渐退出了铁路，被内燃机车和电力机车所取代。20世纪80年代中期，中国内燃机车、电力机车的制造技术日趋成熟。鉴于蒸汽机车的缺点，当时的铁道部决定逐步淘汰蒸汽机车。1988年12月21日，中国的蒸汽机车全面停产。2005年12月10日，中国最后一台蒸汽机车从铁路干线上退役。从那以后，在中国铁路干线上就看不到蒸汽机车的身影了。