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如今火车没有了“火”,已经名不副实了。真正的火车是那喷烟吐雾,响彻云霄的蒸汽机车。
“火车跑得快,全靠车头带”,“火车不是推的,牛皮不是吹的”。在人们传统的印象中,火车就是喷烟吐雾的蒸汽机车,自1814年英国人史蒂芬森制造蒸汽机车以来,机车牵引铁路发展的历史,已经走过了蒸汽机车、内燃机车、电力机车三个时代。
一、蒸汽机车
蒸汽机车是利用蒸汽机把燃料(一般为煤)的化学能变成热能,再变成机械能而产生牵引力的一种火车机车。19世纪,铁路最先出现的机车是以蒸汽推动的,到第二次世界大战结束时,蒸汽机车仍是世界主流的最常见的机车。
19世纪80年代,中国拥有的第一台蒸汽机车是唐胥铁路的工程技术人员用工矿机械零件“拼装”出的一台两轮对简易蒸汽机车。但是,19世纪的中国并无机车生产能力,铁路运营机车均从国外采购,主要有英国、美国、德国、法国、日本、俄国、意大利、奥地利、捷克斯洛伐克、比利时、罗马尼亚等国家。中国铁路也因此被称为“万国机车博物馆”。
1947年(民国三十六年),美国通过联合国救济总署向我国无偿援助了160辆美国产MCCS蒸汽机车,后中国人将之改名为KD7型蒸汽机车。该型机车车轴排列为1-4-0式。车头前端挂有一个大铃铛,火车运行时“叮当”作响成为该机车的一大特色。KD7型蒸汽机车由于其性能优良,牵引力大为中国铁路服役长达43年之久,直到1989年才完全从浙赣铁路退役。
1949之后,铁道部先后建立唐山、大同、大连、青岛四方、资阳等机车车辆工厂,蒸汽机车逐步实现了国产和量产。1952年,青岛四方机车车辆厂制造出了。中国第一台解放型蒸汽机车。随后,四方、大连、唐山、大同等机车车辆厂陆续生产了近万台蒸汽机车,蒸汽机车也一度成为我国铁路运输的主要牵引动力。主要型号有解放、胜利、前进、上游、建设、和平、反帝、跃进、人民、星火、红旗等各种车型。
这些机车以往曾为中国各个铁路局所使用,其后逐渐被内燃及电力机车取代。至1990年代,部分从铁路局退役的“前进”型蒸汽机车为内蒙古集通铁路所购入,它们服役至2005年12月7日全数退役。
驾驶蒸汽机车的司机有3个人: 正司机又称“大车”,副司机,司炉又称“伙计”。正司机是3个人的头儿,负责开车。两个“伙计”轮换着给蒸汽机车锅炉烧火供气。三个人的关系常被两个字困扰“汽水”。“汽水”是蒸汽机车锅炉燃烧产生的蒸汽,被业内人士俗称“汽水”,它决定着蒸汽机车动力的多寡,有了它,蒸汽机车就可威风凛凛,一路“轰隆”前行。
二、内燃机车
内燃机车是以内燃机产生动力(主要是柴油机)通过传动装置驱动车轮的机车。
内燃机的传动装置有三种类型,机械传动装置,就好比汽车里面的齿轮箱和变速箱;液力传动装置, 通过液力变矩器传递扭矩;电力传动装置,也就是通过内燃机带动发电机发电,再将发出的电经过变换后传送到牵引电动机上。
这三种传动装置中,装有电力传动装置的内燃机车称为电传动内燃机车,也是内燃机车大家族中的主流。在中国,内燃机车习惯上指的是柴油内燃机车。
20世纪初,世界各国开始探索试制内燃机车: 1924年,苏联制成第一台电传动内燃机车,并交付铁路部门使用。同年,德国用柴油机和空气压缩机配接,利用柴油机排气余热加热压缩空气代替蒸汽,将蒸汽机车改装成空气传动内燃机车。1925年,美国将一台220千瓦电传动内燃机车投入运用,从事调车作业。
我国从1958年开始研制内燃机车,北京长辛店机车车辆工厂(北京二七机车工厂)试制出我国第一台内燃机车“巨龙”型,该机车柴油机装车功率441kW,机车自重60吨,最高时速85km。同年,常州戚墅堰机车车辆工厂试制成功“先行”型电传动内燃机车。
1958年后,我国有北京型、东方红型、东风型3种型号内燃机车投入批量生产,其中北京型、东方红型内燃机车为液力传动内燃机车,东风系列15种机型为电传动机车。自1964年东风1型开始批量生产,东风系列机车长期为我国铁路主要运营机型。至今,东风11、东风4、东风7等机车仍在部分线路运用,担当非电气化干线客货运输牵引任务,并做调车工程建设机车之用。
除此之外,我国还引进了大量的国外先进的内燃机车,前序文章中有过详细的介绍,这里不再赘述。
三、电力机车
电力机车是电气化铁路专用的牵引动力机车。电力机车都拥有受电弓,可以从接触网取电,为机车的牵引提供能源。我国的动车组列车从本质上来讲也属于电力机车,为电力动车组。
电力机车的优势是很明显的,其起动加速快,爬坡能力强。“牛马特性”好,工作不受严寒的影响,运行时不排废气,所以,在我国运输繁忙的铁路干线和隧道多、坡度陡的山区线路上,更能发挥电力机车的优越性。
其实,电力机车诞生的时间比内燃机车还要早。早在19世纪,荷兰、英国、德国等国家就研发出了直流电动机带动的电力机车。
我国铁路的电力机车是从1958年开始的,株洲机车车辆工厂研制成功第一台以引燃管整流的6Y1型电力机车。到1968年,改用硅整流器成功,称为韶山1型,该型机车持续功率为3780kW,为我国第一代有级调压交-直电传客货两用电力机车。该型号机车最初用于我国第一条电气化铁路-宝成铁路的客货运营。
自1968年我国生产出韶山1型电力机车起,韶山型电力机车系列从韶山1型-韶山9型,其中韶山1型、韶山3型、韶山4型、韶山7型、韶山8型、韶山9型批量生产,多次获得国家科技进步奖,成为国产电力机车品牌的骄傲。
但是国产韶山系列电力机车有一个致命的弱点,那就是他们都是直流牵引,受到直流牵引电机构造特点的限制,其功率提升受到了限制,已经不适应国际上交流大功率牵引的需要和潮流。
正因为如此,2009年起,我国开始大批量引进国外技术生产的“和谐”型电力机车、“韶山”型系列电力机车停产,逐步退出了历史的舞台。到目前为止,我国铁路干线上的牵引动力已经很难再看到韶山系列电力机车的身影。仅部分的线路还可以看到。(如:石家庄电力机务段还拥有大量的韶山4改型电力机车,担当石德线、石太线的货运交路运输。)
这里需要补充说明的是“和谐”型机车的引进,不仅仅只限于电力机车,我国也同样引进了大批量的“和谐”型交流传动内燃机车。
因此,“和谐”型既包括了“和谐”型电力机车,又包括了“和谐”型内燃机车和大家熟知的“和谐”型动车组(CRH系列动车组)。
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