交通运输的起源 原始人的生存需要
在大约一百万年前，地球上出现了我们现在称之为原始人的动物，他们 就是我们的祖先。在大自然面前，他们显得那样渺小；与周围的猛兽相比，
也显得那样柔弱和不堪一击。弱肉强食是大自然永恒的法则。要想生存下去，
他们必须适应气候的变化，必须具有较强的繁殖后代的能力，必须有足够快 的速度去抢夺树上的果实，逃脱洪水猛兽的追袭；他们还必须有足够的力量 把捕获的猎物运送到安全的地方享用和喂养下一代。
但是，与其他动物相比，人类在速度方面显然处于劣势，在力量上则显 得微不足道和缺乏持久性。
制造工具，从而弥补了先天的不足之处，生存了下来，并成为地球的主 宰。在这个过程中，我们的祖先都做过些什么样的努力呢？轮的出现就是其 中之一。轮的起步
只要稍微留意观察一下便会发现：今天所有的车辆都是用轮子在滚动而 不是滑动。而且只要有可能，人们总是在需要搬动的物体下面安装上可以滚 动的类似于轮子的东西：从飞机的起落架到旅行皮箱和办公室里的凳子的腿 上都装有轮子。因为大家都知道：这样做可以使搬动变得轻松快捷。
物理学告诉我们：相对运动的物体间的摩擦力是压力与摩擦系数的乘 积。压力通常与重量成正比，而要搬动的重物的重量是一定的，要想省力，
只有减少摩擦系数。而滚动摩擦系数比滑动摩擦系数小几个数量级。比如：
一个 １００ 千克的物体放在粗糙水平面上用水平的力拉要用 ４０ 千克的力，但同 样的重物，如果在下面放上适当的轮子，在同样的路面上拉，或许只要 ５～８ 千克的力就够了。这样不仅省力，拉起来也快多了。通常轮子越圆、越硬，
地面越硬、越平，拉起来就越省力、越快。
我们现在无法准确知道是什么人在什么时候发明了轮，但我们知道：必 须用轮的车是生活在美索不达米亚平原底格里斯河流域和幼发拉底河流域之 间的苏美尔人发明了。也就是说最晚在这个时候已经发明了轮。
我们完全可以设想一个轮的出现过程：也许很早以前，在围捕野兽的过 程中，已经有人注意到了石块沿着斜坡的滚动。后来在搬运重物的过程中，
某个聪明人想到了在重物下垫上圆形的树木代替石块，然后又发展成在两块 厚的圆木板中间穿上轴，轴与重物相连，这样轮和原始的车都有了。在此基 础上，为了减轻重量，在不影响强度的前提下，将圆木板部分凿通，这就与 现代的轮相近了。在公元前两千年前后，中东就有了一种作战用的轻快的马 拉车，其车轮又有了很大的改进。它是用木条弯成圆形并用木条做成辐条而 做成的漂亮的辐式车轮，这样就更接近现代的车轮了。
在我国古代，传说几千年前，我们的祖先黄帝为了打败蚩尤发明了指南 车，其车轮所起的作用已不是简单的将滑动摩擦变为滚动摩擦了。其构造的 精巧和复杂也不是一般的车所能比的了。
有了轮，同时有了原始的粗糙的车。无论这车是用于运送重物还是用于 战争；也无论它是用牛和马来拉还是用人来拉，重要的是：人类用自己的智
慧使得以前根本搬不走的东西运送起来变得轻松容易多了。在此基础上，人 类继续努力，便有了以后车的发展。
舟的出现
在江河湖海上随处可见万吨巨轮的今天，木筏、独木舟几乎绝迹，很多 人只是在电视、电影里见过。其实，在亚马逊流域的森林里，在南太平洋的 一些岛国的沼泽地带，人们并没有抛弃独木舟和木筏，因为在河道纵横、大 船又到不了的地方，独木舟和木筏以其独特之处为人们往来、捕鱼带来极大 的方便。
正如我们不知道轮和车是谁发明的一样，我们也无法知道木筏和独木舟 是谁发明的，以及在什么时候受什么启发而发明的。但是，我们可以从合理 的设想中看看人类的祖先是怎样努力的。
几乎可以肯定的是：人类的祖先很早注意到了树木能在水中浮起，也许 还看到了小动物趴在树上随水漂流。也许是在某次洪水泛滥的时候有人抓住 水中的树木捡了一条命。由此聪明的人们想到用藤子将数根树木捆在一起，
顺水漂流去寻找食物或搬运重物。这就有了原始的木筏。
顺理成章的设想似乎是：先注意到树木浮在水面上，进而发明了木筏，
后来人们想到将树木的中间掏空，人呆在原始的“ 舱” 里，为了减少水的阻 力，又将两头削尖，这就成了今天看到的独木舟。人们可以用它作为河汊纵 横的沼泽地带的交通工具。
不管是怎样产生的，木筏和独木舟在今天这个科学技术高度发达的时 代，仍然在某些地方继续发挥作用，足见其影响深远。
有一点是众所周知的：如果木筏和独木舟没有动力来驱动，那么，除了 随波逐流，它们就无法动弹了。这当然不行。最早可能是用树棍来划或者撑，
这树棍就是桨的前身。后来也许是因为人们发现停放在水上的木筏或独木舟 能被风吹动，也许是因为注意到风吹动树叶在空中飘动，因而想到用树棍撑 起兽皮，让风吹动兽皮从而推动木筏前进。这兽皮便是原始的帆。现在我们 知道，人类在船上挂原始的帆，最晚也在公元前 ４０００ 年至公元前 ５０００ 年。
帆的发明与木筏和独木舟的发明不可同日而语。我们知道：在没有帆的 时候，对木筏和独木舟的驱动都是靠人力，而没有利用自然的能源——风能。
帆的发明使得人们第一次有意识地利用人力与畜力之外的自然力——风力成 为可能。我们知道：地球上风力资源极其丰富。在荷兰，大风车几乎随处可 见，故有“ 风车之国” 的美称。风力之大，有时是惊人的：陆地上，狂风可 将大树连根拔起或从中间撕裂；在海上，风可以掀起数十米高的巨浪。因此，
人类如果能有效地利用风力资源，肯定是大有可为的。
自从帆被发明以来，为了更好地利用风能来推动船只前进，人们对帆做 了很大的改进。有了能调节面积的帆，而且往往一条船上安上多张帆，大风 用小帆、小风用大帆。如果调整船的方向使帆面与风向成合适的角度，船利 用逆风也能前进。正所谓舵工巧使八面风。当然，这个时候，船走的不是直 线，而是“ 之” 字形线路。
运输业的突破——畜力
按照普遍的看法，狗是人类最早驯服的动物之一。
几千年来，狗的灵敏的嗅觉、敏捷的身体、良好的耐力和它们对主人的
忠诚使得它们在帮助人类看家、围猎、现代的刑侦、导盲以及为军队服务中 表现非凡。相比之下，狗在交通方面的表现就不那么引人注目了。但在很早 以前在北方一些气候寒冷的地区，狗拉雪橇一直是一种主要的交通工具。直 到现在，今天的阿拉斯加，冬季还常举办狗拉雪橇比赛。说到雪橇，不能不 提及驯鹿拉雪橇。人们大都知道鹿茸和鹿皮是好东西，殊不知：驯鹿拉雪橇 也是林海雪原上的不错的交通工具。甚至于传说中的圣诞老人也是乘坐驯鹿 拉的雪橇来给孩子们的长筒袜里放圣诞礼物的。
如果说狗和驯鹿拉雪橇还不广为人知的话，那么马作为交通工具，其贡 献则是有口皆碑的了。几乎在世界各国的神话传说中都有马的形象，而且不 是拉车就是作为坐骑。这正是几千年来马所扮演的两个主要的角色。
在公元前 ４０００ 年以前，人类就开始养马了。一部分力大的马被用来拉车 运货，一部分速度快的成了代步工具，速度快且在战场上能保持镇静的成了 战马。在漫长的没有车的岁月里，人们对千里马的渴望不亚于现代人对名牌 汽车的渴望。有关千里马的传说也因此常见于史书中。到后来，千里马甚至 成了人才的代名词。
在古代中国，还修有专门的官道和驿站，从京都通往全国各地直至边疆。
驿站上常年备有良驹，有专人伺候，一旦有紧急公文，便用这些马接力传送。
这时的马扮演的是信使的角色。
自古以来，马在战争中都扮演重要的角色。在古代，马拉战车的数量多 少就和现在的坦克或飞机的数量多少一样，是一个国家强大与否的标志。直 到第一次世界大战的时候，骑兵还因其速度快、能出奇制胜而颇受重视。
在上一个世纪，美国人开发西部的时候，牛仔们一匹马，一支枪在广阔 无垠的西部纵横驰聘闯天下，那时的马对于牛仔们来说，已不仅仅是一种代 步工具了，而是他们的生命的一部分。
几乎与马车同样常见的牛车也有着悠久的历史。牛虽然走得慢，但忠厚 老实，一身蛮力颇得一些人的青睐。这也就注定了它们一辈子“ 吃进去的是 草，吐出来的是牛奶和血” 。直到今天，还可以在草原上看到牛拉的勒勒车 在艰难地慢悠悠地行走。
这就是说，人类的祖先在漫长而艰难的生存斗争中总结经验，发明了轮、
独木舟、木筏、帆，并驯服了一些动物。他们这样做的目的当然不是为了“ 享 受生活” ，他们一切努力的目的只有一个：为了活下去。生存是最根本的努 力。而经验和智慧则是所有发明的源泉。
陆地交通运输 最初的智慧——人力车和畜力车
人类不能像鱼类那样生活在水中，也不能像鸟儿一样在天空自由飞翔，
必须脚踏实地地生活在陆地上。因此，尽管很早就有了木筏和独木舟，但人 类在改进交通工具上的努力最初主要还是针对陆上交通工具的。
前面我们说到了人类的祖先为了生存，并将自己从繁重的甚至根本无法 完成的体力劳动中解脱出来，运用自己的聪明才智，发明了各种巧妙的工具，
并驯服动物帮助自己。但这并不是说有了动物替人卖力，人就不用自己干了。
直到今天，当各种先进的运输车辆层出不穷的时候，在世界上很多地方还能 见到人力车，当然也能见到畜力车了。
我们知道：人力车不只是载重量比直接的肩挑背负大得多，而且也省时 许多。它是人类最早使用的车辆之一。但人力是极为有限的，所以不能像大 载重汽车一样安上几十个车轮，放上沉重的货物让人拉。一般的人力车也就 两三轮或独轮。
在我国，人力车有着悠久的历史。在公元前 １６００ 年的商代，已造出了辐 式车轮的两轮轻便车。秦汉时称人力两轮车为“ 辇” ，一般为王公贵族所乘。
独轮车一般用于那些道路狭窄到只能容下一轮的地方。这种车在山区特别有 效因而也特别常见。
说到近代的人力车，人们恐怕马上会想到骆驼祥子拉的人力车。拉起从 车厢伸出的辕杆，乘客便往后一仰，很舒服地躺在靠背上。这样的乘坐姿势 也使得拉车的人轻松省力一些。这种车源于日本，故称“ 东洋车” 。现在，
在我们国家一些地方兴起了人力车，只是现在所用的车都是脚踩的三轮。除 了拉人的人力车外，还有拉货的架子车和行李车。
有一种人力车恐怕没有人不知道，那就是自行车。虽名字叫自行车，但 不用力踩它，它自己是不会走的，所以叫它脚踏车是没错的了。
自行车最早起源于法国。１７９１ 年，法国人 Ｃ． 西弗拉克在玩具木马上加装 两个木轮，乘骑者用脚在地面上撑动行进，称为木马轮。１８１７ 年，法国人 Ｋ．
德莱斯发明了能转向的木马轮。１８３９ 年，苏格兰人 Ｋ． 麦克米伦将轮子改为钢 结构，且前小后大，用连着后轮的脚踏板驱动。１８７４ 年，英国人 Ｈ． Ｊ ． 劳森在 两轮车上安上链条、链轮等传动机构，用以转动后轮驱动前轮，并可改变链 轮的传动速比。这就成了现代五花八门的自行车的雏形。再往后，有了轮胎 和菱形车架，便有了现代的自行车。
自行车发展到今天，人们根据各种特殊的需要设计的各种类型的自行 车。除了常见的普通的自行车外，还有各种轻便自行车、载重自行车、赛车、
以及轮胎特制的山地自行车。还有车轮较小的适合妇女、儿童骑的小轮自行 车和无横杠自行车。总之是五花八门，不一而足。
由于道路拥挤以及汽车带来的严重的空气污染问题等原因，自行车在西 方国家又重新流行起来。在我们国家就更不用说了。在广大的农村，从走亲 戚到逛街，人们已经习惯骑自行车而不愿步行了。
在城市的上下班高峰期，一眼望去，似乎是汽车在自行车和人的海洋里 爬行。出现这种情况的原因是：在我们国家，一般人不要说买不起汽车，就 是买得起也没地方放、没地方开。而自行车相对来说有很多优点：方便个人
出门，对道路没有特殊要求，购置费用少，保养容易，不烧油，不排放废气 和制造噪音（那种除了铃铛不响哪儿都响的老爷车除外），同时，骑车也是 一种不错的锻炼方式。
虽然中国是一个自行车大国，但相比之下，荷兰的自行车交通却更为发 达。荷兰在 １８９０ 年就修了世界上第一条自行车专用道，并在 １９３７ 年在鹿特 丹的马斯河底修了世界上第一条自行车隧道。１９８０ 年，荷兰平均每 １． ６ 人就 拥有一辆自行车。专用道路 ３ 万多千米长，居世界第一位。
但是，人类既然驯服了动物，那么只要有可能，当然更愿意用畜力车了。
所以除了某些特殊的人力车如自行车外，人力逐渐为畜力所代替，再往后便 被各种机械动力车辆所取代。在没有汽车的时代，牛车和马车一直唱着主角。
在我国，春秋时代还培育出了比驴大而健于马的骡子，于是除了牛车和 马车之外，又有了骡车。
由于骡子力大，多用来拉货。载货的畜力车常见的有两轮的和四轮的。
由于所拉货物的轻重不同，通常拉车的牲口数也不同。车上有平板的或鞍式 货厢的，用来装货、也可载人。专供载人的在我国多为两轮。后来有一种四 轮的从欧洲传入我国，这种车装有固定蓬式车厢，内有座位，现已基本绝迹。
而欧洲中世纪的时候流行一种四轮马车，车厢采用悬挂式支承，乘坐舒服。
当时在欧洲许多国家甚至有扮演今天的公共汽车和出租汽车的角色的马车。
今天，在工业发达国家，畜力车一般只用来怀古了。而在许多发展中国 家，畜力车还在扮演着重要的角色，而且在比较长的一段时间内，这种状况 恐怕还会持续下去。
年轻人的宠物——摩托车
与今天用各种发动机驱动的交通工具相比，无论是人力车还是畜力车，
在速度和载重量上都是小巫见大巫。在今天各种新奇漂亮的动力车中，有一 种车以它独特的魅力受到越来越多的人特别是年轻人的喜爱，这种车就是摩 托车。
摩托车有两轮的或三轮的。那种带拖斗的三轮摩托车一般用于军队的摩 托化部队，现在的五花八门、性能优良的摩托车多是两轮的。用途十分地广 泛，除了很方便地用于个人出门办事，还可用于执行巡逻、通信和客货运输 等任务。还有两项广为人知的用途就是用于比赛和作特技表演。
第一辆摩托车是 １８８４ 年英国人 Ｅ． 布特勒制成的一辆三轮摩托车。１８８５ 年德国人 Ｇ． 达姆勒制成了用单缸风冷式汽油机驱动的三轮摩托车。在此基础 上，法国、比利时等国先后制成了有实用价值的摩托车。自 １９ 世纪末以来，
摩托车的结构和性能不断地得到改进和提高。到今天，已经出现了五花八门 的用途各异、外形美观的摩托车。
二轮摩托车有越野型和公路型两种。越野型摩托车多装用单缸汽油机，
气缸排量一般为 １２５～４００ 毫升。在良好的道路上行驶时，时速可达到 １５０ 千米。这种车适用的范围较广，经过改装可用作越野赛车。公路型摩托车一 般装有 ２～４ 缸汽油机，气缸排量在 ４００ 毫升以上。这种车在公路上行驶时，
车速可达到每小时 ２００ 千米，适合长途旅行。这种车也可作为公路快速赛车。
随着摩托车制造技术的提高，摩托车的车型也越来越多，出现了小轮摩 托车和机器脚踏车。小轮摩托车结构轻巧，座位低，行止方便，特别适合在 城市内使用。机器脚踏车是融摩托车与自行车于一体的车型。安装有气缸排
量不大于 ５０ 毫升的小型汽油机，同时又装有用脚踏驱动的机构。机器脚踏车 有的是专门制造的，有的就是在自行车上加装汽油机和传动装置而成的。
虽然摩托车的车型众多，但著名的摩托车生产厂家却并不很多。但就是 这为数不多的几家成功的摩托车生产厂家生产出了众多的世界级的名牌靓 车。在我国，最广为人知的并且许多年轻人梦寐以求的进口摩托车当属日本 产的“ 本田” 和“ 雅马哈” 。我国自己生产的“ 幸福” 摩托车也正赢得越来 越多的人的青睐。
摩托车之所以受到很多人的欢迎，特别是受到年轻人的欢迎，除了因为 它速度快，使用方便外，有一个很重要的原因恐怕就是那些从事摩托车比赛 和摩托车特技表演的车手起了推波助澜的作用。车手骑着造形优美的摩托车 在空中飞跃的英姿不知曾使多少年轻人激动不已。在我国，由于人口多，道 路拥挤，而且一般人消费不起私人小汽车，所以在将来，很可能漂亮的摩托 车将成为越来越多的年轻人的宠物。但是，值得一提的是：摩托车几乎是所 有车辆中出事率最高的，这也会稍稍影响它的普及。繁盛的汽车时代
蒸汽汽车和电力汽车
今天，在世界各国的大城市里，汽车恐怕是最常见的了。从 １８８６ 年卡 尔・本茨制成第一辆以汽油发动机为动力的机动三轮车算起，汽车的发展不 过一百多年的时间。但是，如果我们稍微留意一下马路上行驶的五花八门的 汽车，我们就会发现它的发展速度确实惊人。
按通常的定义，汽车是指由本身装备的动力装置驱动的、具有 ４ 个或 ４ 个以上车轮、不依靠轨道和架线、在陆地上行驶的车辆。很显然，在依靠人 力和畜力作为动力的时代，汽车是不可能有的。但也许有人会问：像船一样 借助风力行不行？不行！事实上早在 １７ 世纪初，荷兰人就尝试过用风帆和风 车来驱动车辆。但尽管荷兰是个“ 风车之国” ，风力资源非常丰富，这种尝 试还是不了了之了。其中最主要的原因恐怕是车辆在陆地上阻力大而靠风行 驶的车辆很难稳定。所以真正的汽车是在蒸汽机诞生以后才诞生的。
说到蒸汽机，人们会立即想到詹姆斯・瓦特。也许很多人还知道有关他 小时候看到壶盖被蒸汽推动的传说。但是，第一台蒸汽机并不是他发明的，
而是他的同胞纽可曼发明的。只是纽可曼发明的蒸汽机效率出奇地低。尽管 如此，这种蒸汽机在 １７６０ 年前后已被广泛用于煤矿的排水了。到 １７６５ 年，
瓦特把它改造成了效率高、功率大而又经济的蒸汽机。从此以后，蒸汽机才 被广泛地用于各种需要动力的场合，引发了一场工业革命。
１７６９ 年，即瓦特改进蒸汽机 ４ 年后，法国陆军军官尼古拉制造了第一辆 安装有动力的“ 车” 。那是一辆长达 ７ 米的三轮车。由蒸汽机推动前轮前进，
就像在大型排子车前用带车轮的蒸汽机代替马一样。这辆车的速度很慢，大 约为每小时 ３． ６ 千米，比人的步行速度还慢，而且行驶不能超过 １２ 分钟，第 二次试车就翻车摔坏了。所以这次尝试是以彻底的失败告终。尽管如此，这 次尝试却带动一些国家相继开始了蒸汽机汽车的生产。到 １７９０ 年，巴黎已经 出现了蒸汽机公共汽车。在 １９ 世纪初期，英国的一些城镇间已有行驶在定期 路线上的时速为 ２０ 千米左右的 １２～１６ 座的蒸汽载客汽车了。这种汽车尽管 在我们今天看来相当落后甚至觉得可笑，但已被经营驿马车和铁路行业的人 视为未来商业上的劲敌。于是，这些人大造舆论，说这是一种很危险的车，
并在 １８６５ 年成功地鼓动议会制定了一条相当可笑的法律。规定：如果汽车前 没有一个手持红旗做先导的人，就不准行车，而且汽车的时速只能在 ４ 英里 以下，尽管在 １８２８ 年生产的汉考克的企业号时速就已达到了 ３２ 千米，而且 能乘坐 ２２ 人。这条可笑的法律直到 １８９６ 年才废止。在这段时间即 １８６５～１８９６ 年期间，英国的汽车制造几乎没什么发展。所以值得一提的是：在科学技术 的发展史上常常可以看到由于商业的原因而阻挠新的科学技术的发展的例 子。甚至于那些曾经以他们的聪明才智为科学技术的进步做出过杰出贡献的 伟大人物有时也会犯这样的毛病。著名的发明家爱迪生就曾极力压制特斯 拉，因为特斯拉的交流电技术威胁到了直流电给爱迪生带来的巨大的商业利 益。在 １９ 世纪，由于对电的研究已达到了相当的水平，人们已经能制造出性 能良好的蓄电池和直流电动机，有的实验室甚至用几十节电池串在一起做大 型的电解实验。在这种情况下，人们很自然地想到了用电来驱动车辆。于是 发展出了电力车。这种汽车比蒸汽汽车轻便多了，而且不用烧煤，也就没有 滚滚的浓烟。另外，它几乎没什么噪音。由于有这些优点，所以这种车一时 间颇为流行。其中比利时捷那吉制造的加米・康坦特号流线型电力汽车，在 １８９９ 年 ５ 月首次突破了每小时 １００ 千米的大关，创造了时速 １０５． ９ 千米的惊 人记录。这是当时速度最大的交通工具了。不过要说明的是：当我们提到速 度记录时，通常都是指这种交通工具能达到的最高速度，而不是长时间行驶 的平均速度。
但是，电力汽车有个致命的弱点：它虽不烧煤，但耗电很快，走上 ８０ 千米路就必须停下来充电。我们知道，充电是个很慢的过程，所以往往耽搁 很长时间。这就使它注定要被淘汰。而蒸汽机汽车的毛病就更不能饶恕了：
又大又重，很容易破坏道路。见过蒸汽机汽车的人恐怕头脑中都会有这样的 画面：一个又大又沉的冒着浓烟的怪物，大声吼叫着在路上慢慢地行进。这 个画面几乎将蒸汽机的所有毛病都刻画出来了：除了破坏道路，还有浓烟，
噪音、速度慢、不易操作等。所以尽管后来又出现了以石油代替煤的美国的 斯坦利蒸汽汽车，蒸汽汽车还是摆脱不了被淘汰的命运。
到 １９２０ 年，在路上几乎看不到蒸汽汽车和电力汽车了。而在我国，最早 出现的汽车是在 １９０２ 年从外国引进的，初见于上海，多装汽油发动机。故称 之为汽车。可见任何一种产品都有它的历史性，一旦完成了它的历史使命就 必然要退出舞台，不管它自身愿意与否。
１９ 世纪的汽车
真正实现速度的持续行驶时间的飞跃的是以内燃机为动力的汽车。
我们说过蒸汽汽车的缺点，相比之下，内燃机却轻便有力，操作简单，
行驶同样的距离要携带燃料的重量轻多了。
１８６０ 年，法国人约翰・雷诺制成了气体发动机，并在 １８６３ 年把这种发 动机安装到车上进行了试验。１８８５ 年，德国人戈特利布・达姆勒获得了汽油 发动机的专利权。第 ２ 年他的同胞卡尔・本茨（即生产奔驰车的公司的创始 人）就制造了第一辆以汽油发动机为动力的机动三轮车，同年达姆勒制成了 时速 １９ 千米的四轮车，自此以后，真正开始了汽车制造业的突飞猛进的发 展。
达姆勒制造的第一辆汽车，可以说与现代汽车基本一致了。自达姆勒以
后，机车从蒸汽机变为内燃机，飞机由螺旋桨变为喷气式，而汽车基本上还 是老样子。实际上，汽车的换代改型并不比飞机的换代改型容易多少。达姆 勒的车有一台四冲程汽油发动机和 ４ 个车轮，由后轮驱动，用离合器来切断 或接通发动机和车轮间的联系。今天的汽车也是这样，只是部分结构有些改 进。在 １９ 世纪末，对达姆勒的汽车做了一些有意义的改进然后才变成今天的 汽车。主要的改进如：将发动机从前后车轴正中间的位置（现在的赛车还是 放在此处），移到了汽车的最前面。这个改变是法国的巴纳尔和鲁巴斯在 １８９３ 年最早完成的。而齿轮做成的变速装置则是法国人梅代・博雷于 １８７９ 年发明 的，并于 １８９１ 年首装于巴纳尔的车上。另外，我们知道：自行车也是后轮驱 动的，它的动力传送是靠链条和齿轮，达姆勒的汽车也是这样。但到 １８９５ 年，法国人多提昂・布顿首先用现在的所有汽车都使用的万向节代替链条传 送动力。另一个革命性的变革是对车轮的改进。前面我们说过车轮的重要性，
但是，自车轮诞生以来，对它的改进很小，车轮大都是木制的，或者再在上 面包一层起保护使用的铜皮什么的。达姆勒的汽车也不例外，他的木制车轮 上有层薄铁皮。１８８８ 年，英国人邓禄普开始设计橡胶轮胎，到 １８９５ 年，车 轮终于有了革命性的变革，法国人米谢兰兄弟制成了充气轮胎，使得汽车的 行驶性能和乘坐的舒适性大为提高。到这个时候，汽车也就基本上成了现代 汽车。在这以后，汽车制造者们竞相发展用于专门目的的汽车，同时努力提 高汽车的行驶速度和安全性，还在汽车上装上了诸如空调、音响等附属设备，
使得乘坐汽车变得越来越舒适。到这个时候，再好的千里马也只有去拉车的 份了。自电力汽车创下 １０５． ９ 千米的时速后，１９０２ 年，一辆蒸汽机汽车赛尔波 利创下了 １２０． ８ 千米的时速的新记录。当然，并不能因为这个就保留它。汽 油发动机汽车登场后，法国的德拉克汽车以时速 １６７． ５ 千米的记录，初次显 示汽油车的实力。１９０６ 年，由马洛特驾驶的蒸汽汽车斯坦利又夺回记录，它 的时速达到了 ２０３． ８ 千米，而且第二年马洛特又继续努力，以至时速达到了 ３１０ 千米，但汽车翻到海里去了。
真正时速超过 ３００ 千米的是英国的西格雷夫于 １９２７ 年用“ 日光” 号赛车 创下的 ３３３ 千米的记录。此后，著名的马尔科姆・坎坝尔的“ 青鸟” 号又连 续打破世界记录。在 １９３５ 年，用著名的罗尔斯・罗伊斯发动机为动力的“ 青 鸟” 号创造了时速 ４８９ 千米的记录。这种时速竞赛一直持续到二战以后还在 进行。速度记录也越来越高，到后来有人甚至用火箭发动机为动力突破过 １０００ 千米的时速，但那已经不是通常意义上的汽车了。那些创造速度记录的 汽车都不具有实用性，只是为了创造记录而特制的，而且创造记录时行驶的 距离也不长。这些汽车大都造价昂贵，汽车外形大都是车头尖尖的，车身做 成流线型，看起来像火箭。特别是汽车的轮胎要特制，因为时速超过 ２００ 千 米后，普通轮胎由于和地面摩擦产生高热，加上路面稍有不平即产生很强的 振动而容易破裂。特制的造价昂贵的轮胎往往创造一个速度记录后就报废 了。最重要的一点是：即使是现在的高速公路，在平原地区的设计时速才 １２０ 千米，在山区为 ８０～１００ 千米，根本无法容忍 ３００ 多千米的时速。
２０ 世纪的汽车
自 ２０ 世纪初汽车在美国和欧洲大量生产以来，经过几代人的努力，到今
天，全世界已有 ５ 亿多辆汽车，其中小汽车约占 ３． ４ 亿辆。几乎世界各地的 城市和乡村都留下了汽车的印迹。在这个过程中，众多的汽车公司建立后为 汽车的发展做出了杰出的贡献，但以后又由于各种原因倒闭或被合并了。结 果是今天世界上为数不多的几十家大汽车公司成了汽车时代的佼佼者。它们 生产的一百多种名牌车成了世界各国汽车迷们心目中向往的宠物。
现在世界上数得上的大汽车公司集中在美国、日本、德国、法国、英国 等国家。其中美国的通用汽车公司是世界上最大的汽车公司，生产众多的世 界级名牌汽车。这家公司的前身是由马车制造商威廉・Ｃ． 杜兰特发起组成的。
在 ２０ 世纪初，当他看到汽车工业蓬勃兴起时，便于 １９０４ 年购买了别克汽车 公司。由于经营成功，以后又先后合并了奥克兰、欧兹莫比尔、卡迪拉克等 大汽车公司和一些小的相关公司，于 １９０８ 年成立通用汽车公司。并于 １９１６ 年成立通用汽车股份有限公司，用这个公司的股票换取原通用汽车公司的股 票，从而取得后者的全部股权。并于 １９１７ 年 ８ 月 １ 日解散原通用汽车公司。
直到 ２０ 年代初，“ 通用” 始终居于福特汽车公司之下。１９２０ 年，福特 汽车公司的市场占有率为 ４５％，而“ 通用” 只占 １７％。后来，“ 通用” 的副 总裁斯隆倡导对公司的管理进行重大改革，使得到 １９２７ 年时，“ 通用” 的市 场占有率一跃达到 ４３％，并从此一直保持领先地位。目前这家公司在美国 ２５ 个州 ８８ 个城市设有 １３０ 多家汽车制造、装配厂，雇佣职工 ７６． １ 万人，并在 海外 ３０ 多个国家和地区设有子公司和联营公司，下设 ６０ 多家汽车制造、装 配厂。“ 通用” 除了生产坦克、装甲车等军用品作为其产品的一部分外，它 生产的名牌汽车畅销国内外。一旦“ 通用” 发生危机，美国许多经济部门都 会发生连锁反应。通用汽车公司生产小汽车的厂家主要有：雪佛兰部、卡迪 拉克部、奥兹莫比尔部、庞蒂克部和别克部。这些厂家生产众多的豪华名牌 车。著名的如：卡迪拉克的“ 塞维利亚” ；雪佛兰的克尔维特；庞蒂克的“ 博 纳维尔” ；别克的“ 宝力” 和奥兹莫比尔的“ 德尔塔 ８８” 等。其中卡迪拉克 是老牌的高档车，一直享有盛誉。其价格均在两万美元以上。
美国第二大汽车公司福特汽车公司是老亨利・福特于 １９０３ 年创立的。
１９０８ 年起，老福特主持生产著名的福特牌 Ｔ 型小轿车，首次采用大规模流水 线生产，降低了造价和售价，使得汽车开始大众化。这种车的产量非常大，
以致于美国曾流行这样的说法：你的车永远不可能超过福特牌汽车。福特公 司因此一跃成为美国最大的汽车公司，但由于一段时间内产品单一，使得它 将第一的位置让给了“ 通用” 。但直到现在，福特公司仍然是美国第二大汽 车公司。至 １９９１ 年，该公司全年销售额达到 １０００ 多亿美元。福特公司的生 产厂家主要有：福特部和林肯一墨丘里部。福特部主要生产福特牌及野马牌 汽车，林肯一墨丘里部的主要生产林肯牌豪华轿车，如“ 大陆” 、“ 城市”
等。其中，林肯车系是超级豪华大型轿车的象征。其墨丘里车则代表了精致、
优雅、舒适、现代化的汽车。
美国第三大汽车公司克莱斯勒汽车公司是一家有传奇般经历的公司。这 家公司曾经非常辉煌，但到 １９８０ 年，这家公司濒临破产，因政府及时给予 １５ 亿美元保证贷款，加上李・亚科卡的杰出的管理才使得这家公司起死回 生，并逐渐发展成为美国第三大汽车公司。这家公司的顺风部生产的“ 激光”
牌轿车已 ３ 次进入“ 十佳轿车” 行列。它将外观漂亮、低价格及性能优良三 合为一。
说到汽车是不能不提到德国的。自从卡尔・本茨制造出第一辆汽车之后，
德国的汽车厂家便如雨后春笋般涌现。经过优胜劣汰，现在，德国主要的汽 车公司有：达姆勒—奔驰股份公司，大众汽车股份公司等。德国现在的汽车 产量次于日本、美国，居世界第三位。其中，大众汽车股份公司是德国最大 也最年轻的汽车生产厂家。
大众汽车股份公司是波尔舍在希特勒要制造“ 人民汽车” 的主张下于 １９３７ 年创建的。公司在战争中主要厂房都被毁了，但到 １９４８ 年时，已成为 当时欧洲最大的汽车生产厂家。这家公司生产的“ 大众” 甲壳虫轿车风靡世 界，连续生产到 ７０ 年代才停产。１９６９ 年，这家公司兼并奥迪纳苏汽车公司 后，开始生产“ 奥迪” 牌轿车。现在，这家公司的主要产品有“ 高尔夫” 、
“ 马球” 等。其中“ 高尔夫” 牌轿车在 １９９１ 年欧洲十大畅销车中位居第一。
８０ 年代，我国的上海汽车制造厂和一汽先后引进了大众集团的“ 桑塔纳” 、
“ 奥迪” 、“ 高尔夫” 和“ 捷达” 等型轿车生产线。
产品以优质豪华著称于世的达姆—奔驰股份公司是达姆勒和卡尔・本茨 创建的。这家公司生产的梅塞德斯—奔驰系列车中的 ２３０、２５０、２８０、３００ 等型为我国汽车迷们所熟悉。其超级豪华型的奔驰 ６００ 型车则主要为各国政 府首脑及富商巨贾们所乘用。这家公司还生产过两辆震憾 １９９１ 年法兰克福车 展的新车。这就是梅塞德斯・奔驰 Ｃ１１２，它是在 Ｃ 组赛车 Ｃ１１ 的基础上豪华 化，再加上所有现今汽车科技中最顶尖的技术制造的。因成本太高，只生产 了两辆。
日本的汽车产量和出口量都居世界第一。虽然日本的汽车工业的形成比 欧美主要汽车生产国晚了大约 ３０ 年，而且二战的破坏使日本的汽车工业遭到 了灭顶之灾。但战后，在美国的帮助下，日本的各个汽车公司纷纷引进国外 的先进技术，在消化吸收后不断增加国产化比重，终于在 ５０ 年代初基本形成 了自己的汽车工业体系，并发展到今天的地位。
丰田汽车工业公司是日本最大的汽车制造厂家，也是丰田集团的主要成 员（丰田集团和日产、三菱是日本 ３ 个汽车工业大垄断集团）。丰田公司生 产的轿车主要牌号有：最新推出的“ 凌志” ，富有盛名的“ 皇冠” ，以及“ 赛 利卡” 、“ 花冠” 等。丰田公司在 １９９０ 年推出“ 凌志” ＬＳ４００ 豪华轿车后，
在世界范围内引起轰动，其优越的性能和先进的电控技术为豪华轿车树立了 典范，一时被人们传为佳话。
日产汽车公司是日本第二大汽车公司，它生产的轿车主要牌子有豪华型 的“ 帝王” 牌，一般型的“ 地平线” 牌及大家熟知的“ 达特桑” 牌等。
著名的三菱财团的主要成员三菱汽车工业公司是日本三大汽车生产厂家 之一。除了上面的 ３ 家大公司，日本还有本田、五十铃等汽车厂家紧随其后。
这些厂家生产多种名牌轿车。但是，日本汽车的不足之处是高档豪华车不多，
该领域几乎全被欧美厂家瓜分。
除了日本、美国、德国等 ３ 个汽车大国外，英、法、意大利等欧洲国家 都有著名的汽车公司生产世界级的名牌轿车。如法国雪铁龙公司的雪铁龙，
雷诺公司的雷诺车，标致公司的标致系列；英国的高品质、豪华型的劳斯莱 斯，意大利的菲亚特，瑞典的沃尔沃等都是驰名世界的名车。
今天，汽车工业竞争越来越激烈，各大公司纷纷将科学技术的最新成果 用到汽车制造上，推出了一种又一种新型的漂亮车型。可以预见，在不久的 将来，拥有舒适、漂亮的小汽车的人将越来越多，同时，将有新的或许更多 的佼佼者产生。
汽车的结构
汽车的基本结构由车身、动力装置和底盘三大部分组成。
车身包括驾驶室和车厢两部分。
动力装置是驱动汽车行驶的动力源。现代汽车的动力装置主要是汽油机 和柴油机。
底盘是车身和动力装置的支座，同时是传递动力、驱动车身、保证汽车 正常行驶的综合性载体。它由传动系统、行驶系统和操作系统三部分构成。
发动机是汽车的动力源泉，是整个汽车构造中最复杂的部分，因而也是 评价汽车优劣的主要依据。汽车的驱动动力就是由发动机提供的。
现代汽车通常装配四冲程汽油发动机。这种发动机除本身机体外，还由 ２ 个机构和 ５ 个系统组成。２ 个机构是：曲柄连杆机构和配气机构。前者相当 于人的手臂，能使气缸中燃烧膨胀气体的压力通过活塞、连杆、曲轴巧妙地 使活塞上下的直线运动变成旋转运动，将热能转换为机械能；后者的功能类 似人的呼吸器官，用来调节控制各个冲程要求的燃气和产生的废气的进出。
当气门有节奏地配气时，发动机工作循环才能有条不紊地进行。５ 个系统是：
供给、点火、冷却、润滑和起动。燃料供给系统有些像人的嘴、喉、肠、胃。
汽油泵先把汽油（“ 食物” ）从油箱中吸出过滤干净，再送到化油器中去，
与滤清的空气混合，再通过进汽管进入汽缸燃烧。化油器的作用是将油充分 雾化、汽化并同空气均匀地混合使之燃烧得更好。如同人吃进食物要经过胃 的消化才能吸收其营养，并使之转化成热能一样。点火系统的功能是产生高 压电火花，按工作顺序将气缸中压缩后的混合气点燃。冷却系统的作用则是 将发动机在发动过程中产生的高热冷却，以避免机件的损失甚至烧毁。润滑 系统的作用主要是用机油泵把润滑油通过各个油道送给各摩擦面，使它们减 少机械磨损，降低摩擦力，同时，也可将表面产生的热量和磨粒带走，而延 长发动机的寿命。起动系统是用一个电动机带动一个静止的发动机，使发动 机进行第一个循环，“ 自动” 转起来。这就是汽车驱动的起动过程。
汽车驱动主要靠动力源——发动机外，还必须有冷却系统、润滑系统、
传动系统、制动与悬挂等机构配合，才能安全行驶。冷却系统主要是从散热 器（水箱）中流进缸体中围绕着气缸的水道。水先流进缸体底部，吸收了缸 体的热量后再上升至缸体上部，从散热器顶部流回散热器。一个小小的水泵 使冷却水保持一定的循环方向。汽车行驶时，迎面风吹到散热器上，使其中 慢慢流过的热水重新冷却。汽车上还装有冷却风扇，由曲轴通过皮带传动，
以增大风量，从而增加冷却速度。有些发动机只有空气冷却没有水冷却，这 便是“ 风冷发动机” 。润滑系统是依靠机油泵的压力把机油分流到各金属零 件结合处需要润滑的地方，以减少金属零件之间由于摩擦而产生的热量。传 动系统的作用是将曲轴输出的动力传至后轮，是汽车发动系统中的一个重要 机制。
汽车开动以后如何自由停止呢？这是一个非常重要的问题。否则便会发 生严重车祸。于是出现了不断完善的制动系统。一般来说，汽车每一只车轮 上都有一个脸盆一样的制动鼓同车轮一起流动。制动鼓内壁的制动蹄片，当 司机踩下制动踏板即“ 脚刹车” 时，制动液通过管路将压力传到制动蹄片上。
制动蹄片在制动液作用下张开，贴在制动鼓内壁上。蹄片与鼓发生摩擦，从 而使车辆转速下降或停止。
制动的基本原理是增加行驶车轮的摩擦系数，达到制动的目的。而从动 力来源区分，又可分为气压动力系统与液压动力系统两大类别。
汽车的造型艺术
造型设计是人类的一种艺术创造活动。汽车造型设计的发展，是随着汽 车工业的发展而发展的。如开始脱胎于马车形体，而设计出“ 无马的马车造 型” ；后来，随着机械工业、冶金工业的发展，特别是冲压技术、焊接技术 的突破，加上空气动力学理论的研究成果，使汽车的造型脱离了“ 马拉车”
的原始状态，车头与车身趋向一体，车身材料也由金属代替了木材；接着，
时髦线型设计即个性风格设计风靡一时，出现了工艺美术设计概念，即“ 车 身外型应当符合现实要求，不应当使物体的形状统治人们，而应当使人们独 立于体现着时髦式样的物体” 。于是出现了设计要体现实用需要与精神需要 相结合的概念，体现使用者生活方式的概念，体现工业技术水平和民族、国 度文化特色的概念，从而构成汽车造型艺术发展的一些基本规律并由这些基 本规律形成了汽车造型艺术发展的 ５ 个历程。
马车型汽车
世界上第一辆汽车是卡尔・本茨于 １８８５ 年制造出来的三轮汽车。这辆车 前轮比后轮小，发动机位于后轮的上方，其设计还没有摆脱马拉车的基本形 体，故称为“ 马车型汽车” 。
最初类似马车型的汽车，发动机的功率仅有 １～２ 马力，只能乘坐 ２～３ 人。为方便起见。汽车没有门窗与车棚，汽车的造型基本上沿用了马车的造 型，被人们戏称为“ 无马马车” 。
箱型汽车造型
马车型汽车一般都是敞篷或活动布篷的，很难抵挡风雨侵袭。为改善乘 坐条件，１９１５ 年福特公司生产出一种新型 Ｔ 型车。这种车的车室部分方方正 正，并且装有门、窗，所以称之为“ 箱型汽车” 。箱型汽车确立了以后汽车 的基本造型。
早期的箱型汽车以福特新 Ｔ 型最为著名。
甲虫型汽车
１９３４ 年，美国的雷依教授采用风洞和模型汽车测量了空气阻力系数，不 久，又有更多的航空流体力学学者从事于汽车车身空气阻力的研究，后来，
他们的研究成果被用在汽车设计和生产上，终于出现了甲虫型汽车。
船型汽车
船型汽车是美国福特汽车公司集中技术力量，经过几年努力于 １９４９ 年推 出的一种新型汽车，起名为“ 福特 Ｖ８ 型汽车” 这种车型设计，首先注意到把 人体工程学应用于汽车设计，并从理论上解释了两轮之间的乘坐位置的颠簸 最小以及车室后部空间过大会影响驾驶员视野等问题，因此，将乘员舱置于 前后轮之间，前面是发动机室，后面为行李舱，车型类似于船型，故称为“ 船 型汽车” 。
鱼型汽车
鱼型汽车由船型汽车发展而成。它基本上保留了船型汽车的优点，如车 室宽大，视野开阔，侧面形状阻力小，舒适性好，行李舱容积增大等，同时 为克服船型汽车车尾过分向后伸出、形成阶梯状的背部，在高速时会产生较 强空气涡流的缺点，设计者逐渐将后窗倾斜，而倾斜的极限便是类似鱼脊的
快背式，故称之为“ 鱼型汽车” 。鱼型汽车背部与地面的角度较小，尾部较 长，围绕车身的气流比较平顺，涡流阻力较小。所有这些都远远超过了甲虫 型汽车。最早问世的鱼型汽车是美国通用公司的别克牌小客车。
楔型汽车
楔型汽车的特征是：散热器罩做成横宽型，上下很窄，发动机罩向前倾 斜，行李舱高度增加，尾部是割尾的快背式或半背式，车底平坦，侧面看，
好像楔子一样。
科技之子——火车和铁路
马车和石轨
车轮和路面越坚硬，车轮运动起来越省力。所以，古代人们用坚硬的石 头铺路。要考察轨道的历史，恐怕只有到欧洲去找。
也许是受古罗马和希腊人用坚硬的石块铺城市街道的启示吧，人们发 现：不需要在车辆经过的路面全都铺上石头，只需要在车轮经过的地方铺上 就行了，于是有了轨道的雏形。这种铺设方式特别适合野地里临时铺设道路。
其实最早的轨道不是凸出的，而是凹下去的。生活在农村的人可能注意 到：雨后车辆沿着车辙行走轻松多了。古希腊人因此在石铺的街面上凿出槽 来，甚至凿出错车道来。在这上面行驶的马车按现在的叫法恐怕应该叫有轨 马车了。
与现代的钢轨相近的首先是石轨。后来开始改变为用硬木架在横木（相 当于现在的枕木）上做成的轨道。并将马车的车轮挖成凹形，正好嵌在木轨 上，以免越轨。这是一个了不起的进步。不仅车在木轮上行驶轻快多了，而 且由于车轮的特殊加工也使得车辆运行起来安全多了。
也许正因为如此，这种马车和轨道便被广泛应用了。特别在矿山用得最 多了。我们知道：即使是现在开矿，也得用在钢轨上行驶的矿车将煤或其他 矿石从地下坑道里拉到地面上来。在没有蒸汽机作动力的时代，人们就用马 拉着马车在轨道上运矿。
早期运矿的石轨是在 １６ 世纪从德国引入英国的，这还多亏了英国女王伊 丽莎白的谋求富强的新政策。到 １６６０ 年，英国纽卡司安坦矿山才首先开始将 石轨改为木轨。以后，英国人发明了蒸汽机这样一种全新的动力，很自然地 想到了用它来代替马。所以在随后开始的工业革命中，英国人首先发明实用 的机车并将它投入商业运营，这一点也不奇怪。
史蒂芬逊与火车
人类的聪明才智和不懈的努力使得人类得以不断地发明创造新东西来弥 补旧东西的缺陷。１７ 世纪，人们用木轨代替石轨，为弥补木轨容易磨损的缺 陷，人们又发明了铁轨。铁轨的发明，得益于一个偶然的机会。１７６７ 年，英 法殖民战争结束后，由于军需锐减，使得铁价猛跌。一家生铁公司的老板想 把铁贮存起来等价格上涨以后再卖。他的聪明的女婿想了个办法，把铁铸成 条状铺在工厂的路面上。后来大家发现车辆在这上面行驶格外地省力，于是 便萌发了造铁轨的念头。
如果没有铁轨以及后来出现的钢轨，那么沉重的蒸汽机车在什么东西上 行驶就是个问题了。因为木轨恐怕承受不了它那笨重的身躯。
我们知道，自瓦特于 １７６５ 年发明了改进的蒸汽机后，英 国首先开始了工 业革命。蒸汽机被广泛地用于各种场合。但是，蒸汽机与“ 轨道上的马车”
结合则是 １９ 世纪初的事。在为此做出努力的众多的先驱当中，特别值得一提 的是英国人特里维西克和史蒂芬逊。
现在人们都知道：史蒂芬逊是蒸汽机车之父，而很少提到特里维西克。
但事实上，在史蒂芬逊之前，特里维西克就制造了蒸汽机车，虽然还没有达 到实用的水平，但他的工作对于别的从事这方面的工作的人不无启发。而且 还对蒸汽机做了重大改进。
最早的蒸汽机车，往往机身过大，推力太小，要爬陡坡时往往要几台机 车推动。因为这些机车所用的蒸汽机是利用蒸汽冷凝后产生的真空来推动活 塞的。特里维西克将它改为交替在活塞两边注入高压蒸汽来推动活塞，从而 使得推力大为增加。尽管如此，特里维西克总是不走运。他在 １８０１ 年制造的 第一辆蒸汽机车在带着朋友去兜风时，中途停靠在一家饭店附近。在他吃饭 时，锅炉的水烧干后引起的大火将饭店和机车烧了个精光。在 １８０４ 年，他取 得了小小的成功；他的机车载着 １０ 吨铁矿和 ７０ 个人成功地以 ８ 千米的时速 运行了。但是这个速度太慢。在 １８０８ 年，他又在伦敦的博览会上开着机车在 圆形轨道上做了载客表演。但仍未获得成功。后来有了史蒂芬逊的辉煌的成 功，他就更默默无闻了，直到 ２０ 多年后他死于极度的贫困。
如果说特里维西克是失败的英雄的话，那么史蒂芬逊就是成功的骄子。
虽然他的道路并不平坦。
史蒂芬逊从小没上过学，１４ 岁即随父亲在煤矿做工。但他勤奋自学，甚 至不惜步行 １０００ 多里到瓦特的故乡去工作，以便弄清蒸汽机的构造和原理。
他潜心研究多年，其间有成功的喜悦，也有失败的痛苦。终于在 １８１４ 年设计 制造了能实用的蒸汽机车。机车的车轮采用了杰索普发明的和轨道搭配的内 侧带轮缘的铁轮。但这辆车并不是很成功；车速太慢，噪声很大，加上烟囱 冒火。所以乘客往往“ 全副武装” ；将头和脸蒙上，以免烧伤。史蒂芬逊也 因此遭到一些人的嘲笑。但他顶住了压力，继续执着于研制他的机车。终于 写下了蒸汽机车时代辉煌的第一页。
１８２５ 年 ９ 月 ２７ 日，当乔治・史蒂芬逊驾驶着他的“ 动力” 号驶离达林 顿车站时，车站的观众心情无法平静。他们期望这次全长 １９ 千米的行程一帆 风顺，但谁也无法预料这载着 ６００ 名乘客和大批货物的机车第一次行驶会发 生什么意外。３ 小时后，当“ 动力” 号顺利到达目的地斯克顿时，整个城市 沸腾了。人群的欢呼声、礼炮声、乐队的演奏以及教堂的钟声响成一片。标 志着一个新的时代开始的全新的交通工具就这样诞生了。从此以后，陆地运 输转入以铁路运输为主的时代。史蒂芬逊并没有停止前进。他和他的儿子罗 伯特研制的“ 火箭” 号在 ４ 年后的从利物浦到曼彻斯的悬赏比赛中，以其高 速度、强牵引力和稳定的性能一举夺魁。史蒂芬逊和他研制的机车也载入了 史册。
列车的飞速变化
自史蒂芬逊后，蒸汽机车迎来了它的辉煌时期。在它的诞生地英国自是 不必说了。在其他地方，蒸汽机车也得到了飞速发展。特别值得一提的是美 国。
我们知道：美国是个年轻的移民国家。美国人似乎永远朝气蓬勃，对新
生事物永远充满浓厚的兴趣，而且特别喜好创新和冒险。当蒸汽机车从欧洲 传入幅员辽阔的北美大陆后，新的铁路公司如雨后春笋般一家家建起来。铁 路开始像蛛网一样布满美洲大陆。到 １８３６ 年时长度已达 ２０３６ 千米。同年英 国才只有 ７２０ 千米。到 １８６０ 年时，美国的铁路长度竟达到 ４８００ 千米，２４ 年 翻了一番。同时，美国人并不是在简单地模仿。他们给机车的司机室装上了 顶棚和四壁，并装上了汽笛这种类似于汽车喇叭的东西。最重要的是他们发 明了转向架。我们可以设想一下：当所带货物增加时，车轮必然增加，若没 有转盘，在转弯时机车很容易出轨。有了这个转盘，机车便可拖上长长的车 厢像蛇一样灵活地在铁路上行驶了。在美国，还出现过一种地地道道的“ 美 式机车” 。这种机车的前端装有像推土机的铲子一样的排障器，用以排除横 在铁路上的过去在美洲大陆常见的野牛一类的动物。
到 １９ 世纪末，蒸汽机车的发展到了顶峰。尽管人们不断地努力改进，但 蒸汽机车本身功率小，热效率低，而且蒸汽机车的速度达到每小时 ８０～１００ 千米后再也难以提高了。这也就意味着它该被新的机车淘汰了。实际上，没 有什么东西能够永远辉煌。当它发展到顶峰时，也就意味着它快被淘汰了。
当 ２０ 世纪到来的时候，蒸汽机车便逐渐完成了它的历史使命，以它的慢速度 向博物馆开去了。而铁路运输开始了电力机车和内燃机车的新时代。
事实上，最早的电力机车和内燃机车都出现在上个世纪。电力机车先于 内燃机车。说到德国的西门子公司，恐怕很多人都知道。这是一家历史悠久、
世界闻名的公司。第一台电力机车就是由这家公司和哈尔斯公司在 １８７９ 年 ５ 月制成并展出的。因为是试验展览性的，所以轨道做成椭圆形，长只有大约 ３００ 米，由电压为 １５０ 伏的直流电通过中间第三轨供 ２ 台 ２０００ 瓦的直流电动 机驱动机车。以后这两家公司又进行了许多新的努力。在美国，大发明家爱 迪生也曾致力于这方面的研究。但是，找到安全有效的供电方式的是法国人。
他们采取的办法是架空导线供电，就像我们现在看到的无轨电车一样。有了 这样的架空线，就可以安全地提高供电电压和功率了。另外，由于对交流电 研究的深入，用交流电来牵引机车也成为令人感兴趣的问题。
电力机车真正进入实用阶段是 ２０ 世纪的事。１９０３ 年，德国人用西门子 公司和美国通用电气公司联合制造的三相交流电动机，在 ２３ 千米长的电气化 铁路上创造了时速 ２００ 千米的记录。从此，电力机车的许多优于蒸汽机车的 地方逐渐显露出来。我们知道，蒸汽机车烧煤，所以它必须带上足够数量的 沉重的煤作为燃料，这就使得它的有效载荷变小了许多。同时，还得有专人 不断地往炉子里加煤，这可不是什么好差事。此外，燃烧煤产生大量的浓烟，
它只能把燃烧的煤的热能的 ５％用到牵引机车上。而发电厂则可把大约 ３０％
的热能转化为电能，且电能传输只需沿铁路架设导线即可。这就使得机车不 必把大量的载荷用于载煤。更重要的是：电力机车更容易提高功率。正是由 于这些原因，电力机车得到了长足的发展。
但十全十美是不可能的，电力机车的地上设施花费太高，如果某条铁路 线并不繁忙的话，用电力机车就显得不经济。这正好可由内燃机车来弥补。
自德国人鲁道夫・狄塞尔于 １８９２ 年发明柴油机后，德国人首先于 １８９４ 年造出了世界上第一台内燃机车。而内燃机车真正地进入实用则是本世纪 ２０ 年代以后的事了。
柴油机车具有先天的优越性。它的造价虽然比蒸汽机车贵了一倍，但运 行费用却是蒸汽机车的 ４０％，重要的是：它既节能又可将功率做得很大。比
如美国通用汽车公司在 １９６９ 年造的 ＤＤＡ４０Ｘ 型内燃机车，牵引功率达到 ６６００ 马力。而且我们还知道：携带柴油机比携带同等重量的煤方便而且行驶的距 离要长得多。同时，烧柴油比烧煤的工作环境干净得多。正是由于这些先天 的优越性，所以内燃机车一旦投入使用，便显示出强大的生命力和明显的优 势。世界各国竞相使铁路牵引动力内燃机化。在这方面走在前面而且做得最 好的是美国。美国在 １９２５ 年出现了第一台正式使用的内燃机车，这辆车直到 １９５７ 年才进博物馆。二战后，由于油价低，而且战争使得内燃机工业得到空 前的发展，美国人利用这个机会迅速实现了内燃机化。到 ６０ 年代初，蒸汽机 车已被淘汰。还出现了一种用柴油机驱动发电机使机车运行的机车。在美国，
这种长途列车是最经济的。与此同时，英国等国也积极实现内燃机化，到 １９６２ 年，英国便停止生产蒸汽机车了。
我国自 １８８１ 年制造出第一台蒸汽机车“ 龙” 号后，铁路运输虽然有不小 的发展，但与其他国家相比，差得太远了。到 １９５８ 年才由大连机车车辆厂制 造出第一台“ 东风” 型内燃机车。直到前几年，才将最后一台蒸汽机车开进 博物馆。而我国的第一台在铁路干线上运行的电力机车是 １９５８ 年制造的“ 韶 山—Ⅰ” 型。
今天在世界各地的铁路上基本上看不到那种冒着浓浓的黑烟的蒸汽机车 了。常见的有内燃机车、电力机车和高速列车等。
高速列车
史蒂芬逊父子在 １８３０ 年制造的“ 火箭” 号空载以接近 ５０ 千米的时速行 驶，就已使当时的人们感到惊讶了，与今天世界上一些发达国家的高速列车 相比，时速 ５０ 千米简直不值一提。今天，著名的高速列车如法国的 ＴＧＶ、日 本的“ 子弹” 火车，以及德国从 １９９１ 年 ６ 月 ２ 日正式投入营运的 Ｉ ＣＥ，速度 都在每小时 ２５０ 千米以上。而正在发展中的高速列车特别是磁悬浮列车，时 速将超过 ４００ 千米。
但是，我们说过，速度的提高并不是件轻易而举的事。从“ 火箭” 号到 今天的高速列车，速度提高了好几倍，营运的安全性和舒适性也大大提高了。
所有这些提高都是建立在许多人的冥思苦想和勤奋工作的基础上的。正是这 些人的不懈的努力改进了从铁轨到机车制造的每一部分，并积极探索全新的 铁路和机车，才有了今天的高速、舒适的高速列车和处于实验阶段的磁悬浮 列车。回顾这个过程，人们往往会情不自禁地对那些杰出的科学家和工程师 们表示钦佩。
首先，铁轨的建造就不容易。钢轨做成什么样的形状好？两条钢轨间的 距离多大？是否整条铁路就用两条完整的钢轨？
摩托车手在比赛转弯时，会将车身向弯道内侧大幅度倾斜，几乎贴着地 面。我们知道：这样做是因为车速太快，转弯时离心力太大，如果不倾斜，
会连人带车都冲出跑道。高速行驶的列车也会碰到同样的问题。常见的解决 办法是将弯道外轨垫高。据计算：当转弯半径为 ２５０ 米时，外轨道超过内轨 １５０ 毫米，对通过该处的列车的时速限制为 ９５～１０３ 千米。列车时速不能低 于下限，否则会压坏内轨。１０３ 千米的时速显然不能算高速，但如果外轨继 续垫高，则下限速度变大，某些速度慢的车在此不能通过。为了解决这个矛 盾，科学家和工程师将高速列车的车身设计成可自动倾斜的。其倾斜程度由 一套灵敏的控制系统根据转弯半径和车速而定。有了这种自动调节装置，乘
客在转弯处就不再有要被甩出去的感觉了。当从转弯处进入直线段时会自动 恢复，看起来整个车身在摆动。常被称为摇摆式列车。
以上那些改进，都是为了提高机车的速度和安全性。但如果想继续提高 列车的速度就会遇到严重的障碍：一般有车轮的机车是借助轮轨间的粘着力 运行。当车速不断提高时，粘着力会减少，而车身受到的空气阻力越来越大。
当车速达到一定值时，空气阻力会大于粘着力。这样，无论怎样增大牵引力 也不能提高车速了。但科学家和工程师干脆将车轮去掉。这样的想法可能一 般人难以想象，没车轮的列车怎么行驶？但无轮的列车不仅可以行驶，而且 行驶的速度更快、更平稳。当然，要做到这一点并不容易。
去掉车轮，使机车悬浮在轨道上，这就成了所谓悬浮列车。通常有两种 办法做到这点：一种是利用压缩空气在车底面与导轨之间形成空气层（又称 气垫）。这种机车用燃气轮机车或线性感应电动机来驱动。法国在 ６０ 年代曾 多次试验过气垫车，其中有的时速达到 ４２２ 千米（指最高时速）。英美等国 也都进行过这方面的努力。
另一种使列车悬浮起来的办法就是利用电磁铁的相吸和相斥的原理。若 用的是常导电磁铁，则将导轨做成 Ｔ 形。利用磁铁吸引钢板的原理，通过控 制电磁铁中的电流来调节电磁铁和导轨间的距离为 １０～１５ 毫米。机车的运行 是靠感应线性电动机来驱动的。
自从 １９１１ 年昂尼斯发现超导现象以来，人们对超导的研究越来越深入。
同时，将超导体用于磁悬浮列车的研究也越来越受到人们的重视。因为利用 超导体可以获得极强的磁场，而消耗的电能却极少。其基本原理是这样的：
在列车的相当于车轮的部分安装上超导磁体，这个磁体产生很强的磁场。而 轨道用金属做成许多闭合回路。当用线性电动机驱动列车运行时，回路切割 磁力线产生感生电流从而产生与上面所说的磁场极性相反的磁场，因而形成 极大的排斥力将列车浮起来。通常悬浮的高度是 １０～２０ 毫米。所谓直线电动 机是这样的：在轨道上装上两排线圈相当于同步电机的“ 定子” ，而列车上 对应的线圈则相当于“ 转子” 。轨道上“ 定子” 中的输入电流可通过计数控 制来调节列车的速度。车体两旁装有如同飞机的起落架一样的辅助橡皮车 轮，用于列车的启动和停车。这样的列车速度高，稳定性好，噪音小，所以 许多国家都在积极研制。特别是德国。早在 １９７９ 年，在汉堡国际交通运输博 览会上，德国首次展出了磁悬浮列车并做了运行表演，人们第一次领略到了 磁悬浮列车的快速、低噪、平稳的优点。最近，为发展高速磁悬浮列车，德 国高速交通财团已着手成立新的联合公司，公司的近期目标是在汉堡—柏林 间修建时速达 ４００ 千米的磁悬浮铁路，并计划在未来 １０ 年内投入商业运营，
届时两地之间的旅行时间将仅为 ５５ 分钟。其他国家的高速列车的研制也没停 止。日本的新干线正向时速 ３５０ 千米进军。而法国正发展时速 ３００ 千米的第 三代 ＴＧＶ 双层客车，到 １９９８ 年末预订的 １００ 列可全部投入使用。而且，法国 还正考虑 ＴＧＶ 的高速货运。
地铁
今天，列车也可在城市内作为公共交通工具使用。这就是我们熟知的地 铁。地铁一方面可以方便地选择修建线路，同时列车也不用挤占本来很紧张 的城市地皮。
世界上最早的地铁是 １８６３ 年在伦敦建成的，当时还是用蒸汽机车牵引
的，现在的地铁列车都用电力机车来牵引了。在上个世纪，世界上还有芝加 哥（１８９２）、布达佩斯（１８９６）、格拉斯哥（１８９６）、维也纳（１８９８）等几 个大城市修建了地铁。现在，世界上很多大城市都有地铁了。其中最发达的 要属莫斯科的地铁了。在那儿乘地铁可以很方便地到城市的各个角落去。
在我国，虽然早在 １８８７ 年在台湾就修建了第一条隧道，但地铁的修建却 是很晚的事了。北京到 １９６５ 年 ７ 月才开始修建地铁，第一期工程到 １９６５ 年 ９ 月完成，第二期工程到 １９８４ 年才完成，通常认为：一个城市人口如果超过 了百万，就应考虑修地铁了。但我国到目前为止，还只有北京和上海有地铁 运行，而且线路很短。同时天津、广州等城市也正在修建地铁。
地铁的修建并不是一件容易的事，它耗资惊人，而且根据地下条件的不 同，挖掘方法也有多种。但是，一个人口众多的城市，特别是像我国的大城 市，要想真正提高城市公共交通的效率，还是应该重点发展地铁而不是小汽 车的出租业。
未来列车
生活在史蒂芬逊时代的人们，恐怕不可能想象到今天的安全、舒适、安 静的高速列车。同样，生活在今天的人们，要想很准确地说出未来的列车是 什么样子，也不太可能。但我们可以设想：按已有的科学原理，我们可以通 过努力造出什么样的列车来。
总的看来，列车的发展无非是改进牵引和改善列车的运行条件。前者包 括能源形式和牵引功率的提高。比如：从蒸汽机车到正在发展的磁悬浮列车，
能源从煤变成了电，动力装置从简单的蒸汽机变成了线性电动机。轨道从本 身的制造到铺设技术都有了很大的提高。其目的是提高运行的速度和安全 性。那么未来的列车在这些方面会有什么提高呢？
自奥托・哈恩发现核裂变以来，核能的利用已广为人知。是否能将原子 能用于列车的牵引呢？科学家们正做这种设想。目前，轻元素的聚变还无法 人工控制，核能的利用通常是指利用重元素的裂变释放出来的能量。常用的 重元素如铀 ２３５ 等。一克铀 ２３５ 裂变释放的能量相当于两吨半优质煤完全燃 烧所产生的能量。利用原子能机车来拉 ３０００ 吨重的负载，只需 ５０ 克铀 ２３５ 即可从北京到上海再到广州。如果用内燃机牵引，则要带上 ３０ 吨的油作为燃 料，若用蒸汽机车就要带上 １００ 多吨煤。差别不能说不大。
原子能机车的动力部分除了原子反应堆外，还要有蒸汽锅炉、汽轮机、
发电机、配电设备和电动机，总的结构非常复杂，简直就是带着一个小的核 电厂在运行。它的原理是将核裂变的热能经蒸汽锅炉、汽轮机、发电机变成 电能供电动机来牵引机车。这种车的结构虽然复杂，但我们可以设想：其控 制全由计算机自动完成，包括发出减速和停车的指令等。这种车预计时速可 达到 ３００ 千米以上。
除了改进能源，富于想象力的美国人还设想了一种未来的列车。美国科 学家设想在纽约与洛杉矶之间横贯美国大陆修一条地下铁路（这恐怕不是一 件轻易而举的事），用闸门将轨道分成若干段，每段叫闸室。每个闸室的大 气压力略有差异。设想的运行情况是这样的：当列车进入第一闸室时，这里 的气压只有大气压力的 １／４，其后每个闸室递减 １／４，整个线路的气压相当于 距地球 ５０ 千米处的气压。由于气压低，几乎没有空气阻力，所以可以高速行 驶。但是，由于气压低，列车得密封。这种列车可以在很短的时间内将速度
提高到惊人的程度。但是加速度不能过大，这是很显然的。应把加速度控制 在 ０． ６ｇ 以下。为了减轻加速度给乘客造成的不适，科学家们还设计了一种特 殊的座椅，它可随着加速度的变化改变倾斜度。
美国人还设想了一种风动列车。它不需要发动机。其行驶原理是这样的，
在两座城市的地下建一密封管道，管道一端气压远高于另一端。靠气压差产 生强大的推力。但是，必须还要考虑如何使车停下来。当然，这种没有发动 机的车并不是不消耗能量，因为形成气压差是要消耗能量的。很显然，这种 设想不如前面的一种，但比较一下，最现实的还是磁悬浮列车。估计在不久 的将来即可进入实用。
水路运输 帆船
人类与生俱来的好奇心使得人们总有越过江河、湖泊甚至大海去探索新 天地的愿望。正是这些原因促使人类的祖先发明了木筏、独木舟等水上交通 工具，并借助帆来利用丰富的风力资源。当然，仅仅靠风驱动是不够的。所 以人们还发明了桨。至于帆和桨哪个先出现，现在人们无法确知。不过，从 一些古迹上看，桨的出现似乎早些。如果把帆、桨装在独木舟上，就成了最 原始的帆船。因为早期的桨也起帆的作用。但这种原始的帆船是很难经得起 大风大浪的考验的。对于那些靠海生活的人们来说，就需要造出更大、更结 实的帆船。而且船上帆、桨、舵都要具备，使用起来要安全有效。对于那些 进行海上贸易的人们来说，对帆船的要求就更高了。
通常人们认为地中海是航海业发展的摇篮。早在公元前 ３０００ 年，腓尼基 人（这是一个以航海闻名的民族）就从地中海航行到爱琴海，从此以后，他 们的庞大的商船队又发现了直布罗陀海峡，并航行到了英国。但是，随着考 古的发现增多，人们又发现了更早的船只，因而也更新了人们的一些观点。
印度是一个海岸线很长的文明古国，所以印度考古学家在孟买洛塔附近 发现世界上最早的的港口并不令人吃惊。人们在那儿发现了码头、货栈和 ２１８ 米长、３７ 米宽的船坞。由这些发现，人们可以想象当时印度洋上繁忙发达的 帆船运输，并可想象当时庞大的造船工业。所以严格地说，印度洋才是真正 的航海摇篮。
阿拉伯人以善于经商闻名。古代阿拉伯的航海业的发达与此有密切的关 系。著名的《天方夜谭》就记述了著名航海家辛巴德 ７ 次从波斯湾边的巴土 拉出发航海的故事。其人物的原型很可能就是著名的航海家艾布・阿比达。
早期的帆船，除了用于进行贸易活动，也用作战舰。说是战舰，实际上 在早先并没装上火炮，只是用来运送兵马、粮草。
我们不难发现，最初航海业发达的都是一些靠海生活的民族。为了生存，
他们将帆船越造越好，以至有了发达的航海业。
航海业的兴起的前提是有能经得起风浪的帆船。早期人们对帆船的速度 要求并不高，重要的是船要经得起风浪。而这样的帆船一旦产生，人们便可 以越过大海去进行贸易、战争或探险。罗马人在他们杰出的统帅朱利叶斯・凯 撒和安东尼带领下征服克利奥帕特拉女王的埃及时，其庞大的舰队就是满载 兵马粮草的大型帆船队。这种帆船叫加利船，它的动力装置是一块巨大的方 形布帆和由 １００ 多个奴隶来划的分几层在两侧排列的桨。实际上，古罗马人 在公元前 ４００ 年左右就造出了杰出的加利船特里雷米号。它长 ４２ 米，有巨大 的方形帆，其桨分 ３ 层排列在船的两侧，要 １００ 多个奴隶米划。
相比之下，北欧的海盗们就没那么幸运了。他们面临的是北海及北大西 洋的惊涛骇浪。险恶的环境对他们的船提出了特别的要求。为适应风向变化，
他们将帆变成了活动的。顺风时，把帆横过来作为横帆。当无法顺风航行时，
便通过调整帆及船的行进方向使船获得前进的动力。如果进行合适的调整，
即使逆着风，船也能前进了。调整后与船行方向平行的帆通常称为纵帆。如 果将这两种帆结合起来使用，那么只要有风，船就可以很方便地向任何方向 航行了。这些海盗船造得又细又长，除了巨大的方帆，还用 ４０～５０ 名水手划
