第一次工业革命与交通运输业的产生

二、第一次工业革命与交通运输业的产生

在18世纪中叶前，人类可利用和依赖的动力只有一种，就是自然力，或是驾驭动物，或是利用风、水流等大自然的恩赐，更多的是依靠人自己身体的力气，来完成生存所需要的物质，代代繁衍。

1769年是人类历史的一个转折点。蒸汽机问世了！蒸汽机的诞生预告了人类从此可以利用机器自己生产和控制动力，受自然力直接制约的被动时代到此结束了。蒸汽机一出现，立刻被用来带动纺织机的运作，使得纺织工业蓬蓬勃勃地发展起来。从纺织工业开始，一个大机器生产的时代逐渐代替了手工业的时代，人类也从农业社会走向了工业社会。蒸汽机的另一个重要应用就是开创了交通运输业。运输业的兴起是与社会的工业化同步进行的。工业化需要运输量迅速地提高，用蒸汽机作为动力推动车辆而产生的蒸汽机车，则使运输能力几十倍、上百倍地提高，不仅为生产提供了强大的援助，而且开发了商业，方便了交往等，给人类社会带来了巨大的影响。

虽然早在人力车和马车的时代，就已经出现了铁道，但那只不过是为减少摩擦而采取的小革新措施。只有当发明了蒸汽机车以后，铁道才成为与火车密不可分的专用术语，铁路运输才成为一个独立的产业部门并且蒸蒸日上。在这个意义上，世界第一条公共交通铁路是1825年建成并通车的。该线所用的蒸汽机车，平均速度为每小时22公里，载重90吨。当时，火车的这种速度还没有马跑得快，但是，它的重大意义在于为人们展示了一个新的天地及其广阔的前景。很快，铁路和蒸汽机车的魅力征服了全世界，英、美、法等国相继出现了铁路建设热。到1839年，即铁路发展的头14年，先后就有9个欧洲国家修建铁路，总里程达到15万公里。到19世纪末，铁路发展达到鼎盛时期，全世界有70多个国家修建了铁路，总里程达100多万公里，平均每年修建铁路1.6万公里。在蒸汽机车问世后的一百多年间，铁路运输如日中天，红得耀眼。

与此同时，蒸汽机也使水路运输开始进入现代水平。轮船的发明比蒸汽机车稍早一些。1807年8月，第一艘以蒸汽机作为动力的汽船“克莱蒙特”号在纽约市的哈德逊河试航240公里，用了32小时，航速比一般帆船快1/3，获得了成功。“克莱蒙特”号试航成功标志着以蒸汽动力船取代帆船的新时代的开始。从此以后，水上交通发展起来了。

1811年，全美普遍开办轮船营业，实现水运商业化，这一创举在航运史上立了不可磨灭的功绩。1812年，英国也制成第一艘轮船“彗星”号。1838年，英国轮船“天狼星”号和“大西洋”号完全依靠蒸汽机为动力，横渡大西洋成功，又给人们开拓了新的视野。以后几年间，英国成立了几个大航运公司，经营世界的海洋航运，使英国的海运业蓬勃发展，独领风骚。

除了动力船以外，汽船的推进方式也经历了一场革新。早期的汽船一般采用桨轮打水推进，在风平浪静时，航行还比较顺利，一旦风起浪急，由于轮船的剧烈摇晃，往往使一侧的桨轮脱离水面无法打水而空转，不仅浪费动力，而且使船舶难以操纵。1838年，英国和瑞典分别用螺旋桨代替明轮作为推动器，船速明显加快，而且不受风浪的影响。这个重大的技术革新标志着造船技术进入了成熟阶段。至今，以机器为动力的船舶仍以螺旋桨作为推动器。

轮船和蒸汽机车一道，都是蒸汽机在交通运输业中实际应用的成果，从而一起构成了交通运输领域的第一次革命，也使交通运输成为一个独立的产业部门。

三、科技进步是推动交通运输业革命的根本动力

一部交通运输史就是科技发展史的投影。交通运输业从产生到发展的每一步，都凝结了科学技术的成果。交通运输业随着科技的进步而同步发展着。

1.内燃机开拓了交通运输的新天地

19世纪末动力机又发生了一场革命。内燃机以崭新的面貌登上舞台，并且很快就替代蒸汽机唱上了主角。不久它就开始应用在火车上。因为其时蒸汽机车已经遇到了一系列难题，由于蒸汽机车功率小、热效率低，虽然经过不断改进和完善，仍然没有太大的改观，一般时速达到80～100公里以后，再提高就困难了；而且，蒸汽机结构笨重，锅炉和凝汽器体积庞大，无法进行灵活快速的运输。这些，都不能满足当时社会的发展对交通运输急剧增长的需要。1913年，第一台内燃机车诞生，从此开始了铁路运输动力的革新，内燃机车同电力机车一道，逐步取代了蒸汽机车。在第二次世界大战期间，内燃机车由于不受电力网可能被破坏的影响，比电力机车发展得更快。战后，由于当时石油的廉价和战争时发展起来的强大的内燃机工业，铁路牵引动力内燃化迅速实现。到20世纪70年代，世界各国内燃机车总数超过7万台，占全部机车数的56%以上，成为各种机车中数量最多的一种。

更有意义的是，内燃机的出现带来了汽车工业和飞机工业的繁荣，使交通运输业又获得了一次重大的飞跃。

汽车的发明史，同其他技术发明的历史一样，也是一个缓慢的不断改进的过程。发动机是汽车的关键部分，而只有用内燃机作为发动机，人们希望制造一种小巧玲珑、快捷方便的交通工具的设想才有可能得到实现。1883年，德国人戴姆勒在对发动机的不断研究探索中发明了使用汽油的内燃机，即汽油机。这种发动机具有功率大、重量轻、体积小、效率高的特点，特别适应于汽车，1889年制造成用汽油机作为动力的汽车，使他的汽车制造技术更趋完美。但是，由于当时汽车的速度还不快，造价也昂贵，其势力尚无法与火车相比。1888年，英国人邓录普发明了充气轮胎，大大改进了汽车行驶的磨损和颠簸问题。1903年，美国人亨利·福特成立了“福特汽车公司”，大规模生产汽车。福特公司通过技术改进和革新管理方式，建立了“装配线”，日产汽车1 000辆，并使每辆汽车的售价降低到800美元左右，只占原来售价的10%，基本达到了大众化的水平，从而使汽车制造迅速成为一个行业，而且生机勃勃地发展壮大起来。

福特的巨大成功，不仅在汽车发展历史上写下了辉煌的篇章，也为美国的交通运输业的振兴做出了杰出贡献。因为在19世纪末，美国的农业和工业生产发展有很大跃进，国民收入已经超过了欧洲，但是当时美国的铁路还不发达，运输业亟待改进。这时候汽车的出现，无疑为美国交通运输业的发展拓宽了前景。而且，与铁路运输相比，公路运输投资少，收效快，机动灵活，很合美国人的口味，因此汽车立即成为一种大受欢迎的运输工具。而福特公司汽车的大产量、低售价，正好迎合了这个契机。从此以后，美国的汽车业得到较大的发展，汽车很快得到普及，并且大批汽车行销世界，获得了“汽车王国”的称号。至今，美国仍然是世界上拥有汽车最多、出口量最大的国家。

飞机也是内燃机时代的杰出成就之一。虽然自从文艺复兴时期的达·芬奇起，人类就开始设计制作人工翼，还先后制出过氢气球、气船、滑翔机等飞行工具，但是真正要想制造出能够这样操纵、安全稳定的飞机，还需要体积小、马力大的发动机。1883年，德国人戴姆勒发明的汽油机，很适应飞机的飞行需要。在这个前提下，美国人莱特兄弟一起总结了先辈研究滑翔机的经验，试制了小型发动机，并且对螺旋桨进行了多次试验，最后，终于设计出强度较好的复叶飞机。1903年，他们驾驶着这种飞机首次飞上天空，成功地飞行了59秒，飞行高度为59米，1904年飞行了5分钟，1905年延长到38分钟。人类在蓝天自由翱翔的梦想终于实现了！

飞机最初投入使用是为了军事目的。在飞机初次飞行成功后11年，即1914年就参加了第一次世界大战。由于空中的优势，在当时的陆地战中便掌握了主动权。1939年英国人惠特尔试飞了一架非常实用的喷气式飞机，在喷气机的发动机里，燃料燃烧所生成的高温高压气体从尾部喷管喷出时，就以很大的力量将飞机向前推进。1944年的第二次世界大战中，英国和美国将喷气式飞机投入战斗，用来对付德国的V-1型火箭，获得了很大成功。第二次世界大战后，喷气式飞机推广于民用，并很快得到发展。现在，世界上各个国家都有了自己的航空运输。在发达国家航空运输已经占据了主导地位，在美国，航空运输的客运量占全国总客运量的80%以上。

内燃机机车、汽车和飞机都是内燃机应用于交通运输领域的成果，它们在本世纪一起构成了交通运输的全方位发展，使交通运输的发展又进入了一个新阶段。

2.电力给交通运输注入新的血液

电力的发明也是本世纪最伟大的科技成果之一。如果说蒸汽机的发明实现了热能向机械能的转化，那么电力的发明则实现了多种能量之间的转化。以后的事实说明，它的价值和意义是不可估量的。

电力在交通运输方面的运用，实现了车辆动力牵引的电力化。电力机车的发明比内燃机车早了十几年。18世纪70年代，发电机和电动机问世，标志着电力时代从此开始。19世纪30年代以后，电力直接服务于社会生活，相继在通讯、电镀、照明、动力等方面发挥其巨大的作用。到了1880年前后，电器工业蓬蓬勃勃地发展起来，诞生了一批重要发明。因为经过将近一个世纪对电磁理论知识的研究积累，以及在电力的运用实践中技术的逐渐成熟和改进，到19世纪末，转化生产技术的条件已经完全成熟，所以技术发明成批涌现。1881年，德国西门子和哈尔斯克公司在柏林附近修建了一条2.4公里长的电气铁路，开创了交通运输业应用电力技术之先河。这条线路采用180伏直流电压，分别由两条彼此绝缘的轨道供电和做回路。以后，又在这条线路上试验过几种其他供电方式。不久，变压器发明了，交流输电技术得到解决并因其经济安全立即得到了广泛应用。1903年，德国采用西门子和通用电气公司制造的三相交流电动机，首创每小时行车200公里的历史记录。在短短的二十多年的时间内，电力机车的速度能够提高到如此程度，充分显示了电力机车牵引的优越性。到了1955年，法国铁路电力机车又创下了每小时331公里的世界记录。1981年，法国在巴黎—里昂之间做试验性的行驶中，由两台电力机车牵引五节车厢，再创每小时380公里的新的世界纪录。

电力机车还具有其他许多优越性，比如利用能源的效率很高，是蒸汽机车的10倍，内燃机车的2倍多；电力机车本身不带原动机(蒸汽机或柴油机)，不受其重量和尺寸的限制，容易实现大功率，装载能力大，启动加速度大，不需要经常入库加煤、加水等准备和检修，因而运营费用比较省等，这些都使得电力牵引的运输能力尤为强大。人们在1975年做过统计:法国电气化铁路占全部铁路营运里程的27%，但所承担的运量却占总运量的76.7%；联邦德国电气化铁路占36.2%，承担运量80.7%；日本电气化铁路占40%，承担运量85%。因此，电力机车已是世界上目前公认的最优秀的铁路运输工具。

除此之外，电力牵引还运用在汽车上。电车是城市公共交通的重要组成部分。由于电力牵引污染小的特点，因而在城市交通运输中备受青睐。最近半个世纪蓬勃发展起来的地铁，已经成为大城市交通的骨干。在未来的交通运输业中，电力牵引还将占据更大的地位。

3.新材料、新工艺为交通运输的发展注入了新的活力

牵引动力是交通运输的关键部分，几次动力革命，都造成了运输工具的重大革新。在这个过程中，还不断涌现一些小的突破，或者是技术上的革新，或者是材料的更新换代，或者是生产工艺的改进。虽然它们没有惊天动地的影响，但却是交通运输发展史上不可或缺的一笔，它们与动力革命一道，构成了交通运输事业今天的辉煌。上面提到的由螺旋桨代替明轮作为汽船的推进器、轮胎的发明、喷气式飞机的成功等，都是这样的例子。技术上的革新可以说是俯拾皆是。一项科技成果要达到完善的程度，不知要经过多少次的实验和改进，而每一次的进步，都是科技史上或浓或淡但却是不可抹杀的一笔。其中，由于新材料的应用而产生的革新占了很重要的位置。

比如，看起来很简单的一根钢轨，从问世起至今，就经历了几十次的革新。钢轨的前者是石轨和木轨，18世纪中叶近代炼铁技术诞生和钢铁工业成熟以后，一次偶然的机会，人们认识到用铁代替石头或者木头制作轨道，车辆行驶起来省力得多。经过一番改进，在凹形的板条上做出一个凸缘以防止车轮滑脱，这样的铁轨叫角铁轨。可是，角铁轨不耐用，很快就会损坏，而且这种铁轨里很容易积上垃圾和石子，妨碍车辆通行。以后，人们就把它改造成工字形凸轨，并且用钢材制作，这种钢轨断面既节约材料，又稳定可靠，从而沿用至今。随着列车重量不断增大，速度逐步提高，钢轨也在朝现代化方向发展，主要是:加大钢轨重量、改进钢轨的材质和工艺水平、采用取消接缝的长钢轨。提高钢轨的材质，主要采用合金钢，以提高钢轨的抗拉强度。在工艺改进方面，主要是淬火，全长淬火钢轨的使用寿命比普通钢轨要高2～4倍。