九乡新闻网雪铁龙c3xr能换大灯吗:5 铁轮滚滚二百年
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世博会的科学传奇赵致真 著
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第五章：
铁轮滚滚二百年
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火车的名字是和威严、强大、豪迈联系在一起的。当滚滚沉雷般的列车疾驶而过，大地为之战栗。纵横的河流架起桥梁，绵延的群山挖开隧道，迎候钢铁长龙“君临万邦”。火车轰轰烈烈又气定神闲，激越的汽笛是一往无前的号角，翻飞的玄烟白雾则是工业革命的旌旗。
1851年伦敦世博会也是火车的盛大节日。英国各铁路公司都纷纷打出自己的王牌，法国、比利时也送来了新款机车。卧式火管锅炉和水箱制造技术已经炉火纯青。大西方公司参展的火车头外岛勋爵号 重35吨，1000马力，能拉动120吨车皮以每小时100公里速度奔驰，被称为“铁路沙皇”。一本系统介绍伦敦世博会的鸿篇巨著《塔利斯水晶宫史话》以虚拟手法描述了已故哲学泰斗伏尔泰来到展览大厅，工程师们指着火车不无炫耀地说：“这是我们的钢铁奴隶，我们喂他煤，他千百倍回报我们，以老鹰的速度从一个城市到另一个城市，从一个国家到另一个国家。创造这样神奇的机器，还有什么能阻挡人类的进步？”伏尔泰闻之也不胜错愕。
“火车之父”史蒂芬逊的火箭号在水晶宫里讲述着一段著名往事。1829年10月，世界第一条营运铁路利物浦至曼彻斯特线即将开通，究竟应该选用谁家的火车头成为全国瞩目的大事。铁路部门深谙“相马不如赛马”的道理，决定延请各路“铁马”同场竞技一比高下。赛场设在利物浦和曼彻斯特之间的雨山桥附近，各地闻讯赶来观战者达15000人，其中多为工程师和科学界精英。评委会则由3名权威人士组成。参赛的5台火车头进行了10天公开轮番角逐，自重4吨多的斜缸式火箭号负重17吨，以每小时20公里的平均速度走完了110公里赛程，烟尘排放达到标准，最终夺取了“全能冠军”并赢得500英镑奖金。“雨山竞赛”的落败者桑斯帕瑞尔号和诺夫尔提号也在1851年伦敦世博会上同台亮相，这些幼年的火车展现了蹒跚学步时的稚嫩身影。
29-1 1851年伦敦世博会“外岛勋爵”号火车
29-2 1851年伦敦世博会法国火车头
29-3 史蒂芬逊的火箭号在雨山竞赛中获胜
火车让人类的移动速度第一次超过了马的奔跑。大自然从来没有钢铁路面，火车的“特权”在于不管任何地理和气候条件，铁轮下的路况始终平滑坚实，“铁定”不变。早期的轨道用生铁铸成，脆而易折。此后改为锻铁。1878年巴黎世博会上，更加坚牢、耐磨和不易变形的钢轨已经成为各大铁路公司争相夸耀的新成就，英国展出的一条钢轨长达40米。铁路道钉的形状看去像“五线谱音符”，将平底窄头的工字形钢轨牢牢钉在无尽延伸的枕木上，碎石则进一步把压力摊薄到整个路床。铁路的基本构架150年来并没有根本变化。
“轨距之战”是英国早期火车无序竞争的真实写照。史蒂芬逊的机车轨距为4英尺8.5英寸，大西方公司布鲁奈尔的机车轨距为7英尺。乘客从伯明翰到布里斯托必须在格拉斯哥换车，女王伊丽莎白也不能例外，整个车站一片混乱。1846年英国国会出台了《轨距法》，将4英尺8.5英寸定为标准轨距。虽然并没有什么科学依据，起因甚至可以追溯到“马屁股的宽度”。但毕竟实现了“车同轨”，这其实是秦始皇和恺撒大帝早就解决了的老问题。
29-4 格拉斯哥车站换车的混乱情景
1853年，英国已经拥有干线、支线铁路22条，21000公里。史蒂芬逊首创的旗语信号指挥着火车井然有序，令行禁止；查理斯福克斯发明的“扳道叉”确保火车各行其道、互不相扰。凯西·琼斯的6管谐音汽笛则让火车彼此联络并警示人畜避让，但出站前的倾喉一啸，却最能唤起人们离别的忧伤和远行的惆怅。1842年，奥地利科学家多普勒听到火车朴面而来时汽笛声尖锐，绝尘而去时汽笛声低沉，由此发现了著名的多普勒效应。历史上还从来没有过什么物体能以如此快的速度行进，并发出稳定持续的声谱。
1867年巴黎世博会的完满与荣耀是和火车分不开的，普鲁士国王威廉一世，俄国沙皇亚历山大二世，奥地利皇帝约瑟夫一世各自乘坐专列，风风火火抵达巴黎。世博会上展出了32个火车头，其中美国大银色号的黄铜镀银机车光彩照人，象牙和硬木装饰豪华备至。但许多艺术至上的法国公众对这种“肚里着火、头顶冒烟、大口吃煤、海量喝水”的钢铁怪物在世博会上压过雕塑、挤占绘画的状况颇有微词。然而在更多人看来，火车威武雄壮的造型，蒸汽机“吹奏长号”般的伸缩运动，同样是一种实用的美。后来，火车、车站和铁桥索性成了画家笔下新的风景。刚刚诞生的电影也格外垂青于铁路上发生的故事。
29-5 1867年巴黎世博会展出的比利时火车头
29-6 1867年巴黎世博会展出的法国奥尔良火车
与火车的故乡英国相比，美国虽然起步稍晚却后来居上，迅速成为世界第一铁路大国。1830年，美国胡德逊公司从英国史蒂芬逊公司引进第一台火车头，开通了16公里的巴尔的摩—俄亥俄铁路。政策的激励和法律的保障，使美国铁路增长速度比英国快一倍。林肯担任总统前曾经是伊利诺伊中央太平洋铁路公司专职律师，最能洞见铁路对国家的命脉作用。1865年林肯遇刺时，美国已经拥有铁路56000公里，占世界铁路总长度的一半。4月21日，载着总统灵柩的专列从华盛顿出发，经过费城、纽约、布法罗、克利夫兰和芝加哥，于5月3日到达林肯故乡斯普林菲尔德。2700公里铁路沿线，占全美总人口三分之一的1200万群众为总统送葬。这也是林肯对美国铁路最后的巡视和告别。
29-7 林肯曾担任中央铁路公司专职律师
29-8 林肯灵柩专列
1869年5月10日，犹他州沙漠小城普罗蒙特里成为全美国注视的焦点。横贯美洲大陆、连接太平洋和大西洋的铁路将在这里对接。1862年6月1日林肯总统签署《太平洋铁路法》，将这一工程确定为国家意志并实行土地奖励政策。自1863年1月8日动工，中央太平洋铁路公司从西海岸萨克拉门托向东修筑1110公里，联合太平洋铁路公司随后从密苏里河畔奥马哈向西开拓1748公里，两大铁路公司的会师被称为历史性的“婚典”。随着“最后一根铁轨”缓缓落下，银质的大锤将黄金制成的“最后一根道钉”钉在月桂木包银的“最后一根枕木”上。来自太平洋的朱庇特60号机车和来自大西洋的罗杰斯119号机车彼此走近，脉脉对视，实现了“万里姻缘一线牵”。西联电报公司向守候在全国各地电报局门前的公众进行着“现场直播”。当格兰特总统正式发布太平洋铁路告竣的消息后，华盛顿、纽约、芝加哥、费城等城市礼炮震响、钟鼓齐鸣，游行队伍不绝于途，欢呼美国铁路进入“狂飙时代”。林肯的夙愿终于在逝世4年后得以实现。历史也不会忘记，万余名中国劳工为创造这个“世界第八奇迹”立下的不朽功勋，以血肉之躯打开了内华达山的重岩叠嶂。当初曾有人质疑中国劳工的能力，中央太平洋铁路公司主管克罗克回答说，“他们的祖先建造了万里长城。”
29-9 横贯美洲大陆铁路工程
29-10 1869年5月10日横贯美洲大陆铁路在普罗蒙特里对接
29-11 横跨美洲大陆铁路对接时的金道钉
29-12 中央太平洋铁路公司的中国劳工
如果说南北战争让美国实现了政治上的统一，太平洋铁路的贯通则让美国实现了经济上的统一，成为名副其实的“合众国”。火车让美国的经济地理分布发生改变，工业重心和人口重心大幅度西移，全国统一市场逐步形成。火车甚至改变了美国时钟的转动。过去每个地方教堂和珠宝店的大钟都以“太阳当顶”为准，波士顿和纽约相距400公里，彼此便有12分钟时差。待到火车在这个幅员辽阔的国度一日千里飞奔，制定严格的时刻表便成为准确调度和安全行驶的先决条件，而混乱不堪的“地方时”完全是灾难，在美国工程师学会和美国科学促进会的大力推动下，1883年11月18日，美国铁路系统按每15度经线一个单元，将国土划分为4个时区。这一“先斩后奏”的联合行动最终得到了全社会认同。1893年芝加哥世博会上，一座46米的钟楼高高耸立，控制各场馆200多个时钟，世博会火车站的24面大钟显示全世界不同城市的时间，西联电报公司用华盛顿海军天文台每小时的正点信号保持全国时钟同步。1918年3月19日，美国联邦政府正式颁布了《标准时间法》。时间的标准化是铁路带给现代文明的全新概念。
29-13 1883年11月18日美国铁路系统将国土划为4个时区
29-14 1893年芝加哥世博会西联电报公司钟楼
火车从诞生之日就伴随着事故。1830年9月15日，世界第一条铁路利物浦至曼彻斯特线开通典礼上，英国政治家赫斯基森就被史蒂芬逊的火箭号撞死；1837年8月11日，第一例火车迎头相撞事故发生在美国弗吉尼亚；1895年10月23日，法国火车冲破了巴黎车站的外墙摔倒在大街上；参加1884年新奥尔良世博会的爱荷华代表团由于火车倾覆，所有送展物品几乎荡然无存；1904年圣路易斯世博会期间由于火车相撞，造成30名前来参观者丧生……一份长长的铁路事故清单，记证了“文明的代价”。
29-15 1895年10月23日法国巴黎火车站事故
1876年美国费城世博会上最有价值的展品之一，便是威斯汀豪斯公司刚刚发明的自动空气刹车。老式火车遇到紧急情况时，要靠司机发出信号，每个车厢上的值守人员再各自转动手轮合上闸瓦，效率十分低下。自动空气刹车系统通过管道让每个车厢的汽缸都预先充满压缩空气，刹车时司机只要打开阀门，各车厢汽缸的压缩空气就会同时推动刹车瓦。风驰电掣的“铁马”从此有了便捷可靠的“缰绳”。
和自动空气刹车同等重要的发明是詹尼1873年获得专利的自动挂钩装置。车皮两端各伸出一只“钢铁大手”蜷曲欲握，“活动关节”和内置铰链能在车皮碰撞后自动互相牢牢抓紧，免除了工人站在车皮中间操作的危险。1893年美国联邦法规定所有客、货车必须使用自动空气刹车和詹尼挂钩，铁路事故大为减少。
1893年芝加哥世博会交通馆的入口处，一尊女神造型的火车头堪称雕塑艺术的杰作。来自不同年代和国度的50多台机车蔚成大观，各种轮轴和铁道设施琳琅满目。室外铺设了4条30米长的轨道，西阿尔伯尼公司的999火车头是世界速度冠军，鲍德温公司用千斤顶将机车撑起，开足马力表演“原地跑步”。81岁的老火车司机威廉·芬莱逊精神矍铄，驾驶着他54年前使用的古董火车头“约翰牛”，带游客在世博园兜风。美国此时已经开通了横贯东西海岸的5条铁路，全国形成了261700公里的铁路网。国际铁路商贸大会也在芝加哥世博会期间隆重召开，对火车带来的技术问题和社会变革进行5天学术讨论。
29-16 1893年芝加哥世博会约翰牛火车
29-17 1893年芝加哥世博会999火车
29-18 1893年芝加哥世博会法国展出火车轮
火车头牵引力不仅需要强大的发动机，还需要有足够的自身重量产生和铁轨间的摩擦力。1893年芝加哥世博会期间，百吨级的火车头层出不穷。“怀特标记法”按照导轮、驱动轮和尾轮数量为火车头命名，5对巨大驱动轮的机车被称为“十足类”。但又重又长的火车头带来了新问题，没有差速装置的车轮在曲率半径较小的弯道行驶时，会严重磨损轮轨，甚至造成倾翻。瑞士工程师麦利特将大型火车头的底盘分成两段，前后用铰链连接，让后底盘上的沉重锅炉能在拐弯时向左或向右摆动，从而减小转动惯量。麦利特火车头首次使用于1889年巴黎世博会专线铁路。
29-19 火车头怀特标记法
29-20 麦利特0-8-8-2型火车头
1893年芝加哥世博会上最引人瞩目的大手笔，要数正在修建中的俄国西伯利亚铁路了。1891年3月31日，皇储尼古拉二世遵从父皇亚历山大三世之命，亲临符拉迪沃斯托克主持铁路开工仪式，各国媒体刊登了他手推独轮车运土的照片。俄国贸易制造部长专为芝加哥世博会编撰了英语和俄语版大部头书籍，全面介绍西伯利亚铁路，并展出了工程地图和规划方案。到了1900年巴黎世博会，俄国对西伯利亚铁路的推广力度大大增强，不仅展出了施工现场资料和叶尼赛河铁桥等模型，而且巧妙设计了引人入胜的模拟旅行体验。让参观者在汽笛声中走进微微晃动的真实车厢，边听解说边观看窗外依次掠过的“西伯利亚风光”。远景和近景用四层不同速度拉动的画布展示出逼真的透视效果，这是俄国画家精心绘制的长达2000米的水彩画卷。“西伯利亚铁路旅行”获得了1900年巴黎世博会大奖。1904年美国圣路易斯世博会上，“西伯利亚铁路旅行”再次成为人气最旺的展区。
29-21 1900年世博会西伯利亚大铁路介绍
29-22 1904年西伯利亚大铁路展馆
这是世界上最长的铁路，从圣彼得堡到符拉迪沃斯托克，全线9288公里，横跨8个时区。仿效美国太平洋铁路的模式，西伯利亚铁路同样采取“两头开工，中间合拢”的战略。在极其严酷的自然环境和十分落后的装备条件下，数万工人打通了乌拉尔山十几条隧道，修建了鄂毕河、勒拿河和叶尼赛河及其支流上的多座桥梁，穿越无人沼泽地、原始针叶林和永久冻土带，于1916年完成了这个“世界第十二奇迹”。过去流放到西伯利亚的大批囚徒也曾乘坐过“列车”，不过是马群牵引的长串雪橇。俄国作家契科夫到库页岛监狱进行著名的社会调查走了两个多月，曾抱怨说“这是世界上最漫长和乏味的旅行”，而沙皇派往雅库特斯克的军事长官则需要3年的旅途才能到任。西伯利亚铁路的贯通改变了俄国的历史，呼啸长鸣的汽笛唤醒了西伯利亚富饶的大地，也昭示了沙皇称霸远东的雄心。1899年6月，沙皇尼古拉二世宣布废除了每年流放3万人到西伯利亚的惩罚制度。既然向全世界承诺要把西伯利亚建成人间天堂，当然需要摘掉人间地狱的帽子。这是西伯利亚大铁路带给30万囚徒的意外福音。为修建这条“俄罗斯的脊梁”，沙皇政府投入的资金仅次于第一次世界大战的军费。圣彼得堡树立着亚历山大三世铜像，他不穿皇服而身着铁路工装，可见西伯利亚铁路在沙皇心目中的特殊位置。然而，靠着兴修铁路维持罗曼诺夫王朝统治的梦想终于没有实现。
29-23 送西伯利亚囚徒的马拉雪橇“列车”
29-24 西伯利亚铁路通车
29-25 符拉迪沃斯托克火车站西伯利亚铁路里程标志
29-26 1917年4月列宁回到圣彼得堡乘坐的火车
1917年，列宁正是乘坐德皇威廉二世秘密安排的“专列”，沿着欧洲铁路线从瑞士回到俄国，领导了波澜壮阔的十月革命。
铁轮滚滚二百年（下）
欧洲文艺复兴重镇米兰曾经以铁路的名义举办过一次著名世博会。为了庆祝连接意大利和瑞士的辛普伦隧道竣工，1906年4月28日，米兰世博会在两个独立展区同时开幕。5月10日，意大利国王维克多·伊马利三世和瑞士总统路德维格·弗热共同主持了辛普伦隧道通车典礼。米兰世博会展厅的拱形大门完全按照辛普伦隧道入口处的外形修建，整个隧道的缩微立体模型和施工器械、图纸照片陈列其中。各国最新火车头和铁路设施本属题中应有之义。1848年拿破仑三世赠送给教皇庇护九世的豪华车厢也在这里隆重展出以广招徕。
披云冠雪的阿尔卑斯山绵延1200公里，自古以来就是欧洲交通难以逾越的屏障。1871年，第一条贯通阿尔卑斯山的弗雷瑞斯隧道将意大利和法国连接，并在1873年维也纳世博会上展出了实体模型。弗雷瑞斯隧道由工程师索梅耶主持，全长13.7公里，开创了“两端掘进，风力开凿”的先河。但辛普伦隧道工程的浩大和繁难却是史无前例的，甚至不亚于巴拿马运河。在双方政府签订正式条约后，瑞士国立铁路公司1898年从本土和意大利境内同时开工。辛普伦隧道长19.8公里，地质条件极其险恶。山体的巨大压力和岩石的破碎结构难以支护，巷道的通风阻滞和地下的高温焚炼更难以忍耐。《纽约时报》曾报道3000工人在大山腹中遇到地下暗河，“滚烫的开水奔腾咆哮”。总工程师阿尔弗雷德用“双洞单轨”取代“单洞双轨”方案，用水压技术取代气压动力，并首次开挖平行“导坑”，以利通风和出渣。1906年第一号隧道通车。 1912年第二号隧道动工，因战争之累，直到1921年才最后落成。半个多世纪里，辛普伦隧道的长度一直位居世界之冠，成就了欧洲铁路的四通八达。
1906年米兰世博会招贴画
辛普伦隧道意大利一侧
纽约时报报道辛普伦隧道工程遇到地下“开水河”
“东方快车”名气之大是罕有其匹的。1867年，23岁的比利时青年乔治·纳格尔迈克到美国旅游，对普尔曼公司使用车厢间封闭走廊并开设夜间卧铺产生了浓厚兴趣，回国后利用独有的银行世家资源，创办了国际卧铺车厢公司，并构想了将“旅馆与火车结合”的跨欧铁路线。1883年10月4日，首列“东方快车”从巴黎出发，途经慕尼黑、维也纳驶往罗马尼亚的朱尔朱，最终经过转车和轮渡到达伊斯坦布尔。以后的岁月里，“东方快车”线路屡经更迭，但不改“轮上宫殿”的奢侈与豪华。这里是皇族、政要、巨富和名媛风云际会的地方，也是间谍、大盗、侦探明争暗斗的舞台。“东方快车”的乘客名单是一份不折不扣的世界名人录。“王之列车，列车之王”的神秘和浪漫更催发了几代人的艺术灵感，克里斯蒂的名作《东方快车谋杀案》几乎风靡全球。1918年11月11日，第一次世界大战中担任协约国联军总司令的福煦元帅接受德军投降，停战协议便是在皮卡迪森林里“东方快车”2419号车厢签署的。第二次世界大战中德军攻陷巴黎，1940年6月22日，心胸狭隘的希特勒指令法国在同一地点、同一车厢签订投降条约以雪前耻。一百多年来“东方快车”历尽世事沉浮和人间沧桑，她承载了太多的历史和文化。
辛普伦“东方快车”招贴画
东方快车
1940年6月22日德军在“东方快车”2419号车厢签署投降条约
1904美国圣路易斯世博会无疑是火车登峰造极的鼎盛时期。幼年的汽车尚在扶墙摸壁，初生的飞机更是羽翼未丰，只有火车轰鸣五洲，独步天下。圣路易斯世博会以交通馆占地面积最大，长550米，宽160米， 6.4公里的铁轨上停放着美、英、法、德、俄五大流派的各种机车和客货车厢，侧畔展示着最先进的刹车设备、信号系统及隧道、桥梁、车站模型。世界各大铁路公司的运营路线地图分外醒目，林肯总统的私人车厢供人凭吊。一个大型阅览室摆满各类关于铁路的书籍文献，整个交通馆成了火车博物馆加火车图书馆。宾夕法尼亚铁路实验室开展现场服务，为参展机车进行免费“体检”，测试各种技术性能指标数据。展厅正中央高处，赫然安放着一座直径25米的钢铁转盘，美国机车公司制造的162吨火车头雄踞在这个“旋转舞台”上，一边原地开动一边环视全场，车头上威严而炫目的灯光缓缓扫过大厅的每个角落。主办者将这一设计命名为“二十世纪的精神”，可见当年的火车几乎是人类智慧和力量的图腾，并被看成了“历史前进的火车头”。
1904年圣路易斯世博会交通馆
1904年圣路易斯世博会“旋转舞台”上的火车头
火车在世博会上占据突出地位，还由于铁路行业的特别贡献。美国法律不允许政府为世博会拨款，炙手可热的铁路大亨们便常常成为最重要的金主。1897年庆祝田纳西建州100年的纳什维尔世博会，便是铁路界力排众议、慷慨解囊而得以促成的。世博会主席托马斯和执行主任刘易斯均为铁路巨头，火车展览也一馆独大。1898年奥马哈世博会则为了展示太平洋铁路贯通美国大陆30年后西部开发的成就。1910年，美国铁路总里程达到40万公里，全国劳动力的百分之十为铁路公司雇员。这个时代的伟大发明家爱迪生、著名工程师埃菲尔、建造大东方号海轮的布鲁奈尔、主持巴拿马运河开通的史蒂芬都曾经是铁路出身，爱因斯坦解释他的狭义相对论时，则把长长的列车作为光线传播的惯性系。河流孕育了古老的城市，铁路则催生了新兴的城市。钢铁、煤炭、机器制造行业都随着铁路一荣俱荣。还有多少历史的烟云，1893年芝加哥世博会上，全美最大的铁路工会成立。1894年7月，克利夫兰总统派出14000多名联邦部队士兵，武力平息了普尔曼车厢厂声势浩大的罢工风潮。
1894年克利夫兰总统派军队武力平息普尔曼车厢厂工人罢工
随着电气机车和柴油机车的发展，蒸汽火车头一统天下的局面开始转变。1879年西门子在柏林展示了第一台电气机车，这种靠架空线或第三轨道传输电流的火车头具有许多明显优势，强大的牵引力来自中心发电厂提供的电能，无需一路频频加煤添水，没有烟尘的污染和震耳的噪声，辛普伦隧道开通时便在整个路段使用了电气机车。德国工程师狄赛尔1897年制成了第一台柴油发动机，将混合油气压缩点火。和蒸汽机这种只有15%以下热效率的外燃机相比，狄塞尔的内燃机热效率可达75%，最早成功用于发电厂和轮船。直到1912年，第一台柴油机车才在铁路上奔跑，但很快便显示了强大的生命力。主流的柴油机车并不将汽缸产生的动能直接和车轮挂钩，而是先带动车上的发电机，再由电力驱动车轮。因此也被称为柴油电动机车。1933年芝加哥世博会上，世界最强大的电气火车头长23米，高5米，重达200吨，成为交通馆新的镇馆之宝。而在古老的先锋号、汤姆大拇指、约翰牛和林肯葬礼车的展览序列中，刚刚投入营运的全铝制、全空调流线型柴油电动机车时速达180公里，成为领衔挂帅的现代铁路标志。1939年纽约世博会举办了空前绝后的铁路专题“嘉年华”，真实的道具和生动的表演再现了火车史诗般的发展历程。通用公司的柴油电气机车在世博会上备受青睐，不仅因为技术优势，还由于纽约等大城市为保护环境而制定了禁止蒸汽机车驶入的法规。
1879年西门子在柏林展示第一辆电动机车
1933年芝加哥世博会上展出各款火车
1933年芝加哥世博会宾夕法尼亚公司展出的S1火车头
1939年纽约世博会上获得大奖的一项展出来自年轻的苏联，仿真复制的苏联莫斯科地铁马雅可夫斯基车站让无数观众倾倒和震撼。素有“地下宫殿”之称的莫斯科地铁是1928年至1933年苏联第一个五年计划最辉煌的成就。1932年，在卡冈诺维奇和赫鲁晓夫领导组织下，前苏联调动了全国人财物力，数万红军战士和共青团员参加义务劳动，1935年5月15日第一条线路开通，电气机车用第三轨道输送电能。马雅可夫斯基车站设计成大跨度拱形结构，浮雕和灯具美轮美奂，华贵的红、白、黑大理石镶满墙壁和地面，苏联诗人马雅可夫斯基的半身雕像气宇轩昂，恢弘而精美的壁画和天顶画是社会主义现实主义艺术的经典，作者阿里克赛·丹尼卡后来在保卫列宁格勒战役中牺牲。马雅可夫斯基车站被联合国教科文组织列为世界文化遗产。
1939年纽约世博会展出的莫斯科地铁马雅可夫斯基车站
世界第一条地下铁路是1863年在伦敦开通的。1843年布鲁奈尔成功开凿了泰晤士河隧道，坚定了英国人修建伦敦地铁的信心。布鲁奈尔的父亲老布鲁奈尔看到船上的蛀虫一边向前咬噬木材，一边向后推出木屑，于是发明了仿生学的盾构掘进机。用圆柱形壳体做护盾，确保钢铁“蛀虫”向前掘进。早期的伦敦地铁使用蒸汽机车，乘客一个个灰头土脸。1890年改用电气机车，这是历史上最早的电气化铁路。1896年，布达佩斯、格拉斯哥相继开通城区地铁。享誉世界的巴黎地铁最初为了主办1900年世博会而修建。世界效率最高的纽约地铁则于1904年开始运行。地铁的建造方法因地质情况而异。早期最简单的办法是明挖浅埋，对地面开膛破肚后再进行“缝合”。但遇到岩层、河道或密集居住区则须用盾构掘进机在地下钻孔打洞。当代大都市的地铁上下多层，盘根错节，莫斯科地铁迪纳莫站深达40米。钢铁长龙在地球深处呼啸奔驰，带着千百万人“土遁”而行，这是火车发展史上美丽的诗篇。
世界第一条地铁伦敦地铁在修建中
伦敦地铁地下施工场面
1900年巴黎修建地铁
战争曾经把铁路变成武器和沙场。美国内战时期北军获胜，很大程度得益于拥有发达的铁路来调动军队和运送辎重。日俄战争和第一次世界大战中，刚刚通车的西伯利亚铁路成为俄国军队的生命线。德军那些曾给法国带来极大恐惧和迷惘的“巴黎炮”，只有专用火车才能装载它硕大无朋的炮身，铁甲列车则无异于轨道上的坦克。1939年德军闪电战进攻波兰，空袭的第一目标便是铁路设施。伦敦、莫斯科地铁都成了最大的防空洞，美国、英国在战争中都有军用铁路专线。1941年，尚未正式参战的美国批准《租借法》，成为盟国的军械库，其中包括向苏联运送1981台火车头。中国的千里铁路线曾经是抗日军民的杀敌战场，而俄罗斯至今仍保留着铁道兵种。
一战时期德国的“巴黎炮”
二战中的苏联铁甲列车
谁能料到火车也有衰败的时候呢？随着飞机的冲天而起，汽车和高速公路的迅猛增长，火车的垄断地位风光不再了。二战之后，欧美庞大的铁路运输系统每况愈下，大有人货两空之势，不少老牌铁路公司关停并转，美国从火车大国变为汽车王国，铁路拥有量连年递减，前后共拆除约13万公里之多。一百多年来如日中天的铁路，真要戴上夕阳产业的帽子吗?
日本大阪是亚洲第一个举办世博会的城市。1970年3月到9月，6400万人潮水般涌向大阪。多亏新干线铁路强大的运载能力，确保了世博会交通的高效与便捷。时速超过200公里的列车称为高速列车，1964年10月建成的“日本新干线”便是世界上第一条高速铁路，从东京到大阪515公里仅需3小时，每天吐纳旅客36万人次。“速度比汽车快一倍，票价比飞机低一半”，由于新干线的开通，东京至名古屋的航班被迫停运，这是铁路和飞机竞争中首次蹶而复起和成功反击。在大阪世博会700米高的太阳塔映照下，日本“子弹头列车”向世界展现了铁路前景的一片晨曦。
1970年大阪世博会期间的日本新干线列车
2007年法国TGV高速铁路创时速574.8公里的记录
法国的高速铁路急起直追，享誉世界的TGV列车运营速度达到每小时400公里，占据了城际交通的主要市场。日本和法国的成功让许多国家艳羡不已而群起效尤。高速铁路对整个系统的要求十分严苛，路轨、桥梁、涵洞、信号、通信、供电各环节都有硬性标准，控制中心电脑通过沿途安装的传感器进行操纵。日本、法国、德国的高速铁路基本都另起炉灶，重修专线，成为现代高科技的结晶。英国、瑞士等国则另辟蹊径，并不对旧线彻底改造，主要靠摆式列车和动车组提速。弯道是铁路高速化的瓶颈，摆式列车进入弯道时不必放慢速度来减少离心力，而是能根据计算机网络的指令，通过液压传动将车体向内倾斜适当的角度，使重力和离心力平衡。同时每节车厢用两个转向架，让列车轮对的轴线和弯道曲率半径方向一致。摆式列车能在十分舒适和安全的情况下达到时速250公里。“动车组”即列车多单元组合，传统的列车由力大无穷的火车头拉着一串没有动力的车厢奔驶。如果把自己能跑的车厢和拉着才跑的车厢根据需要混合编组和重联，就成了所谓“动车组”。由于自走单元分散在列车不同位置，因此能产生更大牵引力，制动也更快。电气机车刹车时，根据电动机和发电机的可逆性原理，火车减速的能量会转化为电能储存起来，这种再生制动的节能效果可达15%。为预防万一发生事故，法国TGV列车设置了1米的撞击缓冲区，功能如同汽车上的安全气囊。层出不穷的新概念和新技术给古老的火车注入了青春活力，百年铁路正在大规模重整旗鼓和收复失地。
英国摆式列车
摆式列车原理
中国铁路动车组
为纪念参加1893年美国芝加哥世博会100周年，韩国举办了1993年大田世博会。这是发展中国家第一次成为世博东道主，韩国现代集团在世博园铺设了580米轨道，让12万客人体验了磁悬浮列车的美妙与神奇。德国是磁悬浮列车的开山祖和大本营，2000年汉诺威世博会不仅设立了磁悬浮列车专馆，还开通了磁悬浮列车专线，先后接待付费乘客67000人，运行43600公里。日本的磁悬浮技术和德国不相伯仲，2005年爱知世博会上，造型奇特的日本超导磁悬浮机车令人过目难忘，科学实验室形象展示着磁悬浮技术的发展和机理， 3D高清影院20米的宽银幕上，放映着磁悬浮列车2003年在山梨县试验线路上创造时速581公里世界纪录的场面。名古屋和爱知世博会之间的磁悬浮列车每天对开40趟，行程只用38分钟。磁悬浮这个许多词典还来不及收进的新名词，成了万人瞩目和众口交议的热门话题。
磁悬浮列车的一切奥秘，源于磁体同极相斥，异极相吸的简单原理。当列车上超导线圈形成的强大磁场和地面导轨线圈的磁场相互作用，列车便克服重力悬浮起来，和导轨间保持不即不离的状态。导轨上的驱动线圈周期性变换磁极方向，造成列车上的磁极始终受到前方的吸力和后方的推力。这便是直线电机的作业方式。可以设想将一台普通旋转电动机的定子沿半径方向剖开，再铺平和伸展，磁悬浮列车的导轨就相当于“定子”。而列车则是电动机的“转子”，不过此时转动变成了在磁垫上的水平移动。由于完全没有固态摩擦，因此可以达到极高的速度。磁悬浮列车实际是“超低空飞机”，“飞行高度”约10厘米。但这也是它永远达不到飞机速度的原因，高空稀薄的空气阻力要小得多。和电气火车相比，目前磁悬浮列车的速度优势并不明显，但巨大的潜力未可限量，快速、平稳、安静、环保，磁悬浮列车的诸多品质都暗合了现代文明的基本准则。然而，没有了发动机，没有了轮子，经过这样的“基因突变”，还能算火车吗？我们显然多虑了，也许磁悬浮列车才是火车家族真正的传人。
上海磁悬浮列车
磁悬浮列车工作原理
2002年12月31日，时任中国总理朱镕基和德国总理施罗德共同为上海磁悬浮列车开通剪彩。这是世界上第一条，也是迄今唯一的商业化的磁悬浮营运线，从市区到浦东国际机场，长30公里，时速400公里。上海磁悬浮的示范作用和成功经验已经载入人类交通运输的史册。2010年上海世博会预计有7000万人汇聚黄浦江畔。磁悬浮列车无疑是上海世博会交通体系的重要依托。
悠长的200年是一段史诗般的岁月。1851年第一届伦敦世博会上，火车便荣膺工业革命的开路先锋。没有一种东西像火车那样，成为我们历史和文化的重要部分。今天的许多旅游景点仍然奔跑着祖辈们乘坐过的古老火车，把我们带回遥远而温馨的年代。人们难以割舍的火车情结乃至火车崇拜，是现代文明对童年的珍惜和回忆。火车也许是人类最大的奇迹，虽然已届200岁高龄，却仍然方兴未艾和任重道远。
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世博会的科学传奇赵致真 著
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第五章：
铁轮滚滚二百年
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火车的名字是和威严、强大、豪迈联系在一起的。当滚滚沉雷般的列车疾驶而过，大地为之战栗。纵横的河流架起桥梁，绵延的群山挖开隧道，迎候钢铁长龙“君临万邦”。火车轰轰烈烈又气定神闲，激越的汽笛是一往无前的号角，翻飞的玄烟白雾则是工业革命的旌旗。
1851年伦敦世博会也是火车的盛大节日。英国各铁路公司都纷纷打出自己的王牌，法国、比利时也送来了新款机车。卧式火管锅炉和水箱制造技术已经炉火纯青。大西方公司参展的火车头外岛勋爵号 重35吨，1000马力，能拉动120吨车皮以每小时100公里速度奔驰，被称为“铁路沙皇”。一本系统介绍伦敦世博会的鸿篇巨著《塔利斯水晶宫史话》以虚拟手法描述了已故哲学泰斗伏尔泰来到展览大厅，工程师们指着火车不无炫耀地说：“这是我们的钢铁奴隶，我们喂他煤，他千百倍回报我们，以老鹰的速度从一个城市到另一个城市，从一个国家到另一个国家。创造这样神奇的机器，还有什么能阻挡人类的进步？”伏尔泰闻之也不胜错愕。
“火车之父”史蒂芬逊的火箭号在水晶宫里讲述着一段著名往事。1829年10月，世界第一条营运铁路利物浦至曼彻斯特线即将开通，究竟应该选用谁家的火车头成为全国瞩目的大事。铁路部门深谙“相马不如赛马”的道理，决定延请各路“铁马”同场竞技一比高下。赛场设在利物浦和曼彻斯特之间的雨山桥附近，各地闻讯赶来观战者达15000人，其中多为工程师和科学界精英。评委会则由3名权威人士组成。参赛的5台火车头进行了10天公开轮番角逐，自重4吨多的斜缸式火箭号负重17吨，以每小时20公里的平均速度走完了110公里赛程，烟尘排放达到标准，最终夺取了“全能冠军”并赢得500英镑奖金。“雨山竞赛”的落败者桑斯帕瑞尔号和诺夫尔提号也在1851年伦敦世博会上同台亮相，这些幼年的火车展现了蹒跚学步时的稚嫩身影。
29-1 1851年伦敦世博会“外岛勋爵”号火车
29-2 1851年伦敦世博会法国火车头
29-3 史蒂芬逊的火箭号在雨山竞赛中获胜
火车让人类的移动速度第一次超过了马的奔跑。大自然从来没有钢铁路面，火车的“特权”在于不管任何地理和气候条件，铁轮下的路况始终平滑坚实，“铁定”不变。早期的轨道用生铁铸成，脆而易折。此后改为锻铁。1878年巴黎世博会上，更加坚牢、耐磨和不易变形的钢轨已经成为各大铁路公司争相夸耀的新成就，英国展出的一条钢轨长达40米。铁路道钉的形状看去像“五线谱音符”，将平底窄头的工字形钢轨牢牢钉在无尽延伸的枕木上，碎石则进一步把压力摊薄到整个路床。铁路的基本构架150年来并没有根本变化。
“轨距之战”是英国早期火车无序竞争的真实写照。史蒂芬逊的机车轨距为4英尺8.5英寸，大西方公司布鲁奈尔的机车轨距为7英尺。乘客从伯明翰到布里斯托必须在格拉斯哥换车，女王伊丽莎白也不能例外，整个车站一片混乱。1846年英国国会出台了《轨距法》，将4英尺8.5英寸定为标准轨距。虽然并没有什么科学依据，起因甚至可以追溯到“马屁股的宽度”。但毕竟实现了“车同轨”，这其实是秦始皇和恺撒大帝早就解决了的老问题。
29-4 格拉斯哥车站换车的混乱情景
1853年，英国已经拥有干线、支线铁路22条，21000公里。史蒂芬逊首创的旗语信号指挥着火车井然有序，令行禁止；查理斯福克斯发明的“扳道叉”确保火车各行其道、互不相扰。凯西·琼斯的6管谐音汽笛则让火车彼此联络并警示人畜避让，但出站前的倾喉一啸，却最能唤起人们离别的忧伤和远行的惆怅。1842年，奥地利科学家多普勒听到火车朴面而来时汽笛声尖锐，绝尘而去时汽笛声低沉，由此发现了著名的多普勒效应。历史上还从来没有过什么物体能以如此快的速度行进，并发出稳定持续的声谱。
1867年巴黎世博会的完满与荣耀是和火车分不开的，普鲁士国王威廉一世，俄国沙皇亚历山大二世，奥地利皇帝约瑟夫一世各自乘坐专列，风风火火抵达巴黎。世博会上展出了32个火车头，其中美国大银色号的黄铜镀银机车光彩照人，象牙和硬木装饰豪华备至。但许多艺术至上的法国公众对这种“肚里着火、头顶冒烟、大口吃煤、海量喝水”的钢铁怪物在世博会上压过雕塑、挤占绘画的状况颇有微词。然而在更多人看来，火车威武雄壮的造型，蒸汽机“吹奏长号”般的伸缩运动，同样是一种实用的美。后来，火车、车站和铁桥索性成了画家笔下新的风景。刚刚诞生的电影也格外垂青于铁路上发生的故事。
29-5 1867年巴黎世博会展出的比利时火车头
29-6 1867年巴黎世博会展出的法国奥尔良火车
与火车的故乡英国相比，美国虽然起步稍晚却后来居上，迅速成为世界第一铁路大国。1830年，美国胡德逊公司从英国史蒂芬逊公司引进第一台火车头，开通了16公里的巴尔的摩—俄亥俄铁路。政策的激励和法律的保障，使美国铁路增长速度比英国快一倍。林肯担任总统前曾经是伊利诺伊中央太平洋铁路公司专职律师，最能洞见铁路对国家的命脉作用。1865年林肯遇刺时，美国已经拥有铁路56000公里，占世界铁路总长度的一半。4月21日，载着总统灵柩的专列从华盛顿出发，经过费城、纽约、布法罗、克利夫兰和芝加哥，于5月3日到达林肯故乡斯普林菲尔德。2700公里铁路沿线，占全美总人口三分之一的1200万群众为总统送葬。这也是林肯对美国铁路最后的巡视和告别。
29-7 林肯曾担任中央铁路公司专职律师
29-8 林肯灵柩专列
1869年5月10日，犹他州沙漠小城普罗蒙特里成为全美国注视的焦点。横贯美洲大陆、连接太平洋和大西洋的铁路将在这里对接。1862年6月1日林肯总统签署《太平洋铁路法》，将这一工程确定为国家意志并实行土地奖励政策。自1863年1月8日动工，中央太平洋铁路公司从西海岸萨克拉门托向东修筑1110公里，联合太平洋铁路公司随后从密苏里河畔奥马哈向西开拓1748公里，两大铁路公司的会师被称为历史性的“婚典”。随着“最后一根铁轨”缓缓落下，银质的大锤将黄金制成的“最后一根道钉”钉在月桂木包银的“最后一根枕木”上。来自太平洋的朱庇特60号机车和来自大西洋的罗杰斯119号机车彼此走近，脉脉对视，实现了“万里姻缘一线牵”。西联电报公司向守候在全国各地电报局门前的公众进行着“现场直播”。当格兰特总统正式发布太平洋铁路告竣的消息后，华盛顿、纽约、芝加哥、费城等城市礼炮震响、钟鼓齐鸣，游行队伍不绝于途，欢呼美国铁路进入“狂飙时代”。林肯的夙愿终于在逝世4年后得以实现。历史也不会忘记，万余名中国劳工为创造这个“世界第八奇迹”立下的不朽功勋，以血肉之躯打开了内华达山的重岩叠嶂。当初曾有人质疑中国劳工的能力，中央太平洋铁路公司主管克罗克回答说，“他们的祖先建造了万里长城。”
29-9 横贯美洲大陆铁路工程
29-10 1869年5月10日横贯美洲大陆铁路在普罗蒙特里对接
29-11 横跨美洲大陆铁路对接时的金道钉
29-12 中央太平洋铁路公司的中国劳工
如果说南北战争让美国实现了政治上的统一，太平洋铁路的贯通则让美国实现了经济上的统一，成为名副其实的“合众国”。火车让美国的经济地理分布发生改变，工业重心和人口重心大幅度西移，全国统一市场逐步形成。火车甚至改变了美国时钟的转动。过去每个地方教堂和珠宝店的大钟都以“太阳当顶”为准，波士顿和纽约相距400公里，彼此便有12分钟时差。待到火车在这个幅员辽阔的国度一日千里飞奔，制定严格的时刻表便成为准确调度和安全行驶的先决条件，而混乱不堪的“地方时”完全是灾难，在美国工程师学会和美国科学促进会的大力推动下，1883年11月18日，美国铁路系统按每15度经线一个单元，将国土划分为4个时区。这一“先斩后奏”的联合行动最终得到了全社会认同。1893年芝加哥世博会上，一座46米的钟楼高高耸立，控制各场馆200多个时钟，世博会火车站的24面大钟显示全世界不同城市的时间，西联电报公司用华盛顿海军天文台每小时的正点信号保持全国时钟同步。1918年3月19日，美国联邦政府正式颁布了《标准时间法》。时间的标准化是铁路带给现代文明的全新概念。
29-13 1883年11月18日美国铁路系统将国土划为4个时区
29-14 1893年芝加哥世博会西联电报公司钟楼
火车从诞生之日就伴随着事故。1830年9月15日，世界第一条铁路利物浦至曼彻斯特线开通典礼上，英国政治家赫斯基森就被史蒂芬逊的火箭号撞死；1837年8月11日，第一例火车迎头相撞事故发生在美国弗吉尼亚；1895年10月23日，法国火车冲破了巴黎车站的外墙摔倒在大街上；参加1884年新奥尔良世博会的爱荷华代表团由于火车倾覆，所有送展物品几乎荡然无存；1904年圣路易斯世博会期间由于火车相撞，造成30名前来参观者丧生……一份长长的铁路事故清单，记证了“文明的代价”。
29-15 1895年10月23日法国巴黎火车站事故
1876年美国费城世博会上最有价值的展品之一，便是威斯汀豪斯公司刚刚发明的自动空气刹车。老式火车遇到紧急情况时，要靠司机发出信号，每个车厢上的值守人员再各自转动手轮合上闸瓦，效率十分低下。自动空气刹车系统通过管道让每个车厢的汽缸都预先充满压缩空气，刹车时司机只要打开阀门，各车厢汽缸的压缩空气就会同时推动刹车瓦。风驰电掣的“铁马”从此有了便捷可靠的“缰绳”。
和自动空气刹车同等重要的发明是詹尼1873年获得专利的自动挂钩装置。车皮两端各伸出一只“钢铁大手”蜷曲欲握，“活动关节”和内置铰链能在车皮碰撞后自动互相牢牢抓紧，免除了工人站在车皮中间操作的危险。1893年美国联邦法规定所有客、货车必须使用自动空气刹车和詹尼挂钩，铁路事故大为减少。
1893年芝加哥世博会交通馆的入口处，一尊女神造型的火车头堪称雕塑艺术的杰作。来自不同年代和国度的50多台机车蔚成大观，各种轮轴和铁道设施琳琅满目。室外铺设了4条30米长的轨道，西阿尔伯尼公司的999火车头是世界速度冠军，鲍德温公司用千斤顶将机车撑起，开足马力表演“原地跑步”。81岁的老火车司机威廉·芬莱逊精神矍铄，驾驶着他54年前使用的古董火车头“约翰牛”，带游客在世博园兜风。美国此时已经开通了横贯东西海岸的5条铁路，全国形成了261700公里的铁路网。国际铁路商贸大会也在芝加哥世博会期间隆重召开，对火车带来的技术问题和社会变革进行5天学术讨论。
29-16 1893年芝加哥世博会约翰牛火车
29-17 1893年芝加哥世博会999火车
29-18 1893年芝加哥世博会法国展出火车轮
火车头牵引力不仅需要强大的发动机，还需要有足够的自身重量产生和铁轨间的摩擦力。1893年芝加哥世博会期间，百吨级的火车头层出不穷。“怀特标记法”按照导轮、驱动轮和尾轮数量为火车头命名，5对巨大驱动轮的机车被称为“十足类”。但又重又长的火车头带来了新问题，没有差速装置的车轮在曲率半径较小的弯道行驶时，会严重磨损轮轨，甚至造成倾翻。瑞士工程师麦利特将大型火车头的底盘分成两段，前后用铰链连接，让后底盘上的沉重锅炉能在拐弯时向左或向右摆动，从而减小转动惯量。麦利特火车头首次使用于1889年巴黎世博会专线铁路。
29-19 火车头怀特标记法
29-20 麦利特0-8-8-2型火车头
1893年芝加哥世博会上最引人瞩目的大手笔，要数正在修建中的俄国西伯利亚铁路了。1891年3月31日，皇储尼古拉二世遵从父皇亚历山大三世之命，亲临符拉迪沃斯托克主持铁路开工仪式，各国媒体刊登了他手推独轮车运土的照片。俄国贸易制造部长专为芝加哥世博会编撰了英语和俄语版大部头书籍，全面介绍西伯利亚铁路，并展出了工程地图和规划方案。到了1900年巴黎世博会，俄国对西伯利亚铁路的推广力度大大增强，不仅展出了施工现场资料和叶尼赛河铁桥等模型，而且巧妙设计了引人入胜的模拟旅行体验。让参观者在汽笛声中走进微微晃动的真实车厢，边听解说边观看窗外依次掠过的“西伯利亚风光”。远景和近景用四层不同速度拉动的画布展示出逼真的透视效果，这是俄国画家精心绘制的长达2000米的水彩画卷。“西伯利亚铁路旅行”获得了1900年巴黎世博会大奖。1904年美国圣路易斯世博会上，“西伯利亚铁路旅行”再次成为人气最旺的展区。
29-21 1900年世博会西伯利亚大铁路介绍
29-22 1904年西伯利亚大铁路展馆
这是世界上最长的铁路，从圣彼得堡到符拉迪沃斯托克，全线9288公里，横跨8个时区。仿效美国太平洋铁路的模式，西伯利亚铁路同样采取“两头开工，中间合拢”的战略。在极其严酷的自然环境和十分落后的装备条件下，数万工人打通了乌拉尔山十几条隧道，修建了鄂毕河、勒拿河和叶尼赛河及其支流上的多座桥梁，穿越无人沼泽地、原始针叶林和永久冻土带，于1916年完成了这个“世界第十二奇迹”。过去流放到西伯利亚的大批囚徒也曾乘坐过“列车”，不过是马群牵引的长串雪橇。俄国作家契科夫到库页岛监狱进行著名的社会调查走了两个多月，曾抱怨说“这是世界上最漫长和乏味的旅行”，而沙皇派往雅库特斯克的军事长官则需要3年的旅途才能到任。西伯利亚铁路的贯通改变了俄国的历史，呼啸长鸣的汽笛唤醒了西伯利亚富饶的大地，也昭示了沙皇称霸远东的雄心。1899年6月，沙皇尼古拉二世宣布废除了每年流放3万人到西伯利亚的惩罚制度。既然向全世界承诺要把西伯利亚建成人间天堂，当然需要摘掉人间地狱的帽子。这是西伯利亚大铁路带给30万囚徒的意外福音。为修建这条“俄罗斯的脊梁”，沙皇政府投入的资金仅次于第一次世界大战的军费。圣彼得堡树立着亚历山大三世铜像，他不穿皇服而身着铁路工装，可见西伯利亚铁路在沙皇心目中的特殊位置。然而，靠着兴修铁路维持罗曼诺夫王朝统治的梦想终于没有实现。
29-23 送西伯利亚囚徒的马拉雪橇“列车”
29-24 西伯利亚铁路通车
29-25 符拉迪沃斯托克火车站西伯利亚铁路里程标志
29-26 1917年4月列宁回到圣彼得堡乘坐的火车
1917年，列宁正是乘坐德皇威廉二世秘密安排的“专列”，沿着欧洲铁路线从瑞士回到俄国，领导了波澜壮阔的十月革命。
铁轮滚滚二百年（下）
欧洲文艺复兴重镇米兰曾经以铁路的名义举办过一次著名世博会。为了庆祝连接意大利和瑞士的辛普伦隧道竣工，1906年4月28日，米兰世博会在两个独立展区同时开幕。5月10日，意大利国王维克多·伊马利三世和瑞士总统路德维格·弗热共同主持了辛普伦隧道通车典礼。米兰世博会展厅的拱形大门完全按照辛普伦隧道入口处的外形修建，整个隧道的缩微立体模型和施工器械、图纸照片陈列其中。各国最新火车头和铁路设施本属题中应有之义。1848年拿破仑三世赠送给教皇庇护九世的豪华车厢也在这里隆重展出以广招徕。
披云冠雪的阿尔卑斯山绵延1200公里，自古以来就是欧洲交通难以逾越的屏障。1871年，第一条贯通阿尔卑斯山的弗雷瑞斯隧道将意大利和法国连接，并在1873年维也纳世博会上展出了实体模型。弗雷瑞斯隧道由工程师索梅耶主持，全长13.7公里，开创了“两端掘进，风力开凿”的先河。但辛普伦隧道工程的浩大和繁难却是史无前例的，甚至不亚于巴拿马运河。在双方政府签订正式条约后，瑞士国立铁路公司1898年从本土和意大利境内同时开工。辛普伦隧道长19.8公里，地质条件极其险恶。山体的巨大压力和岩石的破碎结构难以支护，巷道的通风阻滞和地下的高温焚炼更难以忍耐。《纽约时报》曾报道3000工人在大山腹中遇到地下暗河，“滚烫的开水奔腾咆哮”。总工程师阿尔弗雷德用“双洞单轨”取代“单洞双轨”方案，用水压技术取代气压动力，并首次开挖平行“导坑”，以利通风和出渣。1906年第一号隧道通车。 1912年第二号隧道动工，因战争之累，直到1921年才最后落成。半个多世纪里，辛普伦隧道的长度一直位居世界之冠，成就了欧洲铁路的四通八达。
1906年米兰世博会招贴画
辛普伦隧道意大利一侧
纽约时报报道辛普伦隧道工程遇到地下“开水河”
“东方快车”名气之大是罕有其匹的。1867年，23岁的比利时青年乔治·纳格尔迈克到美国旅游，对普尔曼公司使用车厢间封闭走廊并开设夜间卧铺产生了浓厚兴趣，回国后利用独有的银行世家资源，创办了国际卧铺车厢公司，并构想了将“旅馆与火车结合”的跨欧铁路线。1883年10月4日，首列“东方快车”从巴黎出发，途经慕尼黑、维也纳驶往罗马尼亚的朱尔朱，最终经过转车和轮渡到达伊斯坦布尔。以后的岁月里，“东方快车”线路屡经更迭，但不改“轮上宫殿”的奢侈与豪华。这里是皇族、政要、巨富和名媛风云际会的地方，也是间谍、大盗、侦探明争暗斗的舞台。“东方快车”的乘客名单是一份不折不扣的世界名人录。“王之列车，列车之王”的神秘和浪漫更催发了几代人的艺术灵感，克里斯蒂的名作《东方快车谋杀案》几乎风靡全球。1918年11月11日，第一次世界大战中担任协约国联军总司令的福煦元帅接受德军投降，停战协议便是在皮卡迪森林里“东方快车”2419号车厢签署的。第二次世界大战中德军攻陷巴黎，1940年6月22日，心胸狭隘的希特勒指令法国在同一地点、同一车厢签订投降条约以雪前耻。一百多年来“东方快车”历尽世事沉浮和人间沧桑，她承载了太多的历史和文化。
辛普伦“东方快车”招贴画
东方快车
1940年6月22日德军在“东方快车”2419号车厢签署投降条约
1904美国圣路易斯世博会无疑是火车登峰造极的鼎盛时期。幼年的汽车尚在扶墙摸壁，初生的飞机更是羽翼未丰，只有火车轰鸣五洲，独步天下。圣路易斯世博会以交通馆占地面积最大，长550米，宽160米， 6.4公里的铁轨上停放着美、英、法、德、俄五大流派的各种机车和客货车厢，侧畔展示着最先进的刹车设备、信号系统及隧道、桥梁、车站模型。世界各大铁路公司的运营路线地图分外醒目，林肯总统的私人车厢供人凭吊。一个大型阅览室摆满各类关于铁路的书籍文献，整个交通馆成了火车博物馆加火车图书馆。宾夕法尼亚铁路实验室开展现场服务，为参展机车进行免费“体检”，测试各种技术性能指标数据。展厅正中央高处，赫然安放着一座直径25米的钢铁转盘，美国机车公司制造的162吨火车头雄踞在这个“旋转舞台”上，一边原地开动一边环视全场，车头上威严而炫目的灯光缓缓扫过大厅的每个角落。主办者将这一设计命名为“二十世纪的精神”，可见当年的火车几乎是人类智慧和力量的图腾，并被看成了“历史前进的火车头”。
1904年圣路易斯世博会交通馆
1904年圣路易斯世博会“旋转舞台”上的火车头
火车在世博会上占据突出地位，还由于铁路行业的特别贡献。美国法律不允许政府为世博会拨款，炙手可热的铁路大亨们便常常成为最重要的金主。1897年庆祝田纳西建州100年的纳什维尔世博会，便是铁路界力排众议、慷慨解囊而得以促成的。世博会主席托马斯和执行主任刘易斯均为铁路巨头，火车展览也一馆独大。1898年奥马哈世博会则为了展示太平洋铁路贯通美国大陆30年后西部开发的成就。1910年，美国铁路总里程达到40万公里，全国劳动力的百分之十为铁路公司雇员。这个时代的伟大发明家爱迪生、著名工程师埃菲尔、建造大东方号海轮的布鲁奈尔、主持巴拿马运河开通的史蒂芬都曾经是铁路出身，爱因斯坦解释他的狭义相对论时，则把长长的列车作为光线传播的惯性系。河流孕育了古老的城市，铁路则催生了新兴的城市。钢铁、煤炭、机器制造行业都随着铁路一荣俱荣。还有多少历史的烟云，1893年芝加哥世博会上，全美最大的铁路工会成立。1894年7月，克利夫兰总统派出14000多名联邦部队士兵，武力平息了普尔曼车厢厂声势浩大的罢工风潮。
1894年克利夫兰总统派军队武力平息普尔曼车厢厂工人罢工
随着电气机车和柴油机车的发展，蒸汽火车头一统天下的局面开始转变。1879年西门子在柏林展示了第一台电气机车，这种靠架空线或第三轨道传输电流的火车头具有许多明显优势，强大的牵引力来自中心发电厂提供的电能，无需一路频频加煤添水，没有烟尘的污染和震耳的噪声，辛普伦隧道开通时便在整个路段使用了电气机车。德国工程师狄赛尔1897年制成了第一台柴油发动机，将混合油气压缩点火。和蒸汽机这种只有15%以下热效率的外燃机相比，狄塞尔的内燃机热效率可达75%，最早成功用于发电厂和轮船。直到1912年，第一台柴油机车才在铁路上奔跑，但很快便显示了强大的生命力。主流的柴油机车并不将汽缸产生的动能直接和车轮挂钩，而是先带动车上的发电机，再由电力驱动车轮。因此也被称为柴油电动机车。1933年芝加哥世博会上，世界最强大的电气火车头长23米，高5米，重达200吨，成为交通馆新的镇馆之宝。而在古老的先锋号、汤姆大拇指、约翰牛和林肯葬礼车的展览序列中，刚刚投入营运的全铝制、全空调流线型柴油电动机车时速达180公里，成为领衔挂帅的现代铁路标志。1939年纽约世博会举办了空前绝后的铁路专题“嘉年华”，真实的道具和生动的表演再现了火车史诗般的发展历程。通用公司的柴油电气机车在世博会上备受青睐，不仅因为技术优势，还由于纽约等大城市为保护环境而制定了禁止蒸汽机车驶入的法规。
1879年西门子在柏林展示第一辆电动机车
1933年芝加哥世博会上展出各款火车
1933年芝加哥世博会宾夕法尼亚公司展出的S1火车头
1939年纽约世博会上获得大奖的一项展出来自年轻的苏联，仿真复制的苏联莫斯科地铁马雅可夫斯基车站让无数观众倾倒和震撼。素有“地下宫殿”之称的莫斯科地铁是1928年至1933年苏联第一个五年计划最辉煌的成就。1932年，在卡冈诺维奇和赫鲁晓夫领导组织下，前苏联调动了全国人财物力，数万红军战士和共青团员参加义务劳动，1935年5月15日第一条线路开通，电气机车用第三轨道输送电能。马雅可夫斯基车站设计成大跨度拱形结构，浮雕和灯具美轮美奂，华贵的红、白、黑大理石镶满墙壁和地面，苏联诗人马雅可夫斯基的半身雕像气宇轩昂，恢弘而精美的壁画和天顶画是社会主义现实主义艺术的经典，作者阿里克赛·丹尼卡后来在保卫列宁格勒战役中牺牲。马雅可夫斯基车站被联合国教科文组织列为世界文化遗产。
1939年纽约世博会展出的莫斯科地铁马雅可夫斯基车站
世界第一条地下铁路是1863年在伦敦开通的。1843年布鲁奈尔成功开凿了泰晤士河隧道，坚定了英国人修建伦敦地铁的信心。布鲁奈尔的父亲老布鲁奈尔看到船上的蛀虫一边向前咬噬木材，一边向后推出木屑，于是发明了仿生学的盾构掘进机。用圆柱形壳体做护盾，确保钢铁“蛀虫”向前掘进。早期的伦敦地铁使用蒸汽机车，乘客一个个灰头土脸。1890年改用电气机车，这是历史上最早的电气化铁路。1896年，布达佩斯、格拉斯哥相继开通城区地铁。享誉世界的巴黎地铁最初为了主办1900年世博会而修建。世界效率最高的纽约地铁则于1904年开始运行。地铁的建造方法因地质情况而异。早期最简单的办法是明挖浅埋，对地面开膛破肚后再进行“缝合”。但遇到岩层、河道或密集居住区则须用盾构掘进机在地下钻孔打洞。当代大都市的地铁上下多层，盘根错节，莫斯科地铁迪纳莫站深达40米。钢铁长龙在地球深处呼啸奔驰，带着千百万人“土遁”而行，这是火车发展史上美丽的诗篇。
世界第一条地铁伦敦地铁在修建中
伦敦地铁地下施工场面
1900年巴黎修建地铁
战争曾经把铁路变成武器和沙场。美国内战时期北军获胜，很大程度得益于拥有发达的铁路来调动军队和运送辎重。日俄战争和第一次世界大战中，刚刚通车的西伯利亚铁路成为俄国军队的生命线。德军那些曾给法国带来极大恐惧和迷惘的“巴黎炮”，只有专用火车才能装载它硕大无朋的炮身，铁甲列车则无异于轨道上的坦克。1939年德军闪电战进攻波兰，空袭的第一目标便是铁路设施。伦敦、莫斯科地铁都成了最大的防空洞，美国、英国在战争中都有军用铁路专线。1941年，尚未正式参战的美国批准《租借法》，成为盟国的军械库，其中包括向苏联运送1981台火车头。中国的千里铁路线曾经是抗日军民的杀敌战场，而俄罗斯至今仍保留着铁道兵种。
一战时期德国的“巴黎炮”
二战中的苏联铁甲列车
谁能料到火车也有衰败的时候呢？随着飞机的冲天而起，汽车和高速公路的迅猛增长，火车的垄断地位风光不再了。二战之后，欧美庞大的铁路运输系统每况愈下，大有人货两空之势，不少老牌铁路公司关停并转，美国从火车大国变为汽车王国，铁路拥有量连年递减，前后共拆除约13万公里之多。一百多年来如日中天的铁路，真要戴上夕阳产业的帽子吗?
日本大阪是亚洲第一个举办世博会的城市。1970年3月到9月，6400万人潮水般涌向大阪。多亏新干线铁路强大的运载能力，确保了世博会交通的高效与便捷。时速超过200公里的列车称为高速列车，1964年10月建成的“日本新干线”便是世界上第一条高速铁路，从东京到大阪515公里仅需3小时，每天吐纳旅客36万人次。“速度比汽车快一倍，票价比飞机低一半”，由于新干线的开通，东京至名古屋的航班被迫停运，这是铁路和飞机竞争中首次蹶而复起和成功反击。在大阪世博会700米高的太阳塔映照下，日本“子弹头列车”向世界展现了铁路前景的一片晨曦。
1970年大阪世博会期间的日本新干线列车
2007年法国TGV高速铁路创时速574.8公里的记录
法国的高速铁路急起直追，享誉世界的TGV列车运营速度达到每小时400公里，占据了城际交通的主要市场。日本和法国的成功让许多国家艳羡不已而群起效尤。高速铁路对整个系统的要求十分严苛，路轨、桥梁、涵洞、信号、通信、供电各环节都有硬性标准，控制中心电脑通过沿途安装的传感器进行操纵。日本、法国、德国的高速铁路基本都另起炉灶，重修专线，成为现代高科技的结晶。英国、瑞士等国则另辟蹊径，并不对旧线彻底改造，主要靠摆式列车和动车组提速。弯道是铁路高速化的瓶颈，摆式列车进入弯道时不必放慢速度来减少离心力，而是能根据计算机网络的指令，通过液压传动将车体向内倾斜适当的角度，使重力和离心力平衡。同时每节车厢用两个转向架，让列车轮对的轴线和弯道曲率半径方向一致。摆式列车能在十分舒适和安全的情况下达到时速250公里。“动车组”即列车多单元组合，传统的列车由力大无穷的火车头拉着一串没有动力的车厢奔驶。如果把自己能跑的车厢和拉着才跑的车厢根据需要混合编组和重联，就成了所谓“动车组”。由于自走单元分散在列车不同位置，因此能产生更大牵引力，制动也更快。电气机车刹车时，根据电动机和发电机的可逆性原理，火车减速的能量会转化为电能储存起来，这种再生制动的节能效果可达15%。为预防万一发生事故，法国TGV列车设置了1米的撞击缓冲区，功能如同汽车上的安全气囊。层出不穷的新概念和新技术给古老的火车注入了青春活力，百年铁路正在大规模重整旗鼓和收复失地。
英国摆式列车
摆式列车原理
中国铁路动车组
为纪念参加1893年美国芝加哥世博会100周年，韩国举办了1993年大田世博会。这是发展中国家第一次成为世博东道主，韩国现代集团在世博园铺设了580米轨道，让12万客人体验了磁悬浮列车的美妙与神奇。德国是磁悬浮列车的开山祖和大本营，2000年汉诺威世博会不仅设立了磁悬浮列车专馆，还开通了磁悬浮列车专线，先后接待付费乘客67000人，运行43600公里。日本的磁悬浮技术和德国不相伯仲，2005年爱知世博会上，造型奇特的日本超导磁悬浮机车令人过目难忘，科学实验室形象展示着磁悬浮技术的发展和机理， 3D高清影院20米的宽银幕上，放映着磁悬浮列车2003年在山梨县试验线路上创造时速581公里世界纪录的场面。名古屋和爱知世博会之间的磁悬浮列车每天对开40趟，行程只用38分钟。磁悬浮这个许多词典还来不及收进的新名词，成了万人瞩目和众口交议的热门话题。
磁悬浮列车的一切奥秘，源于磁体同极相斥，异极相吸的简单原理。当列车上超导线圈形成的强大磁场和地面导轨线圈的磁场相互作用，列车便克服重力悬浮起来，和导轨间保持不即不离的状态。导轨上的驱动线圈周期性变换磁极方向，造成列车上的磁极始终受到前方的吸力和后方的推力。这便是直线电机的作业方式。可以设想将一台普通旋转电动机的定子沿半径方向剖开，再铺平和伸展，磁悬浮列车的导轨就相当于“定子”。而列车则是电动机的“转子”，不过此时转动变成了在磁垫上的水平移动。由于完全没有固态摩擦，因此可以达到极高的速度。磁悬浮列车实际是“超低空飞机”，“飞行高度”约10厘米。但这也是它永远达不到飞机速度的原因，高空稀薄的空气阻力要小得多。和电气火车相比，目前磁悬浮列车的速度优势并不明显，但巨大的潜力未可限量，快速、平稳、安静、环保，磁悬浮列车的诸多品质都暗合了现代文明的基本准则。然而，没有了发动机，没有了轮子，经过这样的“基因突变”，还能算火车吗？我们显然多虑了，也许磁悬浮列车才是火车家族真正的传人。
上海磁悬浮列车
磁悬浮列车工作原理
2002年12月31日，时任中国总理朱镕基和德国总理施罗德共同为上海磁悬浮列车开通剪彩。这是世界上第一条，也是迄今唯一的商业化的磁悬浮营运线，从市区到浦东国际机场，长30公里，时速400公里。上海磁悬浮的示范作用和成功经验已经载入人类交通运输的史册。2010年上海世博会预计有7000万人汇聚黄浦江畔。磁悬浮列车无疑是上海世博会交通体系的重要依托。
悠长的200年是一段史诗般的岁月。1851年第一届伦敦世博会上，火车便荣膺工业革命的开路先锋。没有一种东西像火车那样，成为我们历史和文化的重要部分。今天的许多旅游景点仍然奔跑着祖辈们乘坐过的古老火车，把我们带回遥远而温馨的年代。人们难以割舍的火车情结乃至火车崇拜，是现代文明对童年的珍惜和回忆。火车也许是人类最大的奇迹，虽然已届200岁高龄，却仍然方兴未艾和任重道远。
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