交通工具的发展

飞行器与火车

飞机

   最早的载人飞行器

　         墨翟之飞鸢——鸢，音 yuān （冤），鸟名，又称“老鹰”。墨翟（约前 468—376 年），春秋战国之际思想家，墨家派的创始人。张湛注：“墨子作木鸢，飞三日不集。”杨伯峻：“《墨子 · 鲁问篇》：‘公输子削竹以为鹊，成而飞之，三日不下。’《淮南子 · 齐俗训》：‘鲁般，墨子作木为鸢而飞之，三日不集。’《韩非子 · 外储说》：‘墨子为木鸢，三年而成，蜚一日而败。’《论衡 · 儒增篇》云：‘儒书你鲁般、墨子之巧，刻木为鸢，飞之三日而不集。’又《乱龙篇》同。《抱朴子 · 应嘲篇》：‘墨子刻木鸡以戾天。’或云鲁般，或云墨子，或同属二人；或以为鸢，或以为鹊，或以为鸡；同一事而传闻异词也。”

　　 其中：“《墨子 · 鲁问篇》：‘公输子削竹以为鹊，成而飞之，三日不下。’”是最早的载人飞行记载。

飞机 飞机（ fixed-wing aircraft ）指具有机翼和一具

或多具发动机，靠自身动力能在大气中飞行的重于空气的航空器。严格来说，飞机指具有固定机翼的航空器。 20 世纪初，美国的莱特兄弟在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献。在 1903 年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者” 1 号，并且获得试飞成功。他们因此于 1909 年获得美国国会荣誉奖。同年，他们创办了“莱特飞机公司”。自从飞机发明以后，飞机日益成为现代文明不可缺少的运载工具。它深刻的改变和影响着人们的生活。

飞机的发明

　　 飞机是人类在 20 世纪所取得的最重大的科学技术成就之一，有人将它与电视和电脑并列为 20 世纪对人类影响最大的三大发明，关于世界上最早的飞机到底是由谁发明的各国上存在争议：

　　法国人认为世界最早的飞机是由法国人克雷芒 · 阿德尔 （ Clément Ader ）发明，于 1890 年 10 月 9 日在法国试飞成功，部份人认为他发明了历史上第一架飞机。

美国人认为飞机的发明者是美国人莱特兄弟（ Wilbur Wright 和 Orville Wright ），于 1903 年 12 月 17 日在美国试飞成功。

　　 巴西人认为是巴西人阿尔贝托 · 桑托斯 ·杜蒙特（ Alberto Santos-Dumont ）发明了飞机， 1906 年 10 月 12 日桑托斯 - 杜蒙特的“ 14 bis” 飞机成功地飞至 60米高空是世界上第一次成功的动力飞行，之前的飞行并没有达到真正意义上“飞”的标准。

　一般普遍认为是由美国人莱特兄弟发明了飞机，而有部份人认为是由克雷芒 · 阿德尔或阿尔贝托 · 桑托斯 · 杜蒙特所发明。

　　 1903 年美国莱特兄弟设计制造的飞机进行了成功的飞行，这是世界上首次实现重于空气航空器的有动力、可操纵飞行。第一次世界大战中，飞机已用于作战，当时飞机的速度已达 180～220千米 /时，升限 6000～ 7000米，航程 400～ 450千米，轰炸机载弹量 1000～ 2000千克。在第二次世界大战中，飞机的速度达到 750千米 /时，轰炸机载弹量可达 10吨左右。 20 世纪 40年代中期以后，发动机由活塞式发展到喷气式，飞机的飞行性能显著提高； 80 年代飞机的升限已超过 30000米，最大速度超过3倍音速，航程超过 20000千米，最大载重量超过 100吨。

简介 　　飞机（ Aircraft ， plane ， aeroplane, air

plane, aeronef, aeroplane, flying machine ），专业术语是固定翼机（ fixed-wing aircraft ），泛指比空气重，有动力装置驱动，机翼固定于机身且不会相对机身运动，靠空气对机翼的作用力而产生升力的航空器。这种定义是为了与滑翔机和旋翼机有所区别。固定翼飞机是目前最常见的航空器型态。动力的来源包含活塞发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇发动机或火箭发动机等等。

起飞原理 　　飞机的机翼的上下两侧的形状是不一样的，上侧

的要凸些，而下侧的则要平些。当飞机滑行时，机翼在空气中移动，从相对运动来看，等于是空气沿机翼流动。由于机翼上下侧的形状是不一样，在同样的时间内，机翼上侧的空气比下侧的空气流过了较多的路程（曲线长于直线），也即机翼上侧的空气流动得比下侧的空气快。根据流动力学的原理，当飞机滑动时，机翼上侧的空气压力要小于下侧，这就使飞机产生了一个向上的浮力。当飞机滑行到一定速度时，这个浮力就达到了足以使飞机飞起来的力量。于是，飞机就上了天。

结构 　　大多数飞机由五个主要部分组成：机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。

        机翼

　　 机翼的主要功用是为飞机提供升力，以支持飞机在空中飞行，也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚转；放下襟翼能使机翼升力系数增大。另外，机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。机翼有各种形状，数目也有不同。在航空技术不发达的早期为了提供更大的升力，飞机以双翼机甚至多翼机为主，但现代飞机一般是单翼机。

　 机身

　　机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备；还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。但是飞翼是将机身隐藏在机翼内的。

　　尾翼

　　尾翼包括水平尾翼（平尾）和垂直尾翼（垂尾）。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成（某些型号的民用机和军用机整个平尾都是可动的控制面，没有专门的升降舵）。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转，以及保证飞机能平稳地飞行。

　 起落装置

　　起落装置又称起落架，是用来支撑飞机并使它能在地面和其他水平面起落和停放。陆上飞机的起落装置，一般由减震支柱和机轮组成，此外还有专供水上飞机起降的带有浮筒装置的起落架和雪地起飞用的滑橇式起落架。它是用于起飞与着陆滑跑、地面滑行和停放时支撑飞机。

　　一般的飞机起落架有 3个支撑点，根据这三个支撑点的排列方式，往往分为前三角起落架和后三角起落架。其中，前三角起落架指前面一个支撑点，后面两个支撑点的起落架形式，使用此类起落架的飞机往往静止时仰角较小，在起飞时很快就可以达到很高的速度，当速度达到一定的值时，向后拉起操纵杆，压低水平尾翼，这时前起落架会稍稍抬起，瞬间机翼的两面风速差达到临界，飞机得到足够的升力后即可起飞；后三角起落架采用的是前面两个支撑点，后面一个支撑点的形式，使用此类起落架的飞机往往静止时仰角较大，当飞机在跑道上达到一定的速度的时候，机翼两面的风速差即可达到一个临界，此时后起落架会被抬起，驾驶员继续推油门杆，同时向后拉操作杆以控制飞机平衡，当速度达到一定的值时，飞机即可起飞。

        动力装置

　 　动力装置主要用来产生拉力或推力，使飞机前进。其次还可以为飞机上的用电设备提供电力，为空调设备等用气设备提供气源。

　　 现代飞机的动力装置主要包括涡轮发动机和活塞发动机两种，应用较广泛的动力装置有四种：航空活塞式发动机加螺旋桨推进器；涡轮喷射发动机；涡轮螺旋桨发动机；涡轮风扇发动机。随着航空技术的发展，火箭发动机、冲压发动机、原子能航空发动机等，也有可能会逐渐被采用。动力装置除发动机外，还包括一系列保证发动机正常工作的系统，如燃油供应系统等。

　 飞机除了上述五个主要部分之外，还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备和其它设备等。

飞机的优点 　　和其他交通工具相比，飞机有很多优点：

　　速度快。目前喷气式客机的时速在 900千米左右。

　　机动性高。飞机飞行不受高山、河流、沙漠、海洋的阻隔，而且可根据客、货源数量随时增加班次。

　　安全舒适。据国际民航组织统计，民航平均每亿客公里的死亡人数为 0.04 人，是普通交通方式事故死亡人数的几十分之一到几百分之一，和铁路运输并列为最安全的交通运输方式。

飞机作为交通工具的局限性 　但是飞机作为交通工具也有自身的局限性：

　　价格昂贵。无论是飞机本身还是飞行所消耗的油料相对其他交通运输方式都高昂的多。

　　受天气情况影响。虽然现在航空技术已经能适应绝大多数气象条件，但是比较严重的风、雨、雪、雾等气象条件仍然会影响飞机的起降安全。

　　起降场地有限制。飞机必须在飞机场起降，一个城市最多不过几个飞机场，而且机场受周围净空条件的限制多分布在郊区。由于从飞机场到市区往往需要一次较长的中转过程，由此给高速列车提供了 800 公里以内距离的城际运输市场空间。

飞机的安全性　 飞机的另一大特点就是单次事故死亡率高。 虽然民航客机每亿客公里的死亡人数远低

于其他运具，但批评者认为飞机本身旅程亦远比其他运具长，所以这个数值被拉低。在某些数据上飞机并不特别安全。　　因此飞机只适用于重量轻，时间要求紧急，航程又不能太近的运输。

飞机之最 　最大航速

　　最大航速是飞机最重要的性能之一。下列若干历史上的最大航速纪录：

　　 1910 年 106 千米 /小时，飞行员： Leon Morane ，法国， Bleriot XI

　　 1913 年 204 千米 /小时，飞行员： Maurice Prevost, 法国 , Deperdussin

　　 1923 年 417 千米 /小时，飞行员： Harold J.Brow, 美国 , Curtiss R2C-1

　　 1934 年 709 千米 /小时，飞行员： Francesco Agello, 意大利 , Macchi MC.72 (水上飞机，此项纪录保持至今 )

　　 1939 年 755 千米 /小时，飞行员： Fritz Wendel, 德国 , 梅塞施米特 Me 209 V1

　 1941 年 1004 千米 /小时，飞行员： Heinrich Dittmar, 德国 , 梅塞施米特 Me 163 (火箭式歼击机 )

　　 1947 年 1127 千米 /小时，飞行员： Charles Chuck Yeager, 美国 , Bell X-1

　　 1951 年 2028 千米 /小时，飞行员： Bill Bridgeman, 美国 , 道格拉斯 Skyrocket

　　 1956 年 3058 千米 /小时，飞行员： Frank Everest, 美国 , Bell 52 X-2 (火箭式 )

　　 1961 年 5798 千米 /小时，飞行员： Robert White, 美国 , 北美航空， X-15 (火箭式飞机 )

　　 1965 年 3750 千米 /小时，飞行员： W.Daniel, 美国 , 洛克希德 SR-71 黑鸟 (喷气式飞机 )

　　 1966 年 7214 千米 /小时，飞行员： William Joseph Knight, 美国 , 北美航空 X-15 (火箭式飞机 )

　　 2004 年 7700 千米 /小时，无人驾驶，美国 , 波音 X-43A (喷气式飞机 )

最大航程

　　 2004 年的 6 月 28 日，新加坡航空公司重新开通了新加坡与美国纽约纽华克机场之间的每日不停站直航航班，航班号 SQ21/SQ22 ，超过了之前新加坡至洛杉矶的航线，成为全球最长不停站商业飞行的航线。新航以空中客车 A340-500客机飞行该航线，整个航程达到了 16600 公里，飞行需时 18小时。

载重及载客能力

　　 目前载重能力最好的是前苏联安托诺夫设计局所制造的 An-225梦想式运输机，离陆重量超过 600 公吨，酬载重量可达 300 公吨。

　　 目前载客人数最多的是 2005 年初发表的空中客车 A380客机，采最高密度座位时可载 850 人。

环球飞行

　　 1924 年道格拉斯公司“世界巡航号”飞机（ World Cruisers ）第一次作分段环球飞行，历时 175 天，飞完 42400千米。

　　 1986 年由伯特 · 鲁坦设计的旅行者号由哥哥迪克 · 鲁坦和女飞行员珍娜 ·耶格尔驾驶，人类首次实现不间断、不空中加油的环球飞行。

　　 1992 年 10 月，一架“协和”号超音速客机，为了纪念哥伦布发现美洲新大陆 500周年，用了 32小时 49分绕地球一周，创造了环球飞行的新纪录。

静音喷射机

　　 2006 年的 11 月，美国麻省理工学院与英国剑桥大学的研究团队，楬橥一项名为“静音喷射机倡议”的计划，将彻底改造客机的概念设计：未来的客机将不只能更省油，而且还安静无声，一解机场附近居民饱受飞机起降噪音折磨之苦。这一“静音喷射机”可以运送 215 名乘客，并可能在 2030 年时加入航空界。这架客机的噪音从机场外听起来，大约像洗衣机或其他家电的噪音。

火车

火车简介 火车（ tran ），人类的交通工具。 1804 年，

由英国的矿山技师德里维斯克利用瓦特的蒸汽机造出了世界上第一台蒸汽机车，时速为 5至6 公里。因为当时使用煤炭或木柴做燃料，所以人们都叫它“火车”，于是一直沿用至今。1840 年 2 月 22 日由康瓦耳的工程师查理‧特里维西克所设计的世界上第一列真正在轨上行。1879 年，德国西门子电气公司研制了第一台电力机车。

火车由来 人类历史上最重要的机械交通工具，早期称为蒸汽

机车，也叫列车。有独立的轨道行驶。铁路列车按载荷物，可分为运货的货车和载客的客车；亦有两者一起的客货车。

　　 早在 1804 年，一个名叫德里维斯克的英国矿山技师，首先利用瓦特的蒸汽机造出了世界上第一台蒸汽机车。这是一台单一汽缸蒸汽机，能牵引 5节车厢，它的时速为 5至 6 公里。这台机车没有设计驾驶室，机车行驶时，驾驶员跟在车旁边走边驾驶。因为当时使用煤炭或木柴做燃料，所以人们都叫它“火车”，于是一直沿用至今。

世界上第一条完全靠蒸汽机运输的铁路线

在 1781 年，火车先驱乔治 . 斯蒂芬森出生在一个英国矿工家庭。直到 18岁，他还是一个目不识丁的文盲。他不顾别人的嘲笑，和七八岁的孩子一起坐在课堂里学习。 1810 年，他开始制造蒸汽机车。 1817 年，当斯蒂芬森决定他主持修建从利物浦到曼彻斯特的铁路线上完全用蒸汽机车承担运输任务。但是，保守的铁路拥有者却对蒸汽机车的能力表示怀疑。他们提出，在铁路边上固定的牵引机，用拖缆来牵引火车。斯蒂芬森为了让人们充分相信火车的性能，制造出了性能良好的“火箭号”机车。这种机车的卓越表现终于让怀疑者改变了态度，利物浦 --曼彻斯特铁路因此成为世界上第一条完全靠蒸汽机运输的铁路线。

　　 最早使用燃煤蒸汽动力的燃煤蒸汽机车有一个很大的缺点，就是必须在铁路沿线设置加煤、水的设施，还要在运营中耗用大量时间为机车添加煤和水。这些都很不经济。在 19世纪末，许多科学家转向研究电力和燃煤蒸汽机车。

机车的发展　 世界上第一列真正在轨上行驶的蒸汽火车是由康瓦耳的工程师查理‧特里维西克所设计的。 它的火车有四个动力轮，1840 年 2 月 22 日试车，空车时，时速 20 公里，载重时，每小时 8 公里 (相当于人快步行走的速度 ) 。 不幸，火车的重量压垮了铁轨。

　　 电力机车 1879 年，德国西门子电气公司研制了第一台电力机车，重约 954 公斤，只在一次柏林贸易展览会上做了一次表演。 1903 年 10 月 27 日，西门子与通用电气公司研制的第一台实用电力机车投入使用。其时速达到 200 公里。

　　 燃油机车 1894 年，德国研制成功了第一台汽油内燃机车。并将它应用于铁路运输，开创了内燃机车的新纪元。但这种机车烧汽油，耗费太高，不易推广。

机车的发展 　 1924 年，德、美、法等国成功研制了柴油内燃机车，并

在世界上得到广泛使用。

　　 1941 年，瑞士研制成功新型的燃油汽轮机车，以柴油为燃料。且结构简单、震动小、运行性能好，因而，在工业国家普遍采用。

　　 20 世纪 60 年代以来，各国都大力发展高速列车，例如法国巴黎至里昂的高速列车，时速到达 260 公里；日本东京至大阪的高速列车时这也达到 200 公里以上。

　 　人们对这样的高速列车仍不满足。法国、日本等国率先开发了磁悬浮列车。我国也在上海修建了世界第一条商用磁悬浮列车线，由地铁龙阳路站到浦东机场。这种列车悬浮于轨道之上，时速可达 400－ 500 公里。

内燃机车分类　　 (1)按用途分：干线内燃机车，包括货运内燃机车和客

运内燃机车 ;调车内燃机车和调车小运转内燃机车；工矿内燃机车；地方铁路内燃机车。

　　 (2)按传动方式分：电传动、液力传动和机械传动内燃机车。电传动内燃机车，可分为直流电传动、交直流电传动和交流电传动内燃机车。液力传动内燃机车，可分为普通液力传动、液力一机械传动和液力换向的液力传动内燃机车。后者简称为液力换向内燃机车。

　　 (3)按铁路轨距分：标准轨、宽轨和窄轨内燃机车。标准轨轨距为 1435mm ；宽轨轨距有 1520mmn 、 1600mmm 、 1665mm 和 1676mm 、 4种；窄轨轨距在 597mm 至 1219mm 之间，共有 19种，典型的轨距有 600mm 、762mm 、 900mn 、 lOOOmm 、和 1067mm 。后两种轨距的机车，一般称为米轨机车。

内燃机车分类　 (4)按机车装用主柴油机台数分：单机组内燃机车和双机组内燃

机车。

　 (5)按能否实行重联牵引分：非重联内燃机车和重联内燃机车。

　 (6)按走行部结构分：车架式内燃机车和转向架式内燃机车。

　 (7)按机车轴数分：二轴、三轴、四轴、五轴、六轴和八轴内燃机车。

　 (8)按机车轴式分： A-A 、 A0-A0 、 B-B 、 B0-B0 、 B-B-B 、B0-B0-B0 、 C-C 、 C0-C0 、 D-D 、 D0-D0 、 A01A0-A01A0 、AAA-B轴式内燃机车。

　 (9)按司机室数量分：单司机室和双司机室内燃机车，还有无司机室内燃机车。

  电力机车　 　 1879 年出世的世界第一台电力机车，是利用两条铁轨之间的第

三条轨将电力引进机车里的。这种供电方式适合于电压和功率都比较低的情况。

　 　随着电力机车的发展，要使它跑得快，运载量大，就得提高电力机车供电系统的电压和功率，因而需要使用高压输电线和变电装置。在这种情况下，就不能再使用设在地面上的第三条轨供电的方式了，因为这既不安全，又给使用带来不便。

　 　 1881 年，德国试验成功一种适合以高压输电线供电的电力机车新的供电系统，叫做“架空接触导线”供电系统，也就是将电力机车的供电线路由地面转向空中。实际上，这种供电系统和现在城市中的有轨电车相似，在车顶上装着一条“长辫子”。它与以前使用蓄电池的电动机车的主要不同在于，它自身不带电源，由电厂供电，所以机车的结构比较简单，但需要一套供电设备。

  电力机车　 这种装有“长辫子”的火车，依靠装在车顶上的受电弓子把电

力从架在空中的电线上引到机车里。高压输电线送来的电是高达110千伏的三相交流电，必须经过牵引变电所变成 25千伏的单相交流电，方能供机车使用。因此，在电力机车行驶的铁道沿线上，每隔 50 公里左右设一个牵引变电所。变电所的电又被送到邻近的沿线接触网上，通过机车上的受电弓将交流电引到机车的整流器上，把交流电变成直流电，使直流电动机旋转，再经过一套传动装置，带动车轮转动，机车就会跑动起来。

　　 电力机车虽然问世较早，但直到 20 世纪 60 年代才开始受到人们的重视，被大量普遍地使用起来，已成为铁路机车家族中的佼佼者。

  电力机车优点

　　 一是它的马力大，拉得多、跑得快、爬坡的劲头足。例如，我国在 50 年代末期修筑的第一条电气化铁路——宝 （鸡）成（都）铁路，就充分发挥了电力机车的优越性。从宝鸡到成都，第一道关口就是要翻越气势雄伟的秦岭。过去用 3台蒸汽机车拉一列 950吨货车上秦岭时，像老牛拉车每小时才行走 18 公里。蒸汽机车下坡时是靠闸瓦制动的，而闸瓦因摩擦就会变热，如果不及时冷却就难以将机车制动住。为了保证行车的安全，蒸汽机车的下坡速度比爬还慢，有时甚至走走停停，以便使受热的闸瓦有足够的时间冷却。后来用 3台电力机车取代同样数量的蒸汽机车，就能拉着 2400吨的货物，以时速 50 公里快速上坡，比蒸汽机车在运货量和速度上都提高了近两倍。电力机车下坡时，采用电阻制动，使列车能以每小时 40 公里的速度下坡，既快速又安全。

电力机车优点

二是电力机车用的是“干净”的电能，它不冒黑烟、扬灰渣，因而不会污染环境。即便是通过几公里长的隧道，旅客也不必担心浓烟和废气熏人，也不会被讨厌的煤灰渣迷住眼睛或弄脏衣服。机车驾驶人员也能在宽敞明亮的司机室进行操作。

　　 三是电力机车操作简便，出车前的准备时间短，不像蒸汽机车那样，既要装煤，又要加水，也不像内燃机车需要加油。无论是在缺水的沙漠地带，或是在冰天雪地的寒冷地区，只要有电力供应，电力机车就能牵引列车昼夜行驶。

　　 四是电力机车使用的是电能，既可由煤炭、石油来发电，也可由水力、核能、天然气、地热、太阳能等发电，能量来源比蒸汽机车和内燃机车丰富，而且效率高。蒸汽机车的热效率只有 7% ；内燃机车的热效率较高，也仅为 28% ；而采用火力发电的电力机车，其效率可达 30% ，若以水力发电时，热效率高达 60%～ 70% 。

电力机车发展前景 本世纪 50 年代，由于石油得到大量开采，价格低廉，所以世界各国郡在研制和使用内燃机车，而把电子机车放在次要地位。但是，在石油生产国提高石油价格，发生了世界性的石油危机之后，人们又把注意力转向了电力机车，从而促进了电力机车的迅速发展。

　　当时欧洲各国的电力机车的发展较快，如瑞士、荷兰等国研制的电力机车和供城市交通使用的有轨电车。日本制成了一种交直流两用电力机车，使用更为方便。

　　我国对电力机车使用很重视，除了建成宝成路电气化线路外，又修建了多条电气化线路，大大提高了机车的运载量。与此同时，我国还研制成了“韶山”型电力机车，也投入使用。

　　电力机车除了在铁路和城市地面交通（即有轨电车）使用外，还多用于城市中地铁，如意大利米兰市地铁、我国北京地铁用的电力机车等。现在的北京地铁电力机车上的“长辫子”已经不见了。这是怎么回事呢？原来，它是将“长辫子”从车顶上移到铁轨旁边的路基上。这样，架设和检修都很方便，但路轨附近有触电的危险，所以严禁乘客跳下站台，以保证人身安全。

电力机车发展前景 　　目前，有的国家已制成了具有万匹马力的

电力机车，使火车的速度超过了每小时 200 公里。还有的在研制 14000马力的大功率电力机车，将会使火车的速度得到进一步提高。看来，电力机车将有着美好的发展前景。

高速火车 　　日本、法国、德国是当今世界高速火车技术发展水平最高的三个

国家。

　　高速火车的实际应用发源于日本。 1959 年，日本国铁开始建造东京至大阪的高速铁路，并在 1964 年开通，全长 515 公里，火车时刻表时速 210 公里，称为东海新干线。随后向西延伸，于 1975 年开通至冈山， 1975 年开通至终点站博多，大阪至博多称为山阳新干线，全长 1069 公里。

　　 1982 年，大宫至盛冈间 465 公里的东北新干线开通，同年 11月，大宫至新潟间的上越新干线也开通运营。 1970 年，日本制定“全国新干线火车网建设法”， 1972 年日运输省又规划了五条新干线：北陆新干线（东京 - 大阪 -富山）、东北新干线延长线（盛冈 -青森）、九州新干线（博多 -鹿儿岛）、长崎新干线（博多 -长崎）、北海道新干线（青森 -札幌）。

法国高速火车 法国高速火车称 TGV( Train à Grande Vitesse

法文高速列车之意 ）。法国国铁（ SNCF ）从 1950 年开展高速火车技术研究， 1955 年研制的样车试车，就创造了当时的世界最高记录 -火车时刻表时速 331 公里，使人们看到了这一技术的发展前景。

　法国高速火车实际运营开始于 1967 年，稍晚于日本。但法国国铁不断改进，使 TGV 的速度不断创新， 1981 年，一列由七节车厢组成的 TGV列车创下了火车时刻表时速 380 公里的新记录。 1990 年，第二代 TGV列车又以 515.3 公里的火车时刻表时速刷新了世界记录，冲破了被称为极限的 375 公里火车时刻表时速，使 TGV 成为法国人日常生活不可缺少的一部分。 1972 年法国完成了编号为 TGV001 的原型列车，最高火车时刻表时速 318 公里。 1981 年第一代 TGV-PSE 创造了火车时刻表时速380 公里的记录。 1990 年，一列由两辆动车、三辆车厢组成的第二代 TGV Atlantique 以 515.3 公里火车时刻表时速创造了新的世界纪录。法国高速列车于 2007 年 4 月 3 日在行驶试验中达到５７４．８公里的时速，打破了 1990 年由法国高速列车创下的时速 515.3 公里的有轨铁路行驶世界纪录。法国 TGV线路目前分为四部分：巴黎东南线（ TGV PSE ），由巴黎至里昂运行 3小时 50分，火车时刻表时速 260 公里。大西洋线（ TGV Atlantique ） , 由巴黎通往大西洋岸 ,火车时刻表时速 300 公里。北方线 (TGV Nord) 从巴黎出发 ,穿越英伦海峡进入英国。另有支线到布鲁塞尔，并延伸至阿姆斯特丹、科伦、法兰克福。东线 (TGV Strasbourg) , 由巴黎到斯特拉斯堡。

德国高速火车 德国高速火车称为 ICE （ Inter City Express ）。 1979 年试制成

第一辆 ICE 机车。 1982 年德国高速火车计划开始实施。 1985年 ICE 的前身 InterCityExperimiental首次试车，以 317火车时刻表时速公里打破德国火车 150 年来的记录， 1988 年创造了火车时刻表时速 406.9 公里的记录。 1990 年一台机车加 13辆车厢的 ICE 列车开始在 Wurzburg-Fulda高速火车试运行，火车时刻表时速为 310 公里。

　　 1992 年德国火车以 29亿马克购买了 60 列 ICE 列车，其中41 列运行于第六号高速火车，分别连接汉堡、法兰克福、斯图加特，运行火车时刻表时速 200 公里。目前，德国已建成高速火车1000 多公里，到 2000 年，德国计划建成 11条高速火车。

　　现在，中国的京津城际铁路已经开通，使用的是 CRH3型动车组。

磁悬浮列车

　　 火车和其他车辆一样，是利用车轮行驶的。火车的轮子不断地在钢轨上滚动，才推动列车飞速前进。然而，车轮也对列车的高速行驶带来不利影响。

　　 随着火车速度的提高，轮子和钢轨便产生猛烈的冲击和磨损，引起列车强烈的震动，发出很强的噪音，从而使乘客感到不舒服。不仅如此，由于列车在行驶中所受到的阻力（空气阻力和摩擦阻力）与速度的平方成正比。速度愈高，阻力愈大。所以，在利用车轮滚动行驶的条件下，当火车行驶速度超过一定值 （每小时 300 公里）时，就再也快不了了。

没有轮子的火车 但是，人们总希望火车的速度越快越好。怎样解决这个矛盾呢？

有些人就提出把妨碍列车速度提高的车轮甩掉，设法使列车像飞机在空中飞行一样，在钢轨上腾空行驶，不就克服了轮子所带来的各种缺点吗！于是，没有轮子的火车便随之诞生了。

　　火车头和车厢都很重，如何使它们腾空起来呢？科学家通过研究，提出了两种解决方法。

　　第一种办法是，利用功率很强的航空发动机向轨道上喷射压缩空气，使列车的车底和轨道之间形成一层几毫米厚的空气垫，从而将整个列车托起，悬浮在轨道面上。再用装在后面的螺旋桨式发动机推动列车前进。这种火车通常叫做“气悬浮列车”。由于它好像被气垫托起来一样，所以又叫做“气垫列车”。

法国是世界上最早修建气垫列车的国家。本世纪 60 年代，在巴黎和奥尔良郊外建成了两条气悬浮式铁路，一条长 18 公里，另一条长 6.7 公里，曾进行了多次运行试验。列车的试验速度为每小时 200至 422 公里。1969 年在奥尔良郊外使用的气垫车，长 26米，宽 3.2米，高 4.35米，重 20吨，可乘 80 人。

　　后来，英国也进行了气垫列车试验。

　　第二种办法是，利用磁体同性相斥的原理，使车体在轨道上悬浮起来，再用发动机推动列车前进。人们把这种列车叫做磁浮列车。

磁浮列车 　磁浮列车是在列车的底部装有用一般材料或超导体材料 （在一

定温度下这种导体的电阻接近于零）绕制的线圈，而在轨道上安装环形线圈。根据法拉第的电磁感应定律，当列车底部的线圈通入电流产生的磁力线被轨道环形线圈所切割，就在环形线圈内产生感应磁场，它与列车底部超导线圈产生的磁场同性相斥，就使列车悬浮起来。由于悬浮列车克服了轮子和轨道的摩擦阻力，因而可使列车的速度达到或超过每小时 300 公里。

　　由于磁浮列车的速度非常快，可与一般飞机的飞行速度媲美，人们称它为“飞行列车”和“超特快”列车。乘坐这种列车，使人感到既舒适、安全，又特别迅速。在车内听不到单调刺耳的车轮撞击声，即使行驶速度很高时，乘客也会觉得像坐飞机那样平稳。它的速度可达每小时 500 多公里。从北京到上海，距离约 1600 公里。如果乘坐这种没有轮子的火车，只要 3个小时就可驶完全程，比普通火车快了六七倍。

　　磁浮火车是在本世纪 60 年代开始研制的。世界上第一条实用性的磁浮铁路建在原联邦德国汉堡市展览馆至展览广场之间，全长 908米，轨道为高架桥式。磁浮列车长 26.24米，可载客 68人。它可浮离轨面 10毫米运行，最高时速为 75 公里。

　　 1979 年 12 月 12 日，日本研制的磁浮列车进行了一次运行试验，时速达到 504 公里。试验是在日本宫崎县向市的铁路试验中心进行的。所用的试验车长 13.5米，高 2.7米，宽 3.8米，重10吨。试验时，列车先经过一段短距离行驶，获得起始速度后，列车便在导轨上 （通常为单轨，也有双轨的）浮升 100毫米，并快速向前飞驰。

　　磁浮列车在悬空行驶时，是不使用车轮的。但在起动或刹车时，还需要用车轮。

火车与地铁的区别 　　地铁普遍采用的是整体无砟道床，铁轨被直接焊在道床上，连接处用鱼尾板扣好，轨重一般不超过 30KG/M 。

　　而目前中国的国铁采用的多为路砟道床加混凝土路枕或木质路枕，轨重可高达 60KG/M 。

　　 　无枕木铁道是城市轨道交通的主流趋势，但是它只适合较轻的车厢。

对于我国客货混跑的国铁干线并不适用，因为它承受不住货车的重量。

　　 1 、现在的地铁线路的设计思路基本上是市区内走地下，市区外走地面或者高架，这主要是从建设成本上考虑，并没有一定之规。

　　 2 、地铁轨距和国铁火车轨距是相同的，至少在中国是这样（其他大多数国家也是一样，个别国家不同），都是 1435mm 。动力上地铁因为通风问题都是电力动车组，而火车则是电力内燃并用。控制方式基本相同。

中国高速火车－动车组

　　中国“子弹头”列车的科学名称是“动车组”——头文字“ D” ，这种新型列车在动力、材料和内部结构上都使用了最新的机车技术。

　　目前我国已掌握时速 200 公里以上动车组集成、牵引制动、车体材料、以及网络等核心技术。

　　铝合金材料轻量化减重提速

　　全列密闭减噪音抵御压力

　　高速列车重要技术之一是要轻量化，列车运行每牵引一吨重量大约要消耗 12个千瓦，到 300 公里的时候，每牵引一吨大约要消耗 16至 17千瓦，因此，世界各国都在轻量技术上进行了竞争。

为了减少自重和提高耐腐蚀性，“子弹头”的整个车身都采用高强度的铝合金材料，车体的部分构件则由不锈钢制造。铝合金的重量大大低于钢铁，有利于高速列车减重提速；列车是全列密闭的，可以降低噪声，并抵御高速行驶时车厢外巨大的气体压力。此外，“子弹头”所选用的非金属材料和新型内装饰复合材料，均严格按照国际防火标准执行，确保发生火灾时火势不会迅速蔓延。

　　动力分散技术保障时速 200 公里减速用再生制动技术反转输电

中国子弹头动车组——和谐号 “ 子弹头”列车采用先进的高速动车组动力技术——动力分散技术。通常的电力机车和内燃机车，其动力装置都集中安装在机车上，在机车后面挂着许多没有动力装置的客车车厢。而动车组运行时不仅是机车提供动力，部分车厢也有动力设备，更有利于提高、保障时速 200 公里，即使有一两节动车发生故障也不会影响运行。

　　“子弹头”列车安全性较高；如果在轨道上发生问题，可以自动停车或减速。同时，“子弹头”列车内空气较好，已达到国家机场的水平，这要归功于我国自主研发的一个“道具”——纸滤装置。

　　“子弹头”还采取再生制动技术，从 200 公里降到 90 公里左右，完全靠电机反向旋转，利用列车的巨大惯性产生电能再输电，这一阶段没有任何机械磨损，是一个绿色的、环保的过程，当列车时速降到 90 公里以下时，才开始实施第二阶段的机械制动。 200 公里的列车制动距离小于 2000米，完全达到世界先进水平。

　减速车窗采用视觉调节技术

　　彩色玻璃材质特殊便于逃生

　　由于高速行驶的列车易遭遇飞鸟、碎石、雨雾等近地面物体的“袭击”，因此“子弹头”挡风玻璃的防撞和透视性与飞机驾驶舱玻璃的技术参数基本相同。采用视觉调节技术的减速车窗玻璃，使旅客不会因看窗外景色而感到头晕目眩。

　　列车每节车厢两头的车窗玻璃都很特别，在阳光的照射下显出色彩。这些彩色玻璃是逃生玻璃，如果碰到紧急情况，工作人员或乘客可拿起车窗旁的尖锥打破逃生玻璃脱离险情。由于玻璃材质特殊，即便打碎也不会划伤手脚。

　两级网络监控全列车设施

　　列车不掉头座椅旋转 180度

　　为旅客提供服务的各项设施是通过电子计算机控制的，整个列车实行两级网络，对全列车所有设备进行监控，乘客可通过电子屏幕随时知道列车行驶的速度、经过的地方等信息。

　　列车座椅扶手上有两个按钮，可以调节靠背的倾斜角度和坐垫的长短。前后排座椅间有充裕空间，能够拉展开前排座椅的隐藏桌子，用以盛放物品和用餐。整排座椅可旋转 180度，使得前后两排的乘客能够面对面很方便地交谈。在座椅底部有一个脚踏装置，只要轻轻一踩，然后施以很小的推力，便能实现座椅的旋转。由于列车能够两端驾驶，所以在返程的时候，列车不需要掉头，而只需旋转全部座椅的方向。

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