第一個火車頭 世界上第一條鐵路
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鐵路的誕生 1830 - 1880
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第一個火車頭
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牛
將擠不出牛奶！速度太快有害人體健康！火車是魔鬼的入侵！十九世紀初， 蒸汽引擎出現，英國鄉間與城市鋪上第一條鐵路，所有人都為之瘋狂且充
滿好奇，但是也摻雜恐懼與古老的偏見。事實上，再也沒有其他方式像火車這項 發明一樣，短短幾年之內就能深深改變人與貨品的運送，成為工業革命的主要動 能。 蒸汽引擎和鐵路與其他發明一樣，都不是在一夕之間蹦出來，而是許多不同的 人在幕後共同努力所帶來的成果。科技的推進結合各種經驗與發現、古代知識、 歷史與經濟條件等幸運的魔法。也由於幾位天才的貢獻，使得這項發明能改變歷 史的路徑。
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鐵路的發明是 “工業革命發展 的基礎。 „
早從古代開始，人類就已經知道輪子 在平坦光滑路面上效果最好。因此，羅 馬人率先在現在的義大利鋪出主要的道 路，之後遍及整個歐洲。他們用兩排圓 形的石板，左右等距分開，以此做為戰 車的輪子。有趣的是，我們從義大利龐 貝城（Pompeii）所留下的溝槽，發現 戰車輪子走過的痕跡，只比一般鐵軌的 標準寬度，也就是鐵軌內側所量到的距 離，少五分之一英吋。 十 七 世 紀， 法 國 阿 爾 薩 斯 里 伯 索 （Leberthal）一帶的礦工用裝有凸緣 輪（flanged wheels）的小貨車，藉助 木製的軌道，把煤從礦坑推出來。這些 減輕礦工負擔的技巧，接下來幾十年 在歐洲尤其是英格蘭一帶迅速擴散。 1676 年，諾斯（Roger North）鉅細靡 遺地描述這項技術上的突破，指出一匹 馬如何同時拉四台或與五台馬車，而每 一台重達一噸。這之所以行得通，是因 為拉動一台車所需的拉力，會隨著輪胎 與地面之間的摩擦力減少而降低。軌道 完全光滑，輪子滾動的表面統一，讓車 子走起來毫不費力。
19 上 早在 1700 年，推車就已經用來在礦坑內簡 易的木頭軌道上運送東西。圖中這幅雕刻可以看到 不同時期開採煤礦的情況。 19
20-21 上與下 十九世 紀中的法國，馬拉著車 走 在 鐵 軌 上， 從 里 昂 （Lyon） 往 聖 艾 蒂 安 （Saint Etienne）。 可 以清楚地看到，他們用 來載人與載貨的車子， 顯然是由馬車與礦車修 改而來。
鋼鐵工業開始發展之後，人當然把不耐用壞得快的木製軌
國鐵路的正常軌距，並在全世界通用。鐵路之後發展為現在
道換成金屬製的軌道。這些鐵軌的原料起初是生鐵，之後改
通用的工字型（mushroom shape）鐵軌（據說最早是由喬
用熟鐵。1776 年，英格蘭謝菲爾得（Sheffield, England）
索（William Jessop）於 1789 年在洛伯羅（Loughborough）
的民眾開始使用 L 型角鋼做鐵軌，讓馬車的輪子走在水平的
礦區製造出來。）
部分，然後讓垂直的一邊固定輪緣。 或許是因為這些早期的鐵路是用來給現有的馬車行走所以 鐵軌間的正常距離就訂在 4 英呎 8 1/2 英吋，而這也成為英
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這套系統先是在採礦區發展出來，然後用一群馬沿路把貨 從礦區拉到河港。1803 年是鐵路史上重要的一年。薩里鐵
20 中、21 中 十 九 世 紀中，英國畫家弗力羅 文（Willaim Frances Freeloven） 所 畫 的 兩 幅圖。圖中是兩部適合 走在馬車鐵路上的車 子。這樣的馬車可以載 一 個 或 兩 個 人， 而 有 些貨車則是用來運送牲 畜。
路（Surrey Iron Railway）在國會的讓步下，於這一年的 7
貨，但是在試跑的時候，一匹馬拉著搭載五十幾個人、重達
月 24 日開始營運，成為世界上第一條大眾鐵路。委員會早
六十噸的車廂沿著長十公里的鐵路走，只不過當時所留下的
在 1801 年 5 月 1 日就支持修建克羅依登（Croydon）、梅
紀錄，並沒有告訴我們這批可憐的馬抵達終點時是什麼情
爾 斯 漢（Merstham） 與 佳 斯 通（Godston） 鐵 路 (CMGR)
況。
，允許他們在泰晤士河的旺茲沃市（Wandsworth）碼頭到 克羅依登之間修建一條馬車鐵路。這條鐵路原本只打算載
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面有兩個汽缸在運轉，直接連接到輪子上。車體放在三個輪 子上頭，操作起來異常困難。事實上，車子在巴黎亮相的那 一天，就失控而撞上磚牆，也因此擊碎這個倒楣的發明家想 要藉此成名的希望。
22 圖 這幅畫是紐科文蒸汽機如何運作的示意圖。活塞的運動把水從礦坑裡 打出來。
自 此， 我 們 已 經 看 到 鐵 路 的 發 展， 但 這 項 發 明 一 直 要 到 找 出 取 代 獸 力 的 方 法， 才 算 是 有 革 命 性 的 影 響。 因 此 我 們 從 這 裡 再 往 前 追 溯， 十 八 世 紀 初， 紐 科 文（Thomas Newcomen）應用了法國人科帕潘（Denis Papin）把蒸汽 轉換成機械動力的研究，打造出第一部真正的蒸汽機，主要 的元件包括鍋爐、汽缸、搖臂。鍋爐所產生的蒸汽可以把汽 缸裡的活塞推高，然後冷水上升注入汽缸，讓水來到活塞下 方，蒸汽凝結造成真空，另一面的空氣壓力推動活塞，把活 塞往下推，讓搖臂反覆震動。這台很原始的機器很快就應用 到礦坑，用來把水抽到井外。由於機器很實用，所以瞬間就 普及，而不像許多派不上用場的實驗。 經過很長一段時間後，1765 年，信心滿滿的瓦特（Jame Watt）被派來修理保存在蘇格蘭格拉斯哥大學博物館的蒸氣 機。不過瓦特並不僅止於讓鈕科文的機器重新運轉，他經過 四年的努力之後，發展出一套更有效率也更經濟實惠的蒸汽 機，能用相同的燃料發揮四倍的能量。瓦特的蒸汽機跨出礦 井，遍及整個英格蘭的大小工廠，實際上帶動所謂的工業革 命起飛。 在這波創新、好奇與實驗的熱潮中，不可避免的是有人會 用瓦特的蒸汽引擎來嘗試與落實先人的另一項渴望，也就是 讓沒有生命的物體能自己運動。法國發明家居紐（Nicolas Joseph Cugnot）在 1769 年做出一台「蒸汽馬車」。對我 們來說，這看起來就像一台老爺車，但當時看起來絕對是科 技上的奇蹟。這部蒸汽馬車有一個球形的銅製鍋爐，鍋爐後 22
22-23 圖 這幅漂亮的畫詳細呈現紐科文 1717 年 所發明的蒸氣機，一開始是為了把水從深井裡還有 狹窄的煤礦坑裡打出。
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24-25, 25 圖 這三個蒸氣機大約是十八世紀中由 紐科文和瓦特所打造。有趣的是，上圖所呈現的是 瓦特在 1751 年為了設計車子的蒸汽機所完成的第 一份研究。
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26 上與 26-27 法國工程師居紐在 1769 年設計出 來的蒸汽機三輪車。不過這部車的時速雖然只有三 公里，還是因為失控而撞毀在牆上。
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“把蒸汽機應用到車子上， 是邁向第一台 蒸汽火車頭的轉捩點 „
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28 圖 特 里 維 西 克 在
29 上 1812 年， 布 蘭
十九世紀初設計出各
金索在里茲米道爾通一
種 蒸 汽 驅 動 的 車 子，
帶的礦坑，用齒條和齒
例如這部名為肯辛通
輪設計了這款車頭。這
（Kensington） 的 車
個模型只有原型的八分
頭。 他 以 這 部 車 為 原
之一，現收藏在約克郡
型， 打 造 出 另 一 部 完
（York）的鐵路博物館。
美、可以運行且較小的 29 下 圖 中 呈 現 的 是
火車頭。
布蘭金索所發明的齒條 齒輪蒸汽火車，貨車裡 裝載著大量的煤礦。這 套系統可以讓火車運送 一百公噸以上的貨物。
然而，這個概念肯定相當成功，第一部由馬拉動的大眾
場（Euston Square）設置了一個展示點。他在用籬笆圍起
火車在 1803 年末出現的幾個月後，特里維西克（Richard
來的展示區架了一圈的軌道，而新型的展示車就在這裡以時
Trevithick）在 1804 年就發表了第一台貨真價實的蒸汽火車
速二十公里的速度運行，拉著一輛專為這條鐵路而改裝的貨
頭。他從 1800 年動手做這件事，一年後就製造出一部原型， 車。這台新車稱為「上車吧」（Catch-me-who-can），觀 可以走在一般道路上，康沃爾郡（Cornwall）居民把這部
眾只要花一先令就可以入場，並且可以登上車裡實際感受一
車叫做迪克隊長的蒸汽機（Captain Dick’s Puffer）。1803
下。這部驚人的車子吸引數千人參觀，但是當時有一截鐵路
年，特里維西克為施洛普郡科布洛克岱爾（Coalbrockdale,
壞掉，造成車子脫軌，展示也因此告一段落。
Shropshire）的鐵工設計了一輛火車頭，但這項計畫從未
特里維西克根本不算生意人，他既沒有自信心也沒有財
啟 動。 這 輛 車 肯 定 和 一 年 後 在 威 爾 斯 潘 尼 達 倫（Penny-
源，所以當下就放棄自己的研究計畫。但如果要稱他為真
Darren）一帶運行的車子很像，這輛車固定走在全長約十六
正的蒸汽火車頭之父並不為過，他是第一位使用高壓蒸汽
公里的鐵路上運送鐵製品，每一次載重超過二十公噸。特里
以及煙囪裡沸騰的水蒸氣，增加鍋爐裡的吸力並恢復蒸汽
維西克所設計的引擎裡只有一個大大的汽缸與飛輪，由它們
（recover the steam）的人。隔年，另外兩位發明家馬上做
帶動一系列的齒輪，推動左邊的輪組，然後讓右邊的輪組跟
出可供運行的原始蒸汽車頭。從 1812 年開始，墨瑞（Mattew
著走，駕駛並不會爬到車子上，而是在旁邊跟著走。
Murray）與布蘭金索（John Blenkinsop）結合齒輪以及貨
為了打開這輛車的知名度，特里維西克這位出身康沃爾的 天才，於 1808 年決定把車子帶到倫敦，在現在的歐斯頓廣
架，為米道爾通鐵路公司（Middleton Colliery Railway）組 裝出各種先進的火車頭。
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30 上 31 上 特里維西克在 1800 年初設計的三款蒸汽火車頭原型。這位來自 康沃爾郡的發明家首先採用高壓蒸汽，克服當時鍋爐技術的限制 31 下 圖為第一部在鐵路上運行的蒸汽火車頭，這輛車是特里維西克為威爾 斯潘尼達倫鑄鐵廠所製造，採用他在 1803 年所做的一些原始設計。
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32-33 1808 年倫敦歐斯頓廣場，特里維西克弄了一圈軌道還有他最新的蒸 汽火車頭「上車吧！」。車頭拉著一輛車，參觀的人只要付一先令就可以試 乘一趟。 32（下） 溫切爾（Edward Everett Winchell）的畫作呈現特里維西克正在 操控他設計的蒸汽車頭「上車吧！」四個禮拜之後，他帶著這輛車頭來到倫 敦，震撼了歐斯頓廣場上的遊客。
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33（上） 一份報紙上刊登的特里維西克「上車吧！」的廣告，廣告提到這 是一部可以「帶著走」的蒸汽車頭，還說這部車頭具有開創性的特色，廣告 標語說：「機械的力量征服動物的速度」。 33（下） 國家鐵路博物館展示的特里維西克蒸汽車頭，此復刻版的車頭跟 原本車頭的大小一模一樣，1808 年他帶著這部車來到現在倫敦歐斯頓廣場附 近，讓車子走在環形的軌道上。
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工程師赫德利（William Hedley）與布拉克特（Christopher Blackett）在 1813 年為 Wylam Colliery 鐵路公司設計了一款引擎，礦工私下把這個車頭叫做「普芬 比利」（Puffing Billy），於是這個名字就留在鐵路史上。這個暱稱是因為活塞 每一次循環之後都會噴出大量的煙霧與水蒸氣。事實上，赫德利很快就掌握透過 鍋爐上的煙囪使用吸力的優點。他和其他先驅者不同，也很快就確信蒸汽車頭不 需要齒輪與齒軌，就可以把牽引的力道轉移到鐵軌上。「普芬比利」使用很長一 段時間之後，現在保存在倫敦科學博物館（London Science Museum）。根據 1862 年所拍攝的歷史照片顯示，當時它還在使用。
34（圖） 普芬比利的機械構造圖。赫德利在 1813 年打造了這部車頭，行駛在威蘭（Wylam）的煤礦 與雷明頓（Lemington On Tyne）港口之間五英哩長的軌道上。 35（圖） 1813 年的普芬比利是現存最古老的蒸汽火車頭，目前在約克郡的國立鐵路博物館（National Railway Museum）展示，這部火車頭一直運行到 1861 年才除役。
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