鐵路機車
(或稱作
火車頭
、
機關車
、
機車頭
)是一種用來提供
鐵路列車
動力的
鐵路
車輛,用來在軌道上驅動列車
[1]
。不同於
動力車廂
,鐵路機車只提供列車動力,本身沒有載重空間。
在過去,鐵路機車總是在前面拉動列車。然而現今的機車經常採用「
推拉式列車
」的模式:機車在前方時,駕?在機車內控制機車「拉動」後方的列車;列車掉頭後,機車改成向後「推動」列車,駕?則在列車後方的
控制?
或?一輛機車內同時控制所有機車。然而在北美地區,?使連掛了「中車」(mid-train;放在列車中間的鐵路機車)和「尾車」(tail-end“helpers”;放在列車尾部的鐵路機車),在整列列車需要26,000馬力(19,000千瓦)的淨牽引力時,「中車」或「尾車」最多只提供9,000馬力(6,700千瓦)的淨牽引力。
詞源
[
??
]
英文
[
??
]
英語中「鐵路機車」一詞是“locomotive”,字首“loco”在拉丁文中有著「從某地」之意(“locus”的
離格
),字首和
中世紀
的拉丁詞“motivus”(?生運動)合?起來就是“locomotive”。“locomotive”一字也是英語中“locomotive engine”的簡寫,首次使用是在
十九世紀
初,用以區別"自我推動引擎"和"
固定式蒸汽引擎
"。
中文
[
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]
《
海國圖志
》中的文獻介紹
蒸汽機
是「火蒸水氣、舟車所動之機關」。亦是「火車」等詞匯之詞源
[2]
。
歷史
[
??
]
在鐵路機車出現之前,
人力
、
馬力
、
重力
或是固定的
引擎
(作?提供
纜索鐵路
的動力)等低技術動力系統都曾被用作提供
鐵路運輸
的動力。
第一批成功服役的鐵路機車由來自
英國
康沃爾
地區的發明家
理?·特里維西克
。在1804年,他所設計的
蒸氣機車
首次應用是在
威爾斯
地區的
梅瑟?德菲爾?
附近的
潘尼達倫
鐵工廠牽引
軌道車
廂。?使這台蒸氣機車能能一次牽引五輛載有10.2?鐵和70個乘客的車廂行?9?(14公里),但當時所用的
鑄鐵
軌道難以承載蒸氣列車的重量,理?所設計的蒸氣機車行?三次?宣告退役。此後理?製造了一系列的鐵路機車,其中一台有幸被當時在
英國
北部泰恩賽爾地區的年輕著名英國工程師
喬治·史?芬生
發現。
[3]
第一輛成功用作商業用途的
蒸汽機車
就是
馬太·梅利
的齒軌機車(參見
齒軌鐵路
);這部?了
米德爾頓鐵路
(一條
窄軌鐵路
)而在1812年建成的機車名?
薩拉曼?
。1813年,?一部機車隨之而來;這機車?了
威南
煤?鐵路而建,由
克里斯托弗·布萊克特
和
威廉·赫德利
建造。這輛叫作
「噴氣比利」
的機車是第一輛成功地只是使用「
粘著式鐵路
」的方式行?的鐵路機車。「噴氣比利」現時在
倫敦科學博物館
展出;?是現存歷史最悠久的鐵路機車。
[4]
1814年,喬治·史?芬生還在
基林沃思
煤?做一個坑口絞車操作員;他被之前由特里維西克和赫德利所建造的鐵路機車所?發,就說服煤?經理,准許他建造一架蒸汽機車。他建造了「Blucher」,第一輛使用
法蘭
技術製造的輪子、又使用「粘著式鐵路」的鐵路機車。史?芬生在鐵路機車的發展、和蒸汽機車被廣泛接受的過程中,扮演了關鍵性的角色;他的設計改善了其他鐵路機車的設計先驅之工作。1825年,他?了在英國北部的
斯托克頓-達林頓鐵路
建造了「
運動一號
」,使這條鐵路成了第一條公共蒸汽鐵路。1829年,史?芬生建造了「
火箭號
」;這「火箭號」就是那輛在著名的「
雨山比賽
」中勝出的鐵路機車。「火箭號」的成功促使史?芬生成立了自己的公司;這間公司是傑出的
蒸汽機車
製造商,其?品遍及英國、美國和歐洲大部分的地方。
[5]
英國的
利物浦──曼徹斯特鐵路
在1830年?用,是史上第一條城際客運鐵路;在這條鐵路上,蒸汽機車均是載客和載貨列車的唯一一種鐵路機車。
使用特點
[
??
]
優點:
- 維修容易:維修一部機車比多部動車容易。
- 安全:把動力系統放在遠離乘客的機車較安全;特別是蒸汽機車存在鍋爐爆炸的可能。
- 替換動力方便:?若機車故障,或是要進入不同電力區間,可以簡單替換;而無需把整列動車組更換。
- 效率:當動車組沒有工作時會成?浪費動力的裝置,機車則可以較容易調整分派。
- 裝備更新靈活:機車及客車、貨車
車廂
折舊快慢不一,可以分別更新而互不影響。
- 減少客車車廂的?音:産生動力會出現?音,尤其是內燃機動力的機車;動力集中化可減少客車車廂的?音,提高舒適度。
缺点:
- 若尾端車廂沒有
駕?室
,當列車需要掉頭時(尤其是
港灣式月台
)就得更?机?(例如
?九直通車
需在
株洲站
摘掛機車)。
- 列車動軸較少,加減速性能較差。
- 承載效率較低,作?機車的車頭多半僅能供駕?乘坐,動力分散式的列車車頭車尾仍能作?客車。
- 車軸重,容易破壞鐵軌。
應用
[
??
]
傳統上,鐵路機車是在
列車
的前面牽引車廂。近年?多的客車改用「推拉」方式運作,
列車
往一個方向行?時由機車在前面拉;往?一方向時則由機車在後面推,由司機在?一端遙控位於車尾的機車;推拉也可以指兩端各一輛機車頭一推一拉。
機車通常也會做?在其他車組在運行中發生故障時的動力應急來源(應急使用的機車頭在
臺灣
俗稱「
補機
[6]
」或「大補丸」),例如
台灣
的
縱貫鐵路
山線段或是東部幹線宜蘭段,由於坡度較高,通常貨運列車都會加掛?一個機車頭作?補機用,而客運用電聯車若發生動力不足或是動力故障但冷氣馬達未故障時,也會加掛補機讓該班次得以順利運轉。
分類
[
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]
鐵路機車一般會按動力來源劃分。
蒸汽機車
[
??
]
在
十九世紀
最先出現的機車是以蒸汽推動的。到
第二次世界大?
結束時,蒸汽機車仍是最常見的機車。
蒸汽機車的速度紀錄是由英國的
倫敦及東北鐵路A4型
所創下。1938年7月3日,該型機車中的一臺??倫敦及東北鐵路4468號機車(?號“Mallard”)牽引鐵路車輛7輛,在一個稍微下坡路段創下時速126英里(203公里)的紀錄。
德國
、
美國
的蒸汽機車亦達到接近的速度。一般認?這是蒸汽機車的速度極限。
蒸汽機車在
二十世紀
中開始被
內燃機車
所取代。1960年代末,世界上仍然有使用蒸汽機車作商業運作的國家已寥寥無幾。到了二十世紀末,蒸汽機車在
北美洲
及
歐洲
基本上已被完全淘汰,只會間中在特別?
鐵道迷
及遊客安排的路?上行走。
墨西哥
仍有?少量的蒸汽機車在偏遠的地方運作。
在
中國
,某些地區
煤炭
的價格比
石油
低?多,使蒸汽機車仍然有?們的價?。中國曾經是全球最後一個製造大型蒸汽機車的國家,位於
山西
的
大同
車廠一直生?蒸汽機車至1988年;
哈??火?站
在1990年代中期仍?能?看到??不少的蒸汽机?,而位于同一?省?的
牡丹江火?站
?可以看到停放在一旁供人??的1930年代日本小型蒸汽机?。近年中國蒸汽機車的數量在迅速減少。
印度
曾經大量使用蒸汽機車,但現在?們只會在空氣稀薄的山區運作。
柴油機車
[
??
]
柴油機車是指所有動力來源?
柴油引擎
的鐵路機車。自20世紀中開始柴油機車在世界大部?地方成?主要鐵路機車種類,因?柴油機車可以直接取代蒸汽機車,不像電力機車必須依賴其他的電力傳送設施,如架空線或第三軌。不過自1950年代起電力機車在傳動力、加速力、和最高速度上逐漸超越柴油機車。依照動力傳動方式的不同,柴油機車又可分?
電力傳動
、
液力傳動
、和
機械傳動
三大分類。
燃氣機車
[
??
]
二次大戰後?多國家都曾經嘗試製造
燃氣機車
。燃氣機車使用的
燃氣渦輪發動機
與噴射飛機的基本一樣,但是輸出改?推動旋轉軸。多數的燃氣機車的燃氣發動機都是以均速運行,帶動發電機發電,由電動機推動車輪。
燃氣機車輸出的功率非常大,但?們?生的?音亦非常嚴重,聽起來好像和飛機一樣。燃氣機車的效率亦欠佳;最初這不是一個問題,因?燃氣機車可以使用當時非常廉價的燃料:
重油
。後來煉油技術能?把重油分解成汽油,燃氣機車於是失去了廉價的燃料。1970年代
能源危機
後,燃氣機車的運作成本變得?高。現在多數已被淘汰。
電力機車
[
??
]
電力機車
使用的能量,由車外經過
架空電纜
或
第三軌
提供,在不使用超級電容的情況下只能在
電氣化鐵路
行?。雖然把鐵路電氣化的價格?高,但是
電力動車組
和電力機車的運作成本比內燃機車?低,也不會造成沿線的
空氣?染
。而且電氣化列車的加速性能及
再生制動
都比較良好,因此十分適合在乘客密集的客運線上使用。絶大部分的
高速鐵路
都是以電力推動,因??們所需要的大動量能?難完全由放在車上的
??机
直接?生。?力机?的供????高,可以?少??用?量。控制?力机??机的先?技?包括
VVVF
,就是????技?。
圖庫
[
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[
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]
- ^
How Payload Works
(
?面存???
,存于
互???案?
). Auto.howstuffworks.com, Retrieved on 2014-01-31.
- ^
海國圖志
. 卷八十五. 維基文庫.
[
2023-11-23
]
. (原始?容
存?
于2023-11-23).
- ^
Ellis, p. 12
- ^
Ellis, pp. 20?22
- ^
Ellis, pp. 24?30
- ^
在中?大?,"?机"又?“?机”,?本?机??力不足??助使用。
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