早在公元60年前后，希罗（Heron，公元10—公元70年，古罗马数学家、工程师）就已创造出了蒸汽发动机雏形——利用蒸汽推动的空心钢球，蒸汽从钢球两根方向相反的弯管中排出，形成一个扭力，使球转动，俗称“汽转球”。这是人类最早发明的、将蒸汽转变为动力的一种简单机械技术方法。希罗为此还撰写了一本叫作《压缩空气的理论和应用》的专著，留存于世［2］。

尽管，1698年西弗里（Severy，英国工程师）、1712年纽科门（Newcomen，1664—1729，英国工程师）和1769年瓦特，都对早期蒸汽机技术的发展做出了贡献，但是，最终要数瓦特的贡献更为突出。这是因为瓦特运用当时已有的科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机的技术缺陷，于1776年制造出第一台具有实用价值的蒸汽机。

蒸汽机的重要性在当时就已经超出了人们的想象，而瓦特对原有蒸汽机机械结构的改进，极大地提高了蒸汽机的能量转换效率，在工业生产领域具有极高的实用价值。

很快，蒸汽机被广泛地应用于工业生产，成为几乎所有机器的动力装置，从而改变了人们的生产方式，极大地推动了技术进步，进而拉开了西方工业革命的序幕。其中极为重要的是，由瓦特发明的离心飞摆调速器是早期动力机械运动速度控制的重要技术。自从有了瓦特调速器，便解决了蒸汽机推动机械转动速度的调节与稳定问题，这也是人类自动化技术发展史上开天辟地的理论创立与技术进步的基础［1］。

在瓦特首次解决了机械转速稳定与速度自动调节技术难题之后，世界上第一台蒸汽机车才问世。即1804年特里维斯克（Trevisk，英国矿山技师）根据瓦特蒸汽机及其调速器的原理制造出世界上第一辆蒸汽机车“新城堡号”，其质量为6.5 t，可以牵引30 t货物，动轮直径为4 ft（1 ft=0.304 8 m），轨矩为4 ft 8 in（1 in=24.5 mm）（合1 422 mm）（见图1-1）。

图1-1　世界上第一台蒸汽机车

尽管最早的蒸汽机车结构简单，热效率低，体型笨重，其他辅助技术也极其简陋，但却是当时英国贵族出行的时髦交通工具（见图1-2）。

19世纪，尽管火车还不如一匹马跑得快（见图1-3），但是它却能够载运大批量的货物进行较长距离的运输，这一优点在当时就已经非常突出。1814年，英国铁路火车运营已经成为一项成熟的轨道交通工具（见图1-4）。

1894年，继英国之后，德国研制成功第一台汽油内燃机车并投入运营，从此开创了火车技术的新纪元。图1-5所示为国外早期的内燃机车。

临近20世纪，西方的蒸汽机车便已开始“驶进”历史博物馆，铁路运输开始了电力机车和内燃机车的新时代。

图1-2　英国贵族曾经的时髦交通工具

图1-3　19世纪的火车不及马跑得快

(www.daowen.com)

图1-4　英国1814年的运营火车

图1-5　国外早期内燃机车

自1900年开始，美国紧随欧洲大规模地兴建铁路，直至1945年达到“鼎盛”。其间的1924年，德、美、法等国均成功研制了各种柴油内燃机车，并在世界上广泛使用。1941年，瑞士研制成功新型燃油汽轮机车，这种机车以柴油为燃料，结构简单、震动小、运行性能好，被当时的西方工业国家普遍采用。

据历史资料显示，1941年，全世界铁路总长度就已达到126万千米，这是世界轨道交通技术史上最蓬勃发展的一段时期。

然而，在1946年至1964年间，随着汽车技术的发展和普及，以美国为首的欧美国家又纷纷开始拆除多余的铁路（见图1-6）。这是由于汽车具有“门对门”的“代步”优势和社会投入/产出的经济效益，以及轨道交通技术的发展暂时出现了“停滞”所致。

图1-6　美国20世纪拆除铁路的场面

从20世纪60年代后期开始，随着轨道交通新一轮技术的发展（包括牵引方式、新能源、轨道结构、隧道桥梁网络、车身设计、运行速度等新技术的兴起），世界上交通工具的整体发展态势又出现了翻天覆地的变化。新技术的层出不穷使得轨道交通又重新回到了历史进程的“高位”。

1964年，日本建成了世界上第一条速度为200 km/h的高速铁路，一时轰动世界，使世界各国重新开始重视轨道交通的发展，并且纷纷效仿日本技术建造高速列车和兴建高速铁路［3］。其间，日本与德国迅速成为高速铁路技术的“发源地”。图1-7所示为日本“新干线”运行时的壮观景象；图1-8为德国高速列车的“雄姿”。

图1-7　日本新干线

图1-8　德国高速列车

面对伴随着电子、计算机、通信、控制乃至智能高科技而迅速发展的轨道交通技术，我们中国人曾经感慨万千。赶上和超过世界先进科技水平成为国人深藏心中的努力方向和埋头苦干的无穷动力。以下，简要介绍我国轨道交通技术发展史。