如上所述，1769年，瓦特发明蒸汽机的重要性在当时就已经超出了人们的想象力，蒸汽机很快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，并拉开了工业革命的序幕。蒸汽机的应用与推广，加快了进入工业时代的脚步，蒸汽机车成为这个时代文化和社会进步的重要标志和关键工具。可以说，历史上围绕蒸汽机动力装置的发明、创造与改进的一系列科技成就对人类社会生产、生活的贡献达到了科技发展历史上的一个阶段性高点。

与此同时，中国却仍然停留在牛马拉车与毛驴推磨的时代，难能看到“水磨坊”在技术上的突破，因为，此时的中国人还普遍缺乏动力学与电学等理论知识，封建社会制度严重制约了整个中华民族的创新思维。

其实，古代中国的《演禽斗数三世相书》（1280年印制）就已经记载：大约始于中国明代即已发明双动拉杆式活塞风箱，对当时的冶炼技术产生“革命性”的效果［见图1-35（a）］。这种风箱两端各设一个进风口，口上设有活瓣（正向开启、反向关闭），风箱的一侧设有一风道，风道前后侧两端各设有一个出风口，风道中部设置有摆动活瓣。伸出风箱外的拉杆驱动活塞往复运动，促使活瓣一开一闭，于是活瓣便会随风摆动而形成鼓风通道［见图1-35（b）］。这种风箱直至20世纪70年代还大量存在于我国城乡的大小手工作坊中，代替尚不普及的电动鼓风机而成为手工作坊的重要鼓风设备。

图1-35　中国古代拉杆式活塞风箱

（a）古籍记载的风箱操作图；（b）风箱结构原理图

从工作原理上讲，风箱的“功/能”转换过程是推动拉杆使活塞做功，从而引起空气压缩，将能量转换为空气的压力动能，向化学反应装置（如炼铁炉等）提供空气（氧气），或者作为一种空气动力做功；而蒸汽机的“功/能”转换过程是蒸汽压力势能对活塞的推动被转换为活塞的动能，去推动其他机械运动。也就是说，古代中国的拉杆式活塞风箱与瓦特蒸汽机是两个互为相反的“功/能”转换器。前者早于瓦特完善蒸汽机之前500年就已经出现。可惜，历经几百年，古代中国就没有出现一位“天才”人物能够从拉杆式活塞风箱的工作原理中得到“反向思维”的启发：“风力”正/反向轮番推动活塞还可以产生推拉杆的运动推力。一旦有了这种“反向思维”，很自然地就会联想到蒸汽具有风的同等效力。如此一来，曾经的明朝历史似乎又会多了一笔“重彩的篇章”。

历史的遗憾毕竟是过去的事，但是，人们应该从近代西方追求“独立精神与自由思想”而催生第一次工业革命的历史中得到启发：创新思维才是留给后人的珍贵“礼物”［1］。(www.daowen.com)

尽管西方近代技术只是属于形而下的发展，但是西方近代文明却也产生了形而上的变革。其中突出的表现就在于建立在技术之上的诸多科学理论的发现、完善与成熟。可以说，文明造就了西方科技自工业革命后在世界上的领先地位。这种领先主要奠定于16世纪开始的“文艺复兴”，即以人文精神代替玄虚神学，科学理性取代迷信偏执，自由意志冲破专制闭锁。这说明，没有社会制度的变革，就没有人们思想的解放，文明、发展、创新就只能成为一句空话。

20世纪初，中华民族的革命先驱们正在为了推翻清朝的腐朽统治而浴血奋斗。1911年辛亥革命爆发后，清朝统治被推翻，1912年元月正式建立中华民国。

正当新的历史曙光从地平线上冉冉升起时，满天乌云却又翻滚而至。早就觊觎中华大地与财富的日本军国主义者趁中华民族尚未从“久病未愈的苦难”中“康复”过来，终于展开实施精心策划的侵略阴谋。从此中华民族就在硝烟弥漫的战火中度过几十年。其间，中华民族在世界近代科技发展史上何来一席之地？

直至1949年，毛泽东在天安门城楼上向全世界宣告：“中国人民从此站起来了！”中华民族终于掀开国家（民族）历史发展的崭新一页。新中国成立以来的70多年，中国人经历了从“骑着毛驴上北京”，到“坐上火车去拉萨”，再到3万千米高铁基本覆盖80%大城市、“复兴号”实现速度350 km/h“陆地飞行”的历史跨越。截至2020年7月底，我国铁路营业总里程已跃居世界第二位，仅次于美国。

我国地铁建设的数量、规模与里程在世界上也已经位居首位，开通城市已经达到47个之多。其中，开通地铁里程最多的城市当属上海和北京。此外，广东省拥有地铁的城市有广州、深圳、佛山和东莞，这4个城市的地铁里程之和达到800千米之长。

除了铁路交通与城市地铁（含城市轻轨）的运营里程远远领先于世界各国之外，我国在轨道交通的自动化与智能化方面也已开始逐渐超越原有发达国家的技术水平，在某些领域的创新思维与实践更是领先于其他国家，达到世界先进水平。这体现在我国轨道交通在车辆设计与制造技术方面已经赶上西方水平，尤其在轨道交通系统的通信、调度、检测与控制以及辅助人工智能等方面的技术已经处于国际技术前沿。这是国家社会制度优越的体现。

不过，中华民族的子孙后代绝不可忘却那遗恨万年的、受人欺凌的历史。如今，在正确政治社会制度的保障下，在发展经济的同时，必须努力在科学与技术领域超越曾经侵略和奴役过华夏民族的“列强”，才能宽慰那些为了中华民族的复兴而献身的先驱英魂，谱写属于中国人民的最壮丽的历史篇章［1］。

本书就是在审视世界轨道交通发展历程的基础上，阐述轨道交通智能技术系统理论的基本原理及其技术研发的思维“脉络”。为了我国轨道交通智能技术的进一步发展与壮大，需要深入了解和掌握轨道交通系统的完整技术及其未来的发展方向。