序

火车头是铁路机车的通俗称呼，是铁路列车的牵引动力，是铁路的标志性装备。火车头是速度的象征，人们说列车风驰电掣地呼啸而过，就是这个意思；火车头是力量的象征，“火车跑得快，全靠车头带”，其本义就是说火车头的力量大；火车头是财富的象征，现代京剧《智取威虎山》中“火车一响，黄金万两”的台词，就是说只要火车头牵引列车运行起来，就会带来巨大的经济效益。

火车头的发明，源于蒸汽机的出现，因为蒸汽机车（Steam Locomotive）的原动力是蒸汽机，蒸汽机是用锅炉内的火将水烧开产生蒸汽，使蒸汽的热能在汽缸内转变成机械能，推动活塞和摇杆、连杆，驱动车轮回转使机车前进，所以当时人们就将蒸汽机车牵引的列车，称为了火车，也把蒸汽机车称作了火车头，并一直沿用至今。

1698年，英国工程师托马斯•塞维利（Thomas Savery）制造出一台给矿井抽水的蒸汽机，但这种原始机器还极不完善。

1712年，英国工程师托马斯•纽科门（Thomas Newcomen）研制出了活塞式蒸汽机，这台蒸汽机缸径30.48厘米，每分钟能做12次往复运动，功率为4千瓦（约5.5马力），被称为纽科门蒸汽机，这为后来蒸汽机的发展和完善奠定了基础。

1769年，英国著名发明家詹姆斯•瓦特（James Watt）制造出一台能效比纽科门蒸汽机提高5倍的蒸汽机。

1804年，英国人理查德•特里维西克（Trevithick，Richard）制造了一台蒸汽机车，锅炉蒸汽压力294千帕，锅炉下部装有一个平放的汽缸。机车有两根动轴，用齿轮传动，轴列式为0-2-0，装有一个大飞轮，利用飞轮的惯性保持汽缸活塞的往复运动。机车重4.5吨，最高时速为8公里，能牵引5辆货车，装载10吨货物。但这台机车在试运行中，因牵引的车辆载重过大导致铁轨断裂，未能得到普遍应用。

1814年7月25日，英国发明家乔治•斯蒂芬森（George Slepheson）设计制造出的第一台蒸汽机车，被认为是首次成功的蒸汽机车。这台机车取名“布鲁克”号，运行在斯蒂芬森家门口的煤矿轨道上，它有两个汽缸，锅炉长2.5米，车轮上有凸缘，可牵引8辆矿车，载重30吨，时速6.4公里。第一次运行时，矿上居民看到它的烟囱往外喷火，就给它取了“火车”的名字。1829年，由斯蒂芬森设计制造的“火箭号”蒸汽机车，参加了英国的蒸汽机车比赛，以运行可靠、速度最快获奖。比赛时最高时速为47公里。“火箭号”蒸汽机车采用卧式多烟管锅炉，传热面积大，锅胴与火箱连在一起，锅炉蒸汽压力为345千帕，两个汽缸与水平线成35度倾角装于锅炉两侧。机车轴列式为0-1-1，一对动轮置于机车前部，左右动轮曲拐互成直角，使曲拐停在任何位置均能起动。乏汽从烟筒中喷出，以诱导锅炉通风，强化燃烧。“火箭号”蒸汽机车重4吨，能牵引装载12吨货物的车辆。“火箭号”蒸汽机车已初具现代蒸汽机车的基本构造特征。

1886年，德国人维尔纳•西门子（Werner Siemens）提出了发电机的原理，建立了强电流技术。西门子不但给出了天才的理论，而且把强电技术引入到铁路驱动之上。1877年，西门子建造了矿业用的电气铁路机车。1879年5月31日，在柏林贸易展览会上展出了他研制的小型铁路机车：在300米长轨距1米的圆形铁路上，拉了3辆小车，每辆车上载6人。机车功率为2.2千瓦（约3马力）。

随着石油的开发，汽油和柴油引起了人们的注意。1883年，德国的戴姆勒（Daimler）研制成功了第一台以汽油为燃料的内燃机。1897年，德国工程师狄塞尔（Diesel）首创了压缩点火式内燃机。

把柴油机应用于铁路机车的设计思想产生于20世纪初。1909年，普鲁士的国铁订购了一台736千瓦的内燃机车。发动机和传动装置由瑞士的苏尔士公司供货，机车在柏林制造。1912年9月，德国和瑞士的公司试制成功了这一世界首台内燃机车。到1913年4月，机车在多次试运行中，均出现问题。后来，这台机车在第一次世界大战中受到创伤，停止了试验，于1920年报废。

1924年，美国通用电气公司和美国机车公司联合研制成功并投入运用一种B0-B0轴式的220千瓦电力传动调车内燃机车。同年，苏联制成735千瓦电力传动干线内燃机车。

1964年，日本研制出了动力分散式高速客车，由12辆动车编组成一列后，最高时速达到210公里。此后，法国研制出了时速260公里的动力集中式高速客车，德国研制出了时速330公里的ICE3型动力分散式高速客车，意大利研制出了时速250公里的ETR401型摆式高速客车，西班牙开发出了时速300公里的AVES100型高速客车，瑞典研制出了时速200公里的X2000型摆式高速客车，使铁路客运车辆自带了动力，替代了火车头。

2008年8月1日，我国京津城际高速铁路正式开通运营，开行的“和谐号”CRH2C型和CRH3C型动车组列车，最高运营时速达350公里，为世界第一高速。2010年8月25日，我国首次研制的CRH380A型动车组，最高运行时速达380公里。2012年12月1日，哈大高速铁路正式开通运营，开行的动车组列车均为中国自主研发的CRH5A型动车组。这些被命名为“和谐号”的高速铁路系列客车，是我国引进庞巴迪、川崎重工、阿尔斯通、西门子等公司制造技术后，消化、吸收、再创新研制成的，这些高速客车不但刷新了世界高速铁路的速度纪录，也使中国从世界高速铁路的“追赶者”变成了“领跑者”。

火车头的问世，改变了人类的生活方式，也改变了世界，其先进的机车制造技术和巨大的铁路运输能力，还成了一些工业发达国家炫耀自己的名片。火车头从蒸汽机车、电力机车、内燃机车到高速铁路动车的演变，反映了各国铁路的发展变化、科技实力及综合国力。因此，有人喜欢了解火车头知识，有人愿意制作火车头模型，有人酷爱收藏展览火车头，有人爱好撰写文章讴歌火车头，有人擅长吟诗作赋赞美火车头，有人特意作词谱曲歌唱火车头，有人专门挥毫泼墨展示火车头，有人专爱用相机记录火车头，还有人专门收藏火车头邮票。为了展示中外铁路机车风采，讲述铁路机车发展历程，普及铁路机车知识，弘扬铁路产业文化，本人将自己收藏的这些火车头邮票，翻拍成图片后汇编了这本画册，以飨读者。

编者

2016年5月于中国•沈阳