世界铁路发展简史
Brief Historical Summary of World’s Railways
铁路的诞生
18世纪下半叶,英国人瓦特(1736—1819)发明了蒸汽机,全世界的产业发生了巨大变化,因而人们把蒸汽机的出现看做是世界上第一次产业革命。从此社会从手工劳动进入机器生产,从作坊小规模生产进入工厂大规模生产。
带轮的车作为陆上运输工具,要提高运输效率,就要减小轮与道路间的摩擦阻力。中世纪,英国在采矿区就开始用木制的两根轨在路面上铺成平行的轨道,将车轮制成带凸缘的轮。这样,用马牵引的轮车在木轨上沿导向滚动前进,比一般的马车效率提高了很多。后来又改用铸铁轨代替木轨,更为经久耐用。可以说,这就是世界上最早期的铁路。
目前普遍认为,1825年9月27日英国从斯托克顿煤矿到港口城市达林顿43.5公里的铁路是世界上的第一条正式运行的铁路。
蒸汽机发明不久,就有人想用它作为铁路的牵引动力以代替马,很多人设计开发蒸汽机车。但早期制造的单管道蒸汽机车很不完善。经不断试验改造,1825年9月27日英国人乔治·斯蒂芬森和罗伯特·斯蒂芬森父子设计并制造的多烟管道蒸汽机车“动力一号”,运载了一辆试验型客车和12节煤车以24公里/小时的速度,在斯托克顿煤矿到港口城市达林顿的铁路上行驶,被公认为铁路运输业诞生的标志,也证明了它作为陆地运输动力的光辉前景。
世界第一条正式运行的铁路斯托克顿—达林顿开通时的景象(John Dobbin绘于1825年)
人们都把斯蒂芬森设计的“火箭号”机车作为世界上第一台蒸汽机车,因为它奠定了蒸汽机车的基本原型。以后全球各国制造的各种型号的蒸汽机车,都是在“火箭号”原型上的改善和改造。1830年9月15日,乔治·斯蒂芬森驾驶“火箭号”机车牵引一辆客车、运行速度达到58.4公里/小时,创造了当时世界交通工具的最高速度。铁路的高速代表了旅行方式的一次飞跃。此后,铁路很快就在欧洲大陆上延伸,德国、法国、意大利、西班牙等国纷纷开始修建铁路。法国第一条铁路圣艾蒂安至安泰基矿山铁路于1828年投入运用,全长21.286公里;1835年德国第一条铁路在纽伦堡和菲尔特(Fürth)之间诞生;1837年奥地利第一条铁路在Floridsdorf-Wagram诞生;意大利第一条铁路那不勒斯至波蒂奇建成于1839年;西班牙第一条铁路巴塞罗那至马塔罗之间29公里宽轨铁路建成于1848年。
蒸汽机车代替马作为牵引工具在铁路上的应用,给铁路事业带来了革命性的促进。1890年英国已在全国建成了铁路网,铁路总长32000公里。
德国1835年建成第一条铁路纽伦堡至菲尔特、由斯蒂芬森设计的“山鹰号”蒸汽机车牵引旅客列车的景象
修建铁路的高潮
第一条铁路虽然是出现在英国,但英国本土面积很小,因而铁路规模不大。美国幅员辽阔,其铁路的发展对世界范围内修建铁路高潮的形成发挥了重大影响。
1776年美国独立时仅有东部的十几个州,到19世纪前半叶(1830年前),欧洲移民越过阿巴拉契亚山脉向西到密西西比河间的中西部拓荒开发。美国的中西部新的拓荒地主要生产粮食、烟草,南方沿墨西哥湾各州主要是种棉花的庄园,东北部老的殖民地则发展工业。东北部和南部地区都必须靠出售剩余产品来维持发展,并且都需要从中西部输入粮食和烟草。早期开拓中西部过程中修建的走“大篷车”的所谓大道,已不能满足运输的需要。
英国第一条铁路运营的成功,给新兴的美国拓荒者带来了新的陆上交通运输方式。美国人吸收新事物特别快,1830年美国南卡罗来纳铁路成为继英国利物浦—曼彻斯特铁路后的世界上第二条蒸汽机车牵引的经营性铁路。1833年美国又建成了当时全球最长的查尔斯顿到汉堡217公里的铁路。但那时修建的铁路主要分布在东部和中西部与大西洋口岸连通。
19世纪50年代加利福尼亚州发现沙金矿引起了开矿拓荒者到西部去发财的“淘金热”。在这种状况下,西部拓荒者急需修筑横贯美洲大陆,连通大西洋口岸和太平洋口岸的铁路。中央太平洋铁路公司承担由西向东穿越内华达山的艰巨任务,联合太平洋铁路公司从密苏里州由东向西穿越落基山脉。1869年5月10日第一条横跨北美大陆的铁路终于在犹他州接轨。至1894年美国又先后修建了东西贯通的4条横贯美洲大陆的铁路大通道。加拿大第一条横贯北美大陆的铁路也于1886年6月28日正式运营。
美国铁路的修建和发展,其速度之快和规模之大令人惊叹,从中也反映了第二次世界大战之前的100年中,美国铁路运输因降低了运输成本,缩短了运输周期,加速了资本流通,增加了社会积累,统一了国内市场,成为19世纪美国社会经济发展的最巨大的推动力。1830年末,美国仅有37公里铁路,1850年增加到14481公里,1870年达85277公里,到1910年已达386400公里。
美国第一条横贯大陆的铁路1869年5月10日在犹他州Promontory接轨并举行通车典礼
从1830年到20世纪30年代第二次世界大战之前的100年间,美国修建了60余万公里的铁路,平均每年修建6000公里铁路。
5欧洲修建铁路的高潮一直持续到20世纪初。英国作为铁路的发祥地,1890年已在全国建成了铁路网;法国1921年铁路里程达到41900公里;德国1913年铁路营业里程达61100公里;其他欧洲国家的铁路也以相似的势头迅猛发展。铁路发展已成为一个国家工业化的象征。
亚洲和拉丁美洲铁路的修建要晚于欧美各国。亚洲最早修建铁路的国家是印度,早在1853年在英国人主持下修建了印度第一条铁路,从孟买到塔纳全长34公里。巴基斯坦第一条铁路是在1861年建成通车,全长169公里。伊朗第一条铁路是由法国人修建的,从德黑兰到雷伊,长8公里,1892年通车。
日本于1869年开始修建第一条铁路东京(新桥)到横滨,全长29公里,由英国人设计修建,轨距是1067毫米,采用了与新西兰铁路一样的轨距。1872年10月14日由明治天皇主持了日本第一条铁路的开通典礼。
日本第一条铁路的横滨车站(1872年)
拉丁美洲最早修建铁路的国家是群岛国家古巴,1837年建成第一条全长29公里的铁路,成为世界第7个建有铁路的国家。南美的秘鲁1851年建成Callao到首都利马的铁路,全长14公里;巴西于1854年建成第一条铁路,从Praia到Fragoso,全长14.5公里;1856年智利建成第一条铁路,从Tacna到Arica,全长62公里;1857年阿根廷开通第一条铁路,从Pargue到Flores,全长12.8公里。
中国的第一条铁路是英国人1876年在上海以英国道路公司名义,未得到清政府的同意擅自修建的淞沪铁路,全长12公里,不久被清政府购回拆除。实际意义上的中国第一条铁路是由唐山到胥各庄运煤用的唐胥铁路,全长11公里,标准轨距,由开平矿务局负责修建,英国人金达负责督修,1881年11月建成通车,开始采用骡马拉车,后来采用金达设计、开平矿务局修车厂自己制造的“龙”号机车牵引,从此揭开了中国蒸汽铁路时代的序幕。
我国第一条铁路唐山至胥各庄铁路上使用由英国人金达设计,唐山煤矿机修厂自主制造的蒸汽机车
1895年中日甲午之战签订《马关条约》以及1901年八国联军攻占北京签订《辛丑条约》之后,列强纷纷在中国争夺修筑铁路的特权,以达到经济掠夺的目的。那时清政府腐败,主权沦丧,路权尽失,所有铁路几乎全为外国人把持,技术也被外国工程师垄断。沙俄在东北、德国在胶济、英国在津浦、法国在京汉分别抢得了筑路特权。1905年清政府准备修建北京至张家口铁路,英俄两国争夺该铁路的修路权相持不下。清政府决定自力筑路并任命詹天佑主持铁路的修建工程。詹天佑完全依靠我国自己的力量,在1909年提前完成了外国人认为中国人解决不了的地形复杂、技术艰难的铁路建设,为世人至今所称颂,从此结束了依靠洋人筑路的历史。1949年新中国成立时,铁路通车的里程仅25000公里。时至2014年底,中国铁路里程已达到11.2万公里。
铁路的辉煌
19世纪末的1880年,美国最著名的发明家汤姆·爱迪生发明了第一条实验性的电气化铁道,开创了铁路电力牵引的新时代,大大地推动了世界铁路技术的发展。
随着世界范围的铁路大发展,铁路的运营速度也不断地被刷新。各种新型蒸汽机车陆续问世,蒸汽机车功率越来越大,速度也越来越高,对旅客服务也越来越周到。1883年正式开行巴黎至君士坦丁堡的“东方快车”,这是世界上第一列横贯欧洲13个国家,行程长达3186公里的豪华旅游列车,轰动全球。1900年英国伦敦至爱丁堡铁路635公里距离内,停靠3个站,旅客列车旅行速度达83.2公里/小时。同年,法国巴黎到圣昆丁154公里距离的旅行速度达到90.5公里/小时。1907年德国马菲机车工厂设计制造的4-4-4轮列(意思是机车有4个导轮,4个大动轮,4个从轮)S2/6型蒸汽机车牵引4辆客车(150吨)在巴伐利亚铁路上创造了154.5公里/小时最高速度纪录。
在第二次世界大战前,世界铁路处于空前大发展的黄金时期,铁路总里程达到127万公里。1930年美国铁路总里程达41万公里,每日开行旅客列车达到空前的15000列,干线上的平均旅行速度为96公里/小时,1946年铁路承担了全国2/3的客运量。欧洲各国也是同样的盛况,1932年英国开行“苏格兰飞人号”特快列车、德国开行“汉堡飞人号”特快列车,均突破了原认为的蒸汽机车“160公里/小时”的速度极限。1938年英国“野鸭号”蒸汽机车牵引7辆客车创造了203公里/小时的世界蒸汽机车最高速度纪录,打破德国“汉堡飞人号”在1936年创造的200.4公里/小时最高速度纪录,此纪录一直保持至今,成为蒸汽机车的极限速度。
1936年德国05-002号蒸汽机车牵引“汉堡飞人号”创造200.4公里/小时纪录
1938年英国“野鸭号”蒸汽机车牵引7辆客车创造203公里/小时最高纪录
面临严重挑战
以石油为燃料的内燃机的出现,使运输工具又有了质的改变。1885年德国机械工程师本茨(1844—1929)制成了以内燃机为动力的汽车,1903年美国的莱特兄弟驾驶以内燃机为动力的双翼飞机在空中飞行成功。1908年美国福特公司创始人亨利·福特造出了能适合一般老百姓使用的T型小汽车。从此,运输方式多种多样:陆地上有人畜牵引的车、汽车和火车;水上有机轮船和人力船;空中还出现了飞机。多种多样的运输方式相互之间必然出现竞争,而竞争又促进各种运输技术的发展。
美国人莱特兄弟于1903年驾驶双翼飞机飞行成功
美国人福特于1908年批量生产T型小汽车开始进入百姓家庭
第二次世界大战是推动航空技术迅速发展的关键时期,为了首先赢得战争,各国加大科研力度,使航空技术完全成熟。第二次世界大战结束后,不仅小汽车进入了百姓的家门,而且军用航空技术迅速向民用转移,各国开始大量建造民用客、货飞机,这成为世界范围的一种潮流。尤其在20世纪50至60年代,美国研制出波音707、727、747等大型民航客机,使航空的竞争力大大增强。以前乘坐客轮从美国到欧洲需要7~10天,现在坐飞机只要4小时即可。1957年,在美国选用飞机作为旅行工具的人数开始超过坐火车的人数。
美国在20世纪50年代以后公路、航空客运周转量几乎占总客运周转量的95%以上,铁路客运受到了猛烈地冲击。从美国东部纽约市到中西部的芝加哥市的铁路线,在20世纪30年代曾是最受旅客欢迎的铁路黄金线,两市距离1546公里,那时旅行需16小时。到1956年,两城市之间尚有20趟列车运行,由于铁路客运猛减,60年代许多铁路要求停办客运业务,减少亏损。美国政府从社会需要出发,1970年成立了“国家铁路客运公司”(AMTRAK),负责一些城市间必需的铁路客运列车的运行,由中央政府或州政府予以补贴。上面提到的纽约至芝加哥两市间,70年代每日也只开两次直通客车了。
欧洲铁路运输也有类似的遭遇,虽然国土不像美国那么广袤,但所受到的冲击也不小,铁路客货运输下跌趋势如出一辙。以德国为例,在1950年以后,国家对公路进行了大量投资。1960~1992年国家投资公路4500亿马克,但同期用于维修铁路的投资只有560亿马克,铁路里程减少19%,缩短至3万公里。1990年赤字已达80亿马克。
铁路在全世界辉煌了120年,至第二次世界大战后却面临严重的挑战,发展进入低谷。铁路的市场份额下跌,多数国家铁路经营连年亏损,负债累累。
发展的转机
20世纪70年代后,铁路发展产生了转机。由于世界能源危机的发生、环境污染日益严重,使许多国家有识之士开始重新认识铁路应有的地位。汽车和飞机必须以石油制品为燃料,石油是不可再生的资源,随着石油大量开采,资源快速消耗,油价一路飙升。汽车和飞机排放大量废气,造成环境污染。国外统计表明,铁路的单位能耗只是汽车、飞机的1/5~1/6,而每人公里排放污染物只是汽车、飞机的1/4~1/30。而汽车的事故发生率大大高于铁路。为此,许多国家提出了振兴铁路的种种措施,主要有:(1)“政府扶植”,如美国政府在1976年、1980年分别颁布“铁路复兴和改革管理法”和“斯塔格斯法”,从政策方面解除对铁路进入市场的种种限制。德国政府在20世纪80年代提出“扶植铁路、限制公路、维持水运、发展民航”的交通政策,铁路投资比例达到交通总投资的27.8%。(2)“体制改革”,主要是开放铁路市场引入竞争,机构重组,改善财政。(3)“科技创新”,用高新技术改造铁路传统产业,注入高科技因素,大大提高铁路的竞争能力。最突出的创新成就是实现铁路高速化、重载化。
20世纪70年代由于世界能源危机的发生,各国开始重新认识铁路应有的地位
铁路再次辉煌
铁路客运高速化的先驱者是日本铁路。1964年10月1日东京奥运会前夕,世界上第一条高速铁路——东海道新干线在日本建成通车。当时运行速度210公里/小时,各国铁路界为之震惊,铁路已不再是“夕阳产业”,预示了铁路发展进入新阶段。高速铁路运营后,以其运输成本低、污染少,从航空运输业吸引了大量客流,占84%市场份额,甚至使东京—大阪间航班不得不大大削减。正式投入运营仅7年就收回全部投资,获得巨大的社会和经济效益,使东海道新干线成为世界上最成功的高速铁路。目前日本修建的高速铁路已有8条,总计里程达2779公里。
1964年10月1日世界第一条高速铁路—日本东海道新干线建成通车
法国是欧洲最早建成高速铁路的国家,在历史上法国对高速行车一直是情有独钟,从1890年到1990年的100年间,世界铁路共创造17次铁路行车速度最高纪录,9次都是法国创造并保持。法国在1981年建成巴黎至里昂第一条高速铁路,现已建成高速铁路7条2531公里,而且TGV高速列车可以通达的里程达8000公里,最高运行速度320公里/小时。2007年4月3日法国AGV V-150型试验列车创造了574.8公里/小时速度的世界纪录。为了修建英、法间的高速铁路,1984年两国政府决定共同修建英吉利海峡海底隧道。这是20世纪世界最伟大的工程项目之一,于1987年开工,1994年5月6日海底隧道正式开通,在全长50.5公里的海底隧道中,“欧洲之星”高速飞驰,成为世界高速铁路的一座丰碑。
2007年4月3日法国AGV V-150型试验高速列车创造574.8公里/小时世界地面运输最高速度
目前,世界高速铁路的发展如火如荼,已建成高速铁路新线的国家和地区还有德国、西班牙、意大利、比利时、荷兰、英国、丹麦、韩国、土耳其和中国,总计里程已接近30000公里。我国的京津城际高速客运专线已于奥运会前夕2008年8月1日开通,打响了我国高速铁路建设的第一炮。至2014年底,我国已建成的高速铁路里程已超过16000公里,跃居为世界高速铁路里程最多的国家。2011年6月30日全长1308公里的京沪高速铁路开通,高速列车最高旅行速度达272.5公里/小时,成为世界高速铁路旅行速度最高者之一。
2011年6月30日中国京沪高速铁路开通,和谐号高速列车最高旅行速度达到272.5公里/小时
俄罗斯、澳大利亚、印度、美国、埃及、阿根廷、巴西等国家都已规划修建高速铁路。
铁路货运重载化的先驱者是美国铁路。20世纪60年代以来,美国采用扩大列车编组长度、大幅提高列车重量运送大宗货物(煤、矿石、木材等),取得很高的运输效率和效益。加拿大、澳大利亚、南非等国家相继实施重载运输战略,也取得很好的效果。1985年国际铁路重载协会正式成立,美国、加拿大、中国、澳大利亚、南非5国是创建国,全力推进铁路重载技术普及,在世界上取得一致公认。俄罗斯、巴西、印度、瑞典、挪威、德国等铁路相继加入重载行列,目前全世界铁路里程近2/3都在实施重载运输。美国铁路的7个一级铁路公司重载货运收入达到历史上的最高水平81亿美元,货运市场占有份额从37.5%增加到41%。澳大利亚BHP矿山公司由于重载运输在2000年获得年利润高达500亿澳元,创历史最高水平。2001年6月澳大利亚BHP公司在275公里重载铁路线上开行了总重达99734吨的重载列车,8台AC6000交流传动内燃机车牵引682辆运煤敞车、全长7300米,创造了迄今为止重载列车的世界纪录。
2001年6月澳大利亚BHP公司创造了重载列车总重达99734吨的世界重载最高纪录
中国重载运输始于20世纪80年代,作为国际铁路重载协会创建国,无疑对中国铁路重载运输起了巨大的促进作用。1984年国家决定修建大秦线运煤重载专线,1992年全线建成,形成了设计年运1亿吨煤炭的能力,掀起了中国铁路重载运输第一高潮。1996~2003年中国铁路实施大提速,在提高旅客列车速度同时,增加了100多对5000吨重载列车在六大干线上开行,使重载运输达到第二个高潮。2004年至今,迎来了中国重载运输发展第三个高潮,大秦线通过采用先进技术装备,年运煤能力成倍提升,2005年达到2亿吨,比设计能力翻一番,2007年已达到3亿吨,2万吨重载单元列车正式开行,创造了中国铁路重载运输的新纪录。