火车依靠装有动力机械的机车(俗称火车头)牵引一节节车厢,在铁路上行进。1907年,特里维希克和维维安造出了在普通道路上行走的蒸汽机车,但由于车子过于笨重,在普通道路上难以行驶,特里维希克和维维安放弃了这个发明。斯蒂芬森总结失败的教训,开始研制蒸汽机车,改进了产生蒸汽的锅炉,把立式锅炉改成卧式锅炉;并作出了一个极有远见的重大决断,决定把蒸汽机车放在轨道上行驶;在车轮的边上加了轮缘,以防止火车越轨;又在承重的两条路轨间加装了一条有齿的轨道。因为当时考虑蒸汽机车在轨道上行驶,虽可避免在一般道路上因自身太重而难以行走的缺点,可在轨道上也会产生车轮打滑的问题,所以,在机车上装上棘轮,让机车在有齿的第三轨上滚动而带动机车向前行驶。
1814年,斯蒂芬森的蒸汽机车火车头问世了。斯蒂芬森发明的这个铁家伙有5吨重,车头上有一个巨大的飞轮。这个飞轮可以利用惯性帮助机车运动,斯蒂芬森为发明取了个名字叫“布鲁克”。这个布鲁克可以带动总重约30吨的8个车厢。在以后的10年中,斯蒂芬森又造了11个与布鲁克相似的火车头。
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