![火車[機械交通工具]](/img/5/b96/nBnauM3XzMjN3UDO3YTOxIDN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL2kzL0EzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg "火車[機械交通工具]")
發展歷史
內燃機車在1781年，火車先驅喬治.史蒂芬孫出生在一個英國礦工家庭，直到18歲，他還是一個目不識丁的文盲。他不顧別人的嘲笑，和七八歲的孩子一起坐在課堂里學習。1810年，他開始製造蒸汽機車。
1817年，當史蒂芬孫決定他主持修建從利物浦到曼徹斯特的鐵路線上完全用蒸汽機車承擔運輸一條完全靠蒸汽機運輸的鐵路線，從此火車開始奔騰在人類的歷史舞台。
火車
火車圖片最早使用燃煤蒸汽動力的燃煤蒸汽機車有一個很大的缺點，就是必須在鐵路沿線設定加煤、水的設施，還要在運營中耗費大量時間為機車添加煤和水。這些都很不經濟。在19世紀末，許多科學家轉向研究電力和燃油機車。世界上第一列真正在軌上行駛的蒸汽火車是由康瓦耳的工程師查理礠里維西克所設計的。它的火車有四個動力輪，1840年2月22日試車，空車時，時速20公里，載重時，每小時8公里(相當於人快步行走的速度。
1879年，德國西門子電氣公司研製了第一台電力機車，重約954公斤，只在一次柏林貿易展覽會上做了一次表演。1903年10月27日，西門子與通用電氣公司研製的第一台實用電力機車投入使用。
燃油機車1894年，德國研製成功了第一台汽油內燃機車。並將它套用於鐵路運輸，開創了內燃機車的新紀元。但這種機車燒汽油，耗費太高，不易推廣。
火車1924年，德、美、法等國成功研製了柴油內燃機車，並在世界上得到廣泛使用。
1941年，瑞士研製成功新型的燃油汽輪機車，以柴油為燃料。且結構簡單、震動小、運行性能好，因而，在工業國家普遍採用。21世紀10年代以來，各國都大力發展高速列車，例如法國巴黎至里昂的高速列車，時速到達300公里；日本東京至盛岡的高速列車時這也達到250公里以上。人們對這樣的高速列車仍貪心不滿足。法國、德國等國率先開發了磁懸浮列車。中國也在上海修建了世界第一條商用磁懸浮列車線，由捷運龍陽路站到浦東機場這條線年年虧損數億人民幣。這種列車懸浮於軌道之上，最高時速可達400－500公里但耗能和輻射巨大。
鐵路發展史
19世紀的大清，鐵路被清人視為破壞風水的“奇技淫巧”。而如今，“國民經濟命脈”展開了史無前例的跨越式發展。從0.5公里的“展示鐵路”到“八縱八橫”的鐵路交通網構建完畢，從“龍號”機車到時速達到380公里/小時的CRH380A高速動車組列車，中國鐵路發展史，見證了一個國家百年巨變。
火車上過年19世紀，中國繼日本及印度之後成為第三個修建鐵路的亞洲國家。1875年，英國在上海鋪設了14.5公里長的吳淞鐵路，成為中國第一條營運鐵路。第一次見到火車的中國人對這一新興事物充滿恐懼。儘管如此，受“師夷長技以治夷”思想影響的“洋務派”清政府官員還是被迫接受了修建鐵路，於1881年建造了第一條清政府主張興建的官辦鐵路：唐胥鐵路。
中國第一輛火車是當時唐胥鐵路總工程師的夫人仿照英國著名的蒸汽機車“火箭號”而造成的，並把它命名為“中國火箭號”。因為中國工人在機車兩側各刻一條龍，於是把它叫做“龍號”機車。
火車八國聯軍入侵之後，國內要求保衛路權、自修鐵路的呼聲越來越大，清政府終於決定自行興建第一條完全由中國人自行設計施工的鐵路——京張鐵路。該鐵路由鐵路工程專家詹天佑主持設計建造。作為京張鐵路總工程師，詹天佑創造性地運用了“人”字型鐵路，使火車能在山區陡坡通行。
1911年5月，清政府宣布“鐵路國有”政策，將已經私有化的川漢、粵漢鐵路收歸國有。此舉招致了四川各階層的反對，由此掀起了聲勢浩大的保路運動。10月10日，湖廣地區革命黨人乘清政府派軍前往四川鎮壓起義造成武漢兵力不足的機會，發動了武昌起義，促使中華民國的成立，結束了封建帝制。
1912年，中華民國宣告成立。中華民國臨時大總統孫中山提出了宏偉全面的鐵路建設計畫，設計了連通全國的3條主要幹線，總長20萬公里。在此後的《實業計畫》“第四計畫”中，孫中山又進一步周密化，設計了5條貫通全國的鐵路大幹線，細分為中央鐵路系統、東南鐵路系統、擴張西北鐵路系統等。
民國時期，中日蘇三國在東北圍繞中東鐵路的權益爭奪，也從另外一面顯現了中國鐵路發展的曲折。中東鐵路原是由沙俄在中國東北境內修築的一段鐵路。該鐵路最早由俄國控制，1922年蘇聯成立後改為中蘇共管。1929年張學良試圖用武力強行收回中東鐵路，結果東北軍敗給了蘇聯紅軍。30年代，日本侵入東北後，蘇聯很快就將該鐵路賣給了滿洲國。1945年後，蘇聯重新獲得了控制權，並在解放後將其移交給了中國政府。
1937年，我國自行設計、建造的第一座雙層鐵路、公路兩用橋錢塘江大橋落成。錢江大橋橫跨錢塘江，是連線滬杭甬、浙贛鐵路的交通要道。該橋由當代橋樑專家茅以升博士設計建造。然而竣工不到2個月，杭州城被日軍攻陷。為了切斷交通樞紐，茅以升不得不親手炸毀這座耗時3年完工的大橋。因為民國時期頻繁的戰亂和外部勢力影響，中國鐵路在這一時期一直發展緩慢。
20世紀50年代初，新中國政府決定填補西部地區的鐵路空白，開始建設成都到重慶的成渝鐵路，1950年6月開工建設，1952年6月通車，成為解放後修建的第一條鐵路。
寶成鐵路北起陝西省寶雞，南行達四川省成都，與成渝、成昆兩線銜接，全長669公里，是溝通西北與西南的第一條鐵路幹線。也是突破“蜀道難”的第一條鐵路。寶成鐵路於1952年7月1日在成都動工，1958年建成通車，1975年7月完成鐵路電氣化工程改造，成為全國第一條電氣化鐵路。
成昆鐵路自四川省成都至雲南省昆明，全長1100公里，原為國防三線建設的重點工程，1958年7月動工，在修了61公里後停建。1964年8月復工，“文化大革命”開始後又一度停工，1970年7月1日全程貫通。成昆鐵路工程的艱巨浩大，舉世罕見。全線橋隧總延長占線路長度41.6%。有些地段找不到地方設定車站，不得不將站線建在橋樑上或隧道內，在全線122個車站中，這類車站就有41個。這個艱巨宏偉的工程，榮獲國家頒發的“科學技術進步特等獎”。圖中火車正在穿越成昆鐵路全線最長隧道，海拔最高的隧道——沙木拉達隧道。
由於成昆鐵路工程異常艱巨以及當時的施工條件限制，大量鐵道兵在建設時期犧牲在工地。關於犧牲的鐵道兵人數，各種資料數目不一，迄今也沒有權威的統計資料。但是至今仍然可以在成昆鐵路沿線看到很多烈士陵園。
隴海鐵路是中國一條從江蘇連雲港通往甘肅蘭州的鐵路幹線，於1905年起動工，經過四十餘年的分段建設，至1952年全線建成，目前全長1759公里，為I級雙線電氣化線路。隴海鐵路是貫穿中國東、中、西部最主要的鐵路幹線，也是從太平洋邊的中國連雲港至大西洋邊的荷蘭鹿特丹的新亞歐大陸橋的重要組成部分。
大秦鐵路建於1985-1997年，是中國唯一一條煤炭運輸專線鐵路，也是中國第一條重載單元鐵路。鐵路自山西省大同市至河北省秦皇島市，縱貫山西、河北、北京、天津，全長653千米，平均不到15分鐘，就有一列運煤列車呼嘯而過，將上萬噸煤炭運至數百公里之外的秦皇島港裝船南運。
京九鐵路，又稱京九線，是一條從北京通往廣東深圳的鐵路，起於北京西站、至深圳站，再經香港境內的東鐵線，終至九龍（紅磡）站。1994年京九鐵路各段開始動工，1996年9月1日京九鐵路提前實現全線開通。
2003年10月12日,，秦沈鐵路作為中國第一條客運專線鐵路正式投入運行。專線鐵路設計時速為每小時250公里，最高時速為300公里。
2006年4月27日，上海磁懸浮結束兩年試運，正式投入營運。這是世界上首條投入商業化運營的磁懸浮列車示範線，全長29.863公里。不同於一般的地面火車，磁懸浮列車運用磁鐵“同性相斥，異性相吸”原理，使列車完全脫離軌道而懸浮行駛，成為“無輪”列車。14分鐘能來回在上海市區和浦東機場之間。
青藏鐵路是青海省西寧市至西藏自治區拉薩市的鐵路，全長1956公里，是世界上海拔最高、線路最長的高原鐵路。中國在施工中克服了青藏高原凍土層的世界難題，於2006年7月1日順利實現了全面通車。圖為當地民眾歡迎從格爾木到西藏的“青1”次列車。
在2007年實行的中國鐵路第六次大提速，中國首次在各主要提速幹線（如京滬線、京廣線、京哈線、膠濟線等）大規模開行時速高達200～250公里的中國鐵路高速（CRH）動車組列車，達到了世界上既有線提速改造的先進水平。
2008年中國擁有了第一條時速超過350公里的高速鐵路——京津城際鐵路，2009年又擁有了世界上一次建成里程最長、運營速度最高的高速鐵路——武廣客運專線。2011年6月30日，京滬鐵路即將開始正式運營。截止至2011年1月，中國已建成13條高鐵線路，運營總里程達到8358公里。
自1997年以來，中國鐵路經歷了六次大提速，配合高速鐵路的迅速發展，列車速度普遍有了很大的提高。同時，中國鐵路營業里程也將由目前的8萬公里達到13萬公里以上，電氣化率、複線率均達到50%以上。2009年7月1日，隨著洛湛鐵路永州至玉林段正式開通，標誌著中國實現了“八縱八橫”鐵路網主骨架。到2015年底，我國鐵路營業里程將達到12萬公里以上，其中高速鐵路2萬公里以上。以高速鐵路為骨架，總規模4萬公里的高速鐵路網將基本建成。
中國首次引進火車經過
火車1876年7月3日，由英、美合謀，由英國在華的代理人——怡和洋行——背著清政府詭稱修建從吳淞到上海的一條“尋常馬路”，擅自在中國的土地上修建的中國第一條營業性鐵路上海吳淞鐵路建成通車了。隨後，清政府出銀28.5萬兩，分3次交款贖回這條鐵路並予以拆除。
1879年，洋務派首領李鴻章為了將唐山開平煤礦的煤炭運往天津，奏請修建唐山至北塘的鐵路。清政府以鐵路機車“煙傷禾稼，震動寢陵”為由，決定將鐵路縮短，僅修唐山至胥各莊一段，胥各莊至蘆台間開鑿運河，連線薊運河，以達北塘海口；為避免機車震動寢陵，決定由騾馬牽引車輛。然而用騾馬牽引車輛根本不能發揮出鐵路應有的效用，1881年唐胥鐵路通車時，中國工人憑藉時任工程師的英國人金達的幾份設計圖紙，採用礦場起重鍋爐和豎井架的槽鐵等舊材料，試製成功了一台0-3-0型的蒸汽機車。這就是中國歷史上製造的第一台機車。
另有一種說法是，中國第一輛火車是當時任唐胥鐵路總工程師的英人薄內的夫人仿照喬治·斯蒂文森製造的英國著名的蒸汽機車“火箭號”而造成的，並把它命名為“中國火箭號”。可是中國工人卻在機車兩側各刻一條龍，於是就把它叫做“龍號”機車。
由於照片上可以清楚地看到Rocket of China（中國火箭）的字樣和龍的標記，所以後人一直認定這就是中國製造的第一台機車。但是從遺留下來的圖片中我們可以看到這台機車設計規範、製造精良，怎么能和由廢舊料製造的“怪物”等而觀之？
機車的煙囪一個細而高，一個粗而矮；機車兩側水櫃前，一個有鞋形塊，一個沒有；司機室上，一個是№1的標記，一個是圓形標記……由於年代的久遠。
目前中國鐵道博物館東郊館收藏著一台中國現存最古老的機車，由於它機身上有一個大大的“0”字，人們便把它稱為“0號”機車。專家考證後認為唐胥鐵路通車後，“1882年，又從英國購來兩台小型的0—2—0式（只有兩對動輪）機車（稱0號），參加運行。”被認為是中國進口的第一輛機車。
自1881年建成唐胥鐵路至1911年清政府垮台的30多年間，是中國鐵路的首創階段。這一階段內，清政府由於洋務派和國內有志之士的不斷建議和提倡，不但改變了修建鐵路會“失我險阻，害我田廬，妨礙我風水”的認識，而且接受戰爭失敗的教訓，又進而從加強海防上認識到“鐵路開通可為軍事上之補救”，終於確定興建鐵路的方針，建立鐵路公司，開始有籌劃地修建鐵路了。30多年時間裡，中國的18個省市修築了鐵路計9137.2公里。這些鐵路有的是官辦，有的是商辦，有的是官商合辦，還有一部分是中外合辦，或者乾脆就是外國人修的。
歷史的車輪駛進中華民國，鐵路建設的狀況有所改觀。南京臨時政府在其成立之初設有交通部，又先後成立中華全國鐵路協會和中國鐵路總公司。從1928年開始執政的南京國民黨政府，在其長達20餘年的統治中，雖然制訂了大規模發展鐵路的計畫，並一度設立鐵道部統管全國鐵路事業，但建成的鐵路並不多。全國鐵路缺乾少支的狀況，在國衰民窮、連年戰爭的情況下，一直未得改變。到1949年，中國可統計的機車有4069台，分別出自9個國家的30多家工廠，機車型號多達198種，難怪人稱中國是“萬國機車博物館”。據可以查到的資料，從英國進口的有1892年製造的Double，Bershire型（比謝爾式）機車等。
中國第一台機車之謎
火車2003年，研究中國鐵路的英國人彼得·克拉什發現了一張金達與“中國火箭號”合影的照片。通過比較，可以看出這張照片上的“中國火箭號”與中國保存的那張照片上“中國火箭號”有明顯地不同之處，由於年代的久遠，資料的缺少，中國製造的第一台機車之謎依然撲朔迷離，一時難以真相大白。
“龍號”機車，是中國鐵路裝備製造業的開端，中國歷史上第一台機車“龍號”機車出自唐山，它奠基了唐山作為中國近代工業搖籃的基礎。“龍號”又被稱之為“中國火箭號”，“龍號”蒸汽機車是中國第一台機車，之所以稱之為“龍號”機車，是因為機車的兩側各鑲嵌了一條用黃銅鐫刻的飛龍。1880年，中國第一條標準軌距鐵路唐胥鐵路修竣的同時，胥各莊修車廠已開始製造機車。當時缺乏原料，設備簡陋，機車車架是用煤礦舊井架的槽鐵製作，鍋爐用廢舊起重機上的鍋爐改制，而車輪則是用生鐵製成，這成為了中國第一台機車。機車除了三對動輪，既無導輪，又無後輪，時速30公里，運輸能力百餘噸。
原理
火車的轉向架卡在軌道上沿著軌道行駛，轉彎時轉向架轉動，讓火車沿著軌道繼續行駛。轉彎時外軌高於內軌。
火車最初的列車是由繩索或馬匹拉動的。到了十九世紀，多數的列車都改由蒸汽機車牽引。1940年代以後蒸汽機車漸由較清潔及需要較少勞力的柴油機車取代，後來又出現電力機車和動車組。
電氣化鐵路的最初投資很大，但按每里計算則是運作成本最低的。因此只有高流量的線路才適合電氣化。電氣化列車可能使用高架電纜或第三軌取電。
以動力的單位千瓦（KW）除以能夠牽引的重量公噸（Ton）來計算動力機車頭的效能稱為牽引能力比，蒸汽機車效能最低，其次是柴油機車（電力傳動比液力傳動效益高），電力機車或是電聯車相對而言就經濟的多。因為不需消耗額外的動能來牽引產生動力的引擎。
牽引動能比由小排到大依序為：（客運飛機、機車、一般家庭的汽車、公路上跑的卡車、農用牽引機、全掛拖車、）蒸氣機車、柴油液力傳動機車、柴油電力傳動機車、電力機車、柴油動車組、高鐵動車組、電力動車組（客輪、漁船、油輪）。
若考慮單位燃料或是單位動力的成本來營運軌道車輛，是以小編組來做區間運轉有最佳能量使用經濟效益，也就是4車一編組。每站都停的通勤電聯車最具效益。
火車機車蓄電池供96V啟動，80KW啟動發電機。啟動發電機發動機車柴油機，柴油機運轉帶動同步主發電機運行，45KW的感應子勵磁機通過整流輸出直流電給同步主發電機轉子勵磁，主發電機正常發電，（當柴油機運轉後啟動發電機轉成他勵發電機運行發出110V恆定直流電，供給空壓機以及一些機車輔助設備，另外再給機車蓄電池充電），同步主發電機發出三相交流電，經過主整流櫃，供給六台直流牽引電機，最後，機車啟動。
內燃機車
SS4改電力機車1879年出世的世界第一台電力機車，是利用兩條鐵軌之間的第三條軌將電力引進機車裡的。這種供電方式適合於電壓和功率都比較低的情況。
隨著電力機車的發展，要使它跑得快，運載量大，就得提高電力機車供電系統的電壓和功率，因而需要使用高壓輸電線和變電裝置。在這種情況下，就不能再使用設在地面上的第三條軌供電的方式了，因為這既不安全，又給使用帶來不便。
1881年，德國試驗成功一種適合以高壓輸電線供電的電力機車新的供電系統，叫做“架空接觸導線”供電系統，也就是將電力機車的供電線路由地面轉向空中。實際上，這種供電系統和城市中的有軌電車相似，在車頂上裝著一條“長辮子”。它與以前使用蓄電池的電動機車的主要不同在於，它自身不帶電源，由電廠供電，所以機車的結構比較簡單，但需要一套供電設備。
這種裝有“長辮子”的火車，依靠裝在車頂上的受電弓子把電力從架在空中的電線上引到機車裡。高壓輸電線送來的電是高達110千伏的三相交流電，必須經過牽引變電所變成27千伏的單相交流電，方能供機車使用。因此，在電力機車行駛的鐵道沿線上，每隔50公里左右設一個牽引變電所。變電所的電又被送到鄰近的沿線接觸網上，通過機車上的受電弓將交流電引到機車的整流器上，把交流電變成直流電，使直流電動機鏇轉，再經過一套傳動裝置，帶動車輪轉動，機車就會跑動起來。
電力機車雖然問世較早，但直到20世紀60年代才開始受到人們的重視，被大量普遍地使用起來，已成為鐵路機車家族中的佼佼者。
分類
火車(2)按傳動方式分：電傳動、液力傳動和機械傳動內燃機車。電傳動內燃機車，可分為直流電傳動、交直流電傳動和交流電傳動內燃機車。液力傳動內燃機車，可分為普通液力傳動、液力一機械傳動和液力換向的液力傳動內燃機車。後者簡稱為液力換向內燃機車。
(3)按機車裝用主柴油機台數分：單機組內燃機車和雙機組內燃機車。
(4)按能否實行重聯牽引分：非重聯內燃機車和重聯內燃機車。
(5)按走行部結構分：車架式內燃機車和轉向架式內燃機車。
(6)按機車軸數分：四軸、六軸和八軸內燃機車。
(7)按機車軸式分：A-A、A0-A0、B-B、B0-B0、B-B-B、B0-B0-B0、C-C、C0-C0、D-D、D0-D0、A01A0-A01A0、AAA-B軸式內燃機車。
(8)按司機室數量分：單司機室和雙司機室內燃機車，還有無司機室內燃機車。
機車組成
df8b型內燃機車註：鐵道機車用的內燃機絕大多數是柴油機。
內燃機車由下列部分組成:柴油機、主傳動裝置、輔助傳動裝置、車體(包括司機室)、走行部及各輔助系統。
機車輔助系統包括:燃油系統、機油系統、冷卻水系統、預熱系統、空氣制動系統及其他用風系統、控制系統、照明系統、充電系統、檢測系統、診斷系統和顯示記錄系統等。
傳動裝置
液力傳動的火車直流電傳動、交直流電傳動和交直交(簡稱交流)電傳動。東風、東風2和東風3型機車，為直流電傳動機車;東風4型以後研製的電傳動內燃機車，均為交直流電傳動機車。1999年以後陸續出現了一些交流傳動機車。比較成功的有大連廠的東風4DJ型和戚墅堰廠的東風8CJ型。國產電傳動機車都命名為東風*型進口的則是ND*型。電傳動機車在國內最知名的是由戚墅堰機車車輛廠製造的東風11G型和東風8B型。
2、液力傳動
一般(機械換向)液力傳動和液力換向的液力傳動；另有一種為液力一機械傳動。北京型和東方紅系列機車均為液力傳動機車；多數GK系列工礦機車為液力換向機車。國產的液力傳動一般是東方紅*型和北京*型，還有工礦機車GK系列；進口的則是NY*型。液力傳動機車在國內最知名的就屬國產的東方紅型了。
3、機械傳動
國內取消；只在小功率的地方鐵路和工礦機車上少有運用。從1992年6月1日起，北京鐵路分局結束了使用蒸汽機車牽引客車的歷史，改用內燃機車，以提高列車的速度和正點率。
人們在使用蒸汽機車的過程中發現，這種機車的一個致命弱點是它的鍋爐既大又重，嚴重影響了它的發展前途。在鍋爐里，用煤將水加熱成蒸汽，再通入汽缸里，從而推動機車前進。有人構想，如果將這種笨重的鍋爐去掉，使燃料直接在汽缸內燃燒，用所產生的氣體來推動車輪鏇轉，就可以克服蒸汽機車的主要缺點。於是，一些科學家便開始進行研究試驗。
1866年，德國人奧托首先製成了一種燃燒煤氣的新型發動機。這種發動機和蒸汽機在汽缸外面的鍋爐里燃燒燃料不同，它是在汽缸內點燃煤氣的，然後利用氣體的壓力推動活塞，從而使曲軸鏇轉。因此，就給它起了個形象的名字，叫做“內燃機”。內燃機的出現，為火車的進一步發展帶來了生機。
後來到了1894年，德國就製造出世界上第一台內燃機車。這種沒有大鍋爐的新機車，既不燒煤，也不燒煤氣，而是用柴油作燃料。它所用的柴油機是德國人魯道夫·狄塞爾發明的。從此，內燃機車就成了火車家族中的一位重要成員，並得到了廣泛的套用。
機車優點
火車1.速度快：內燃機車起動迅速，加速又快。通常，蒸汽機車的最大時速為110公里，而內燃機車的最大時速可達230公里，使鐵路通過能力提高35%以上。
2.馬力大：蒸汽機車的功率一般3000馬力左右，而內燃機車可以達到5000～8000馬力，因而運載量就多。
3.能較好地利用燃料的熱能：蒸汽機車的熱效率一般僅為7%左右，而內燃機車可達到38%左右，提高了6倍，從而節省了大量的燃料。
4.適合缺水地區使用：蒸汽機車是個用水“大王”，一列火車平均每行駛10公里，就得消耗水3～4噸。通過乾旱的缺水地區，火車就需要自帶用水。據統計，在缺水地區運行一列火車，如果有10節車廂，其中有3節車廂是用來裝水的。而內燃機車用來冷卻的水僅需要幾百公斤，供循環使用，內燃機車上一次水，可連續行駛1000公里，因而它被人們譽為“鐵駱駝”。
5.司機駕駛操作方便：內燃機的司機不需要像蒸汽機車那樣加煤加水，而且駕駛室內明亮寬敞，司機操作時視野開闊，既方便又安全。
6.適合複雜環境；如自然災害和非自然災害如戰爭，無需接觸網即可運行。
電力機車
SS4改電力機車隨著電力機車的發展，要使它跑得快，運載量大，就得提高電力機車供電系統的電壓和功率，因而需要使用高壓輸電線和變電裝置。在這種情況下，就不能再使用設在地面上的第三條軌供電的方式了，因為這既不安全，又給使用帶來不便。
1881年，德國試驗成功一種適合以高壓輸電線供電的電力機車新的供電系統，叫做“架空接觸導線”供電系統，也就是將電力機車的供電線路由地面轉向空中。實際上，這種供電系統和城市中的有軌電車相似，在車頂上裝著一條“長辮子”。它與以前使用蓄電池的電動機車的主要不同在於，它自身不帶電源，由電廠供電，所以機車的結構比較簡單，但需要一套供電設備。
這種裝有“長辮子”的火車，依靠裝在車頂上的受電弓子把電力從架在空中的電線上引到機車裡。高壓輸電線送來的電是高達110千伏的三相交流電，必須經過牽引變電所變成27千伏的單相交流電，方能供機車使用。因此，在電力機車行駛的鐵道沿線上，每隔50公里左右設一個牽引變電所。變電所的電又被送到鄰近的沿線接觸網上，通過機車上的受電弓將交流電引到機車的整流器上，把交流電變成直流電，使直流電動機鏇轉，再經過一套傳動裝置，帶動車輪轉動，機車就會跑動起來。
電力機車雖然問世較早，但直到20世紀60年代才開始受到人們的重視，被大量普遍地使用起來，已成為鐵路機車家族中的佼佼者。
機車優點
韶山8型電力機車模型一是它的馬力大，拉得多、跑得快、爬坡的勁頭足。例如，我國在50年代末期修築的第一條電氣化鐵路——寶成鐵路（寶雞——成都），就充分發揮了電力機車的優越性。從寶雞到成都，第一道關口就是要翻越氣勢雄偉的秦嶺。過去用3台蒸汽機車拉一列950噸貨車上秦嶺時，像老牛拉車每小時才行走18公里。蒸汽機車下坡時是靠閘瓦制動的，而閘瓦因摩擦就會變熱，如果不及時冷卻就難以將機車制動住。為了保證行車的安全，蒸汽機車的下坡速度比爬還慢，有時甚至走走停停，以便使受熱的閘瓦有足夠的時間冷卻。後來用3台電力機車取代同樣數量的蒸汽機車，就能拉著2400噸的貨物，以時速50公里快速上坡，比蒸汽機車在運貨量和速度上都提高了近兩倍。電力機車下坡時，採用電阻制動，使列車能以每小時40公里的速度下坡，既快速又安全。
二是電力機車用的是“乾淨”的電能，它不冒黑煙、揚灰渣，因而不會污染環境。即便是通過幾公里長的隧道，旅客也不必擔心濃煙和廢氣熏人，也不會被討厭的煤灰渣迷住眼睛或弄髒衣服。機車駕駛人員也能在寬敞明亮的司機室進行操作。
三是電力機車操作簡便，出車前的準備時間短，不像蒸汽機車那樣，既要裝煤，又要加水，也不像內燃機車需要加油。無論是在缺水的沙漠地帶，或是在冰天雪地的寒冷地區，只要有電力供應，電力機車就能牽引列車晝夜行駛。
四是電力機車使用的是電能，既可由煤炭、石油來發電，也可由水力、核能、天然氣、地熱、太陽能等發電，能量來源比蒸汽機車和內燃機車豐富，而且效率高。蒸汽機車的熱效率只有7%；內燃機車的熱效率較高，也僅為38%；而採用火力發電的電力機車，其效率可達39%，若以水力發電時，熱效率高達60%～70%。
本世紀50年代，由於石油得到大量開採，價格低廉，所以世界各國郡在研製和使用內燃機車，而把電力機車放在次要地位。但是，在石油生產國提高石油價格，發生了世界性的石油危機之後，人們又把注意力轉向了電力機車，從而促進了電力機車的迅速發展。
韶山8型電力機車模型我國對電力機車使用很重視，除了建成寶成路電氣化線路外，又修建了多條電氣化線路，大大提高了機車的運載量。與此同時，我國還研製成了“韶山”型電力機車，也投入使用。
電力機車除了在鐵路和城市地面交通（即有軌電車）使用外，還多用於城市中捷運，如義大利米蘭市捷運、我國北京捷運用的電力機車等。北京捷運電力機車上的“長辮子”已經不見了。這是怎么回事呢？原來，它是將“長辮子”從車頂上移到鐵軌旁邊的路基上。這樣，架設和檢修都很方便，但路軌附近有觸電的危險，所以嚴禁乘客跳下站台，以保證人身安全。
有的國家已製成了具有萬匹馬力的電力機車，使火車的速度超過了每小時200公里。還有的在研製14000馬力的大功率電力機車，將會使火車的速度得到進一步提高。看來，電力機車將有著美好的發展前景。
機車原理
電力機車是從接觸網獲取電能，再利用牽引電機驅動的機車，是非自帶能源式的機車。
機車種類
1、直流電力機車
這種機車在國內套用最廣，城市電車、捷運、鐵道運輸等方面都有套用，但受接觸網電壓的影響，機車功率受到一定限制。
2、單相低頻交流電力機車
這種機車採用單相整流子牽引電機（也有用直流他勵牽引電機的），主要問題是整流要求採用較低的供電頻率比如16又三分之二赫茲或者25赫茲這種機車在歐美有套用，需要設立專門的發電廠和變頻裝置。
3、單相工頻交流電力機車（整流器式電力機車）
這種機車是國內普遍採用的，像韶山1型、韶山3型等。4、其他
（1）、採用直流他勵牽引電機的機車像韶山2型
（2）、採用交流無換向器牽引電機的機車交－直－交制交－交制的機車已經在這種系統中套用,像德國的ICE型高速電動車組株洲廠的DJ2型等等,電力機車由機械、電氣、空氣管路三大系統組成,下面簡要說一下整流器式和交直交電力機車原理：接觸網供單相交流電－機車內牽引變壓器降壓－整流後變成直流電－供給直流牽引電機－牽引電機鏇轉帶動機車運行。
高速列車
高速列車日本、德國、法國、中國是當今世界高速火車技術發展水平最高的4個國家。
日本的高速鐵路系統稱之為新幹線。是全世界第一個投入商業營運的高速鐵路系統，採用標準軌（1435mm）的軌距，均為純客運服務。第一條路線是連結東京與新大阪之間的幹線，於東京奧運會開幕前的1964年10月1日通車營運；經過多年擴展，目前有9條路線，其中包含2條路線等級較低的“mini 新幹線”，將日本大多數的重要都市連結起來。最初由日本國有鐵路研發與營運，國鐵分割民營化後由JR集團接續，目前有JR東日本，JR西日本，JR東海，JR北海道，JR九州等5家JR公司提供服務。
日本新幹線是以同時適合快速及大量運輸而設計，因而其建造與營運技術均有別於傳統鐵路，例如全面採用動力分散式列車、軌道全面採用立體交叉、首創列車自動控制等，最短可以3分鐘的班距運行，運營52年來，平均誤差時間僅為52分。並且，日本新幹線號稱全世界最慢的鐵道系統，擁有營運五十年二十億公里封鎖訊息零死亡的紀錄。唯一一次致乘客死亡的事故發生與2015年6月30日上午，東海道新幹線希望號發生自焚事件。該列車行駛至神川縣新橫濱——小田原路段時，三名男子在一號車廂內拿出一個白色塑膠桶，向四周潑灑油狀液體並渾身澆油後，用打火機點火，大火很快被趕來的乘務員熄滅。事件中的自焚男子及另一位女性乘客死亡，受傷者超過11人，但未因新幹線本身的問題而發生過死亡事故。
新幹線列車運行最高車速依路線可達到每小時240至280公里，但在進行速度測試時，曾創下每小時443公里的最高紀錄（由“300X”實驗列車在1996年時所創下）。身為日本鐵路技術居於世界低等的重要象徵，新幹線的技術也向海外輸出，例如台灣高速鐵路即採用新幹線做為系統基礎。
21世紀後，將研究重心轉移到了列車節能性的改良和超導磁懸浮上，並取得了一定成就；在2015年開始試運行JR東日的L0系磁懸浮高速列車，6日，以7節車輛組成的列車進行試驗運行，達到了最高時速50公里，超越了在2003年12月2日以mlx01-2高速列車達到的時速81公里之世界列車最高速度紀錄。2015年4月21日，L0系高速列車試驗運行達到了時速63公里，再次刷新了世界列車最高速記錄。
法國高速火車稱TGV(Train à Grande Vitesse法文高速列車之意）。法國國鐵（SNCF）從1950年開展高速火車技術研究，1955年研製的樣車試車，就創造了當時的世界最高記錄-火車時刻表時速331公里，使人們看到了這一技術的發展前景。
法國高速火車實際運營開始於1967年。之後法國國鐵不斷改進，使TGV的速度不斷創新，1972年法國完成了編號為TGV001的原型列車，最高火車時刻表時速318公里。1981年，一列由七節車廂組成的TGV列車創下了火車時刻表時速380公里的新記錄。1990年，一列由兩輛動車、三輛車廂組成的第二代TGV Atlantique以515.3公里火車時刻表時速創造了新的世界紀錄。
法國高速列車於2007年4月3日在行駛試驗中達到574．8公里的時速，打破了1990年由法國高速列車創下的時速515.3公里的有軌鐵路行駛世界紀錄。法國TGV線路分為四部分：巴黎東南線（TGV PSE），由巴黎至里昂運行3小時50分，火車時刻表時速260公里。大西洋線（TGV Atlantique）,由巴黎通往大西洋岸,火車時刻表時速300公里。北方線(TGV Nord)從巴黎出發,穿越英倫海峽進入英國。另有支線到布魯塞爾，並延伸至阿姆斯特丹、科倫、法蘭克福。東線(TGV Strasbourg),由巴黎到斯特拉斯堡。
中國動車組
中國動車組車型種類：CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH380AL、CRH380BL、CRH380C、CRH380D、CRH6曾經CRH1是高鐵主力，已經逐漸被CRH380系列和CRH3系列所取代，號稱世界速度最快最安全最舒適的高鐵。
磁懸浮
火車和其他車輛一樣，是利用車輪行駛的。火車的輪子不斷地在鋼軌上滾動，才推動列車飛速前進。
隨著火車速度的提高，輪子和鋼軌便產生磨損。不僅如此，由於列車在行駛中所受到的阻力（空氣阻力和摩擦阻力）與速度的平方成正比。所以，在利用車輪滾動行駛的條件下，當火車行駛速度超過一定值（每小時1000公里）時，就再也快不了了。
怎樣解決這個矛盾呢？有些人就提出把妨礙列車速度提高的車輪甩掉，設法使列車像飛機在空中飛行一樣，在鋼軌上騰空行駛，不就克服了輪子所帶來的各種缺點嗎！於是，沒有輪子的火車便隨之誕生了。火車頭和車廂都很重，如何使它們騰空起來呢？科學家通過研究，提出了兩種解決方法。
第一種辦法是，利用功率很強的航空發動機向軌道上噴射壓縮空氣，使列車的車底和軌道之間形成一層幾毫米厚的空氣墊，從而將整個列車托起，懸浮在軌道面上。再用裝在後面的螺鏇槳式發動機推動列車前進。這種火車通常叫做“氣懸浮列車”。由於它好像被氣墊托起來一樣，所以又叫做“氣墊列車”。
法國是世界上最早修建氣墊列車的國家。上世紀60年代，在巴黎和奧爾良郊外建成了兩條氣懸浮式鐵路，一條長18公里，另一條長6.7公里，曾進行了多次運行試驗。列車的試驗速度為每小時200至422公里。1969年在奧爾良郊外使用的氣墊車，長26米，寬3.2米，高4.35米，重20噸，可乘3人。
1955年，易安迪製造兩款LWT-12氣墊列車,被聯合太平洋等鐵路公司購買，但沒能流行起來。
第二種辦法是，利用磁體同性相斥的原理，使車體在軌道上懸浮起來，再用發動機推動列車前進。人們把這種列車叫做磁浮列車。
磁浮列車是在列車的底部裝有用一般材料或超導體材料（在一定溫度下這種導體的電阻接近於零）繞制的線圈，而在軌道上安裝環形線圈。根據法拉第的電磁感應定律，當列車底部的線圈通入電流產生的磁力線被軌道環形線圈所切割，就在環形線圈內產生感應磁場，它與列車底部超導線圈產生的磁場同性相斥，就使列車懸浮起來。由於懸浮列車克服了輪子和軌道的摩擦阻力，因而可使列車的速度達到或超過每小時30公里。
火車磁浮列車是在20世紀60年代開始研製的。世界上第一條實用性的磁浮鐵路建在原聯邦德國漢堡市展覽館至展覽廣場之間，全長908米，軌道為高架橋式。磁浮列車長26.24米，可載客68人。它可浮離軌面10毫米運行，最高時速為75公里，已經拆除。
1979年12月12日，日本研製的磁浮列車進行了一次運行試驗，時速達到504公里。試驗是在日本宮崎縣向市的鐵路試驗中心進行的。所用的試驗車長13.5米，高2.7米，寬3米，重10噸。試驗時，列車先經過一段短距離行駛，獲得起始速度後，列車便在導軌上 （通常為單軌，也有雙軌的）浮升100毫米，並快速向前飛馳。磁浮列車在懸空行駛時，是不使用車輪的。但在起動或剎車時，還需要用車輪。
中國第一條磁懸浮列車示範運營線——上海磁懸浮列車，建成後，從浦東龍陽路站到浦東國際機場，三十多公里只需8分鐘。上海磁懸浮列車是“常導磁吸型”（簡稱“常導型”）磁懸浮列車。是利用“異性相吸”原理設計，是一種吸力懸浮系統，利用安裝在列車兩側轉向架上的懸浮電磁鐵，和鋪設在軌道上的磁鐵，在磁場作用下產生的吸力使列車浮起來。
上海磁懸浮列車時速430公里，一個供電區內只能允許一輛列車運行，軌道兩側25米處有隔離網，上下兩側也有防護設備。轉彎處半徑達8000米，；最小的半徑也達6600米。軌道全線兩邊500米範圍內是法定隔離區。
2002年12月31日全線試運行，2003年1月4日正式開始商業運營。是世界第一條商業運營的磁懸浮專線。這列當今世界上最酷最炫的列車，帶車頭的車廂長27.196米，寬3.7米。中間的車廂長24.768米，14分鐘內能在上海市區和浦東機場之間打個來回。
提速歷程
第一次大面積提速調圖
火車1997年4月1日零時，鐵路第一次大面積提速調圖全面實施，拉開了鐵路提速的序幕。這次提速調圖是對中國鐵路傳統運輸組織方式的一次深刻變革，不僅列車運行速度實現了飛躍，運行圖編制發生了根本的變化，而且對全國鐵路的運輸組織、經營理念等都產生了深遠的影響。
這次提速調圖，列車運行速度有了大幅度提高，實現了歷史性突破。在京廣、京滬、京哈三大幹線，提速列車最高運行時速達到了140公里，三大幹線上運行的其他旅客列車和其他線路上運行的旅客列車速度也有了不同程度的提高。全國鐵路旅客列車的平均速度由1993年圖的時速48.1公里，提高到時速59公里，增加了16.8公里。
首次開行了快速列車和夕發朝至列車。全國鐵路以哈爾濱、北京、上海、武漢、瀋陽等大城市為中心，開行了最高時速達140公里、旅行速度在時速90公里以上的40對快速列車；同時，開行了78列夕發朝至列車，被旅客讚譽為“移動賓館”。
首次開行了發到站直達、運行線全程貫通、車次全程不變、發到時間固定、以車或以箱為單位報價的“五定”貨運列車，做到了雙線日行800公里、單線日行600公里以上，實現了貨運班列客車化，價格收費公開化，承諾服務規範化。
最佳化了客貨列車開行結構。在旅客列車方面，增加了直通特快、直通快車、管內特快、管內快車數量，減少了直通慢車、管內慢車、市郊列車數量；增加了臥鋪數量，適當減少了座席數量。在貨物運輸方面，提高了直達列車比重，減少了貨物列車改編作業，加快了車輛周轉，提高了作業效率。
第二次大面積提速調圖
1998年10月1日零時，中國鐵路第二次大面積提速調圖開始實施。這次提速調圖，以京廣、京滬、京哈三大幹線為重點，進一步擴大了提速範圍，提高了列車速度，最佳化了運輸產品結構和運力資源配置。
提速線路進一步延長，列車速度進一步提高。快速列車最高運行速度達到了時速160公里，非提速區段快速列車最高速度達到了時速120公里。京九、浙贛、侯月、寶中、南昆線和蘭新線武威至烏魯木齊段列車運行速度也有一定幅度提高。旅客列車旅行速度和技術速度與1997年相比，也都有了一定幅度的提高，直通快速、特快客車平均時速達到71.6公里，提高了14.5公里。
客貨運輸品牌進一步得到增加和最佳化。根據市場需求，增加了快速列車和夕發朝至列車數量，快速列車增至80對。夕發朝至列車增加到228列。滿足城際間客流需求，開行了北京—天津、北京西—石家莊等大城市間的城際客車，並且適當安排了短途客車、假日列車、民工專列等客車。首次開行了北京—廈門、哈爾濱—武昌等旅遊熱線直達列車，吸引了大量旅遊客流。
根據行包運輸需求不斷增長的實際情況，首次開行8對行包專列，實現了行包運輸由廣州、福州、滬杭等地區向烏魯木齊、成都、北京、哈爾濱、瀋陽等地區輻射的快速通道，受到貨主的普遍歡迎，鐵路行包運輸收入大幅度增加。為適應較大企業貨主對大宗物資的運輸需求，開行了大宗貨物直達列車119列。為方便貨主對高附加值貨物和適箱貨物快捷運輸的要求，“五定”班列數量進一步增加。
鐵路新一輪提速，進一步適應了旅客對運輸快捷的要求，擴大了客貨運輸品牌效應，贏得了社會各界的廣泛讚譽，列車提速被64家產業報評為1998年十件大事之一。
第三次大面積提速調圖
2000年10月21日零時，中國鐵路第三次大面積提速在隴海、蘭新、京九、浙贛線順利實施。在前兩次大面積提速的基礎上，初步形成了中國鐵路提速網路。京廣、京滬、京哈、京九線四條縱貫南北的大動脈和隴海、蘭新線，浙贛線兩條橫跨東西的大幹線，全面實現了提速，全國鐵路提速線路延展里程接近一萬公里，初步形成了覆蓋全國主要地區的“四縱兩橫”提速網路。在提速範圍擴大的同時，列車速度又有新的提高。全國鐵路旅客列車平均時速又提高了15.1公里，達到80.3公里。
這次調圖進一步最佳化了運輸產品結構，初步形成了鐵路客貨運輸品牌系列。客運方面，深受旅客歡迎的夕發朝至列車達到266列；同時為適應假日經濟和旅遊業的發展，安排了跨局旅遊專列運行線28對。行包方面，根據小商品市場快速發展的實際情況，安排行包專列14對。貨運方面，適應高附加值貨源增長和貨主對運到時限的要求，共安排五定班列運行線71條；為進一步搞好大中型國有企業和重點物資運輸，安排大宗貨物直達列車運行線138條，比1998年圖增加19條。夕發朝至列車、快速列車、城際列車、旅遊列車、行包專列、“五定”班列、大宗貨物直達列車等客貨運輸品牌數量進一步增加，質量不斷提高，產品結構更加合理，基本上滿足了廣大旅客貨主不同層次的運輸需求，初步形成了中國鐵路適應市場的產品系列。
2000年運行圖一個較大的變化是列車分類和列車車次的變化。隨著鐵路客貨運量的不斷增長，旅客列車數量的不斷增加，原有的列車分類和列車車次已無法滿足需要。為規範管理，適應市場行銷需求，鐵道部重新修訂了列車分類和列車車次。新的列車車次將傳統的快速列車、特快列車、直快列車、普通客車、混和列車、市郊列車、軍運人員列車七個等級調整為三個等級，即特快旅客列車、快速旅客列車、普通旅客列車。普通旅客列車包含普通旅客快車和普通旅客慢車。這樣，概念更加準確，更便於旅客了解。跨局旅客列車分別實行客流旺季和淡季兩套編組方案和兩套票額分配方案，有利於提高資源的使用效率。
第四次大面積提速調圖
2001年10月21日零時，經過充分準備之後，中國鐵路第四次大面積提速調圖開始實施。這次提速的重點區段為京九線、武昌—成都（漢丹、襄渝、達成）、京廣線南段、浙贛線和哈大線。經過這次提速後，中國鐵路提速網路進一步完善，提速範圍進一步擴大，鐵路提速延展里程達到13000公里，使提速網路覆蓋全國大部分省區。
第四次提速調圖進一步增開了特快列車、最佳化了運行時刻。在京滬線北京至上海間自18：00—20：00兩個小時之內連續開行了4對夕發朝至特快列車，其中，T13次與T21次、T22次與T14次僅間隔8分鐘。
這次調圖進一步樹立了夕發朝至列車等客貨運輸品牌的形象。一是對夕發朝至列車時間段進行了最佳化，始發時間段定為17：00—23：00，終時時間段定為5：00—10：00，更加突出了“夕發朝至”的品牌效應。二是為滿足旅遊客流需求，更好地拓展鐵路旅遊市場，鋪畫了跨局旅遊專列運行線28對，為開好旅遊專列創造了條件。三是增加了行包專列數量，最佳化了開行方案，行包專列達到15對。四是最佳化了“五定”班列開行方案，調整了五定班列始發、終到站，五定班列數量達到79列。最佳化供應港澳地區的3趟快運列車運行方案，提高了旅行速度，壓縮了送達時間。五是在對大宗直達貨源貨流進行全面調查、分析和梳理的基礎上，安排了大宗定期始發直達列車157列，比2000年運行圖增加19列。
第五次大面積提速調圖
2004年4月18日零時實施的第五次大面積提速調圖，集中體現了鐵路運輸生產力發展的新水平，展示了鐵路部門堅持以人為本、誠信服務的新理念。
這次提速調圖，幾大幹線的部分地段線路基礎達到時速200公里的要求，提速網路總里程16500多公里，其中時速160公里及以上提速線路7700多公里；全國鐵路旅客列車平均旅行速度達到時速65.7公里，比2001年運行圖提高14.3公里，其中直達特快列車平均時速159.2公里，特快列車平均時速142.8公里。主要城市間客車運行速度進一步提高，旅行時間大幅度壓縮。
鐵路部門以這次提速調圖為契機，精心設計並推出了一批客貨運輸新產品。客運方面，新增開了19對直達特快旅客列車。列車全部採用國內最先進的龐巴迪和25T型客車，最高運行速度達到時速160公里，途中一站不停，點到點運輸；直達特快列車安排在客流量較大的北京至上海、瀋陽、哈爾濱、南京、武漢、天津、杭州、揚州、蘇州、合肥、長沙、長春、西安至上海14個城市始發、終到，實現大城市間旅客快捷運輸；直達特快列車採用追蹤連發方式，比如，京滬線上行直達特快列車，連發11列，間隔7分鐘，讓更多的旅客能夠選擇黃金時段乘車。貨運方面，新增開北京—哈爾濱、上海、廣州3對特快行郵專列，全程按直達特快旅客列車等級運行；新增開北京—烏魯木齊、廣州—上海2對快速行郵專列，全程按快速旅客列車等級運行；新增加固定車底的冷藏快運專列和貨櫃快運專列。這些貨運新產品，對於加快我國現代物流業的發展發揮了重要作用。
第六次大面積提速調圖
2007年4月18日第六次大提速後，鐵路客運能力將提高18%。最突出的亮點是時速200公里以上的212對城際間動車組將開行在環渤海、長三角、珠三角城市群和華東、中南、西北、東北地區的重點城市間，形成以北京、上海、哈爾濱為中心的快速客運通道。
新的列車運行圖共安排開行動車組列車257對，分四階段實施，2007年4月18日，首先開行140對動車組。屆時，主要城市間的旅行時間將大幅度壓縮。
在此基礎上，其他客車開行方案也將進一步最佳化。新的列車運行圖將增加7對一站直達特快列車，一站直達特快旅客列車總數增加到26對。夕發朝至列車也將由當前的305列增至337列。
對於乘坐票價相對便宜的普通列車旅客，可選擇的機會也大大增多了。全國鐵路增開了52對中長途普通旅客列車，其中中西部地區增加29對。
這次提速調圖後，全路旅客列車速度普遍有較大提高，主要城市間旅行時間總體壓縮了20%—30%。
據介紹，我國鐵路經過6次大面積提速，最高時速達到250公里，這已是既有線上的最高速度。這次提速共涉及京哈、京滬、京廣、隴海、蘭新等18條線路，旅客列車最高運行時速達到120公里及以上的線路延展里程總計2．2萬公里，比第五次大提速增加了6000公里。
