1.火车简介
那疾驰在广阔原野上的火车，从远处看，犹如一条铁蛇在大地上匍匐前行，又如一条长龙在旷野里躲闪腾挪。随着现代科学技术的突飞猛进，火车的速度也逐年得到提高，真正实现了夕发朝至，与时俱进。火车在人们的日常生活和生产中，起的作用也越来越重要，成为工业生产的生命补给线，也日益成为人们日常出行的必不可少的交通工具。在我们周围，乘坐过火车出行的人是太多了，但你对火车又有多少了解呢，能道出一二来的恐怕就更少了吧。那么，我们一起来认识一下火车，走进火车的世界去游览一番吧！
在人类历史上，火车是最重要的机械交通工具之一，而且还有独立的行驶轨道。早期被人们称作蒸汽机车，也有人称其为列车。如果将铁路列车按载荷物来进行划分，大致可分为两种：运货的货车和载客的客车。同时，也有把二者集于一身的客货车。
1781年，被称为“火车之父”的乔治·斯蒂芬森，出生于英国一个矿工家庭。当他长到18岁的时候，仍然是一个文盲。为了学习知识，他不顾别人的冷嘲热讽与七八岁的孩子坐在同一个班级学习。1810年，他开始制造蒸汽机车，并认为蒸汽机车前景光明。1817年，斯蒂芬森做出一个决定：主持修筑从利物浦到曼彻斯特的铁路线完全用蒸汽机车承载运输任务。然而，却遭到了保守的铁路拥有者的反对，他们认为蒸汽机车难以胜任。于是，他们提出在铁路边上设置固定的牵引机，以便于牵引火车。然而斯蒂芬森并没有知难而退，而是制造出了性能优良的“火箭号”机车。这一机车表现卓越，使怀疑者在事实面前不得不改变态度。与此同时，利物浦—曼彻斯特铁路，便成为世界上第一条完全靠蒸汽机车运输的铁路线。
最早使用燃煤蒸汽动力的燃煤蒸汽机车，虽然有很多值得认同的地方，但却有一个不容忽视的缺点：铁路沿线必须设有加煤、加水的设施。不仅如此，还得在运营中浪费很长时间为机车添煤加水，因此经济成本相对较大。许多科学家看到了这一问题，便在19世纪末，将研究转向电力和燃煤蒸汽机车上了。
康瓦耳的工程师查理·特里维西克，设计了世界上第一列真正在轨上行驶的蒸汽火车，该火车共有四个动力轮。1840年2月22日，第一次试车。空车时，每小时行驶20千米。载有重物时，每小时行驶8千米，这与人快步行走的速度几乎是相等的。然而不幸的是，由于火车太过笨重，铁轨被压垮了。
1879年，第一台电力机车问世，是由德国西门子电气公司研制的，重约954千克。然而，仅在一次柏林贸易展览会上，做过一次表演。直到1903年10月27日，西门子与通用电气公司研制的首台实用电力机车正式使用，时速大约为200千米。
第一台汽油内燃机车，是德国于1894年研制成功的。并将它应用于铁路运输，由此开创了内燃机车的新纪元。但是这种机车缺点是烧汽油，耗资多，故而不易推广。
1924年，德、美、法等几个国家，共同研制了柴油内燃机车，而且在全球范围内很快得到了推广。
新型的燃油汽轮机车，是瑞士于1941年研制成功的，燃料为柴油，结构较简单，震动也得到了改良，运行性能较好。正因为此，这一新型燃油轮机车，得到了工业国家的普遍认可。
时间进入1960年代，世界各国开始大力发展高速列车，如法国巴黎至里昂的高速列车，时速高达260千米；日本东京至 大阪的高速列车，时速也超过200千米。
由于科技日趋发展，即使如此之快的高速列车，仍不能满足人们的需求。为此，法国、日本等国家首先研制了磁悬浮列车。我国也不甘落后，在上海修建了世界上第一条国产磁悬浮列车线，此列车时速高达400～500千米。
对于火车人们应该再熟悉不过了，然而对于其组成部分，以及车辆的基本结构，了解的人就少之又少了。下面对列车组成部分进行一下简单介绍。
事实上，铁道车辆有很多类型，而且构造各不相同。一般情况下，车辆是由车体及车底架、走行部、车钩缓冲装置、制动装置和车内设备所组成的。车体及车底架是一个整体，是用来容纳旅客以及货物的；由两台转向架共同组成一个走行部，主要用来承受车辆的重量，并行驶在轨道上；安装在车底架两侧的中梁上的车钩缓冲装置，将机车与车辆、车辆与车辆相互联结起来，从而形成所谓的列车；而制动装置，使得列车按需要实现减速或在规定距离内停车，能够更好地保证列车运行的安全；而那些车内的设备，是为旅客以及货运人员提供的。
2.世界火车发展史
人们远程旅行时，通常会选择火车，车上各种设施较为齐全，例如座位、床铺、餐厅、洗手间等应有尽有，怪不得有人将其称为“流动的旅馆”呢！坐在车厢里，不仅平稳，而且还可以观赏车外的景色。除了这些用途之外，火车还能够为世界各地运送货物。来吧，让我们来重温一下火车的发展史吧！
最早的蒸汽机车
1804年，英国的德里维斯克，通过对瓦特蒸汽机的改造，研制出一台用来运货的蒸汽机车。锅炉被他制成管状，这样一来，就会大大增加蒸汽压力，而且不易出现故障。没过多久，他将此蒸汽机安装在铁路马车上，最早的蒸汽机车也就从此诞生了。
不仅如此，德里斯维克又发明了最早的载客火车。1808年，他在伦敦建造了一条圆形的轨道，用蒸汽机车牵引，专门用来运送客人。这是第一辆真正的载客火车，但当时人们并没有太多人认识到它的重要意义。
1810年，英国的斯蒂芬森在此基础上，自己动手研制蒸汽机车。1814年，他的“布鲁克”号机车便问世了。此机车共有两个汽缸、一个长为2.5米的锅炉，还有一个凸缘的车轮，能够承载8节矿车，载重为30吨，时速为6.4千米。此后的10年中，斯蒂芬森相继造了12辆与“布鲁克”号非常接近的火车头。这次的设计虽然没有重大的突破，但是他认为火车时代在不久的将来必然会到来。
18世纪早期，由于生产力不断发展，生产效率也随之提高，工厂迫切地需要大量原材料的运进，与此同时也需要将产品输送到世界各地，马车已经远远满足不了人们的需求了。那时的蒸汽机车正好能够满足人们的需求，不仅有相当大的运载力，且能够进行长距离运输。于是，蒸汽机车一跃而成为运输业的冠军。
1829年4月，利物浦—曼彻斯特铁路委员会宣布，即将举行一次竞赛。比赛要求是：每辆机车牵引一列载满石子的车辆，在3千米长的路上往返运行20次，获胜的机车设计者可以赢得500英镑。
在10月份的比赛中，斯蒂芬森亲身驾驶“火箭”号机车，牵引着12吨重的货车，时速达22.5千米。直到第10次行驶时，时速提高到33.7千米，而最后更是出人意料，时速竟高达47千米，因此力挫群雄，成为冠军。当他抵达终点时，全场观众无不欢呼惊叫。自此以后，斯蒂芬森的才能和蒸汽机车发明人的身份，便得到了世人的普遍认可，没有人再怀疑他的才能了。
1817年，有一位英国商人，名为批司，他想修筑一条达灵顿—斯托克顿的铁路，任命斯蒂芬森为修筑铁路的总工程师。由于当时处于工业革命时期，钢铁工业与机器制造业发展水平较高，这就为铺设铁路提供了必要的条件。在这项工程之中，斯蒂芬森采用了4.57米长的锻铁铁轨，两根轨道之间的距离统一为1.435米。铁路1825年竣工，并开始通车。在世界上，这是首条采用机车牵引，并同时办理客运和货运业务的铁路。
斯蒂芬森于1825年9月27日，亲自驾驶自己设计制造出来的“动力”1号机车，一共载着550名乘客，自达灵顿出发，以24千米的时速，向斯托克顿行驶。这一旅程之后，被人们称之为人类历史上第一列用蒸汽机车牵引，行驶在铁路上的载人列车。当列车抵达斯托克顿时，现场4万余人为之欢呼，为人类历史这一非同凡响的旅行祝贺。
1830年后，随着生产力不断提高，蒸汽机车的动轮也从两对（有时三对）发展成为四、五、六对；与此同时，热效率、牵引力和功率，也在不断得到提高。
1830年的最后一个季度，利物浦—曼彻斯特铁路乘客运载多达7万人；1831年，其运输总收入为50万英镑；1832年，英国共建有24条商业铁路，其中有一条最为兴旺，年运载量达35万人次，而且还可载70万吨货物。1832年，美国仅建造新铁路就多达17条。到1936年，美国已有2649千米长的铁路了。而且在这一年，铁路运载旅客10余万人次，谱写了交通史上新的篇章。
19世纪早期，年年都会发生交通事故，大量铁路工人，在火车运行过程中死亡或受伤。其中有三分之一的人，是由于在两车之间挂车钩时，不幸受伤或死亡。约翰逊发现两手的手指可以互相钩住，于是发明了一种铰接自动挂钩。这一发明可以避免事故的发生，为此，约翰逊申请了一项专利。然而在当时员工受伤，铁路不需要赔偿，因此那些铁路负责人对这一发明不屑一顾。这样一来，此项发明只好被搁置起来。
早期，司机为了火车能够停下来，不得不关掉机器，将车上的锡制号笛拉响。男性旅客听到号笛，便相继从车上跳下，共同让火车停下来。后来，乔治·威斯汀豪斯由于看了一篇关于风钻的文章，从中找到灵感，研制出一台空气制动阀。将其安装在一列火车上，试验成功了。这一设备的发明，使得火车仅在短暂的时间内，就可以停下来了。
河北开滦煤矿于1878年开工，为了解决煤炭的运输问题，清政府计划修建一条唐胥铁路。1880年开始施工，1881年开始通车，铁路长为10千米。后来，由于中国人手里握着英国的几份火车设计图纸，再加上矿厂可以提供起重机锅炉、长井架等各种设备。没过多久，中国第一台蒸汽机车——“龙”号机车便问世了。1952年，中国又研制出了真正意义上第一台国产蒸汽机车。随后，又研制出了许多型号的机车，例如解放型、建设型、胜利型、人民型、FD型、前进型等，共计6种型号蒸汽机车。
京张铁路（北京—张家口），是中国人自行设计、修建的第一条铁路。詹天佑是此项工程的总工程师，于1905年5月开工。这一工程地形相当复杂，外国人曾扬言“中国造此路之工程师尚未出生”，可是事实并非如此。詹天佑为了穿越燕山山脉以及军都山的都山大沟，在路段为22千米内，采用了30%的坡道以及“人”字型路轨。不仅如此，当列车抵达青龙桥车站时，换个方向由推机车转换为牵引机车，不再受到地形的限制。这一铁路的建成，开创了中国人自行设计、修建铁路的先河。
随着时间的推移，蒸汽机车应用越来越广泛，但也存在着很多不容忽视的缺点，例如运送的煤四分之一却被火车“吃掉”了，随着行驶路程的增长，需要加水、加煤，还需要洗炉。不仅如此，在行驶之中还要放出大量黑烟，对环境造成污染，特别是在火车驶入山洞时，由于浓烟散不出去，对旅客和车上工作人员的健康，造成严重影响。正是如此多的不利因素，曾经风靡一时的蒸汽机车，便被历史淘汰了，取而代之的是新一代的电力机车和内燃机车。
一位名为西门子的德国人，于1879年研制出一台小型电力机车，由150伏直流发电机供电，而且不冒烟。这一机车的问世，马上引起人们的观注，电力机车的发展史，从此便开始了。在英国，电力机车于1890年正式用于营业；在美国，电力机车于1895年开始应用于干线运输。后来，德国、日本相继研制出了具有实用价值的电力机车。
世界首条电气化铁路，是于1879年在柏林建成的。其中也有西门子公司设计的铁路，长度约为600米，共有三根铁轨，其中一根就是用来输送电力的。
柏林电气化双轨铁路于1881年建成：一根铁轨为火线；另一根为地线。1885年，成立了西门子—哈尔斯克公司，而且还修建了一条长为6千米的电气化铁路，这是第一次采用高架电线输送电流。
此外，瑞士于1904年架设了单向交流电压为1.5万伏的高压电线，为500马力的BB型电力机车供电。自此以后，电气化铁路迅速发展起来。
进入20世纪初期，美国通用电气公司组装了一辆汽油机车，发电机是由内燃机带动的，然后通过发电机带动电动机，机车受到推动就能够行驶了。
后来，柴油机便问世了。由于这一发明实用价值高，经济性能好，不久便在铁路上得到广泛应用。
美国新泽西州的中央铁路于1925年使用首辆220千瓦的小型柴油机机车，随后，又出现了大型机车，分别为2574千瓦、5516千瓦。此类大型机车能够牵引5000余吨的货物，时速高达145千米。
虽然电力机车有着很高的速度和牵引力，但无论是高架线供电，还是第三轨供电，对于远距离铁路线运输来说，耗资是相当多的。如果供电线路突然中断，铁路运输就会被迫停下来。“二战”后，柴油机车的制造技术和性能大大地提高了，功率大约增加了一倍，而且不断向大功率发展。再加上石油价格便宜，内燃机车自然发展极为迅猛。在大约10年的时间内，美国、英国、加拿大等国均实现了内燃机车化。
最早的燃气轮机车——柴油机车的“胞弟”，是瑞典人于1933年研制出来的。后来，法国、美国都制造出功率不同的燃气轮机车，并正式投入使用。这一机车最大的优点是：对燃油质量没有太高的要求。除此之外，其制造和修理也相当容易，用水量极小，外界越寒冷，工作效率反而越高，因此不受低温气候的影响。世界上没有十全十美的东西，因此它也有不少缺点：噪音非常大，对材料的耐热要求较高，这样一来，就会或多或少地影响到燃气轮机车的发展前景。如果没有这些缺点的话，燃气轮机车在交通领域中，将有着十分可观的发展前景。
1906年，出现了最早的动车，是由英国人制造的，电传动为150千瓦。载客可达91人，而且带有行李间，主要用于较轻闲的路段。20世纪20年代到30年代，柴油动车发展极为迅速，它采用的是功率小于300瓦的卧式柴油机，时速高达140千米。
随着生产力的提高，动车的功率也越来越大。于是，人们开始在动车后加挂一节甚至几节轻型无动力车辆，这就是原始的动车组。动车组前后两端，各配有一个驾驶台，抵达终点之后不用掉头，便直接返回起点站，用起来既方便又省时。与此同时，动车组的运营费用也会大大降低，起动加速和制动减速同以前比较起来，要快捷得多。不仅如此，运营速度也随着时间的推移而提高。1981年，法国TGV型电动车组，在巴黎和里昂之间试运行，时速高达380千米。
世界第一条地下铁路，是英国伦敦于1863年1月建成的。此地铁客运量大，速度快，较安全，非常舒适，可以有效缓解大城市的交通问题。通常情况下，一列地铁列车载客量为800～1200人，与十几辆公共汽车的载客量大抵是相当的，而且其速度也比公共汽车快得多，不用占用街道面积，靠电力牵引，能够降低城市环境污染指数。这些优点，正是大多数大城市大力修建地下铁路的原因之一。
后来，人们又想到了建造高架铁路，这样做是为了提高车速，保证安全，减少地面建筑物的拆迁。1836年这一想法成为现实，英国建造了格林威治—伦敦的高架铁路。后来，美国在纽约市内，也架起了立柱式高架铁路，是钢结构的。然而这种结构的铁路，不仅噪声很大，而且有很大的震动，给周围居民的生活带了严重影响。正由于此，城市中又出现了钢筋混凝土高架桥式铁路。随后，又在高架桥的两端，安装了隔音壁，有效地减小了噪声。
1949年之后，新中国成立了自己的机车车辆工厂；1952年，开始自己设计制造蒸汽机车；1958年，自制了内燃机车；1960年，开始自制电力机车。改革开放30余年以来，中国铁路处于一个高速发展的新时期。大秦重载铁路，运承着上万吨的列车，此外，中国还自己研制了时速为170余千米的“SS9”型电力机车和“DF11G”型内燃机车。主要干线时速越来越快，超过原来的160千米/时。
1950年，全球已有数百个国家和地区建成铁路，并正式投入运营。20世纪30年代以来，由于公路和和航空等运输方式的大力发展，铁路受到了不同程度的威胁。为此，英美和西欧等国家都把重心工作放在改进和更新已有的铁路系统上来，以利于火车速度的提高。那时的火车与早期的火车比起来，速度是以前的十几倍。不仅如此，列车总重量与机车功率，也提高了数百倍。那么，火车速度的提高与哪些因素有关呢？其实不仅与动力有很大的关系，而且也受到所受阻力的影响，例如滚动阻力、空气阻力和加速阻力等。其中的空气阻力与车速的平方，是正比例关系。简言之，速度每提高10倍，动力就相对增加100倍，车速的增高，使得滚动阻力也迅速增大。也就是说，当火车时速超过200千米之后，就会产生强烈的振动和噪音。正由于此，各国专家为了提高火车的速度，又把重心全放在了动力增加和阻力减小的工作之上。
1988年4月，法国出现了第二代高速列车。此列火车共有10节车厢，485个座位。这列机车是经过工作人员的精心设计的，有许多优点：安装各种悬浮减震装置及新型低噪音、低震动空调设备，同时也有新的信号系统和新的信息网络；机车车体外型设计成为流线型，空气阻力不再那么强，因此其运行时速高达300千米。
最早修建气垫列车的国家是法国，20世纪60年代，在巴黎和奥尔良郊外，建成了两条气垫悬浮式铁路：一条长为18千米，另一条长为6.7千米，列车的试验时速为200～422千米。此类列车的工作原理是这样的：利用功率相当强的航空发动机，向轨道上喷射压缩空气，这样的话，车体和轨道之间，就会形成一层厚为几毫米的空气垫，整个列车就被空气垫托起来了，于是就在轨道面上面悬浮着，安装在后面的螺旋桨推动机车行驶。
德国——最早研制磁悬浮系统的国家之一，1977年，日本制成样车。于1979年在宫崎县进行了超高速磁悬浮列车试验，时速高达517千米。磁悬浮列车是未来铁路运输发展的主要方向，它最大的优点是车轮与轨道之间没有摩擦力。除此之外，还有噪音小，震动轻微，环保，运行安全、舒适等特点。
长、大、重、快的优势集火车于一身，它作为一种陆上交通工具，在长达一百多年的时间里，一直居于陆上运输的霸主地位。然而进入20世纪以来，很多国家交通运输开始向多样化发展，铁路运输的霸主地位开始动摇了。各国铁路为了更好地适应不断变化的形势，开始进行大规模的技术改造，并相继研制出各种各样的新型列车。
现如今，科技发展日新月异，未来的火车速度还将会提到更高，未来的铁路运输也一定会更加便捷。
3.火车的分类
如果按用途来分类，我国火车大体可分为以下四类：
（1）旅客列车，此类列车是用来承载旅客的；
（2）行包列车，此类列车是用来运送行包的；
（3）货物列车，此类列车是用来运送货物的；
（4）单机和路用列车，此类火车用于单机以及铁路施工、救援等。
在我国，开行的旅客列车中，车次前面加一个大写的汉语拼音字母的车次一共有9种：
（1）“T”（特），以此开头的最早是上海局开行的管内特种豪华列车；
（2）“D”（动），以此开头的是哈尔滨局管内开行的动车组列车；
（3）“S”（深），以此开头的是广深铁路公司开行的旅客快车；
（4）“G”（高），以此开头的是广深线上的高速列车，时速为200千米；
（5）“Z”（直），以此开头的是京广线上准高速列车，时速为160千米；
（6）“K”（快），以此开头的是快速列车，时速约为120千米之上；
（7）“Y”（游），是在大城市和旅游城市之间开行的旅游列车；
（8）“L”（临），是在春节、暑期客运繁忙时，加开的临时旅客列车；
（9）“X”（行），是专门集中装运某一方向行李、包裹的行包专列，同样属于旅客列车的范围之内。
Z-直达特快列车、T-特快旅客列车、K-快速旅客列车、N-管内快速列车、L-临时旅客列车、Y-旅游列车。
4.磁悬浮列车的工作原理
磁悬浮列车，不仅具有很高的实用价值，而且也有旅游观光的作用。它充满了现代化气息，车头是子弹形的，拖着若干节宽大的车厢。它虽然被称为列车，却没有一个车轮。下面，就让我们一起来看看这个现代化新型列车吧！
磁悬浮列车的工作原理是：“同名磁极相斥，异名磁极相吸”。因为这样的话，能够让磁铁具有抗拒地心引力的能力，车体完全与轨道脱离，在与轨道相距约1厘米的地方保持悬浮状态，腾空行驶，其空间飞行近乎“零高度”，是一个令人叫绝的奇迹。
磁铁存在两种形式：同性相斥和异性相吸。同样的道理，磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路；而另一种是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两端倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，这样一来，电磁铁和导轨的间隙就能一直保持在10～15毫米之间，从而使得导轨钢板的吸引力与车辆的重力相平衡，于是车体便运行于车道的导轨面之上。
说得简单一些，由于位于轨道两侧的线圈里带有流动的交流电，可以将线圈变为电磁体。再加上它与列车上的超导电磁体的相互作用，列车便能够启动了。列车向前驶进是由于列车头部的N极电磁体，被安装在位于较前方的轨道上的S极电磁体所吸引，与此同时，又被安装在轨道上位置处于较后的N极电磁体所排斥。在列车行驶的时候，在线圈里流动的电流方向也就反过来了。结果原来那个线圈（S极），现在变为N极线圈了；如果反过来的话，也是同样的。这样一来，由于列车电磁极性在不断地转换，才能够一直向前行驶。此列车的车速，能够通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。
磁悬浮列车作为现代生活的交通工具，有以下几个优点：
（1）从北京运行到上海，如果乘坐磁悬浮列车的话，用时不过4小时，而若从杭州到上海，仅需短短的23分钟就够了。
（2）运行时，即使时速高达200千米，乘客几乎听不到声响。
（3）由于磁悬浮列车采用的是电力驱动技术，所以它的发展不受能源结构的约束，例如燃油供应，除此之外，是一种环保的交通工具。
（4）据相关专家介绍，磁悬浮线路的造价，只是普通路轨造价的85%，且运行时间越长，效益会更显著。这是由于磁悬浮列车的路轨寿命高达80年，而那些普通路轨却只有60年。磁悬浮列车车辆的寿命为35年，而轮轨列车为20～25年。
（5）另外，磁悬浮列车的年运行维修费，只占总投资的1.2%，而轮轨列车高达4.4%。磁悬浮高速列车的运行和维修成本，大约为轮轨高速列车的四分之一。磁悬浮列车和轮轨列车乘客票价的成本比约为1：2.8.
任何事情都是利弊同行的，磁悬浮列车虽然有如此多的优点，然而迄今为止，世界上还没有任何一条磁悬浮铁路真正投入商业运营。例如日本和德国，虽然已经有了实验路线，即使2005年上海浦东机场到市区30千米长的线路正式投入运营，但磁悬浮列车要能够与普通轮轨式铁路那般普遍，成为人们较为广泛的日常交通工具，似乎暂时还难以实现。综合起来，共有以下几方面原因：
（1）安全方面。事实上，磁悬浮系统必须辅之以电磁力，才能够完成悬浮、导向和驱动，所以一旦断电，列车的安全就成为一个不得不考虑的问题。除此之外，列车高速运行时，其稳定性和可靠性，也需要进行长期的实践检验。另外还有一点，就是建造时的技术问题。这是因为列车在运行时，需要特定的高度才能悬浮起来，所以对线路的平整度、路基下沉量等，都要有很高的要求。此外，一定要考虑到强磁场对人体及环境的影响。
（2）意外事故的发生。据参加修建上海磁悬浮快速列车的电力专家介绍，铺设在磁浮工程全线的电缆，是从德国进口而来的，是一种普通铝芯制高压电缆，受电后将产生20千伏高压。专家提醒相关部门，在工程沿线周围施工时，一定要注意安全问题，同时要加强对沿线电缆的保护力度，减少意外事故的发生。
（3）资金问题。上面所提到的技术难题，即使能够解决，也会牵涉到资金问题。上海段大约长为30千米的线路设计投资为380亿元人民币，而德国的两条线路：一条长为36.8千米，估计耗资大约为16亿欧元；另一条长为78.9千米，估计耗资约为32亿欧元（1欧元约等于7.2元人民币）。在正式施工时，由于地形、路面及设计运送能力的差异，造价自然也会随之加大。然而无论如何，一千米长的路线，最少也得投资3亿元人民币，换言之，长为1厘米的线路，就得投资300元！
5.中国第一辆火车
我国第一辆火车的产生的历史，共有以下三种说法：
清朝末期，中国才开始修建铁路。然而，由于封建思想根深蒂固，清政府敌视一切新生事物。在他们眼里，修建铁路、应用蒸汽机车，仅仅是一种“奇技怪巧”，他们认为修铁路会“失我险阻，害我田庐，妨碍我风水”，因此一直不肯修建铁路。
1876年7月3日，英、美合作共同谋划，由英国在华的代理人——怡和洋行，背着清政府谎称，从吴淞到上海，要修一条“寻常马路”。于是，未经清政府的允许，修建了中国第一条营业性铁路——上海吴淞铁路。后来，便建成通车了。清政府见此情形，出银28.5万两，分3次交款，将这条铁路赎了回来。之后，将其拆除。
洋务派首领——李鸿章于1879年，为了将唐山开平煤矿的煤炭运往天津，向皇帝奏请修建唐山至北塘的铁路。清政府借口铁路机车“烟伤禾稼，震动寝陵”，将铁路行程缩短，只在唐山至胥各庄一段修建铁路，而胥各庄至芦台这一段开凿运河，连接蓟运河，以接北塘海口；顽固派担心机车震动寝陵，禁用火车，改由骡马牵引车辆。事实上，如果用骡马牵引车辆的话，铁路应有的效用也就失去了。1881年，唐胥铁路正式通车时，中国人凭借曾经担任工程师的英国人的几张蒸汽机车的设计图纸，再利用一些旧的材料，例如矿场起重锅炉和竖井架的槽铁等，成功研制了一台0-3-0型的蒸汽机车。在中国历史上，这是制造出来的第一台机车。
此外，还有一种说法：当时任唐胥铁路总工程师的英人薄内的夫人，仿照乔治·斯蒂芬森制造的英国著名的蒸汽机车“火箭号”，而研制出来中国第一辆火车，并将其命名为“中国火箭号”。由于中国人在机车两边各刻一条龙，人们就将其称为“龙号”机车。
英国人彼得·克拉什，是研究中国铁路的一名学者。2003年，他发现了一张金达与“中国火箭号”合影的照片。通过进行比较，可以看出此照片上的“中国火箭号”与中国保存的那张照片上“中国火箭号”有显著的不同之处：机车的烟囱一个既细又高，而另一个既粗又矮；而且位于机车两侧水柜前，一个有鞋形块，另一个则没有；在司机室上，标出的标记也明显不同。由于年代跨度大以及资料的缺失，中国第一辆火车之谜，仍然没有合理解释。
近年来，中国铁道博物馆陈列着一台中国现存最古老的机车。在其机身上标有一个显眼的大“0”字样，于是人们将其称为“0号”机车。经过专家考证，认为是唐胥铁路通车后（1882年），从英国购来两台小型的0—2—0式（只有两对动轮）机车，还在唐胥铁路运行过，被视为中国进口的第一辆机车。
6.蒸汽机车的工作原理
火车不仅是人们走亲访友的出行工具，同时也是游山玩水的旅行工具。那么，火车是如何启动、运行的呢？
对于蒸汽机车而言，其工作原理与蒸汽机是相同的，下面我们一起来看看蒸汽机的工作原理。
对于简单的蒸汽机而言，主要组成部分是：汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分，其中的汽缸和底座，是静止不动的。
通常情况下，蒸汽机选择的标准不同，分类也有所不同。若按蒸汽在活塞一侧或两侧工作，可分为单作用和双作用式两种；如果按汽缸布置方式来分类，可分为立式和卧式两种；若按蒸汽是在一个汽缸中膨胀或依次连续在多个汽缸中膨胀，可分为单缸式和多缸式两类；如果按蒸汽在汽缸中的流向，可分为单缸式和多缸式；如果按蒸汽在汽缸中的流向来划分，可分为回流式和单流式；如果按排汽方式和排汽压力来划分，可分为凝汽式、大气式和背压式三种。
来自锅炉的新蒸汽，通过主汽阀和节流阀，来到滑阀室，由于受到滑阀的控制，交替进入汽缸的其中一侧，在汽的推动下，活塞就运动起来了。
蒸汽机的发展，最先体现在功率和效率的提高之上，而这又主要是由蒸汽参数来决定的。由于蒸汽机的蒸汽参数和功率日渐提高，蒸汽在一个汽缸中继续膨胀是不可能的事，因此，必须有与之相连接的汽缸，只有这样，才能继续膨胀。后来，便出现了多级膨胀蒸汽机。
蒸汽机车虽然存在许多无法克服的弱点，但它的出现和改进，同样对社会起着不容忽视的促进作用。
7.高速列车的发展史
现如今，日本、法国、德国，是世界上高速火车技术发展水平最高的三个国家。
日本是高速火车实际应用最早的国家。1959年，日本国铁开始建造东京至大阪的高速铁路，并于1964年开通，长为515千米，火车时刻表速度为每小时210千米，被命名为东海新干线。后来，又继续向西延伸，于1975年开通至博多终点站，大阪—博多这一路段，被称为山阳新干线，全长为1069千米。
大宫至盛冈间465千米的东北新干线于1982年开通，同年11月，大宫至新潟间的上越新干线，也正式开通运营。日本于1970年制定了“全国新干线火车网建设法”，1972年，日运输省又规划了北陆新干线（东京—大阪—富山）、东北新干线延长线（盛冈—青森）、九州新干线（博多—鹿儿岛）、长崎新干线（博多—长崎）、北海道新干线（青森—札幌）这五条新干线。
法国高速火车在法文中的意思，为高速列车之意，自1950年，开展了法国国铁高速火车技术研究。1955年，研制出来的样车正式试车，创下当时的世界最高纪录——火车时刻表速度为每小时331千米。当时，人们便看到这一高新技术的发展前景。
1967年，法国高速火车开始实际运营，与日本比起来，时间较晚。虽然如此，由于法国国铁不断改进与创新，高速列车的速度也在不断提高。1981年，一列由七节车厢组成的法国高速列车，创造了火车时刻表时速为380千米的又一新纪录。1990年，第二代法国高速列车，又以火车时刻表时速为515.3千米刷新了世界新纪录，一举冲破称为极限的375千米的火车时刻表时速的纪录。于是，高速列车成为法国人生活中必不可少的一部分。1972年，法国研制出了TGV001编号的原型列车，最高火车时刻表时速达到318千米。1981年，研制出来的第一代TGV-PSE列车，一举打破火车时刻表时速380千米的记录。1990年，研制出一列第二代TGV Atlantique，共有两辆动车、三节车厢组成，火车时刻表时速为515.3千米，又创造了新的世界纪录。2007年4月3日，法国高速列车进行了一次行驶试验，时速高达574.8千米，刷新了法国高速列车于1990年创下的时速为515.3千米的有轨铁路行驶世界纪录。目前为止，法国TGV线路共有四个组成部分：巴黎东南线，从巴黎到里昂耗时3小时50分钟，火车时刻表时速为260千米；大西洋线，从巴黎到大西洋岸，火车时刻表时速为300千米；北方线，从巴黎出发，穿过英伦海峡抵达英国，另外还有支线，能够到达布鲁塞尔，并一直延伸到阿姆斯特丹、科伦、法兰克福；东线，从巴黎抵达斯特拉斯堡。
1979年，德国试制成第一辆ICE（德国高速火车称为ICE）机车。1982年，德国开始实施高速火车计划。1985年，ICE的前身第一次试车，火车时刻表时速为317千米，刷新了德国火车150年以来的纪录。1988年，创下了火车时刻表时速为406.9千米的新纪录。一台机车加13辆车厢的ICE列车1990年开始试运行，火车时刻表时速为310千米。
1992年，德国火车以29亿马克（德国的货币名称）购买了60列ICE列车，其中41列运行于第六号高速火车，分别连接汉堡、法兰克福、斯图加特，运行火车时刻表时速200千米。目前，德国已建成高速铁路里程1000多千米，到2000年，德国共建成11条高速火车线路。