愛迪生(30)_學達書庫

三〇

　　第七章　新的牽引力新的蓄電池

　　一

　　愛迪生之所以在電機方面開展研究工作，一方面與日益增長的對公用電站的需求有密切聯繫，而另一方面與設法解決能使運輸技術得到進步的電力牽引問題有密切聯繫。大概在愛迪生開始進行電力牽引研究工作半個世紀以前，人們就企求把電能用於傳動和牽引。早在1834年—1838年期間，俄國學者院士保·謝·雅科比就創制出電力發動機，該發動機是根據電磁鐵的吸引和排斥原理而工作的，電磁鐵的繞組是由大的原電池組供電的。雅科比在彼得堡涅瓦河上所進行的小型輪船的電力驅動試驗，是人所共知的。還有許多通過電動機傳動，使陸地上的車輛和水上小船行駛的嘗試，都在40—60年代期間進行過。

　　所有這些嘗試，以及雅科比的有趣試驗，都沒有產生令人滿意的結果，哪怕是令人感到有成功的希望也好。這是因為靠磁吸力和磁排斥原理工作的電動機功率小，更主要的是伽伐尼電池組所產生的電能價格昂貴和這些發電裝置難以操作。電動機在當時是很少被用來進行傳動的。在格拉姆發電機出現之前使用電動機傳動的人寥寥無幾。印刷業生產可以作為一種例子，當時已用生產率高幾十倍的機器傳動印刷機來代替了手工印刷機。

　　這樣的印刷機在任何印刷所裡也不能做到全天滿負荷工作。通常，印刷機都是由蒸汽發動機來帶動，要用幾個小時去點爐火和發動機器，因此就需要有專門的操作人員。這樣，操作蒸汽發動機的傳動裝置，要占許多時間，而一天中傳動裝置才使用幾個小時。在這樣的條件下，最好是安裝使用伽伐尼電池組電流的電動機：當需要的時候，電動機可以隨時發動，不要時可隨時停止。但這種電動機功率比較小，是很不利於生產的。

　　隨著自激直流電機的出現（由於這種電機具有可逆性，故既可作發電機用，又可作電動機用），才有可能在更大範圍內採用電力傳動，特別是用在牽引方面的電力傳動。80年代初，西歐和美國在陸運中開始利用電力牽引。如1874年舊金山的斯捷凡·菲爾德提出了關於採用固定直流發電機來給電動車輛供電的專利申請。這種車所用電流，是通過第三條鋼軌或單獨的絕緣線供電。但菲爾德沒有使自己的專利特許證生效。而電車也並沒有製造出來。1879年西門子—哈爾斯克公司在柏林工業博覽會上建築一條長度為1000英尺（0.3公里）的短距離的實驗線路。線路由第三條鋼軌供電，而線路的另兩條鋼軌起回路作用。電氣列車是由五節車廂組成，每節坐6名乘客，電動機功率為3馬力。約10萬名博覽會的參觀者，在這條鐵路上進行試乘。

　　1880年，這一電氣化鐵路又在布魯塞爾、法蘭克福和杜塞爾多夫博覽會上展出。這時，費·阿·皮羅茨基在俄國也正進行電力牽引的試驗，但他獲得的成果比較小。儘管在建設電氣化運輸方面缺乏實際經驗，但西門子還是在1880年開始設計和建設一條從柏林的安哈特車站到利希特菲爾德校場（沿著天橋）的電氣化鐵路。鐵路於1881年5月投入運行。這樣，在愛迪生開始研究電力牽引之前，歐洲在這方面採取了重要的實際步驟。而愛迪生在傳動裝置和牽引方面的試驗，是無足輕重的。他只是在設計饋電刷時，才遇到電動機。接著愛迪生研究用電動機帶動縫紉機，這種電動機的電樞安裝在二極場中的兩個極端間。

　　愛迪生對電力牽引的研究是由下面一件事引起的。1878年，愛迪生參加了派到懷俄明州去進行觀察的天文考察隊。愛迪生想在天文觀察中使用他所發明的「測微溫濕計」（印刷量溫濕度微小變化的儀器）。觀察地點在美國的大西部，在離鐵路幹線200英里的穀類作物種植地區。愛迪生看到，莊稼人用獸力車把糧食運到鐵路邊，再轉裝到火車上。這樣不僅運費高，而且勞動也很複雜，需要有大量的畜力運輸，需要更換馬匹和馬匹休息的中間站，需要飼料倉庫和大批的服務人員。

　　愛迪生產生了一種想法，並對這一想法做了深入研究。這個想法是：修建一條通到鐵路幹線的電氣化貨運電車道。愛迪生認為，這樣的貨運電車可以不用電車司機，而由沿線各站自動操縱。在這種情況下，經營費用將縮小到最低限度。為了著手實現這一預計頗有經濟效益的想法，應當進行試驗。1880年，愛迪生在門羅園建築了長達0.35英里的電氣化線路實驗地段，小型鋼軌固定鋪在間隔約一米的枕木上，線路路基是在硬土地上，沒有鋪碴。線路的起點在工廠附近，並沿著馬路一直往北。

　　由安裝在工廠裡的愛迪生Z型（100伏特×75安培）電機作為發電機負責供電，發電機的兩極通過地下絕緣導線與兩條鋼軌連在一起。一條鋼軌是用作直通機車頭的直輸線，另一條鋼軌就是回線。沒有採取任何專門措施使鋼軌與地絕緣，條件雖不完善，但漏電不多。機車是一個四輪車，車上面安裝的也是同樣的Z型電機，用來作為發動機。該電機被平放著（這種型號的電機外形尺寸很高）。電樞軸上裝有一個摩擦傳動輪，而該摩擦傳動輪的旋轉，就把力傳給了另一個傳動輪，而這個輪的旋轉，就帶動了車子的輪軸。此外，還裝有第三個輪，這個輪通過杠杆與第一個傳動輪或第二個傳動輪發生摩擦接觸。車的輪子是木制的，輪轂裝有金屬襯套，輪外緣裝有厚實的金屬輪圈。輪轂用三根金屬輻條與輪圈連起來。整流電刷緊靠著輪轂。所有四個輪子都是這樣裝置的：電流從帶有正電的鋼軌進入車輪，經過電刷再傳給電動機，而從電動機那裡經過其他兩個饋電刷和車輪再傳往另一條作為電流回線的鋼軌。

　　二

　　到1880年5月鐵路建成了，5月13日下午4點通車。機車上的所有座位都被愛迪生及其助手占了。機車開動了，並平安地走完了全程，但終點停車時震撞了一下，造成了一些損壞。愛迪生認為，他所設計的摩擦裝置不合理，不完全可靠，所以就改用了電動機通過皮帶傳動帶動輪軸的辦法來代替摩擦裝置。此外，愛迪生決定使用與電樞串聯在一起的電阻，以便起動平穩。機車上裝有探照燈和信號鐘，以便使路線試驗可以在黃昏和夜間進行。當時決定把線路延長到1英里，修路所需要的材料都是靠電氣列車運輸。許多關心電氣化運輸的人參觀了門羅園，並在電氣化鐵路上試乘了車。這樣的乘客有幾千人，機車在白天幾乎是連續工作。

　　在新的延長了的線路上，有幾處急轉彎和不平坦的地段，這對於積累更多的試驗資料來說是必要的。在路線的某些地方，車速達到每小時42英里。試驗中曾發生幾起列車出軌事件，但列車沒有損壞。進行試驗的列車由機車和三節車廂組成：無蓋貨運平板車，有棚和板凳的無蓋客車和有蓋客車。為瞭解這些研究工作，美國卓越的鐵路業活動家亨利·維拉德和許多外國人，其中包括瑞士工程師比德曼和丘裡都參觀了門羅園。1880年一年中，美國各報上出現了有關愛迪生試驗的報道，對試驗作了通俗介紹的文章刊登在1880年6月6日的《科學的美國》雜誌上。根據1880年7月22日的申請，愛迪生領到了第265778號專利特許證，在該證上面記述了由電動機的電樞軸到各輪軸都經過改進的傳動系統。專利特許證中還指出了有兩個帶有杠杆系統的鋼軌夾鉗，它們交替地一會抓緊在這一條鋼軌，一會又抓緊在另一條鋼軌上把機車拉緊，這就使轉彎運行情況有了好轉，特別是急轉彎運行情況有了好轉。

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