愛迪生(31)_學達書庫

三一

　　愛迪生在遞交這份專利申請的同時，又遞交了另外一份專利申請，因此他又獲得了第248430號專利特許證。這項發明關係到列車電氣制動的方法。發明的基本內容如下：每一根軸上都裝有一個又重又大的鐵圓盤，這個圓盤位於功率強大的電磁體兩極之間。如果電磁體被激勵起來，電磁體就能阻止圓盤的旋轉，這樣就能使列車的速度變慢。客車上裝有機械制動閘。愛迪生根據所獲得的經驗，提出通過滑接電線間為電動機供電。其他研究電力牽引的電工技師，其中包括約翰·芬尼，查理·範傑波列和弗蘭克·斯普拉格，都先後在不同時期說出了這種想法。這種想法占了上風，1888年在裡士滿城第一輛有滑接電線系統的電車投入運行。

　　三

　　門羅園的試驗性的電氣化鐵路，在1880年—年中和1881年的部分時間裡運行了。鐵路公司對此很感興趣。美國卓越的鐵路業活動家維拉德，在1881年9月14日與愛迪生簽訂了下列協定：愛迪生在門羅園要建築一條2.5英里長的電氣化鐵路，並應為該路建造三種類型的車廂和兩台機車，即一個客運機車，另一個是貨運機車（電動機車用現代的名稱來說，也就是電力機車）；應保證列車運行有一定的速度，特別是規定電力牽引客車的時速為60英里。維拉德爾還提出了一個經濟性的補充條件：用電氣化鐵路進行運輸的費用，要比當時用蒸汽牽引進行貨運的運價低。如果在試驗愛迪生根據這項協定而制出的設備時，獲得良好結果的話，那麼維拉德就打算開始把在國家一些產糧區的最少有50英里長的鐵路區段電氣化的工程交由愛迪生承辦。

　　在門羅園建築新的電氣化路線的工程，是在1881年秋開始的，而於1882年建成備用。這條路修建得比1880年的第一個試驗區段更加完善。線路幾乎是筆直的，沒有轉彎處，道碴鋪得像鐵路通常鋪的那樣厚。鋼軌與枕木之間的絕緣性能是可靠的，是用沿著線路敷設的專門地下電纜來供電。預先製造了機車，這是為了能在鐵路建築中運送材料。貨運電力機車能牽引六到八節平板車或車廂。與1880年最初設計的機車不同，因為那實際上只是一個能使用的模型。新的機車有一個司機室，前面有格條護板和照明探照燈，也就是說採用了蒸汽機車上的某些東西，因為電力機車和蒸汽機車的使用情況在某些方面是相同的。控制器安裝在駕駛室內司機的座位下面。電動機與輪軸間是皮帶傳動。客運電力機車的自重五噸，貨運電車機車的自重十噸。

　　試驗進行得很順利，但由於某些原因，維拉德放棄了供正常使用的50英里線路設備的訂貨。愛迪生的試驗工作進行得很成功，遂於1882年6月19日，接受了在瑞士建築電氣化鐵路的工程。愛迪生研究製造鐵路電力牽引系統期間，他的助手是弗蘭克·賈利延·斯普拉格。該人於1881年—1882年間在歐洲參加了電工技術展覽會，而愛迪生在倫敦的代表約翰遜幫助他進到門羅園工作。斯普拉格在愛迪生那裡主要是研究運輸電氣化問題，特別是研究發電機的傳動和牽引裝置。斯普拉格在愛迪生那裡工作了兩年就成了這方面的專家，他決定離開門羅園，獨立去完成把電用於傳動和牽引方面的發明。他製造出了一台非常好的直流電動機，這種電動機由愛迪生公司接受進行生產。電動車輛和電車上的兩台發動機並聯系統，就是他發明的。

　　根據斯普拉德的設計，在裡士滿製造了美國第一輛電車，並使市里的橋架鐵路都使用了電力牽引。電車和電氣化鐵路的巨大發展，是在19世紀80年代後五年開始的，特別是90年代開始的。許多商行，其中包括埃克梅耶爾和岳克爾謝工廠、威斯汀豪斯工廠、湯姆生—胡斯頓工廠及其他工廠，都開始生產電氣牽引裝置設備。在歐洲，柏林的西門子—哈爾斯克商行在這方面表現得特別積極。從1892年起，愛迪生公司就與其他許多工業行會合併，變成了現在仍享有世界聲譽的「通用電器公司」康采恩。後來電力牽引技術的發展，與愛迪生沒有直接關係，主要是由各種工業行會，特別是「通用電器公司」的研究工作的大規模展開促成的。其他許多比較小型的工業組織，以及市政局，也都開始發展市內電力運輸建築工程。但是，愛迪生還是有著巨大功績的。他由於處在運輸電氣化的發源地，成為把製造電力牽引的設想變為現實的第一個人。他也是十分瞭解電力牽引的實質、可能性和優點並指出它發展方向的人。

　　四

　　托·阿·愛迪生多年來對各種類型的蓄電池的研究工作，也屬他的運輸電氣化研究工作的一個重要部分。電力牽引，可以通過把別處的供電設備的電力例如把沿線上某個地方發電裝置的電力接到機車上的辦法來實現，但也可以用自身所裝有的電源的電力，包括放在電動機車本身內或車廂內的有相應蓄電量的蓄電池組實現牽引。愛迪生認為蓄電池車（即電動車）具有重大意義。19世紀90年代，當出現汽車時就產生一個問題：是發展汽油發動機的汽車還是發展電動車，兩者那一種才合算。當時，汽油發動機的發展剛剛開始，所以提出這種問題是理所當然的。無論是汽車的汽油發動機，還是有蓄電池組的電動機，都各有自己的擁護者和反對者。在上一世紀末，蓄電技術已有半個世紀的歷史，取得某些成就並在許多方面得到應用。

　　蓄積電能的基本原理早在1801年—1803年為裡特的試驗所證實，但這一發明長期沒有得到應用。1854年，德國軍醫威廉·伊奧澤夫·津斯捷堅觀察到了一種與電池所常見的電極極化不同的極化現象。這種現象是：在電流通過浸入在稀硫酸中的鉛電極時，正電極就覆蓋上了二氧化鉛（PbO2），然而負極卻沒有發生任何變化。如果把這種電池進行短時間閉合，使別的電流不再經過這一電池，那麼這一電池就產生出比通常那種極化電流強度更大的電流。而這一電流在二氧化物未耗盡前，總是不斷地出現。津斯捷堅從這些觀察中沒有做出任何具體結論。5年以後，即在1859年，法國工程師加斯通·普蘭捷沒有受津斯捷堅的影響，觀察了電流極化的這種特殊形式，製造出了一種鉛蓄電池。這就為蓄電池技術奠定了基礎。

　　普蘭捷蓄電池是預先多次充電和放電，以便使蓄電池中的鉛板表面能有更多的細孔來改進蓄電池的作用和增加蓄電池的蓄電量。1882年，卡米爾·福爾改進了普蘭捷蓄電池，專門把負極板塗上一層鉛丹，這就加速了負極板的定形和鉛蓄電池的性能改進。蓄電池的應用範圍已開始擴大，所以許多人專門研究改進蓄電池，俄國專家們作出了巨大貢獻。1881年，季·亞·拉欽諾夫教授提出了通過加熱堿裡的鉛提取覆蓋在蓄電池極板上的活性物質的方法。試驗結果，提出了與金屬鉛混合在一起並固著在蓄電池鉛板上的粉狀二氧化鉛。1881年到1883年，在耶·帕·特韋裡季諾夫的指導下，喀琅施塔得佈雷軍官學校曾製造出了一種新奇的鉛蓄電池，這種蓄電池在國外引起許多人仿製。就在這時，巴·尼·別那爾多斯製造出了適用於需要產生劇烈衝擊電流的電焊工作的專門蓄電池組。巴·尼·亞布羅齊柯夫提出了某些關於改變蓄電池結構的合理化建議。

　　在60年代至70年代之間所頒發的鉛蓄電池的專利特許證的數量，在各國都是很大的。在這些年，直流電的擁護者和交流電的擁護者之間，發生了激烈的鬥爭。直流電已得到了很好的研究，已有了把直流電用於照明的經驗，直流發電機在變為發動機使用時性能也很好。但遠距離輸送直流電實際上在當時是不可能的，因為不能用變壓的方法提高直流電壓，而對於遠距離輸送電能來說，輸送高壓電流是適宜的，而在經濟上也是合算的。所以，研製出了高壓直流發電機，它能發出適用於電力輸送的電流，同時，也可以把幾台發電機串聯起來獲得高壓直流電。用這種方法，可以把高壓直流電作遠距離電能輸送。

　　存在的問題上，在線路另一端的用戶在用電時卻十分複雜，因為直流電不能變壓，降低電壓是不可能的。蓄電技術可以用來解決這個問題。可以利用遠距離輸往消費地區的高壓直流電為大型蓄電池組充電。這些蓄電站要根據用戶數量及其對電能的需求量來按地域佈局，而用戶就從蓄電站那裡獲得所需電壓的電流。由於蓄電站能夠擴大由中心發電站所生產的直流電的供電地區，這就鞏固了直流電擁護者的陣腳。因此在上世紀80年代前5年，各方面對蓄電池的需求一時猛增。

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