英国是现代铁路的发祥地。作者跟随着铁路发展的脚步，拜访了每一处纪念地，揭示了铁路起源、诞生、发展的奥秘。
斯肯索普城的康力斯钢铁公司开行的蒸汽火车漫游
斯蒂芬森铁路博物馆的蒸汽机车藏品
斯蒂芬森铁路博物馆的蒸汽机车藏品
世界上最早的铁路拱桥—考西拱桥，建于1725年，桥上铺有木质轨道，连接煤矿和港口
纽卡斯尔市泰恩河铁路大桥
斯蒂芬森铁路博物馆的内燃机车藏品
铁路枢纽唐克斯特站
早期的电力机车
1.1 站在铁路的发祥地
如果说，在国内，中国人外出旅行离不开火车，那么，在英国生活，会感觉到火车离人们的距离要更近。因为英国铁路不仅是长途旅行的工具，更是短途、甚至是市区交通的首选。作为一个有着深深的铁路背景的人，我自然对铁路的发祥地，对英国的铁路要探访一番。2006年，我刚到英国不久，便通过到约克和曼彻斯特的旅行，加深了我对英国铁路的了解。
约克离布拉德福大约一个小时的车程，在将近2000年的时间里，约克一直是北英格兰的首府，地位相当于今天的伦敦。1839年，约克有了第一个火车站，之后便逐渐发展成英国北部的交通枢纽。约克市中心地区是在古城的基础上发展起来的，道路是石头路，千百年来被马蹄踩踏得十分光滑；房子是石头房子，长满了历史的青苔。约克每年吸引着成千上万来自世界各地的游客，其中美国人占了很大比例，这里面有很浓重的历史情结。17世纪，为了逃避宗教迫害，一群英国的清教徒乘船逃往新大陆去寻找新生活，他们成为第一批移民美国的英国人，之后大批的英国人加入了移民潮。思念故乡的他们纷纷用英国故乡小镇的名字命名新大陆的一个个定居点，新约克（New York），即纽约，便是其中之一。
约克站—英国最有历史意义的火车站之一
约克铁路枢纽
那个初春的上午，我到达约克城，在古城墙的外面，我找到了著名的国家铁路博物馆。因为在19世纪约克是英国铁路系统的枢纽，保留下来很多古董，后成立了铁路博物馆，成为英国国家科学和工业博物馆的一部份。博物馆收藏了100多台机车和200多节火车车厢。另外成百上千与铁路发展史相关的物品也在馆内展出，其中包括了火车的发明者罗伯特·斯蒂芬森的一绺头发。博物馆的展出大厅是由约克火车站旁一个动力站改建而成的，几乎所有展出的火车机车全部在英国的铁路上行驶过或是由英国制造的。通过图片和多媒体展示，我了解了英国铁路的发明和发展。
约克古城门
约克古城墙，城墙外面即是国家铁路博物馆
早期的蒸汽机车
1688年，英国的资产阶级发动“光荣革命”，宣告了资本主义制度的诞生。新的生产关系解放了生产力。手工工场日益精密的技术分工，使各个生产过程简单化到能够用机器代替手工劳动，使手工工人的技术趋于专门化，这都为机器的发明和应用创造了良好的条件。工业革命拉开了序幕，机器的发明和应用，蒸汽机应运而生，随后利用蒸汽机的原理制造出在公路上跑的蒸汽车，也就是后来的汽车。几十年后，能在轨道上运行的蒸汽机车问世。
16世纪下半叶，在英国和德国的矿山和采石场铺有用木材做成的路轨，在轨道上行走的车是靠人力或畜力推动的。1767年，英国的金属大跌价，有家铁工厂的老板看到堆积如山的生铁，既卖不出去赚不了钱，又占用了很多地方，就令人浇铸成长长的铁条，铺在工厂的道路上，准备在铁价上涨的时候再卖出去。可是，人们发现车辆走在铺着铁条的路上，既省力，又平稳。这样，铁轨代替了木轨，先于火车诞生了。铁条上行车毕竟不是很方便的，于是，铁条得到了改进，做成凹槽形的铁轨。这种轨道可以防止车轮滑出，但容易在凹槽中积上石子、煤屑，铁轨很容易损坏。于是，人们把铁轨做成了上下一样宽，中间略窄的形状，这样垃圾不易堆积，铁轨也不容易损坏。可是这种轨道不是很稳，铁轨受到冲击容易翻倒而导致车辆出轨翻车。人们又把铁轨的下面加宽，造成像汉字的“工”字形，这种形状的轨道既稳定又可靠，一直沿用到今天。
那个时代铁路已诞生，可是行走在铁路上的车大部分是用马拉的。直到1814年，放牛娃出身的英国工程师斯蒂芬森总结了前人的经验教训，改造了在铁轨上行走的蒸汽机车，发明了真正有使用价值的火车。斯蒂芬森出生于1781年，父亲是煤矿上的蒸汽机司炉工。14岁那年，斯蒂芬森也来到煤矿，当上了一名见习司矿工。他很喜欢这个工作，别人下班了，他却认真地擦洗机器，清洁零部件。多次的拆拆装装，使他掌握了机器的结构。他渴望掌握更多的知识，辛勤工作一天后，就去夜校上课。他从没上过学，开始学习时困难重重，他聪明好学，勤奋钻研，很快掌握了机械、制图等方面的知识，不久便成了一名熟练的机械修理工。
1807年，斯蒂芬森总结前人失败的教训，开始研制蒸汽机车，他改进了产生蒸汽的锅炉，把立式锅炉改成卧式锅炉；在车轮的边上加了轮缘，以防止火车出轨；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，让它在有齿的第三轨上滚动而带动机车向前行驶。1814年，斯蒂芬森研制的蒸汽机车问世了。他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，斯蒂芬森为他的发明取了个名字叫“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，他经过不断的改进，终于造出了一辆新的更先进的蒸汽机车，他将它命名为“旅行号”。
1825年9月27日，在英国的斯托克顿附近挤满了4万余名观众，铜管乐队也整齐地站在铁轨边，人们翘首以待，望着那卧榻蜿蜒而去的铁路。铁路两旁也拥挤着前来观看的人群。忽然人们听到一声激昂的汽笛声，一台机车喷云吐雾地疾驶而来。机车后面拖着12节煤车，另外还有19节车厢，车厢里还乘着约550名旅客。斯蒂芬森亲自驾驶世界上第一列火车。火车驶近了，大地在微微颤动。观众惊呆了，简直不相信自己的眼睛，不相信眼前的这铁家伙竟有这么大的力气。火车缓缓地停稳，人群中爆发出一阵雷鸣般的欢呼声。铜管乐队奏出激昂的乐曲，七门礼炮同时发放，人们在庆祝世界上诞生了火车。这列火车以每小时24公里的速度，从达灵顿驶到了斯托克顿，铁路运输事业从这天开始。
约克市步行街上的苏格兰风笛演出
目前还在运营的蒸汽火车，用于马恩岛的旅游线路
到此时，火车的优越性已充分体现出来了，它速度快、平稳、舒适、安全可靠。随即在英国和美国掀起了一股修筑铁路、建造机车的热潮。仅1832年这一年，美国就修建了17条铁路。蒸汽机车也在这段时间前后有了很大的改进，从最初斯蒂芬森建造的两对轮子的机车，一直发展到5对，甚至6对轮子。而斯蒂芬森继续作为这个革命性运输工具的发明者和倡导者，解决了铁路建筑、桥梁设计、机车和车辆制造的许多问题。他还在国内和国外许多铁路工程中担任顾问。就这样，火车在世界各地很快发展起来了。直到今天，火车仍然是世界上重要的运输工具，在国民经济中发挥巨大的作用。
记得小时候，我一直有一个疑问，就是为什么汽车在公路上是靠右侧行驶的，而火车却总是靠左侧行驶。现在我才知道，火车之所以没有靠右侧行驶，是有两个原因的：一是历史原因，旧中国列强在中国瓜分路权，现在的四大干线都有英商参与投资或经营，英商就依英国铁路的标准来修建和组织运营，英国的行车制式为左侧行车制，轨距为4英尺8.5英寸（合1435毫米）的标准轨距，故它奠定了我国左侧行车制和1435毫米轨距；二是地理原因，地球近似球体，自西向东转，周期86400秒，赤道附近的线速度约为460米/秒，南北两极的轴心速度几乎为零。我国地处北半球，当两列火车相遇时，火车靠左行，西边轨道上的火车受的力向西，东边轨道上的火车受的力向东，由于它们受的力都向外侧，火车不会相撞。如果火车靠右行，西边轨道上的火车受的力向东，东边轨道上的火车受的力向西，火车受的力都向内侧，当两列火车相遇时，就有相撞的危险。所以，我国复线火车规定靠左行。
从约克回到布拉德福，出站时已经是晚上八点多了，想到明天要去曼彻斯特，便决定马上去买明天的火车票。因为时间太晚了，售票处已经关门，便在自动售票机上购买了去曼彻斯特的往返车票。当车票从售票机上吐出来后，我才发现犯了个错误：把时间搞错了，我操作时，忘记了设置时间，结果我买到的是今天的往返票！根据在国内购票的经验，我应该去退票或改签，可是售票处已经关门了，我只好抱着试试看的心理到站内找到车站的值班员。这个颇有绅士风度的值班员在听了我的叙述之后，马上用信封把我的票给封起来，在信封上写了一行说明，要我明天上午出发时，到售票处去换票。第二天一早，我到火车站售票处，把那个信封交给了售票员，她非常热情地给我换了当天的车票，既没有刁难，也没有收任何费用。于是我顺利地踏上了前往曼彻斯特的旅途。
约克大教堂，这是英格兰北部教区的主教堂，里面有著名的“英格兰之心”玻璃彩雕
约克城堡，是约克城早期的防御性堡垒
布拉德福火车站售票处，作者在这里更换了去曼彻斯特的车票
曼彻斯特是工业革命的开路先锋，如今它早已远离了那段“蒸汽和汗水”的岁月，狄更斯时代那种贫困的煎熬早已尘封于历史的记忆，现在，这里充满了电子气息，以电子、化工和印刷为中心，拥有重型机器、织布、炼油、玻璃、塑料和食品加工等七百多种行业，不仅是英格兰西北部地区政治和文化中心，也是商业和就业中心。我参观了人民历史博物馆，里面大量的由英国工会、英国工党和英国共产党提供的史料、档案，展示了英国工业革命以来工人运动的历史。在英国最大的唐人街，我终于品尝到了久违了的中国美食。当我乘火车离开曼彻斯特时，已经是华灯初上了。火车行进了半个小时，突然列车广播说，由于托德莫登和罗奇代尔两站间的铁路区间和火车站在维修，旅客要在本站下车，换乘由铁路公司提供的大巴。我们在托德莫登走下火车时，大巴已经在这个小站外等着了。坐在这个内部装修颇似火车车厢的大巴里面，穿行在乡间的公路上，窗外星光和灯光交融，不时传来教堂的钟声和农家的犬吠声，仿佛自己身处在某个英国电影的情节里。大巴在每个火车应该经停的火车站停下，让旅客上下车，最后到罗奇代尔站，我们重新登上火车，返回布拉德福。
皮卡迪利站，曼彻斯特市内五个主要火车站之一
曼彻斯特市的中国城
我回到学校，已经是深夜了。回忆这次曼彻斯特之行，我深深地体会到了英国铁路服务的便捷、周到。英国的市际铁路交通之发达在世界上首屈一指，除了在农村腹地以外的任何地方，只需不到几英里的路程便可以到达一座火车站。由于英国铁路发达、地域狭小，而人口稠密，因此人们会对从英国的一端到达另一端的速度如此之快感到诧异。英国铁路网络遍布全国，覆盖面广，城市间铁路、城际铁路和地铁组成的轨道交通网络，具有良好的衔接性和可达性，形成了四通八达、高效便利的运输布局。乘坐英国铁路，到处可以看到和听到Service（服务）这个词。在各个车站，都安置有自动售票机。自动售票机采用多媒体触摸屏，设有不同的功能选择，确认后，车票即可从售票机的出口打印出来，前后过程不超过5秒钟，如果是现金购票，自动售票机接受硬币和5镑、10镑面值纸币。为了方便旅客，在自动售票机旁还安设了零币兑换机。旅客也可以在Ticket Point（售票处）直接购票，铁路客运提供了形式多样的客票价格，购买往返车票有较多的优惠，比单程车票只多几十便士。而且，无论城际还是城市间运输，均提供了不同种类、不同时间的非高峰期票价，旅客可以选择适当的票种和出行时间，最大程度地节约费用。铁路客票价格基本上走向市场化，每年可以按照通货膨胀率减1个百分点的比率上下浮动。我刚到英国时，花20英镑办理了一个铁路学生卡，凭这个卡，购买所有火车票都可节省三分之一的费用。长途旅行时，我们更喜欢提前在网上购票，输入个人的信用卡号及相关信息，车票即可寄来。提前预定的天数越多，票价越便宜。
曼彻斯特市中心的音乐喷泉
曼彻斯特市中心的瓦特塑像，曼彻斯特的发展得益于瓦特发明的蒸汽机
曼彻斯特的有轨电车，这是市区主要的公共交通工具
每到达一个城市，我都喜欢参观和品味它们的火车站。火车站一般都在市中心，车站都是开放式的，通常情况下旅客不需检票，可以直接出入车站。列车上工作人员只有一名司机，一名检票员和一名巡警。有时列车上除了司机没有其他工作人员。车站引导系统非常完善，各种引导标志图文并茂，清晰醒目，旅客按照指示标识可以比较顺利地进出站，无需工作人员引导。车站设立了计算机控制的信息引导服务系统，及时发布旅客列车到发等各种图文声像信息，同时连接自动语音装置，向旅客广播列车接近到达、晚点和出发的时间。在每个车站，都可免费取到各个线路的列车时刻表。
英国铁路拥有近200年的运营史，有着成熟的营销理念，列车运营公司把拓展市场营销、扩大市场份额作为立足之本和发展之源，把客运产品的发展战略定位在列车种类和优质服务上，进一步丰富了客运产品的内涵。在客运产品的设计、包装、储存和营销上，以安全、快速、舒适和不断降低成本为标准，逐步缩短客运新产品投放市场的周期。同时在定价上机动灵活，细化了市场分类，提高了铁路的竞争力。
1.2 轨道之源
俯瞰考西河谷
为了寻找现代铁路的源头，新年伊始的一个周六，我驱车3个小时，寻访了世界上第一座铁路桥—考西拱桥（Causey Arch）。
我驾车沿着A1国道，在纽卡斯尔南郊驶出高速公路，在崎岖的山路上颠簸了20分钟，前面出现了一片平坦的场地，这就是考西拱桥的停车场了。停车场入口处写着“野餐营地”，已经停了一些来郊游的家庭的车辆。
从考西河谷仰视考西拱桥
考西河谷现在成为野餐的场所
步出停车场，顺着山间小道走下山坡，大概200米就到了考西河谷，考西河上架着一座座木制的小桥，两边是悬崖峭壁和参天的大树。欢笑声从河边传来，是一些家庭全家老小坐在那里吃着野餐。我顾不得欣赏周围的自然风光，疾步奔向我此行的目的地。
从考西拱桥的桥拱下可看到历史的痕迹
拐过一个山坳，地势更加险峻，沿着河流向上游望去，一座石头拱桥豁然展现在眼前。桥的两端扎在峭壁里，那被历史的尘埃熏黑了的桥拱，在几十米的高空，向人们展示着近300年的沧桑。桥下的指示牌阐述了该拱桥的建设背景。
在汉语里“铁路”这个词，从字面上理解有“钢铁铺就的道路”的意思；而英语单词“railway”，则译为“轨道交通”。可是在轨道交通4000年的发展历程中，并非一直使用“铁”作为轨道。
关于考西拱桥的结构及历史介绍
在古代，畜力车是人们的主要交通工具，货物都是由马车来运输。可是当需要运输重载货物的时候，马车的局限性就出现了：一是承重限制，一匹马只能拉一节车厢；二是速度限制，马匹奔跑的速度是有限的；三是受坡度影响大，上坡的时候，坡度越陡峭，能拉动的货物就越少，而在下坡的时候，马夫必须用原始的木制手闸来刹车，以免车厢滑动过快撞上马匹。
为了解决这些问题，古人想了种种办法。古希腊人和罗马人经过实践，发现在石板路上开凿凹槽，来引导马车的轮子前行，一匹马可以拉动多节串在一起的车厢，从而增加了货物的承载量。当时两个槽道之间的距离，是依据罗马战车的轮距确定的，这也演变为现代铁路轨距（两根轨道间的距离）标准。
历史上记录的第一个采用这种槽道的道路是约公元前600年古希腊的“滑道（Diolkos）”，它有8公里长，槽道之间的宽度大约1.5米（5英尺），用于港口之间的重物运输。后来人们把这种槽道建在斜坡上，装满矿石的货车靠重力在石道上滑下山坡，再用牲畜把空车厢拉回坡上。在古代，只有港口和矿山需要连续地把重载货物从一地运到另一地，经过对这种槽道的多年的使用、改进和尝试，人们把那种刻在石头上的凹形槽道改进为用木头制作的轨道。
从16世纪开始，随着欧洲采矿业的发展，大量的矿石需要被运往各地。矿主们发现，在矿山和港口、工厂之间铺设轨道，可更有效地运输货物。1604年，在英国诺丁汉附近的两个露天煤矿之间铺设了3公里长的木轨“铁路”，这是英国的第一个矿山铁路。与原有的马车公路运输相比，这种木轨“铁路”提高了运力和运输速度，极大地降低了运输成本，满足了源源不断的煤炭运输需要。在发现了轨道运输的好处后，各矿业公司纷纷铺设这种木轨“铁路”，在竞争中，甚至发生了冲突。
关于木质轨道和车厢的介绍
这时的“铁路”运输，是马拉着木制车厢、采用木制的车轮在木制的轨道上奔跑。当时最著名的是纽卡斯特尔附近的“坦菲尔德箱式铁路”。这条线路于1725年开通，其部分线路一直运营至今。考西拱桥即属于这条线路的一部分。当时在这个险峻的河谷地带建桥是一个巨大的工程，需要巨额的资金，仅仅靠一个煤矿矿主无力承担，所以矿主们成立了一个行会组织——格兰德同盟，大家合资凑足了这笔钱。
从侧面看考西拱桥
当地石匠拉尔夫·伍德承建了这个桥梁工程，他采用古罗马的拱桥建设方法，从1725年开始，花了整整一年时间才建成，耗费了12000英镑。这座拱桥跨度30米，高度24米，在当时是英国最大的单拱桥，这个记录保持了30年。
现存的矿山铁路和车厢
有两条木轨线路通过这座桥：一条把煤炭从矿山运往泰恩河上的码头，另一条从码头运回空车厢。该铁路开通后不久即承载了繁忙的运输量，每天有930匹马拉着车厢通过此桥，平均每20秒钟就通过一节马拉的车厢，前后车厢之间的平均间距只有45米。这种繁忙状况只延续了几年，在1733至1738年之间，附近的煤矿关闭了；在1740年坦菲尔德煤矿发生了火灾，导致该煤矿关闭。煤矿数量的锐减，导致运输量的下降，至1770年，这座桥就很少使用了。
经过200多年的风雨侵袭，这座桥已经濒临垮塌了：桥面上、桥拱的石缝里长满了树木，支撑桥拱的两边峭壁上的石头也坠落了。1981年，当地郡政府出资修复了这座桥，工程师们采用当年的建桥技术，用一种特殊的树脂填充石料，一些石头还由钢箍固定。
登上拱桥，桥面上凹凸不平的路面还残留着当年木轨的痕迹。桥的两边安装了防护栅栏，防止游人坠落。一个当年木制的马拉车厢的复制品，威风凛凛地立在拱桥的另一边。
当年木质车厢的复制品
这种木制车轮和木制轨道易磨损、易腐蚀、不能承载过重的货物。随着工业革命的高速发展和技术的进步，木轨、木轮被铁轨、铁轮所代替。1732年，铸铁车轮就已经出现。1767年铸铁轨道开始代替木制轨道，这种铁轨每段长0.9或1.2米，在随后的20年间英国所有轨道全采用了铁轨。
考西拱桥桥面，为了游人安全，两侧安装了栅栏
随着运输量的增长，人们发现铸铁轨道非常易碎，尤其是蒸汽机车出现后，火车头常常把铁轨压碎，导致交通事故。这个问题困扰人们多年，直到1820年，约翰·伯金肖发明了轧钢轨道，彻底解决了这个难题。
早在石板槽道时代，马车的车轮是嵌进凹陷的槽道的，从而保证了车辆沿着轨道行驶。在木制轨道出现后，为了使车厢沿着轨道行驶，人们最早仍模仿槽道时代的办法，在轨道的外侧设立凸缘，车轮行驶在两个凸缘之间。后来工程师们发现，把这个凸缘从轨道移到车轮上形成轮缘，是更有效的办法，这就基本上确立了现代铁路的轨道和车轮的外形。后来，为了重载货物运输的需要，用于固定轨道的枕木被改为石质和水泥制造的轨枕，用石渣来支撑并保持轨道的水平。
考西拱桥旁边的铁道遗址
俯瞰考西拱桥
站在考西拱桥上，考西河水从桥下潺潺地流过，河谷中的微风阵阵吹过，我仿佛听到了300年前木轨马车的轰鸣声，嗅到了轨道交通发展4000年的历史气息。我在拱桥上缓缓地、反复地、一步一步地走过，力图追寻那从槽道到钢轨的4000年历史的脚步。晚霞映红了拱桥和河谷，我恋恋不舍地告别考西河，下一站，我准备去拜访斯蒂芬森父子，去揭开蒸汽机车发展的奥秘。
1.3 访问斯蒂芬森
斯蒂芬森铁路博物馆
新年过后的一个周末，我到英格兰北部城市纽卡斯尔参观了斯蒂芬森铁路博物馆（Stephenson Railway Museum）。乔治·斯蒂芬森和他儿子罗伯特·斯蒂芬森的名字在世界上家喻户晓，但是这个博物馆却位于纽卡斯尔东北部的一个小镇上，我用卫星导航才找到这个地方。
我兴奋地停好车，奔到博物馆门前，可是门前的通告让我的心凉了半截，上面写着“本博物馆开放时间：每年三月至十一月。”而当时是年初的一月份，博物馆不开放。我只好沿着博物馆的房子绕行，力图发现些什么。这个博物馆是利用以前的铁路测试车间改造而成的，两条铁轨通向博物馆，轨道上还停放着两辆老式的车厢。
走到博物馆的侧面，一个门上写着：经理办公室，我便抱着侥幸的心理，敲开了办公室的门。开门的是一位和善的老先生，他叫罗宾·吉普森，是博物馆的主管，当他知道我来自遥远的中国时，便热情地请我到其办公室谈谈。我对他说，斯蒂芬森在中国很著名，有很多的粉丝，我们也想写文章向中国人民介绍斯蒂芬森和斯蒂芬森铁路博物馆。罗宾很受感动，便陪我进入展厅，如数家珍地给我介绍博物馆的展品。
由于圣诞节前，附近的中小学刚刚在这个博物馆举办过活动，展厅里、展品上还到处都是圣诞节的彩带、彩球、玩偶。维修工人们在焊接、维修着展品，他们都热情地向我打招呼。面对着丰富多彩的展品，罗宾仔细地给我讲述了机车的发展史和乔治·斯蒂芬森的生平。
300年来，随着工业革命的发展，越来越多的专用铁路被建造，用来运输矿山、港口、工厂之间的货物。而大量的日用品的需求和人们旅行的需要，也催生了公共铁路的发展。铁路的建设和发展逐步成为关系到国计民生的大问题，为此从1662年开始，英国国会审议通过了一项又一项的铁路规划建设议案。随着铁路建设的发展，线路变得更长，运输更频繁且繁重，但那时候的火车是由马拉着运行的，一匹马拉着3吨重的货车，以6公里的时速运行，这种运力是很有限的。蒸汽机发明后，人们便自然想把这种强大的机器用到铁路运输上，这个尝试的过程是艰难而漫长的。
1711年托马斯·纽科门对蒸汽机在技术上进行了有效的改进，发明了他的第一台蒸汽机，用来从矿井里抽水。70年后，詹姆斯·瓦特和马修·诺尔顿为蒸汽机设计了曲柄，他们制造的蒸汽机能够用绳索把车厢从斜坡下拉到坡顶，是世界上第一次把蒸汽机用于铁路的人。
斯蒂芬森铁路博物馆珍藏的斯蒂芬森为基林沃思煤矿建造的蒸汽机车“比利号”，这是斯蒂芬森设计制造的第一批蒸汽机车之一
十年后，理查德·特里维西克终于制造出了能够在轨道上行驶的蒸汽机车，经过几年的试验，终于在1804年2月13日通过了测试。8天后，这台蒸汽机车在公众面前进行了表演，在一条矿山铁路线路上，该机车牵引着五节货车车厢，每节车厢里装载了2吨钢铁，还有70名观众跳上货车。该列车以8公里的时速运行了4个小时，成为世界上第一列旅客列车，而那70名观众有幸成为历史上第一批货车旅客。
当时蒸汽机车是一个新事物，人们都希望一睹这个喘着粗气的大机器是如何拉动火车的。特里维西克在伦敦建造了一个环形游乐铁路，好奇的市民可花1先令乘坐这列货车绕行一周，时速13公里。因为铸铁轨道很容易被压碎，特里维西克建造的机车不能太重，从而也就没有足够的力量来拉动更多的车厢，为此他在机车上设计了齿轮，通过齿轮咬合轨道上的轮齿来提高拉力。但是不久后随着轧钢轨道的出现，轨道可承受更重的机车，从而仅靠机车和轨道之间的摩擦力，即可提供足够的拉力，所以这个齿轮系统并没生存多长时间。
斯蒂芬森铁路博物馆的蒸汽机车藏品
斯蒂芬森铁路博物馆的蒸汽机车藏品
就在蒸汽机车的早期发展阶段，世界上第一条公众铁路—萨里铁路于1803年开通，它是一条双线铁路，马拉着车厢可在同一时间相向行驶。3年后，第一条公众旅客铁路在斯旺西开通，这是一条城市轨道公交线，有1.6公里长，采用马匹牵引。铁路对蒸汽动力的需求，一直激发着工程师们进行着勇敢的探索。这期间涌现了三位突出的蒸汽机车设计工程师：威廉·赫德利、提摩太·哈福克沃斯和威廉·查普曼。他们都为蒸汽机车的发展作出了很大贡献，尽管他们的名字至今仍鲜为人知。
乔治·斯蒂芬森出生地。当年房前的轨道现在已变为供居民散步的林荫道
乔治·斯蒂芬森1781年6月9日生于纽卡斯尔附近的维拉姆。这里是煤矿聚集区。他父亲是个煤矿工人，在蒸汽机房里烧锅炉，全家8口人的生活全靠父亲微薄的工资收入来维持。由于家庭贫困，童年的乔治被剥夺了上学的机会，直到18岁还不会写自己的名字。乔治和父母以及五个兄弟姐妹住在一间屋子里，就在离这间屋子前门一米多远的地方，有一条运煤用的轨道线路，每天一辆辆马拉的运煤车厢从他家门前经过，从小乔治就对铁路产生了浓厚的兴趣。他也常去父亲工作的地方玩，对着那台整天轰轰隆隆、永远不知疲倦的庞大机器一看就是几个小时，对机器上每一个部件都产生了深深的好奇。
乔治14岁的时候，跟随父亲到煤矿当了学徒工，工作是给蒸汽机添煤、加油和擦洗机器。他一有空就走近机器，仔细地观察它是怎样运转的，工作之余他常常偷偷地看机械师维修机器。他看的越多，头脑中的问号也就越多，有些问题问技师，技师也搞不清楚；他想看书又不认识字，没有文化的苦恼时刻折磨着乔治，于是他下决心要学习文化知识。那一年乔治已经18岁了，18岁的大小伙子报名到矿区里的一所小学校上学，孩子们都叫他“爸爸学生”。乔治白天做工，工作之余还得给人家补皮鞋、修钟表。每天晚上他就和七八岁的孩子们坐在一起上课。经过几年的刻苦学习，乔治终于能够看懂书上的文字了。后来，他又找来了不少数、理、化以及机械原理的著作，研究机械理论，探讨蒸汽机的奥秘。由于刻苦学习，他的文化知识和机械理论都有了很大进步，1803年，他被提升为煤矿的机械修理工。
斯蒂芬森铁路博物馆的蒸汽机车藏品
斯蒂芬森铁路博物馆的蒸汽机车藏品
斯蒂芬森铁路博物馆的内燃机车藏品
斯蒂芬森铁路博物馆的内燃机车藏品
斯蒂芬森铁路博物馆的内燃机车藏品
1806年乔治结婚了，有了一个儿子和一个女儿，但不久，他的生活就跌入了低谷。他的女儿刚刚出生就夭折了，次年，他的妻子也因肺炎而去世。随后，他的父亲被从蒸汽机里泄漏的热气烫瞎了眼睛。在25岁前后，乔治担负着照顾幼小儿子和伤残父亲的重任，以及父亲欠下的债务。当情况已经很糟的时候，乔治又被招募到了拿破仑战争的前线。从战场归来，他变得萎靡不振，甚至想过移居美国，但最终他还是留了下来，继续在矿井工作。
为了更全面地掌握蒸汽机的原理与结构，乔治不惜辞去工作，步行1500多里来到瓦特的故乡苏格兰。在那里经过一年多的刻苦钻研和实践，他不仅彻底搞清楚了蒸汽机的原理，而且掌握了煤矿里各种机器的性能和结构原理。1810年的一天，矿上一台机器突然出现了故障，许多机械师都束手无策。乔治毛遂自荐，熟练地找出了故障，把机器给修好了，从此乔治被矿上破格提拔为机械工程师。
从那年开始，他着手制造蒸汽机车。1813年他在附近煤矿观摩了用来从煤矿拉煤的“装有轮子的蒸汽锅炉”，这个笨重的装置由于在光滑的木轨上无法牵引，因此加装了一个棘轮，使其在轨道上滚行。1814年7月25日，乔治自己动手制作的第一台机车开始运行，取名“布鲁克”号。这台机车有两个汽缸、一个2.5米长的锅炉，有凸缘的车轮防止打滑，而铁轨是平缘的。它可以拉着8节矿车，载重30吨，以每小时6.4公里的速度前进。“布鲁克”号机车在乔治家门口的煤矿里的轨道上行驶时，司机是乔治的哥哥詹姆斯，给蒸汽机车的锅炉生火的是詹姆斯的妻子。第一次运行时，煤矿上居民看到蒸汽机车烟囱喷着火，轰隆隆地行驶起来时，都被震撼了。
斯蒂芬森铁路博物馆的藏品—斯蒂芬森发明的防爆矿灯
1815年乔治解决了一个亟待解决的问题——矿工使用的无罩油灯容易引起矿井瓦斯爆炸，为此他发明了安全矿灯，获得奖金1000镑，解决了他研制蒸汽机车机车遇到的经济困难。他继续研究提高机车功率的方法，发明了将废气从烟囱排出以使锅炉的燃烧室形成负压的抽风方法，提高燃烧效果，节约了燃料，使机车速度提高2～3倍，从而制成了可供实用的铁路机车。
斯蒂芬森铁路博物馆的内燃机车藏品
斯蒂芬森铁路博物馆的内燃机车藏品
在以后的10年中，乔治制造了12辆与“布鲁克”号相似的火车头。虽然在设计上没有突破前人的成就，但乔治还是自信地预言：“我深信一条可以使用我的蒸汽火车头的铁路，效果远较运河为佳。我敢打赌，我的蒸汽机车在一条长长的良好铁路上，每天可以运载着40～60吨货物行驶100公里路程。”乔治的火车大大提高了前人试制的机车的效率，乔治所创造出的这种新的陆路运输工具，开创了运输事业的新时代。但这种火车仍然有许多不足之处，常由于翻车事故造成人员伤亡。因此有人说火车不如马车安全，且蒸气机喷汽时产生强烈的噪音，惊吓牛马，所以一些人阻挡、反对使用火车。乔治对火车进行了改进，其中最重要的是减少了噪音。
斯蒂芬森铁路博物馆的电力机车藏品
乔治在机器方面的天分为他赢得了人们的极大尊重，1812年，乔治开始为格兰德同盟管理其名下所有煤矿使用的机器。格兰德同盟是英国众多煤矿矿主的联盟，由早期工业地区最富有的人们组成。他们都非常信任乔治的技术，并且，在他的自信的感召下，他们打算投资支持他实现自己的构想。于是，乔治立即着手研究如何用蒸汽机代替马来运输煤炭。
1823年，乔治作为总工程师，完成了从斯托克顿—达灵顿铁路（Stockton-Darlington Railway）的世界上第一条40公里长的商业性铁路工程。起初这条铁路不是为行驶火车而铺设的，而是为马车运输铺设的。经乔治的努力，终于促使委员会同意让蒸汽机车在这条铁路上行驶。1825年9月27日，当由乔治亲自驾驶着他自己制造的“旅行号”号机车，载了550名旅客，以时速24公里从达灵顿驶到斯托克顿时，现代铁路运输事业就从此诞生了。
在这期间，乔治建立了英国第一家机车厂。在这座工厂里，他和儿子罗伯特研制出一辆名叫“火箭号”的机车，它自重4.3吨，载重40吨。这辆“火箭号”列车时速达到30公里，给崛起的英国中部工业区的交通进行了一次革命。1829年铁路董事们悬赏500镑举行了一场蒸汽机车拉力大赛，比赛的标准是速度和载重。最终斯蒂芬森父子的“火箭号”赢得了比赛。
