悲喜交加的故事:英国铁路史1604-2019

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从二战结束到70年代初,世界各国的铁路经历了 “冰火两重天”;在公路运输和航空业突飞猛进之下,自由市场资本主义国家中,铁路面临着难以逆转的衰落和大量关停的命运;反而在中国等国家,铁路则得到长足发展,路线里程增长以 “万公里” 为单位。在两者之间,法国和日本等实行 “大政府大市场”、“有计划的资本主义” 的国家,则引领资本主义世界的铁路发展,由国有铁路部门主导了高铁的早期研发,进行了大规模的电气化和自动化,力图使铁路能够与公路和航空进行有效竞争。

1973年石油危机以来,法、日铁路现代化模式逐步扩展到全世界,使得1979-2019年间的四十年,成为铁路重生和发展的黄金时期;而即便是对铁路发展态度最为轻蔑的美国,最近也出现强有力的左翼声音,要求推行以高铁建设取代汽车和内陆航机为中心的 “绿色新政”(Green New Deal)。然而,直到近年中国投资介入之前,西非、拉美等发展中国家则在这四十年间,面临资本主义世界铁路在早段时期经历的困难,即:人民收入增加导致汽车拥有量飙升、政府因经济被国际货币基金强迫自由化而减少对铁路公共投资,甚至实施全面关停等。即便如此,在中国 “一带一路” 强力投资下,埃赛俄比亚和肯尼亚等国都初步实现了现代化铁路的重建,发展中国家铁路事业又迎来了新的机遇。中国在短短几十年内实现了他国在两百年内的铁路发展,在十年间建成近三万公里高铁,以及与欧洲实现取道中亚的货运火车直通,更是铁路发展四百年来罕见的大事。

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伦敦及东北铁路公司(LNER)最近引进时速225公里、由日本日立制造的 “东部”(Azuma)列车(左),特地从国家铁路博物馆借调在1938年7月创下蒸汽火车最高时速203公里的 “绿头鸭号”(Mallard)机车(右),以庆祝两代高铁跨越八十年的承传。

在这个 “大气候” 下,在铁路的祖国英国,最近二十年铁路发展的 “小气候”,也同样充满着冲劲和焦虑。成立于1948年的国营英国铁道(British Railways,下称 “英国国铁”)在1997年实施私有化和拆分,经过十年行政混乱之后,终于在2010年前后重新找到发展势头。目前英国铁路正处于大规模旧换新阶段,以新造车辆淘汰1970-80年代生产的车辆,以稍微缩减的规模稳健推行电气化和自动化。伦敦市早在2003年便于工党市长列文斯通(Ken Livingstone)推动下实行 “道路拥挤费”(Congestion Charge),目前收费为每天96人民币,迫使不少人放弃开车,改用铁路和公交车进城上班或消遣。伦敦地铁也在几条线路上实现了24小时无间断营运,舒缓深宵公交车的压力。

工党领袖科尔宾从伦敦前往纽卡斯尔会见选民

然而,大规模投资背后是英国工业实力和民众购买力的沦落:新购车辆几乎全数从欧洲大陆和日本入口,而被淘汰的车辆则代表英国本土工业衰落之前的最后产物。支撑大规模投资的是高昂得离谱的车费(在伦敦中央第一区,坐一站地铁票价为20人民币)和严重不足的班次,使保守党政府经常受到在野工党领袖科尔宾(Jeremy Corbyn)的指责。伦敦目前正在建造一条计划了几十年,从该市东北和东南部,到市西部以及希斯罗机场的 “X” 字形跨城地下铁路干线(Crossrail,后改名为 “伊利沙伯线” Elizabeth Line)。可是工程严重超支,且本来预算于2018年12月开通,现在看来至少要延迟到2021年或以后,使得有关部门受到政客和媒体猛烈抨击。

伦敦建造中的跨城地下铁路路线图

此外,铁路公司也深陷于劳资纠纷之中。2016年末至2017年初,南部铁路公司(Southern)试验由司机一人控制整辆列车,以让公司可以裁减列车长,结果酿成员工多月罢工,瘫痪了从伦敦到南部海岸的近郊和远程火车服务。2019年初,西南列车公司(South West Trains)重蹈裁减列车长政策的覆辙,导致员工连续罢工五天,从伦敦滑铁卢(Waterloo)总站到英国西南部的近远程列车服务全部瘫痪。工党科尔宾面对这些难题,直接在政纲里提出把铁路系统重新国有化。部分经营困难的私有铁路公司,例如伦敦东北铁路公司(LNER)最近也被运输部(DfT)接管,再次国有化。

尽管如此,现在的英国铁路正在经历着一个 “小阳春”,是继第一次世界大战以前和两次大战之间的第三次 “铁路黄金时代”。英国铁路在1997年私有化以后,虽然经历了不少挫折,还是在国民出行里程占有率、安全系数、误点率等指数上有所改善,且私有铁路公司也跟国家部委逐步建立起有机结合的体系,比如最近的大规模换车计划,就是由运输部、由私有铁路公司执行的。伦敦东北铁路公司(LNER)尚在私有阶段时,便从日本 “日立重工” 买来一批城际高速列车,它们竟然起了一个日文名字 “Azuma”,本意是指日本本州岛东部地区,寓意列车行驶的英国东部地区。其实,为列车改名字,是英国铁路的悠久传统,也是其人文气息的体现之处之一。

20世纪黎明期的高铁:大西部铁路 “楚若城号” 机车在1904年打破时速160公里。

1、英国铁路的人文气息

在火车之前,地表上速度最快的东西大概是鸟类。在铁路建造之初,就有英国医生警告说,坐在速度过快的火车上会使人疯癫,甚至超过某一速度,人体便会自动解体;又说,时速45英里(72公里)才是 “绅士的速度”。然而在维多利亚时代,英国各铁路公司竞争激烈,所以在19世纪中期,英国城际列车速度普遍已经超过时速100公里(62英里),这些迂腐言论也就不攻自破。在全社会适应了铁路和电报,追求物流和消息的传送速度下,火车也越跑越快。1904年,大西部铁路(Great Western Railway)“3440楚若城号”(City of Truro)机车在从朴里茅夫(Plymouth)到伦敦的干线上达到时速100英里(160公里),刷新了世界纪录 ── 而中国要到1997年才实现此速度。

(上)伦敦帕丁顿总站;(下)伦敦英皇十字总站。

火车站取代大教堂,成为工业革命的圣殿、文明进步的象征。两个修建于1852-53年的伦敦总站:大西部铁路的帕丁顿(Paddington)总站,以及作为哈利·波特出发车站闻名的大北部铁路(Great Northern Railway)英皇十字(King’s Cross)总站,都是车站建筑的代表作。前者长达两百多米的站台,完全由三个跨度介乎二十到三十米的拱形铸铁雨棚覆盖,中间镶上玻璃以透光,可以想象其对19世纪旅客的震撼。站台雨棚的铁骨设计精细,拱肩(spandrel)往往十分雕琢,镶上公司的标志。

站台雨棚铁骨拱肩两例:(上)埃里志(Eridge),1868年;(下)克特仍(Kettering),1857年。

英国的火车车辆设计,也跟世界其他地方差异甚大。英国是最早发展蒸气铁路的国家,1840年代便已经建成基本铁路网,且地势多山,需要隧道和弯道甚多,为了节省开支,英国的火车车辆断面和体积比欧洲火车要小一号,相比美国和俄罗斯的火车更是小上一半。最早设计铁路客车的人,都是建造马车的木工匠,自然把马车的规格和设计搬到铁路上。比如18世纪马车流行是四人或六人对坐的包厢,所以英国铁路客车最早的设计,自然也是把几个包厢并排而成,各有一道门,并不如欧美、中国的火车,有贯穿整个列车的走廊。这种没有走廊、乘客不能从一个车厢走到另一个车厢的客车,直到90年代初还在英国铁路上使用。另一项从马车设计搬来的特征,是英国铁路车厢两侧呈弧形。弧线的具体规格可以不一样,但鲜有两侧完全直板的设计;反而欧美和中国的客车,大多都是两侧直板的(高铁、地铁除外),各位下次坐火车时可以留意一下。车身的弧线是英国铁路设计的标志之一。英国工业设计的淡然优雅之处,往往是体现在这些见微知着的地方。

(上):18世纪的英国马车;(下)1990年代退役的电气化火车,保留了马车的弧形车身和包厢设计。

与历史上进行过社会革命的法、美等国不同,英国社会阶级分化和对立一直比较严重,国民的阶级意识浓厚,甚至达到一听口音便能猜到对方经济地位的程度。英国的火车似乎也反映着这样的社会结构。英国客车以前设头、二、三等。1844年,在政治家威廉·格莱斯顿(William Gladstone,后任首相)推动下,国会通过了 《铁路法》 ,制定服务最低标准。此前,三等车厢甚至不设上盖,任由乘客日晒雨淋,冬天常有人冷僵半死。1875年,中原铁路公司(Midland Railway)废除二等,得到其他公司响应,但三等的废除要到1956年才实施。有钱人和贵族经常坐比头等还高一级的 “普门”(Pullman)车厢。1859年,美国人佐治·普门创立普门客车公司(Pullman Car Company),设计了世界首辆卧铺客车,并向欧美各国售卖装潢极为豪华的客车,1874年引入英国。普门专列都有名字,比如伦敦往南海岸有四列 “淑女” 专列,去布莱顿的叫 “布莱顿淑女号”(Brighton Belle)。普门豪华客车的标志配色是上黄白色、下咖啡色,上书PULLMAN字样;而且由于车厢起初是由美国入口,所以采用了美式工艺标准,车身两侧并没有弧度,是直板的,也从一开头便有贯穿列车的走廊,方便穿礼服的服务员走动。

普门豪华客车的外观和内观

英国的机车,虽是死物,也有社会阶级之分。人们所熟知并喜爱的,是牵引特快客车的机车,这也可以说是机车中的上流阶级。这些机车除了号码,往往都有自己的名字,比如大西部铁路在1927年设计的6000系机车也叫 “君王型”(King Class),下面31辆机车全部按照英国历史上的君王命名,比如6000号就是 “乔治五世”,6023号是 “爱德华二世”。1923年设计的4073系又称 “城堡型”(Castle Class),下面171辆机车以各地城堡或贵族人物命名(幸好英国并不缺城堡和贵族)。伦敦及东北铁路(LNER)1928年设计的B17系机车,又称 “足球员型”(Footballer Class),以各地球会命名;本文稍后也会提到铁路公司和足球文化千丝万缕的关系。有些名字在机车被报废拆解后保留下来,移用在取而代之的柴油、电力机车,最近不少又移用在新造的动车组上。这似乎是英国和少数欧洲国家所独有的做法;中国的蒸汽机车虽然都有型号,如 “前进型”、 “上游型”、 “人民型”,但只有号码,基本没有专属机车的名字。当然,英国也有不少没有名字、不受关爱、默默无闻的机车,尤其是牵引货运列车、或是不出矿区的机车。客运机车颜色各异,奼紫嫣红,但货运机车基本只有墨绿或黑色。这些货运机车就像英国的工人阶级,尤其是矿工和火车司机,脸上抹了一层碳黑,缺乏上流社会的仪容,受社会蔑视。但大家心里都明白:没有这上千万工人(和数万辆货运机车)的日夜辛劳,为英国资本积累披星戴月、披荆斩棘,又何来上流社会的风流快活?

伦敦-中原-苏格兰铁路(LMS)“银禧型”(Jubilee Class)机车以殖民地命名,5611号又称 “香港号”。

(上)伦-中-苏(LMS)铁路6229号机车 “哈密尔顿女公爵”(Duchess of Hamilton),1938年; (下)默默无闻的矿区机车。

2、英国铁路的起源

世界上最早的 “轨道交通” 出现于古希腊。在希腊半岛中间,有一处在两边海洋之间陆地特别狭窄的地方,叫 “科林斯地峡”(Isthmus of Corinth,又译 “哥林多”)。为了让船只省却绕行希腊南部的麻烦,公元前600年左右便有人组织修筑了横跨地峡的6公里石轨道(Diolkos),船只可以放在车上运送到另一边海岸。轨道在希腊多次海战中发挥了重要作用,一直使用到公元一世纪,至今残存遗址。现代轨道交通的起源在16世纪的德国,轨道为木制,为便煤矿坑中推车而设。1604年英国中部诺丁汉 附近筑成 “沃拉屯车道”(Wollaton Wagonway),轨道仍为木制,是为英国轨道交通滥觞。18世纪末至19世纪初,英国和欧洲出现了两场短暂的运输革命。首先是私有公司或政府大规模建造数千公里的长途运河网络;其次是大量建造公路,特点是多层结构、石块铺面、中间隆起以便向两侧排水(即所谓马克当 “Macadam” 建造法)。两者都只能解决运输量的问题;时速10公里以上的大量运输基本不可能,所以运河和公路的重要性,在1830年代铁路兴起以后很快便被取代。

(上)希腊科林斯地峡石轨道遗址;(下)1908年英国中部最后的马车轨道,可见 “L” 字形铁轨。

英国历史学家霍布斯鲍姆曾经形容,在铁路诞生以前的世界, “只要能到港口,便能通世界”。由于风力航运发达,很多时候消息、货物和人员经海路传送速度远快于陆路,甚至跨国传送消息,比从首都传送到内陆乡镇还要快。交通革命的契机是英国煤矿业在工业革命中的突飞猛进。18世纪开始,英国轨道开始改用更耐用的铸铁轨道,以承载更重的马拉运煤列车;当时的铁轨为方便普通马车行驶,是呈 “L” 字形而不是 “工” 字形。1802年前后,英国矿业工程师理查德·特里维西克(Richard Trevithick)改良矿坑的抽水蒸汽机,增加其气压,并连上车轮,放在公路上行驶。1804年,机车首次被放到铸铁轨上行驶,蒸气火车正式诞生,但其起初并不成功,因为机车远比木制煤车笨重,脆弱的铸铁轨往往难以承受。蒸汽机车花了十年,要到1810年代中期才开始在矿区普及使用。

特里维西克的公路机车 “喷气魔鬼号”(Puffing Devil,上)和铁路机车(下)复制品。

最早的铁路是设置在矿区内,由矿场自行使用。1803年伦敦南岸开通由马匹拉动车辆的 “萨里铁轨路”(Surrey Iron Railway),也是使用 “L” 型路轨,一匹马可以拉动55吨重的列车。这条铁路的创新在于开放让公众乘坐,以及对外受理商业货运,但其运作方式更像一条收费公路:允许普通马车在车站付费后使用路轨,并可以在任何一处离开路轨回到公路上。铁路开始成为 “公共交通”。1825年9月在英国东北矿区开通的 “斯托克顿和达灵顿铁路”(Stockton & DarlingtonRailway),使用 “工” 字形路轨,是世界第一条使用蒸汽机车的公共铁路。佐治·斯蒂芬逊(George Stephenson)设计的 “机车一号”(Locomotion No.1)达到时速24公里,证明了蒸汽动力可以应用于大规模长途运输上,斯蒂芬逊也因此被称为 “铁路之父”。该铁路开通首三个月,便运送了一万吨煤碳,正式开展了大量陆路物流的年代。铁路沿线的煤炭价格因此从1825年的每吨18先令(今天换算成人民币大概是乘以1500倍,即1350人民币;如果按购买力计算则当然不止此数)下降到1827年的8先令6便士(637.5人民币),可见铁路物流对商品价格和资本累积的效用多么大。

(上)1803年开通的 “萨里铁轨路”;(下)1825年9月26日 “机车一号” 牵引 “斯托克顿和达灵顿铁路” 的开通首发列车。

3、土包子工程师:佐治.斯蒂芬逊

我们今天一般把 “工程师” 想象为一群受过高等教育、精通数学、擅于以复杂方式解决疑难的高级技术人员。法国在1747年便设立 “国家桥路学院”(cole nationale des pontset chaussées)训练工程师,开了工程训练专门学院的先河。然而在18世纪末、19世纪初的英国,很多不能负担高等教育的工程师都是 “倪志福式” 的、出身寒微、自学成材的工人;与其说他们是工程师,不如说是从传统工匠到现代工程师之间的过渡人物。其中的俵俵者便是刚才提到的 “铁路之父” 佐治·斯蒂芬逊。出生于1781年的斯蒂芬逊其实是个大老粗,父母都是文盲,其本人也是在18岁时,才意识到知识的重要,自费上夜校学会了读写和数学。斯蒂芬逊的父亲在矿场负责运作一台蒸气抽水机,佐治·斯蒂芬逊也因此当起矿场的工匠,在1814年参考抽水机设计,拼凑出他的第一台蒸汽机车,并且在接下来的十年间拼出20多台机车。1825年他为斯托克顿和达灵顿铁路设计的 “机车一号” 也是从矿区机车设计演变而来,结果使他一炮而红;斯蒂芬逊一下子从小矿场走向大世界。

佐治·斯蒂芬逊(右)及其儿子罗伯特

如前所述,在铁路出现之前,英国已经发生了大规模修建运河与公路两场交通革命。在棉纺重镇曼彻斯特与港口利物浦中间有两条运河,但都不是直达的,而是曲曲折折地把中间的小镇连接起来,且只能走最平坦的地形,结果50公里的路程弄成80公里长的运河,用马拉窄船(barge)从曼彻斯特走到利物浦,需24小时;公路马车虽然只需4小时,但载不了重的货物。运河公司于是坐地起价,受到两地商人的痛恨;他们在新生的铁路里看到了希望,并请来斯蒂芬逊测量路线。斯蒂芬逊深知自己训练不足,于是广收徒弟,由徒弟们负责最精准的设计工序;而幸好斯蒂芬逊也具有慧眼,请到不少人才,之前也把自己的儿子罗伯特(Robert Stephenson)送到爱丁堡大学接受正规高等教育,让他回来担任自己的得力助手。

查特沼泽(Chat Moss)上的利物浦-曼彻斯特铁路路堤

自从大规模修筑运河和公路的年代,英国国会便有法定权力,审批所有运河、公路、铁路修筑项目。要修一条铁路,该公司必须向国会提交法案,国会的项目委员会也对路线测量的水平有很高的要求,以确保方案可行;只有当国会通过法案,铁路公司才能进行征地等工作。于是利物浦-曼彻斯特铁路公司,便把法案和斯蒂芬逊测量的仔细路线图提交国会,斯蒂芬逊也被要求作为专家证人接受议员们的质询。铁路要经过一个叫 “查特沼泽”(Chat Moss)的地方。很多不齿于铁路崛起的运河工程师,都散播谣言说沼泽上走不了铁路。议员们于是质问斯蒂芬逊:这段到底怎么施工?斯蒂芬逊其实胸有成竹:挖两条平行的水沟,进行抽水,并在水沟之间以木头和石块垒起路堤,再由路堤自己下沉的重量,把沼泽地里的水彻底挤出来。然而到了国会议事堂,也许是因为紧张,也许是因为词汇不足,笨嘴笨舌、满口东北口音的斯蒂芬逊,只能战战兢兢地说:“把铁路浮起来。” 结果他遭到出身精英学校、身为律师的议员们的耻笑。”浮?怎么浮?哈哈哈!” 接下来发言的运河工程师,明显受过良好教育,口音也像个出身上流社会的人,马上借机猛烈抨击斯蒂芬逊的施工方案。铁路法案几乎因为斯蒂芬逊的失言而遭到国会否决。

好不容易得到国会批准了,利物浦-曼彻斯特铁路又遇上一个难题。公司内的保守派认为,应该以不能移动的大型蒸气机,绞动钢索牵引列车,跟现在的香港山顶缆车差不多。为验证斯蒂芬逊坚持 “使用轮子上的蒸汽机车更好” 的主张,铁路公司在兰开夏郡的雨山(Rainhill)举行了一场 “机车赛跑” 比赛,斯蒂芬逊在内的五名发明家参赛,每人设计了一款形状各异的机车;其中有一台机车,竟然只是一匹马在连着车轮的 “跑步机” 上跑,结果马上被取消资格;其余有两台机车的锅炉是竖放而不是横放的。佐治和罗伯特·斯蒂芬逊两父子设计的 “火箭号”(Rocket)大获全胜,在一处陡峭的坡道上也能达到时速19公里,证明蒸汽机车完全能够胜任。

1829年雨山试验中入围的五款机车,图正上方为胜出的 “火箭号”,图左下角是 “无敌号”。

但斯蒂芬逊父子为了胜出,其实用了无耻的手段。当时参赛者之一是提莫西.哈克沃斯(Timothy Hackworth)所设计的 “无敌号”(Sans Pareil)机车,是斯蒂芬逊 “火箭号” 唯一劲敌。哈克沃斯也是有名的矿场蒸汽机车设计者,一样有十多年经验,但赚钱能力远不如斯蒂芬逊,自己没有条件制造一辆机车。哈克沃斯不虞有诈,把图纸送到斯蒂芬逊的工场,付钱让他们建造了 “无敌号”。比赛那天, “无敌号” 开车不久,汽缸便爆开了,蒸气大量涌出。尽管如此,半瘸的 “无敌号” 还是拉着25吨的列车,以24公里时速跑了两个小时。事后检查发现, “无敌号” 原来应该有22.2毫米厚的汽缸壁,竟然被斯蒂芬逊父子做成只有1.6毫米厚。但是赛果已定,米已成炊,斯蒂芬逊的 “火箭号” 获得批量生产,在棉纺重镇曼彻斯特和利物浦港口之间,拉动时速能达到50公里的客货列车,两个多小时便能直达,直接推动了英国的出口型工业革命;火箭号的基本设计,即横放锅炉、横放汽缸,成为此后一个半世纪蒸汽机车的基本型态,火车也成为了地表上移动得最快的物件。

威廉·赫斯基森被 “火箭号” 机车辗毙

1830年8月15日,利物浦-曼彻斯特铁路开通,曾打败拿破仑的军事元勋、保守党首相惠灵顿公爵(Duke of Wellington)亲临利物浦车站,乘坐首趟列车。斯蒂芬逊亲自担任司机,把列车开到时速48公里(30英里)。从未经历如此风驰电掣的惠灵顿公爵,在客车上连喊 “漂亮!” “不得了!” “飞得像炮弹一样!” 然而乐极生悲,铁路开通首天便辗毙了人,而且死者来头不小,是辉格党(后來的自由党)首领之一、利物浦国会议员威廉·赫斯基森(William Husskisson)。当时英国经济低迷,农业连年失收,辉格党领导着自由化运动,要求保守党政府实行男性普选,赫斯基森因此与惠灵顿公爵积怨极深。铁路开通那天,有人建议赫斯基森跟惠灵顿公爵藉此历史时刻,在中途站握手言和。中途站有两条轨道,惠灵顿公爵的客车在第一轨。赫斯基森打算横过第二轨,到首相的客车去。第二轨上忽然来了由 “火箭号” 牵引的第二趟列车,赫斯基森于是跑回第二轨旁边。恰在此时,有人从惠灵顿公爵的客车里招手,让赫斯基森赶快上车,赫斯基森于是再次飞跑越过路轨,结果被 “火箭号” 辗断左腿,不久死去。惠灵顿公爵的火车到了曼彻斯特车站,被数千名愤怒群众包围喝骂,有人甚至拿出法国的蓝白红革命旗帜挥舞,公然挑衅首相。

利物浦-曼彻斯特铁路的出师不利,并不阻碍它成为极大成功,并引起欧美广泛仿效。英国马上出现第一次 “铁路狂热”(Railway Mania),大量私人公司向国会提出铁路计划。1832年英国粮食丰收,翌年国会通过批准成立股份制银行,保守党国会也通过了局部选举改革,这都极大刺激了市场发展,给铁路带来大量融资,1834-1835年于是成为第二次 “铁路狂热”,直到1835年农业失收、银行加息为止。斯蒂芬逊的时代来了;他担任 “伦敦-伯明翰铁路” 和在伯明翰-曼彻斯特之间的 “大交汇铁路”(Grand Junction Railway)总工程师,筹划从伦敦到利物浦的干线铁路。出身工匠的斯蒂芬逊是个典型的 “师傅”,独揽生意,独吞工程费用,分给徒弟们的报酬只有九牛一毛,且极具自卑感和控制欲,这就为他和徒弟们以及自己亲儿子的紧张关系埋下了伏笔。

(上)工程师约瑟夫.洛克;(下)钉在石块上的早期铁轨。

“大交汇铁路” 给斯蒂芬逊的工资是一年1500英镑(等同今天225万人民币),而他的大助手、28岁的约瑟夫.洛克(Joseph Locke)只有100英镑(15万人民币),但要负责解决所有工程难题。洛克接受过正规工程训练,很早便提出了一套 “坡道理论”(Theory of Gradients),能测量出施工最便宜、坡道最适合蒸汽机车行驶的路线。斯蒂芬逊为 “大交汇铁路” 拟定出粗略方案后,便退居幕后,交由洛克主持精细测量;假如没有洛克, “大交汇铁路” 的线路根本测也测不出来。洛克的才华引来了师傅的忌妒,但到处招揽生意的斯蒂芬逊又无法不用洛克。1833年,斯蒂芬逊按照洛克的方案,提出修正一处的路线,以减省成本。董事局不但赞扬斯蒂芬逊,还把他的工资从1500英镑加到2000英镑。洛克极为不满,也要求增加工资;董事局不但批准把洛克的工资加到800英镑(150万人民币),还附带200英镑杂费;兴高采烈的洛克马上选好日子,跟订婚多时的未婚妻结婚。

江郎才尽的斯蒂芬逊,在测量新铁路时错漏百出,多次需要洛克进行修正。有一次,斯蒂芬逊粗略设计了一条铁路桥,只给了包工头一些含糊的规格;洛克马上约上包工头,在早餐桌上清楚列出斯蒂芬逊的错误,迫使包工头把工程费用减少6000英镑(900万人民币)。又有一次,斯蒂芬逊负责在一座山两头钻挖隧道。挖到一半,洛克突然发现误差极为严重,中间不可能对接,于是力挽狂澜,纠正了隧道走线。自此以后,郁郁寡欢的斯蒂芬逊,虽然照样领受作为铁路总工程师的丰厚工资,却不愿再参与到铁路测量工作中,经常拒绝响应董事局有关技术问题的提问,又或者是拖延多月以后,才极不情愿地回信。1834年,“大交汇铁路” 董事局要求斯蒂芬逊提供路轨规格,遭到拒绝。其实斯蒂芬逊的方案来自矿区经验:把短铁轨钉在石块上。这根本不适合火车高速行驶。得不到斯蒂芬逊回答的董事局,决定减去他的一半工资,并把洛克升职为与斯蒂芬逊同级;洛克然后提出:以多条横放的木枕承托长铁轨 ── 这也成为日后一切铁路的标准。斯蒂芬逊抓住一切公开和私人机会,中伤洛克、放狠话,结果洛克精神崩溃,幸好得到新婚夫人的照料才康复过来,继续工作。1838年9月10日,全长370公里的伦敦-利物浦铁路干线终于开通。

伦敦尤斯顿(Euston)总站是往利物浦干线的起始处,车站门口的罗马拱门于1961年拆除。这项决定受到文化界猛烈抨击,是英国古建筑保存运动的开始。

4、“铁路狂热” 与 “铁路之王” 佐治.哈德逊

1840年鸦片战争之际,全英国已经有2400公里(1500英里)长的铁路,到1844年增至3437公里(2148英里)。1844年夏天起,英国金融界展开了大规模融资修筑铁路的第三次 “铁路狂热”,成为继1720年南海泡沫(South Sea Bubble)之后最大规模的股市泡沫。其实在第三次 “铁路狂热” 之前,英国一些有识之士,包括罗伯特.斯蒂芬逊和约瑟夫.洛克在内的不少铁路界领军人物,都指出铁路必然成为投机对象,政府应该介入进行监管,减少竞争,以保护既有铁路公司的发展前景;罗伯特.斯蒂芬逊也要求政府规管车费和铁路公司股息。同一时期,在海峡对岸的法国则采取 “有形之手”,由国家指导铁路网发展,先指定需要发展的线路,然后为线路进行招商引资;这种模式也受到一些英国铁路界人士支持。然而他们的争拗一直到1850年代中期还没有解决;深陷亚当.斯密“自由放任” 思想的英国财经界和政界,坚信政府应该鼓励无形之手,允许铁路公司进行最大程度的竞争,结果私有铁路公司提交国会的铁路法案数以千计;在某同一条线路上,竟然出现多达十九项重迭而互不相关的投资计划。幸好,跟大部分泡沫不同的是, “铁路狂热” 中提出修筑的铁路共有15300公里,虽然其中不少都没有成事,但也有大量过关的方案,铁路里程最后增加了一万公里,为英国创造了大量工业资产,打造了基本物流网络。

1860年代的三等 “国会列车”

1844年夏天第三次 “铁路狂热” 的出现,跟上文所述、由威廉·格莱斯顿在国会推动的《铁路法》有关。该法规定了铁路最低服务标准,包括车费不得少于每英里一便士、车速不得低于时速19公里、三等乘客必须有座位、每人可以携带25公斤(56磅)的行李,条件比现在的 “廉航” 还要好。及至1850年,铁路乘客总旅程的55% 都属于这些 “每英里一便士” 的 “国会列车”(Parliamentary Trains)。但是《铁路法》同时修正了 “铁路公司在向国会呈交计划前,必须持有等同于股本10% 的现金押金” 的规定,把押金减为5%,并废除了 “押金须由三分之二股东筹措” 的条款。由于股票可以成为借款抵押品,新规定马上鼓励了疯狂的铁路投机。而因为修筑铁路计划深入乡间,英国立刻出现全民下海炒股的现象,很多本来与投机无涉的人,都把铁路股票视为保值、增值的途径,上至公爵夫人,下至寡妇、少女、牧师、军人、裁缝,都纷纷购买铁路股票。在金融业缺乏监管的情况下,英国各地大大小小的市镇都出现股票行,商人向小市民以现金高价购买地方铁路股票,然后拿到大城市炒卖。铁路公司的宣传也越来越不负责任,把铁路所经过的崎岖险要地势描写得越平坦越好,以起建筑可不费吹灰之力、无需高昂经费的假象。有铁路公司甚至宣称,建造过程中所开采的石材, “可以完全抵销建造费用”;如果属实,那些石材的价钱,恐怕比黄金还贵。

“铁路狂热” 中,铁路公司代表争相把计划呈交国会。

在全民下海炒股风潮中,出现了一个叫佐治.哈德逊(George Hudson)的传奇人物。哈德逊被称为 “铁路之王”,在高峰期控制占全国四分之一铁路,共一千六百余公里,分属十多家铁路公司,代表了总值一亿英镑(1500亿人民币)的投资,并源源不绝把无数铁路计划,送到被他贿赂的国会议员跟前。哈德逊出身农家、推销员,只受过很少正规教育,所以跟佐治.斯蒂芬逊惺惺相识,关系密切,一起大搞矿场、铁路投资;哈德逊管钱,斯蒂芬逊既管钱也管技术。哈德逊的第一桶金,来自哄得老板临终时给他一大笔遗产。他后来从政,参加了保守党在东北城市约克 的党部。当时英国并没有秘密投票制度,投票方式是在一大群人中喊票,而且尚未有针对选举舞弊的法例。自由派的辉格党 一贯请来流氓恶棍恐吓、毒打保守选民,但精明的哈德逊却花钱大规模买票,大搞舞会、万人宴。结果他成功为保守党攻城略地,也替自己广结良缘,于1837年当选约克市长,以他的东北口音喊出口号: “把所有铁路都拉到约克!”(Mek al’trailways cum t’ York!)

佐治.哈德逊

控制一千多公里铁路的哈德逊,做了一件只有他才能做到的事情:设立 “铁路清算所”(Railway Clearing House)。铁路清算所是做什么的呢?简单来说,在它设立之前,如果从A到B是一家铁路公司,B到C是另一家,那么从A坐车到C,就必须在B那里买到C的车票,不能在A直接买到C的车票。要是人坐车还好,但物流就很麻烦。有次,某贵族要从A送一匹马到C,结果在B车站的两家公司的人员都不愿处理,该贵族只好派仆人到B车站付运费,并且亲自把马从一家铁路公司的货车拉到另一家公司的货车。铁路清算所彻底解决了这些难题,实现了全国联运。自此以后,从A站可以买直通到C、D、E等国内任何一处的车票,或者办理A到C、D、E的货运,然后由铁路公司的代表在清算所中,按照乘客和货物使用了各公司多少英里的路段,决定该项收益应当按照怎么样的比例分派给相关的公司。为此,铁路清算所聘有专门制作地图的人员,图上清楚标出每家公司每段铁路的准确里程、交汇点具体位置等信息。清算所成立之初有九家公司,其中六家由哈德逊控制,所以清算所局部解决了自由市场制度下,缺乏政府引导铁路统一发展的缺陷。

清楚标出各公司里程的铁路清算所地图,现在是进行铁路历史研究不可少的工具。

1844年6月18日,哈德逊所控制的中原铁路公司(Midland Railway)首趟列车从伦敦尤斯顿(Euston)总站经约克出发到纽卡素(Newcastle),用9小时走完马车需要36小时才能完成的485公里,平均时速为54公里,震撼全国。哈德逊为了阻止其他铁路与之竞争,手段包括买下对方必须途经的大片土地。 在哈德逊以前,历经航海、运河、公路、铁路四次交通革命的英国商界,本来已经具备严谨的会计制度,然而哈德逊最痛恨条条框框,下令自己的铁路公司废除会计系统,所有的数字只能存在于他自己的脑海里,不能见诸文字,也不接受审计师(核数师)监察。收惯了10% 股息的股东们也对此爱理不理,甚至受 “每位股东都是对自己负责的审计师” 这条咒语紧箍着。一些经营不善的铁路也主动邀请哈德逊出任董事,比如濒临破产的东郡铁路公司(Eastern Counties Railway)请到哈德逊之后,马上宣布可以派息10%,使从未收过分文股息的股东欣喜若狂。

哈德逊竞选新德兰国会议席海报,”哈德逊” 机车拉着 “新德兰”、“繁荣” 和 “贸易” 车皮。

哈德逊名下铁路的财务状况,于是成为英国商界上下都无意戳破的一个骗局。在哈德逊圈子内的人,不久便开始对他产生警惕,佐治.斯蒂芬逊从1845年也开始疏远哈德逊。1847年铁路狂热崩盘,哈德逊再也无法派出丰厚的股息。1849年2月15日,中原铁路公司举行股东大会,在股东们的愤怒质问下,哈德逊承认操控账目;在2月28日东郡铁路公司的股东大会上,哈德逊更被迫承认自己从来都没有建立清晰的账目,且一直以来都是在股东们筹集的股本之中挤出派息的钱,所谓 “派息10%” 根本是个庞氏骗局。”铁路之王” 神话幻灭,破产的哈德逊潜逃外国避债,到1870年国会废除破产者徒刑以后才回国,翌年病逝,出殡当日万人空巷。哈德逊是自由放任投机的写照,但他以一人之身,推动了全国铁路干线统一发展,在英国铁路史上留下了不可磨灭的功劳。

5、天才与白痴:布鲁内尔与宽轨高铁之梦

1828年1月12日,在伦敦泰晤士河的河底,一群工人正在近乎漆黑的隧道工地中奋力挖掘。这已经是泰晤士河马车隧道施工的第三年,但工人们挖掘进展非常缓慢,每天平均只有三到四米,而且去年(1827年5月18日)已经发生过坍方,工人们都犹有余悸。突然,隧道墙壁在哗啦一声中又土崩瓦解,河水源源不绝涌入。人群拼命向紧急出口奔跑,但跑到那里才发现门竟然被反锁,六名工人当场淹死。另一人则跑到一个平常被反锁的出口,往死里敲门。幸好包工头刚好在门外不远处,在听到慌张的敲门声之后,马上跑去拿了一把斧头,把门劈开。好不容易劈开了门,那个男人也随着大股洪水被冲出门外,但已经失去了知觉。包工头和其他工人连忙搧他的耳光,按压他的胸口,那人 “咳咳” 几声,吐了一大口水,才慢慢醒了过来。

凿船虫和隧道挖掘盾(Tunelling Shield),是现代隧道钻挖机的始祖。

这个大难不死的人叫伊桑巴德.铿顿.布鲁内尔(Isambard Kingdom Brunel),日后将成为大西部铁路(Great Western Railway)总工程师。在2002年英国广播公司举办的 “最伟大的一百名英国人” 评选中,伊桑巴德.布鲁内尔名列第二,仅次于丘吉尔。泰晤士河隧道(Thames Tunnel)是他父亲、法国裔工程师马克.伊桑巴德.布鲁内尔 (Marc Isambard Brunel)负责的项目。从1799年开始,便一直有人尝试在伦敦东边船坞区钻挖马车隧道。上文提到的蒸汽机车发明者理查德·特里维西克(Trevithick),也在1805年投身于此计划。然而伦敦土壤属松软的黏土,不能像花岗岩般支撑隧道壁,造成施工上的极大困难,迫使特里维西克放弃计划。1818年,马克.布鲁内尔据说是受到啃食木船壳的凿船虫(Teredo navalis)坚硬的头部所启发,提出 “盾构法”,即在隧道挖掘前方筑起一个三层的木框,每层都有工人挖前方的泥土。挖了一段距离后,再把木盾往前推,然后马上在木盾后方砌起砖墙;如此每天向前挖三四米,也砌三四米的砖墙,直到整条隧道完成挖掘为止。泰晤士河隧道最后挖了整整18年,在1843年才开通,其本来是供马车行驶,但耗尽金钱的隧道公司,竟然无法提供修建供马车进出隧道的坡道。这条筹建了40多年的隧道,最后只能供以楼梯进出的行人使用,内里的漆黑环境以及众多暗角,更是使它成为娼妓和小偷的工作场所。1865年,东伦敦铁路公司(East LondonRailway)收购泰晤士河隧道,把它改成一条地铁隧道。2010年,地铁(Underground)东伦敦线被改组为 “地上铁”(LondonOverground)的一部份,此隧道仍在使用中。

1843-1865年作为行人隧道的泰晤士河隧道,今天是地铁隧道。

上文提到的英国史学家霍布斯鲍姆(Hobsbawm),把1789年法国大革命到1914年第一次世界大战之间的时期,称为 “长19世纪”(Long19th Century)。布鲁内尔家族就是长19世纪的产物,且几乎所有人都有大难不死的好运。马克.布鲁内尔1769年出生于路易十五治下的法国,是第二子。按照天主教法国传统,第一子承继父业,第二子通常要当神父,于是马克在11岁就被送到修道院。痛恨古希腊语和拉丁语课、但热爱画图和数学的小马克,最后并没有如家庭所愿,在修道院得到教化,反而学到了木工技术,并于1786年参加了法国海军。1789年法国大革命爆发时,马克正随海军派到外地。1792年,马克所在的护卫舰解散人员;深受帝制军事思想洗礼的马克回到鲁昂(Rouen),马上对大革命后的政治产生反感,并在巴黎鲁莽地公开演讲,预告革命独裁者罗伯斯庇尔(Robespierre)必将败亡,结果被当局追缉,需要流亡出国。

马克.布鲁内尔(Marc Brunel)和他的美国国会大厦设计

在鲁昂的时候,马克认识了一位来自英国的家庭女教师苏菲亚.铿顿(Sophia Kingdom),两人开始交往。但马克不久便要逃亡,登上 “自由号”(Liberty)帆船前往美国,被迫把苏菲亚留在鲁昂。在罗伯斯庇尔的红色恐怖下,苏菲亚被诬为英国间谍,遭到逮捕,每天都在等待处决。1794年7月27日,恐慌的国民议会通过打倒罗伯斯庇尔,并在翌日把他送上断头台,史称 “热月政变”(Thermidorian Reaction),苏菲亚也因而获释,翌年回到英国。流亡美国的马克,则担任纽约市总工程师,并曾经参加美国国会大厦的设计比赛,但方案并没有获得采纳。1799年,听说苏菲亚尚在人世的马克赶往英国,两人于1799年11月1日成婚,并于1802和1804年诞下两名女儿。

惠灵顿公爵

马克听说,正与法国海军战斗的英国海军,每年需要十万个滑轮,但全部都只能手工制造。精通木工、深明工业革命批量生产理念,且痛恨法国革命政权的马克,发明了一台无需熟手工人操作的滑轮组件制造机,得到英国海军采纳,出资在海军军港朴次茅斯建立一所有45台机器、年产十三万个滑轮的工厂。1806年4月9日,伊桑巴德.铿顿.布鲁内尔在朴次茅斯出生。然而马克并不精于营商,于1821年5月被颁布破产令。当时在英国,破产者必须坐牢,直到能够清偿债务为止,家人也可以在牢中陪伴。习惯了跟马克出生入死的苏菲亚,陪着马克坐了88天牢。在牢里,马克写信给俄国沙皇亚历山大一世,希望去圣彼得堡为俄国政府效劳,包括在圣彼得堡涅瓦河底修筑隧道。英国政界重量级人物如惠灵顿公爵,深恐英国将失去马克这位富有才华的工程师,施压要求当局介入。最后政府决定出资五千英镑,清还了马克的债务,把他释放。

由于有马克这位父亲,伊桑巴德.铿顿.布鲁内尔(下称布鲁内尔,因其远比父亲有名)的工程训练水平起点非常高。相比起出生于1781年的佐治.斯蒂芬逊,布鲁内尔晚了一辈,反而跟出生于1803年的罗伯特.斯蒂芬逊和出生于1805年的约瑟夫.洛克同属一辈。这一代工程师的共通点,是他们都诞生于从事工程的家庭,受过正规工程训练,并且浸淫在工业革命中 “主宰自然”、“人定胜天” 等理念之中,极具进一步推进大型产业化的野心。他们是上升之中的社会阶层。如果说在佐治.斯蒂芬逊年代,流行科学想象还停留在牛顿物理,那么在布鲁内尔、洛克等人的年代所流行的政治哲学,已经是提倡以基础设施连接世界、按科学原理发展社会、由产业阶级代替贵族执政的圣西门主义(Saint Simonianism),以及由出生于1798年、曾任圣西门秘书的奥古斯特·孔德(Auguste Comte)所发展的 “实证主义”(Positivism)。这些哲学虽然都是在法国首倡,但也对英美有一定影响,尤其是因为英国上流社会中,不少人精通法语,包括布鲁内尔。圣西门主义者也推动了英国的激进政治,与罗伯特.欧文(Robert Owen)等深信工业革命理念的英国空想社会主义者有联系;当中的不少人本来就深受边沁(Jeremy Bentham)的功利主义(Utilitarianism)影响。

伊桑巴德.铿顿.布鲁内尔(Isambard Kingdom Brunel)

小布鲁内尔初出茅庐、一鸣惊人之作 “克利夫顿吊桥”(Clifton Suspension Bridge),却因为种种原因,在他死后才得以完成。1828年泰晤士河隧道意外后,布鲁内尔到西部港口布里斯托 休养。布里斯托并不是海滨城市,船要通过流经该市的艾芬河(River Avon)出海,但由于河道够深,使得内陆的布里斯托,得以成为海军和商船躲避大西洋风暴的良港。休养中的布鲁内尔,听闻该市一直想在市西部克利夫顿修建一条跨河公路桥,打通西部公路交通。然而海军当局所设的条件极为苛刻:桥面必须离开水面30米,以便大型帆船通过。1753年布里斯托商人威廉.维克(William Vick)临终时在遗嘱规定,遗产内的一千英镑(现相当于150万人民币)成立基金,当利息达到一万英镑时,就要公开招标建造跨河大桥。1829年,基金总额已经达到八千英镑,但18世纪的工程师提出的大部分方案,都是建造大型的石拱桥,其规模显然超乎任何其他同类桥梁,且其造价大概在基金的十倍(八万英镑)以上。基金的管理者于是举行比赛,奖金为100几尼(“guinea”,100几尼即105英镑,现为人民币15.8万)。布鲁内尔决定参赛。

克利夫顿吊桥

布鲁内尔有可能是参考了由英国著名公路工程师托马斯.特尔福德(Thomas Telford)所设计、于1826年开通、桥面高度同为30米的梅奈海峡公路吊桥(Menai Suspension Bridge)。他提出在艾芬河上修建一条铁链(不是现在一般的钢索)吊桥,铁链两头以两座仿埃及风格的桥堡所固定。评审委员会找到特尔福德,要求他在五个筛选出来的方案之中挑选出胜出者。然而特尔福德却借故把五个方案全部否决,然后提出他自己的吊桥方案,造价高达52000英镑。布鲁内尔于是提出了一个便宜一万英镑、跨度宽六倍(214米)、桥面高达76米的吊桥方案,并且发动报刊舆论攻势,又亲自拜访评审委员进行游说,成功争取到委员会接纳他的方案。然而该桥在1831年开工后不久,国会上议院否决了选区改革法案,使布里斯托发生一场连续三天的暴乱,摧毁了该市的商业,桥的工程也只好一直烂尾;直到布鲁内尔在1859年去世后,才有人提出把桥修完以作纪念。刚好布鲁内尔所设计的一条跨泰晤士河的人行桥需要拆除,改筑为铁路桥。这条人行桥的铁链于是被移用于克利夫顿,吊桥最后在1864年开通。

大西部铁路起初的路线,图右是伦敦,图中央红线末端是布里斯托,左上方是威尔斯。

布鲁内尔从此与布里斯托的商人阶级结下不解之缘。迅速复原的布里斯托需要一个直达首都伦敦的交通方案,商人阶级也把希望寄托在铁路这种新科技上。1833年1月底,布里斯托各商业单位召开大会,成立 “布里斯托铁路委员会”,本来打算价低者得,邀请布鲁内尔跟其他几名工程师竞赛,提出最便宜的方案。其中一位参赛者是一名煤矿铁路工程师,必然会按照矿区标准和经验,提出一个极为便宜但不适合高速、高运量城际运输的铁路方案,并且必然胜出。布鲁内尔闻讯后,不厌其烦地屡次拜访铁路委员会内的布里斯托码头代表,又写报告据理力争,认为不应该举行一场价低者得的比赛,并提出自己的路线方案:一条坡道极少、适合列车高速行驶,且预留向西北的威尔斯方向发展的路线。在拉锯两个月后,铁路委员会经过激辩,以一票之差通过由布鲁内尔担任铁路工程师;布鲁内尔也把铁路改名为 “大西部铁路”(Great Western Railway,“GWR”)。此后一百多年, “GWR” 将成为英国铁路一张亮丽的名片 ── 平均时速最快,运量吨位也最多。

“大东号”(SSGreat Eastern)明轮船

布鲁内尔的野心,并不仅仅是在英国修筑铁路那么简单。可能是因为他父亲有过流亡美国的经历,布鲁内尔也有着横跨大西洋的情意结;他要让由伦敦以铁路直达的布里斯托,成为通往美洲的大港,而 “大西部铁路” 所指的也不仅是英国的西部,而是整个欧洲以西。布鲁内尔甚至想象,荷兰、比利时、德国等地的欧洲旅客,会先乘船到英国东部,坐火车到布里斯托,然后上船到美洲;相比直接从鹿特丹乘船出发,如此可以节省几天时间。布鲁内尔在1838、1843和1858年设计了三艘巨型蒸气明轮船(paddle steamer,即以船旁侧的机轮而非后方螺旋桨推动),分别叫做 “大西号”、”大不列颠号” 和 “大东号”(因其巨大,原称 “利维坦”Leviathan),每次都创下船体最长的纪录,分别是72、98和210米; “大东号” 更是维持此纪录到20世纪初。仅有750马力的 ”大西号” 西行纽约需时13天,回程仅需12天6小时;而具有8000马力的 “大东号” 把这进一步缩短到8天6小时。在结束短暂的客运生涯后, “大东号” 在1865年负责铺设了第一条大西洋海底电报线。

(上)2140毫米宽轨和1435毫米标准轨的混合轨道;(下)布鲁内尔设计的轨道木桩和长条木枕。

为了成为横跨大西洋的巨大交通枢纽的一部份,布鲁内尔决定要让 “大西部铁路” 成为一条名副其实的 “高铁”;而他第一项决定,就是让 “大西部铁路” 用上 “宽轨”。此前由斯蒂芬逊父子修筑的铁路,轨距统一为1435毫米(4英尺8吋半);这也是日后绝大部分国家的铁路,包括中国、美国、欧洲所使用的 “标准轨距”(Standard Gauge)。4英尺8吋半看来是个很奇怪的标准,其实它的历史极为悠久;罗马帝国时期在英国和欧洲大陆所筑的公路,就设定了两个车轮之间有大概4.5英尺的距离,这大概能容纳一匹马。到了18世纪大规模修筑公路和马拉铁路之际,4英尺8吋半加上车轮自己的宽度,大概就是5英尺,是一个很合理的规格。但布鲁内尔认为,这种轨距来自矿区铁路,顶多适合时速50公里左右的列车。如前文所述,火车客车起源于四轮马车,顶多能坐六个人;布鲁内尔也把他的铁路客车,想象为四轮马车。问题在于,假如车体是在车轮之上,车的重心过高,高速进弯道就会翻车;所以再往上提速的话,必须用宽三分之一的路轨,使得车的重心可以往下移,如此才可以更快进入弯道。他预想:2140毫米(7英尺又1/4吋)宽的轨道,就可以允许车体放在车轮之间而不是上面 ── 换句话说,是车轮夹着放得很低、接近地面的车体,如此就可以用更大的轮子,意味着可以旋转得慢一些,减少因摩擦而造成的轴承(bearing)过热。布鲁内尔又觉得,约瑟夫.洛克所设计的轨道 ── 在横放木枕上放长铁轨 ── 也不适合高速列车。布鲁内尔的设计是:把轨条放在长条型的木枕上,木枕之下打一条深入泥土的垂直木桩。木桩的头是削尖的,镶以铁锋,像一根长矛,由筑路工人手打进地里,理论上可以打到岩石层为止。

大西部铁路的六轮宽轨客车

不幸的是,布鲁内尔彻底失算了。客车车体有六米长,下面只有四个轮子,两条轮轴之间只有两米距离,走起来一点都不稳定。除了最初的几辆客车之外,其他的客车都回归传统铁路客车设计:即车体基本上在车轮之上,并且设有六个轮子,以增加稳定性。这就彻底否定了采用宽轨的最重要原因:降低车体重心。此外,布鲁内尔别出心裁设计的轨道,稳定性取决于垂直木桩能否承托每天数以百趟的列车。结果发现,很多木桩并没有打到岩石层,下面还是泥土,且会因重压而移位,使得一条水平的轨道也高低起伏不定。结果大西部高铁,坐起来倒像过山车,时人形容其列车像是风浪中的一艘船,弄得乘客老是晕车。虽然大西部铁路采用动轮直径达2.44米的高速机车,使它的列车速度远比其他铁路要快,在1845年就已经达到平均时速72公里,但宽轨标准对其他公司基本没有吸引力,英国其他铁路大多继续按1435毫米标准轨距兴建 ── 也就是所谓的 “路径依赖”(Path Dependence)的经典例子。这就为铁路联运造成严重问题。

在两个轨距交汇的格洛斯特车站,移送货物的混乱情景。

布鲁内尔在铁路建设之初,曾向国会信誓旦旦地宣称:在宽轨线路连接标准轨线路的车站,只需要安装一个简单的装置,便可以在两种列车之间移送货物 ── 他想象的大概是类似于现代的码头吊运货柜的系统。但这套系统从来没有实现;在两轨交接的格洛斯特(Gloucester,又译 “告罗士打”),在列车之间移送小包小包的货物,结果往往是一片混乱,成为铁路管理者和商人的噩梦。大西部铁路的客运列车,也无法通过联运安排,直通其他铁路,只能自成一角,严重局限了该公司业务的发展;旅客在英国东部登岸,乘直通火车到布里斯托的梦想,自然也不能实现。由于轨距不同,大西部铁路还要跟其他的公司划分势力圈。其中,中原铁路公司和伦敦西北铁路公司(London & North WesternRailway,由伦敦-伯明翰、大交汇、利物浦-曼彻斯特三线合组)比较爽快,但伦敦西南铁路(London & South WesternRailway)则不愿交出康沃尔(Cornwall)地区,结果两家公司在国会发生 “轨距战争”(Gauge War)。政府组成 “铁路轨距皇家委员会”(Royal Commission on RailwayGauges),向各铁路工程师提出6500条问题,经过大量调查后提出建议,最后由国会通过 《1846年轨距法》(Gauge Act),规定所有新建铁路采用1435毫米轨距 ── 仅大西部铁路除外。

大西部铁路的高速客运机车,中间的动轮直径达到2.44米。

然而布鲁内尔还要继续折腾,虽然每次都是出于真心好意。在蒸汽机车出现之初,便已经有很多人惊讶于它的肮脏、烟雾和声浪,其中不少批评言论更是预示了一个多世纪以后的环保思想。大型蒸汽机的发明,使得大量、持续地制造真空变得可能。19世纪初,英国真空器械发明家佐治.蔑德赫斯特(George Medhurst)提出几种以真空拉动的交通工具构想:建造不同大小的真空管道,小的管道可以容纳一个能放信件和小体积货物的容器,时速可达160公里;大的管道是椭圆形的,高6英尺(1.83米)、宽5英尺(1.52米),里头允许放一辆载客或载货的小车,在路轨上行驶,动力来自每隔十英里设置的一所抽气站,内有一部180马力的蒸汽机把管道内的空气抽出,形成真空;说它是一部巨型吸尘机也不为过。这套小管道系统经过苏格兰工程师威廉.梅铎(William Murdoch)在1830年代改良后,于1870年代起被应用在巴黎,以便要发送电报的市民,可以迅速把手写讯息投递到电报局。系统使用了一百多年,到1984年才停止服务。大型载货真空管道的构想,则在1863-1874年由英国邮政采纳,在尤斯顿总站到西北区邮政局(North West District PostOffice)之间的地底管道运送邮件,以避开路面交通堵塞。虽然美国创新实业家马斯克(Elon Musk)很可能没听说过这套系统,这实际上是他所提出的真空 “超级高铁”(hyperloop)的元祖。

(上)巴黎的真空管道网,1971年;(下)英国邮政测试真空载货管道。

蔑德赫斯特还在1827年提出外两种真空交通方案:一、把一条直径2英尺(61公分)、上有2吋(5公分)开口的真空管道放在公路中间,内有活塞,连着穿过开口的钢缆,以牵引客车;二、把真空管道置于两条路轨间、列车之下,以活塞牵引钢缆,拉动一辆载客12人的列车,以时速32公里行驶。在蒸汽机车尚未 “完胜” 的1827年,真空管道是一套同样可行的方案,只不过每英里(1.6公里)造价高达12000英镑(1800万人民币),足以令人却步。由于所需投资极大(包括抽气机房),1830年代的数次真空铁路试验,都因财政原因无以为继,直到1840年在伦敦-伯明翰铁路支持下,才由工程师萨穆达(Samuda)兄弟成功进行试验,以时速57.6公里拉动一辆载客75人的客车。

两条路轨之间的真空管道,活塞上连着车厢,管上方的气阀平时保持关闭。

真空铁道技术(正式叫做 “气压铁路”,atmospheric railway)自此得到铁路界承认,成为可行方案,法国巴黎、爱尔兰都柏林都有铁路公司采用这项技术;然而当时蒸汽火车已经成功运行十多年,要说服铁路公司改用真空技术并不容易,真空铁路必须证明自己具有无可挑剔的优越性。标准既然设得这么高,真空铁路从第一天就深陷于 “修昔底德陷阱”(Thucydides's Trap)。1840年试验后,从伦敦往南到克罗伊登的铁路(London & CroydonRailway)发现其蒸汽机车难以应付一段1比100(1%)的坡道。萨穆达兄弟于是向该公司提议安装真空管道,并计算出成本仅为建造大型蒸汽机车的一半,且可以每15分钟以时速48公里牵引一趟60吨重的列车。真空铁路技术终于有大展身手的机会,并在1845年10月底成功达到时速120公里(75英里),且运作上基本完全宁静,只能听到列车呼啸而过的风声。真空铁路技术远远超前于蒸汽火车,成为1840年代名副其实的 “高铁”!

巴黎的真空 “气压铁路”,管道在路轨中间。

迎难而上的真空铁路技术屡次获得极大成功;这也吸引到布鲁内尔的注意。他在1840年就自行做了一些真空铁路的试验,并初步认为技术可行,也在1844年考察了都柏林的真空铁路。同年他接受国会就伦敦-克罗伊登铁路改用真空技术问题的质询,与坚持蒸汽机车技术的罗伯特.斯蒂芬逊针锋相对。布鲁内尔认为,真空铁路技术终于解决了宽轨高铁的速度问题,并且认为当时已经为人所知的管道漏气问题不足挂齿。当时大西部铁路正向康沃尔末端的潘赞斯(Penzance)进军,方法是设立一系列子公司,以修筑各段铁路。布鲁内尔打算在子公司之一、宽轨的 “南德文铁路”(South Devon Railway)上选出83公里(52英里)的路段,与萨穆达兄弟合作试验真空技术,并算出相比蒸汽机车,真空技术只需19万英镑(2.85亿人民币),可节省达25.7万英镑(3.85亿人民币)。1847年9月起,南德文铁路的真空路段陆续投入服务,并在测试中达到时速103公里(64英里)。

南德文铁路抽气站(pumping station)今貌

即便如此,真空铁路经常故障。到1848年,在伦敦和南德文的真空铁路,其缺点已经表露无遗:经常把路轨旁的杂物吸进管内,造成堵塞;管道上方开口以一条活动的皮革封口,上面涂上动物脂肪以作润滑 ── 这条皮革封口在干热天气中往往碎裂,在冬天则冻得僵硬,且动物脂肪引来大量老鼠啃食,以致早上首趟列车经常辗死数几百计的老鼠。以真空管拉动的列车难以转辙,为铁路交汇点制造极大麻烦。抽气机的马力也不足,使得轻重列车速度差别很大,列车误点成为日常;而由于铁路并没有安装电报系统,抽气站工人只能按照原有时刻表开动机器,造成能源上的极大浪费,使真空铁路消耗的煤炭比蒸汽火车多出近两倍。1848年9月10日,真空系统被关停,南德文铁路重新使用蒸汽机车。一场轰轰烈烈的试验至此宣告失败,前后共耗费50万英镑(7.5亿人民币)。收惯了6% 股息的大西部铁路股东们,有三年收不到分文,此后所收股息也大减。

大西部铁路电报系统开通公告

1848年,大西部铁路蒸汽火车打破时速128公里(80英里),超越了真空铁路的最高纪录,蒸汽火车重新成为先进科技。也许是因为有了真空铁路缺乏电报系统,造成运作混乱的教训,布鲁内尔开始在大西部铁路全线安装电报系统(上图)。1852年11月1日,伦敦到西南部港口普利茅斯(Plymouth)300多公里的铁路电报系统开通,1859年再伸延到康沃尔的楚若(Truro)。此前,英国各地的时间都不一样,是靠实测太阳运行而决定,并由教堂负责报时。这对伦敦到利物浦的铁路影响不大,因为往北的铁路基本处于同一时区,但大西部铁路从伦敦到西南部潘赞斯的干线,长度有400多公里,时差接近半个小时,这就为编排时刻表制造很大麻烦。大西部铁路安装电报系统的第一个用途,就是利用电报进行报时,把铁路时区统一为伦敦格林尼治时间。每天早上,潘赞斯车站的电报员,拿着铜号站在电报房外,在十点报时电报讯号传来的一刻马上吹号,十点发车的伦敦特快车也应声出发。自此以后,全英国铁路都安装了电报,使各地统一采用格林尼治时间,影响到各行各业。在英国统一时区之后,欧美各国都利用电报报时达到同样效果,世界范围内的时区制自此诞生。这是布鲁内尔最不为人知的遗产,但对全球社会影响深远不可估量。

1892年5月23日,大西部铁路把最后680公里的宽轨线路改为标准轨距,七英尺宽轨高铁自此消失于地球。工业革命是一个激动的年代;在短短十多年间,车速从时速不足20公里发展到120公里,横渡大西洋需时从一个月减少到一星期,人们对世界发展前景和科学的可能充满了盲目的信心。布鲁内尔是工业革命开拓者的写照:极具野心,集多种创新于一身,开创社会崇拜工程师的先河,但也像英国伟大人物榜首的丘吉尔一样,是个孤独的天才,因为多年来鹤立鸡群、曲高和寡,且不善实务操作,聪明反被聪明误,故终其一生常受忧郁症折磨,且死后才被追认为英雄。天才与白痴,往往只隔一线。

1840年代 “轨距战争” 的后遗症,是英国在19世纪派往各国的工程师,都建议各种不同的轨距。今天采用宽轨的有前苏联国家和芬兰(1520/24毫米)、爱尔兰(1600毫米)、西、葡(1668毫米)和印度、阿根廷、智利(1676毫米);采窄轨的包括东南亚和云南(1米)、南非洲和日本(1067毫米)。

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