注：前面两篇关于蒸汽机车头的文章发出后，我在浏览资料的时候，发现在纽科门之前，还有其它工程师对蒸汽机发明有贡献。由于公众号文章不可以更改，我删除原文，整理后重新发布。向之前的读者致歉。
这一次在找资料的过程，我的感受：在中文生态环境中找外国的资料，比如蒸汽机的诞生历史，资料比较少，而且相互抄。由于我们浏览外国的网站不方便，导致找资料要费很大的功夫。如果找到的是英文资料，相对地会更丰富一点，但自己要懂英文。
在查英文资料的过程中，我发现有一些资料在中文生态中没有出现过。或者说，资料是有，但这些资料没有相互串起来线索。我之前的两篇文章，现在看起来，就缺了很多的资料，读起来感觉特里维西克发明机车就是突然冒出来的神迹。其实他发明机车，也是在前人的基础上改进，最后达到了质变，所以就戴上了第一台机车发明人的桂冠了。
目录
前言
蒸汽机车发展史上的七个里程碑式的人物
2.1 丹尼斯·潘平2.2 托马斯·萨弗里
2.3 托马斯·纽科门2.4 詹姆斯·瓦特2.5 尼古拉·约瑟夫·居纽2.6 威廉·默多克2.7 理查德·特里维西克
铁路发展史上的里程碑式人物
蒸汽机车的演化史
4.1 特里维西克的蒸汽机车 4.1.1 “吹气的家伙”机车
4.1.2 “Coalbrookdale'机车 4.1.3 伦敦蒸汽四轮车 4.1.4 格林威治蒸汽机爆炸事故 4.1.5 “Peny Darren”机车 4.1.6 “Newcastle”机车 4.1.7 “Catch me who can”号机车 4.1.8 蒸汽驱动的轮船 4.1.9 特里维西克后来的事 4.1.10 特里维西克的贡献 4.2 马修·默里的“Salamanca”号机车
4.3 威廉·赫德利的“Puffing Billy”号机车
4.4 乔治·史蒂芬森的蒸汽机车 4.4.1 “布鲁克”号机车 4.4.2 “Locomotion 1号”机车 4.4.3 “火箭号”机车
关于1829年的那一场机车比赛
小结
上篇介绍蒸汽机车出现前的一些准备理论和一些发明。
1.前言
火车工业借助于英国掀起的工业革命才登上了历史的舞台。
我们现在看到的内燃机机车、电气机车与最初的蒸汽机车的原理已经完全不一样，但这些机车都得益于新技术的发明被运用到机车上，将蒸汽机车一步步迭代过来的。
本文简介一下蒸汽机车的诞生、发展过程。
2. 蒸汽机车发展史上的几个有重要贡献的人物
研发蒸汽机是为了解决当时英国矿业生产时遇到的一个头疼的问题：矿井里渗水，要把水排掉。当时排水的动力来源是马或水车——拉提水的桶，类似我们用辘轳打井水。水车就得边上有急流的河才可以，这限制了它使用地点。马本身也要吃饲料，也是成本。
在蒸汽机车的概念出现之前，科学家们已经知道了：
a.) 埃万杰利斯塔·托里拆利（Evangelista Torricelli,1608～1647）意大利物理学家、数学家。他通过将装满水银的1米长玻璃管竖起来，管内的水银能保持76厘米高度，这让大家知道了大气是有压力的。
b.) 在1654年时，当时的马德堡市长奥托·冯·格里克，做了个用马拉开“两个抽去空气的合在一起的半球”实验，世称“马德堡半球”试验。半球直径37厘米，用16匹马才可以拉开。
潘平注意到在密闭容器里的水沸点会升高。他制造过一台带有安全阀的蒸汽锅。（这个安全阀装置，是一个开创性的发明，现在的压力容器上必须安装此类装置），这也是现在的高压锅的雏形了。
他还注意到：在密闭容器上塞一个塞子，容器里水沸腾时产生的蒸汽可以把塞子冲出来。他意识到可以利用蒸汽的压力做动力源来对外做功。
后来他制造出一台可以用蒸汽推动活塞的机器，这个装置上的气缸活塞机构是一个开创性的发明。
此公后来潦倒，具体死亡日期不详。
他死后一百年，他在蒸汽机史上的贡献才为人所认识。为了纪念这位先驱，现在在他的家乡，塑有一尊他的铜像。
2.2 托马斯·萨弗里（Thomas Savery）（1650-1715）
萨弗里制作了第一台商用蒸汽泵。
他制作的蒸气泵可以把矿井用的水吸出来，也可以用在社区里，将饮用水压到水塔上去。这是一台用蒸汽直接做功的机器，用手工操作机器上的阀门，操作起来比较麻烦。
这一台蒸汽泵的原理如下：
图中a,b,c,d代表阀。
关闭b,d阀，打开a,c阀，蒸汽从a阀进入右侧的容器中，如果容器里有水，则会从c阀流到管上部，水被压出管路。
然后关闭ac阀，打开bd阀，水从b流入到中侧的容器中，里面的蒸汽因冷水收缩，导致容器内的形成负压，可以把水沿b阀从井下吸进来。
然后如此循环，就可以把下面的水抽上来，也可以把水送到高处。
这一台蒸汽泵是高压泵。萨弗里蒸气泵有几个缺点：
a.) 把水吸入气缸依赖的是大气压力与缸内负压之差，因此这台机器装配的位置不能离地下水太远，大约只能高于水面不超过30英尺（9.1米），所以实际应用于抽矿井中的水时，机器就只能如图所示地安装在矿井里面。
b.) 把气缸内的水从管内压出来，当高程很高时，需要高压蒸汽。在当时的技术条件下，这存在着气缸爆炸的风险。1712年，John Desaguliers（1683 - 1744）在他的《Experimental Philosophy》记载过一起致人死亡的事件，这可能是最早的对蒸汽机致死事故的记载。
c.) 蒸汽将容器内的水压出去的时候，蒸汽与水接触收缩，会损失蒸汽能量，导致热效率低。
托马斯·纽科门在Savery蒸汽泵的基础上做改进，于1712年发明了第一台实用的以燃料燃烧为动力的机器——纽科门蒸汽机，机器上用了潘平发明的活塞。纽科门蒸汽机利用真空拉动活塞，蒸汽机就可以输出机械动力，从而驱动其它机械成为可能。而Savery机器侧是利用真空吸水。
纽科门蒸汽机上有冷凝器装置，这个装置也直接影响到了瓦特蒸汽机的装置。
纽科门的这款蒸汽机用于排水时，每分钟往返16次，每往返一次可将45.5升水提高到46.6米。
从蒸汽机的这个角度讲，这是从0到1的步，后来的大神们把蒸汽机做到了从1到100。
此公没有商业头脑，他的发明没有申请专利。这一项发明没有给他带来什么财富。
纽科门的蒸汽机效率低，瓦特改良纽科门蒸汽机，一步一步地达到了质变，发明了“蒸汽机”，拉开了蒸汽机从1到100的帷幕。
瓦特蒸汽机是和纽科门蒸汽机是常压蒸汽机，利用大气压做功，机器体积大。
此间他使用了新的加工工艺改进了汽缸的加工精度，活塞的密封装置使用了橡胶材料，将汽缸的直线往复运动通过连杆机构推动轮子做圆周运动。
1774年，瓦特将自己设计的蒸汽机投入生产。1776年，终于第一批新型蒸汽机制造成功并应用于实际生产。1782年瓦特的双向式蒸汽机取得专利，上面的冷凝器结构是这个专利的一部分。1785年以后，瓦特改进的蒸汽机首先在纺织部门投入使用，受到广泛欢迎。1794年，瓦特与博尔顿合伙组建了专门制造蒸汽机的公司。在博尔顿的成功经营下，到1824年就生产了1165台蒸汽机，瓦特与博尔顿都赚到了不少钱。
他分别在1769和1770年制造了2台用蒸汽驱动的拖车来拖动榴弹炮，第二台现在保存在巴黎国家工艺美术学院的工艺博物馆。
利用了潘平的活塞气缸结构，设计了一台可以用蒸汽机驱动的3轮车。该车使用了棘轮机构将活塞的直线运动驱动轮做圆周运动。
这种车可以拉动4-5吨的车。由于军方拉榴弹炮走的路通常崎岖不平，有的时候还要爬陡坡，这种车对军方来说实用性就不好，军方后来放弃了。
现在有这种车的复制品展示。
原则上这一台可以在路上行驶的车，就是汽车的雏形了。
2.6 威廉·默多克（William Murdoch）
他是研究蒸汽机的先驱。
受到居纽发明的机车启发，1774年，他制作了一台蒸汽机车的模型。该模型原件现在保存在伯明翰科学博物馆。
该车模型下部有一个酒精灯加热上面的开水锅，形成蒸汽。蒸汽包上有安全阀。
特里维西克1794年曾经到默多克处看到过这一台模型机。
默多克当时受雇于瓦特的公司，因为他的这种模型是使用的高压蒸汽机，而瓦特是不喜欢用高压蒸汽机，觉得高压蒸汽机不安全，所以默多克的工作也就得不到瓦特的支持。因为他手上的工作多，他后来也就没有时间在这个方面再钻研下去。
此公发明了D型滑阀，后来被用在蒸汽机上面。他发明了行星齿轮结构，用来将蒸汽机的往复运动转化成飞轮的圆转运动。此设计被瓦特1781年申请了专利。
他出生在英格兰康沃尔郡Tregajorran，一个矿产集中区。父亲是矿长，他有5个姐姐，家境殷实。
他娶了铁匠艺人John Harvey的女儿Jane Harvey。岳父开了一个铸造厂，制造用于矿场排水的蒸汽泵。他们育了6个子女。
孩子时代，他就看着蒸汽泵从锡矿、铜矿井下泵水。所以他很小就开始接触矿业工程有关的工作。
有一阵，他和威廉·默多克做邻居，他有机会看到过威廉·默多克捣鼓他的蒸汽机模型。此经历影响了他后来去研发蒸汽机驱动的机车。
他绕开了瓦特的专利，研发出了高压蒸机，它利用高压蒸汽做功，与瓦特蒸汽机利用大气压力做功原理不一样。这种机器相同功率下，要比瓦特蒸汽机体积小、轻，结构更紧凑。
他把他研制的蒸汽机作动力源安装在一个小车上驱动小车，蒸汽机车（the steam locomotive)就被发明出来了。现在大家公认火车头的发明人是特里维西克。他为铁路工业发展抛砖引玉。
此公人生如过山车，跌宕起伏。他除在机车上的贡献，在水利工程、隧道施工、蒸汽轮船领域也有涉猎。
3 铁路发展史上的里程碑式人物
此公出身贫寒，父母文盲。到18岁的时候，自己才去上夜校补习文化课，学习数学等课。