19世紀初,以蒸汽為動力的火車出現(xiàn)了。1829年,舉行的一次“火車競賽”中,斯蒂芬森駕駛著滿載的“火箭號”機車,以時速56千米創(chuàng)造了陸地第一個車輛奔跑速度記錄。此后,呼嘯的火車開始奔馳在美國和歐洲大陸,形成了鐵路交通運輸業(yè)蓬勃發(fā)展的新時期。
但是,這種火車還不夠完善。致命的缺點是剎車不靈,經(jīng)常發(fā)生運行事故。因此在當時,人們認為火車也是一種不安全的交通工具,并將它戲稱為“踏著輪子的混世魔王”。
當時的火車剎車裝置十分原始,最初僅僅裝在車頭上,完全憑司機的體力扳動閘把來剎車,很難使沉重的列車迅速停下來。
后來改進為每節(jié)車廂上都安裝一個單獨的機械制動閘,配備一個專門的制動員,遇有情況,由司機發(fā)出信號,各個制動員再狠命按下閘把。這樣雖然稍好一些,但仍然不能迅速地剎住列車。因此,發(fā)明一種靈敏有效的火車剎車裝置,已成了鐵路運行的大問題。
很多人都曾致力于改進火車剎車裝置的研究,但誰也沒想到,最終獲得成功的卻是一位貧困的美國年輕人——威斯汀豪斯,他發(fā)明了一種靈敏可靠的空氣制動閘,給火車這匹巨大不羈的“鐵馬”,系上了“韁繩”,在鐵路安全運輸史上豎立了一個值得紀念的里程碑。
威斯汀豪斯發(fā)明新型火車空氣閘的念頭,是由一次偶然的事件激發(fā)起來的。
他在一次旅行中,恰好趕上了因火車剎車不靈造成的嚴重撞車事故。目睹了一場車毀人亡的慘劇。他當時就下定決心,要發(fā)明一種有效的制動閘,來避免交通事故的發(fā)生,保障鐵路運輸?shù)陌踩?/p>
他首先想到了蒸汽。既然列車是蒸汽推動的,為什么不能用蒸汽來制動呢?他設(shè)計了一套裝置,用管路把鍋爐和各個車廂連接起來,試圖用蒸汽來推動汽缸活塞,從而壓緊閘瓦,達到剎車的目的。
基于這個想法,威斯汀豪斯終于制成了新型的空氣閘。其原理并不復(fù)雜,只要增加一臺由機車帶動的空氣壓縮機,通過管道將壓縮空氣送往各個車廂的汽缸就行了。剎車時,只要一打開閥門,壓縮空氣就會推動各車廂的汽缸活塞,將閘瓦壓緊,使列車迅速停下來。