1814年，英國人喬治·斯蒂芬森研製的第一輛蒸汽機車“布拉策號”試運行成功，這標誌著世界上第一臺火車的誕生。後來，火車引入中國，人們看著火車頭冒著蒸汽，車裡燃燒著火焰。就把它形象地稱為火車。
蒸汽機車
由於蒸汽機車汙染大，效率低，20世紀初，國外開始探索試製內燃機車。內燃機車是以內燃機作為原動力，通過傳動裝置驅動車輪的機車。隨著工業的發展，電力機車出現了。相比之下，電力機車體現了其優勢：功率大、過載能力強、牽引力大、速度快、整備作業時間短、維修量少、運營費用低、便於實現多機牽引、能採用再生制動以及節約能量，而且不會造成空氣汙染，噪音小。
電力火車
目前大量使用的就是電力機車，內燃機車只是作為戰略儲備和應急處理使用，蒸汽機車完全被淘汰，只能作為古董擺在博物館裡。
1.現代火車
電力機車是通過電能驅動牽引電機轉動，從而帶動輪對轉動，輪對與鋼軌之間產生摩擦力，摩擦力使火車前進！
電能通過火車上方的接觸網提供，也就是我們常見的高壓電線，而電力機車的核心就是電機，通過機車頂部的一個臂（受電弓）從電線（接觸網）上獲得電能，從而驅動電動機。電氣化鐵路段接觸網導電電壓高達27.5KV。電氣火車的供電電壓是直流的。接觸網額定電壓值為25KV，最高工作電壓為27.5KV，最低工作電壓為19KV。
火車電力提供系統
有一句話是這麼說的“火車跑得快，全靠車頭帶”，火車的動力全在車頭上，車頭擁有功率非常大電機進行驅動，並且本身車頭的重量也是非常大的，因此，可以提供很大的摩擦力而不會打滑。
2.動車與高鐵區別
嚴格意義上說，動車是指列車車型，高鐵是鐵路的類型。
動車組指的是列車的類型。。它是中國獨有的叫法，區別於以前的普通列車。一般情況下，普通列車（也就是火車）是靠機車牽引的，車廂本身不具有動力；而動車車廂本身就具有動力，運行時，不光是機車帶動，車廂也會“自己跑”，這樣就可以把動力分散，運行速度也就更快。同時，與普通列車相比，動車組的震動和噪聲都偏小。所以動車是和普通列車相區別的列車車型。
弓網系統
和諧號動車
所以，動車指的是車的類型，而高鐵是鐵路線路的類型，嚴格意義上，兩者不是同一個概念，但是，在中國，動車、高鐵又分別代指不同的鐵路線路類型。
鐵道部目前定義：動車指代時速在200公里級別的鐵路線路；高鐵指代時速在300公里級別的鐵路線路。
在中國有三種類型的時速在200KM/H以上的鐵路線路,分別叫:動車組(車次命名“D”打頭,“動”的拼音首字母)、高速動車(車次命名“G”打頭,“高”的拼音首字母)和城際高速(車次命名“C”打頭,“城”的拼音首字母)。在速度上,動車組是200KM/H級別的,高速動車和城際高速都是300KM/H級別的。
高鐵票
那麼,到底動車組算不算是“高鐵”呢?有兩種不同的解釋:
1.國際鐵路聯盟定義,時速200公里以上就可以稱為高速鐵路。2007年4月18日,140對、時速200公里以上的國產動車組在全國鐵路第六次大提速時首次閃亮登場。當時對此的宣傳是，“中國,從此有了屬於自己的高速列車“。
2.但是,在不久之後,隨著京津城際鐵的開通,定義又起了變化。鐵道部有關人員表示,按照2008年世界高速鐵路大會的定義,“高速鐵路”必須同時具備三個條件：新建的專用線路、時速250公里動車組列車、專用的列車控制系統。所以,在鐵道部目前的定義裡,“D”打頭的動車不算“高速鐵路”,“C”打頭的城際高鐵和“G”打頭的高速動車才算是“高速鐵路”。
因此在現在的中國,動車和高鐵指代兩種鐵路運行類型,動車的時速在200公里級別,高鐵的時速在300公里級別。
軌道區別:一個是有砟,一個是無砟
砟,是岩石、煤等碎片的意思,無砟軌道指的就是沒有小石頭的軌道。京津城鐵被稱為中國首條真正意義上的高鐵,所謂真正意義,是指京津城際鐵路採用了大量國際領先的建設技術,包括大面積無砟軌道技術、500米鋼軌工地焊接工藝等。武廣高鐵、京滬高鐵、鄭西窖專等高鐵線路也基本都採用的無砟軌道。而不管是既有線路改造的,還是新建的線路,動車所行駛的線路則一般都是有砟軌道為主。
有砟軌道
在無砟軌道上,普通鐵路中常見的枕木被混凝土枕取代,枕木下的小石頭也不見了，而是直接將鐵軌鋪在一個高強度混疑土板上。一般來說,動車組時速達到250公里以後,在車尾部會形成強烈的氣旋風,如果是“有砟道”,那些碎石子會被撇起來,給列車運行造成極大危險。從這個方面來說,“無砟軌道”適用於時速超過250公里的高速鐵路。在國際上,無砟軌道近年來也運用得非常多,比如,在日本新幹線上鋪設了2700多公里的無砟板式軌道。無砟軌道對控制沉降的要求更高。所以在最新的京滬高鐵,乾脆採用了80%以橋代路的方式,用建築超高層建築的方法來打地基,同時在軌道板和鋼軌之間墊了三層東西,以便發生沉降的時候通過調整墊片來彌補。當然,到底對於沉降的防止效果如何需要時間來檢驗。
無砟軌道
一般而言,高鐵使用的車型時速更高,所以安全要求更高,比如對轉向架和擋風玻璃的性能要求都更高。實際上高鐵和動車的動力原理差不多，只是其它方面的要求不一樣。
動車和高鐵相比較起來速度上要慢一些，但是它的普及範圍比高鐵更廣一些，因為動車不需要再額外的修建軌道，可以直接在原來的火車軌道上運行，可是高鐵就不行了，它需要一條專用的軌道。
3.空中列車——磁懸浮列車
磁懸浮列車是一種現代高科技軌道交通工具，它通過電磁力實現列車與軌道之間的無接觸的懸浮和導向，再利用直線電機產生的電磁力牽引列車運行。磁懸浮相比之下技術有了質的提升，驅動原理也發生了顛覆性的改變。
上海磁懸浮列車
磁懸浮列車懸浮
磁懸浮列車的利用了電流產生磁性進而與軌道產生斥力，從而懸浮在軌道上，能夠不與軌道接觸，相當於懸浮在空中，從而大大減少了運行時的阻力，因此能夠產生極高的速度。
北京首列低速磁懸浮示範線
我國第一輛磁懸浮列車（買自德國）2003年1月開始在上海磁浮線運行。2015年10月中國首條國產磁懸浮線路長沙磁浮線成功試跑。 2016年5月6日，中國首條具有完全自主知識產權的中低速磁懸浮商業運營示範線——長沙磁浮快線開通試運營。該線路也是世界上最長的中低速磁浮運營線。
磁懸浮的缺點
首先是安全方面。由於磁懸浮系統必須輔之以電磁力完成懸浮、導向和驅動，因此在斷電情況下列車的安全就不能不是一個要考慮的問題。此外，在高速狀態下運行時，列車的穩定性和可靠性也需要長期的實際檢驗。還有，則是建造時的技術難題。由於列車在運行時需要以特定高度懸浮，因此對線路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。而且，如何避免強磁場對人體及環境的影響也一定要考慮到。磁懸浮列車一般以5米以上的高架通過平地或翻越山丘，從而不可避免開山挖溝對生態環境造成的破壞。磁懸浮列車在路軌上運行，按飛機的防火標準實行配置。
鉅虧，上海磁懸浮每年虧損幾十億，無人乘坐，參加修建上海磁懸浮快速列車的電力專家介紹，敷設在磁浮工程全線的電纜，是德國進口的一種普通鋁芯制高壓電纜，受電後將產生20KV高壓。專家提醒有關部門，要注意工程沿線周圍施工安全，並加強對沿線電纜的保護力度，以防止意外事故發生。
即便有解決以上技術難題的手段，但是又牽涉到另外一個問題——錢。上海段約30公里的線路設計投資為1000億元人民幣，而德國的兩條線路，一條36.8公里長，將耗資約26億歐元；另一條長度78.9公里，則將耗資32億歐元（1歐元約等於8元人民幣）。實際施工中，根據地形、路面及設計運送能力的不同，當然造價也會相差較大。但無論如何，一公里的路線至少需要8億元人民幣的投資，也就是說，1釐米線路就需要花費8000元來修建。
以上就是火車、動車、高鐵、磁懸浮列車的區別以及它們的運行原理，你是否看明白了呢？
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