1.专喝柴油的车——内燃机车的简介及分类
蒸汽机车在投入使用后不久，人们便发现它有一个致命的弱点：锅炉大而重，成为发展进程的绊脚石。用煤将锅炉里的水加热，转变成水蒸气，然后通入汽缸里，从而推动机车行驶。于是，人们就想去掉这种笨重的锅炉，这样的话，燃料就可以直接在汽缸内燃烧，蒸汽机车的这一主要缺点也就克服了。为此，科学家们开始了苦苦地探索。
1866年，一位名叫奥托的德国人，首先研制成了一种燃烧煤气的新型发动机。该发动机与蒸汽机相比，与其汽缸外面的锅炉的燃烧燃料有所差异，它是在汽缸内点燃煤气，然后利用气体的压力推动活塞，曲轴也就随之旋转了起来。为了形象地表示出这一工作原理，人们将其称为“内燃机”。内燃机的成功研制，推动了火车的进一步发展。
通常情况下，内燃机车以内燃机为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。内燃机一般可分为两种：柴油机车和燃气轮机车。然而柴油机车发展较迅速，这是因为燃气轮机车的效率要比柴油机车低，而且耐高温材料成本较高、会产生较大的噪声。我国的内燃机车，一般指的是柴油机车。
直到1894年，德国制造出世界上首台内燃机车。此内燃机车，不仅没有大锅炉，而且不用烧煤或煤气，用的燃料仅仅是柴油。此内燃机所采用的柴油机，是德国人鲁道夫·狄塞尔发明的。自此，内燃机车成了火车家族中必不可少的重要角色，同时得到了广泛的应用。
与蒸汽机车比起来，虽然内燃机车诞生较晚，但由于其有更多优势，因此备受人们观注。它有以下几个突出优点：
（1）马力大。蒸汽机车的功率大约为3000马力，而内燃机车却高达4000～5000马力，运载量相对较大。
（2）速度快。内燃机车启动快，加速也迅速。一般情况下，蒸汽机车最大时速可达110千米，而内燃机车的最大时速却有180千米，这样一来，铁路通过能力就能够提高25%之上。
（3）能够较好地利用燃料的热能。通常情况下，蒸汽机车的热效率大约为7%，而内燃机车却高达28%左右，后者与前者相比，提高了4倍。如果这样的话，就可以节省大量的燃料。
（4）是缺水地区的最佳选择。要知道蒸汽机车用水量是相当大的，一列火车平均每行驶10千米，就能够消耗掉3～4吨的水。如果途经干旱缺水的地区，火车就必须自行带上备用水。据介绍，运行在缺水地区的一列火车，如果有10节车厢的话，其中就有3节车厢是用来装水的。而对于内燃机车来说，用来冷却的水只有几百千克，还可循环利用，如果给内燃机车上一次水，便能够行驶1000千米，因而它有“铁骆驼”之称。
（5）司机易于驾驶与操作。驾驶内燃机车的司机不用加煤加水，而且驾驶室内较为宽敞，光线较好，司机操作时视野开阔，不仅方便而且安全。
有些人认为，内燃机车和汽车使用的都是内燃机，二者的结构原理也应该是相同的。事实上，它们并不完全相同。对于汽车而言，是利用内燃机产生的动力直接推动车轮转动；对于内燃机车而言，则是先通过内燃机带动发电机产生电能，再用电能使电动机旋转，从而驱动机车前进。因此，在一般情况下内燃机车也可称为“电传动内燃机车”。
第二次世界大战后，由于内燃机车所用的燃料——石油价格低廉，能够大量供给，因此内燃机车发展极为迅速，以其明显的优势，很快就压倒了蒸汽机车。例如美国、日本、法国、加拿大等国都相继研制成了内燃机车，不仅如此，在大约10年的时间里，实现了铁路机车内燃化，内燃机车因此得到了广泛的使用。
1958年，我国研制成了第一台内燃机车。1969年，中国已经制造出4000马力的大功率内燃机车，例如“东风型”、“东方红型”以及“北京型”内燃机车等。现如今，中国已有许多铁路线行驶着类型各异的内燃机车。其中有一些主要干线，直达客车基本上已经实现了内燃机车牵引。
内燃机车按照不同的划分标准，可以分为以下几种：
（1）按用途来划分，通常可以分为四类：干线内燃机车，货运内燃机车和客运内燃机车也包括在内；调车内燃机车和调车小运转内燃机车；工矿内燃机车；地方铁路内燃机车。
（2）按传动方式来划分，通常可分为：电传动、液力传动和机械传动内燃机车。电传动内燃机车，又可以划分为直流电传动、交直流电传动和交流电传动内燃机车三种。液力传动内燃机车，可分为普通液力传动、液力—机械传动和液力换向的液力传动内燃机车。而机械传动内燃机车，简称为液力换向内燃机车。
（3）如按铁路轨距来划分，一般可分为标准轨、宽轨和窄轨内燃机车三种。
（4）若按机车装用主柴油机台数来划分，通常可分为两类：单机组内燃机车和双机组内燃机车。
（5）若按能否实行重联牵引来划分，通常可分为：非重联内燃机车和重联内燃机车。
（6）如按照走行部结构来划分，通常可分为：车架式内燃机车和转向架式内燃机车。
（7）若按机车轴数来划分，一般可分为：二轴、三轴、四轴、五轴、六轴和八轴内燃机车。
（8）如按机车轴式来划分，一般可分为：A-A、A0-A0、B-B、B0-B0、B-B-B、B0-B0-B0、C-C、C0-C0、D-D、D0-D0、A01A0-A01A0、AAA-B轴式内燃机车。
（9）若以司机室数量来划分，通常可分为：单司机室和双司机室内燃机车，还有无司机室内燃机车。
2.火车的心脏——内燃机车的组成及装置
通常情况下，内燃机车就是采用内燃机作为动力装置的机车。对于大多数的铁道机车来说，它们所采用的内燃机差不多都是柴油机。
内燃机车是由柴油机、主传动装置、辅助传动装置、车体（包括司机室）、走行部以及各辅助系统构成的。其中的机车辅助系统又包括以下系统：燃油系统、机油系统、冷却水系统、预热系统、空气制动系统以及其他用风系统、控制系统、照明系统、充电系统、检测系统、诊断系统和显示记录系统等等。
内燃机车的工作原理不尽相同，一般有三种传动装置：
（1）电传动
电传动分为三种形式：直流电传动、交直流电传动和交直交（简称交流）电传动。东风、东风2和东风3型机车，属于直流电传动机车；而东风4型以后研制的电传动内燃机车，都属于交直流电传动机车。1999年后，相继出现一些交流传动机车，较成功的有大连厂的东风4DJ型和戚墅堰厂的东风8CJ型，而我国国产电传动机车都被命名为东风型，进口的则是ND型。在我国，电传动机车最知名的是由戚墅堰机车车辆厂制造的东风11G型和东风8B型。
（2）液力传动
一般情况下此类传动分为两种：液力传动和液力换向的液力传动。然而，还有一种是液力机械传动。例如北京型和东方红系列机车，都属于液力传动机车；而大多数GK系列工矿机车则是液力换向机车。在我国，国产的液力传动通常都是东方红型和北京型，不过也有工矿机车GK系列，进口的则为NY型。在我国，液力传动机车最知名的，就是美国通用电器公司的ND5型了。
（3）机械传动
在我国，机械传动极为少见，仅在功率较小的地方铁路和工矿机车上少有运用。中国干线内燃机车以电传动东风型为主。现如今，液力传动越来越少。然而，以前的首长专列都是用联邦德国汉寿尔工厂NY6、NY7牵引的电传动内燃机车，仅有一台是戚墅堰机车车辆厂制造的东风11Z型来牵引专列。
此外，内燃机车传动装置还有很多作用，让我们一起来看看吧！
每当循环供油量一定时，柴油机的扭矩随转速并没有太大的变化，而柴油机的功率与转速变化差不多成正比，而要达到标定功率只有在标定转速下才有可能。
为了实现机车牵引特性的要求，柴油机的功率得到充分发挥和合理利用，传动装置作为柴油机曲轴和机车动轴的中间环节，必须安装在内燃机车上，将柴油机的扭矩、功率——转速特性转换为内燃机车的牵引特性，也就是机车起动和低速牵引时产生较大的牵引力。在列车起动之后，机车主控制器手柄的位置是给定的，柴油机转速、功率也是一定的，列车运行阻力小于机车牵引力时（加速力为正值），机车速度沿着牵引特性曲线增高（既牵引力随之减小）；当列车阻力大于机车牵引力时（既加速力为负值），机车速度沿着牵引特性曲线减小（牵引力随之增大）；通过传动装置同时实现机车换向、动力制动等工况转换功能，能够满足列车牵引的一系列要求。
3.长发飘飘——电力机车
1879年，德国科研人员研制了世界上第一台电力机车。此机车是利用两条铁轨之间的第三条轨将电力引进机车里，不过，这种供电方式只适合于电压和功率较低的情况。
随着时代的发展，人们对速度的要求也越来越高。这样一来，电力机车的发展再也满足不了人们的需求了。于是，人们就开始想方设法地提高电力机车供电系统的电压和功率，这就使得高压输电线和变电装置得到了应用。为此，摒弃了设在地面上的第三条轨供电的方式，因为这样既不安全，又会带来许多不便之处。
1881年，德国成功试验了一种以高压输电线供电的电力机车新的供电系统，被称为“架空接触导线”供电系统，简言之就是将电力机车的供电线路由地面转向空中。事实上，这种供电系统和现在城市中的有轨电车极为相似，在车顶上有一条可爱的“长辫子”。与以前使用蓄电池的电动机车相比而言，最大的不同之处就是它自身并不带电源，电来源于电厂。除了以上几点之外，机车的结构比较简单，不过必须有一套供电设备。
这种长着“长辫子”的火车，凭借在车顶上安装的受电弓子，把电力从架在空中的电线上引到机车里。来自高压输电线的电高达110千伏，属于三相交流电。而且必须经过牵引变电所，将其转换成25千伏的单相交流电，才能供给机车。在日常生活中，我们往往会看到在电力机车行驶的铁道沿线上，大约每隔50千米就设一个牵引变电所。于是，变电所的电就被送到邻近的沿线接触网上。然后，通过机车上的受电弓将交流电引到机车的整流器上，将交流电转换成直流电，推动直流电动机旋转，最后再经过传动装置，机车也就能够行驶起来了。
虽然电力机车出现时间较早，然而一直到20世纪60年代，人们才开始将目光转移到它的身上。后来，电力机车便被大多数人使用起来。没过多长时间，一跃成为铁路机车家族中的佼佼者。
由于电力机车实用价值高，因此人们将其称为神通广大的“火车头”。不仅如此，它与蒸汽机车比起来，有许多独具的优势：
其一，马力大、载重量大、行驶速度快、爬坡劲头足。例如，20世纪50年代末期，我国修筑的第一条电气化铁路——宝（鸡）成（都）铁路，充分发挥了电力机车的优越性。这条铁路途经的第一道关口就是气势雄伟的秦岭，如果要翻过去的话，曾经用3台蒸汽机车拉载重为950吨的一列货车上秦岭时，如同老牛拉车一般，时速仅为18千米。下坡时，蒸汽机车依靠的主要是闸瓦制动，由于闸瓦在摩擦的过程中就会产生热，若冷却不及时的话，机车是难以制动住的。为了保证安全，蒸汽机车只好减小其下坡速度，甚至有时或走或停，这样一来，受热的闸瓦就有足够的冷却时间了。后来，同样数量的蒸汽机车被3台电力机车取代，载重量就可达到2400吨。上坡时，时速高达50千米，这与蒸汽机车在运货量和速度方面相比，二者均提高大约两倍。当电力机车下坡时，则采用电阻制动，列车下坡时速高达40千米，既快捷又安全。
其二，电力机车使用的电能是“洁净”的，不仅不冒黑烟，而且不扬灰渣，是一种环保机车。所以在通过长为几千米的隧道时，旅客也大可不必担心浓烟和熏人的废气，更不会被讨厌的煤灰渣迷住眼睛或弄脏衣服。不仅如此，机车驾驶人员的环境也相当优良，既宽敞又明亮。
其三，电力机车容易操作，出车前无需做太多的准备，与蒸汽机车大不相同，既不用装煤，也不用加水，更不需要加油。因此对于那些缺水的沙漠地带以及气候寒冷的地区，只要有电力供应，列车就能够昼夜不停地行驶前进。
其四，电力机车使用的电能，能够由多种物质发电，例如煤炭、石油、水力、核能、天然气、地热、太阳能等，所以其能量来源比蒸汽机车和内燃机车要多得多，同时效率也较高。对于蒸汽机车来说，热效率仅有7%；对于热效率较高的内燃机车来说，也仅为28%；对于采用火力发电的电力机车而言，其效率为30%，如果用水力发电，热效率就可达到60%～70%。
由于当时石油被大量开采，价格低廉，所以世界各国都在研制和使用内燃机车，而忽视了电力机车。后来，在20世纪70年代，由于发生了世界性的石油危机，中东石油生产国纷纷提高了价格，电力机车又受到了人们的青睐。没过多久，电力机车便被普遍采用了。电力机车在欧洲各国发展较快，例如瑞士、荷兰等国研制的电力机车和供城市交通使用的有轨电车，而日本成功研制了一种交直流两用电力机车，用起来非常方便。
对电力机车的使用，我国也非常重视，不仅建成宝成铁路电气化线路，而且还修建了多条电气化线路，在这样的情况下，机车的运载量也就大大的提高了。不仅如此，我国还成功研制成了“韶山”型电力机车，已投入使用，且性能良好。
近年来，许多国家已成功研制成了万匹马力的电力机车，火车的时速一下子超过了200千米。现如今，有的国家在研制马力为14000的大功率电力机车。如果研制成功的话，会进一步提高火车的速度。如此看来，电力机车的发展前景极为广阔。
对于大多数的电力机车，其结构原理大多是从接触网获取电能，再利用牵引电机驱动机车，属于非自带能源式的机车。
一般情况下，电力机车可分为以下四类：
其一，直流电力机车。
在我国，这种机车应用最为广泛，例如城市电车、地铁、铁道运输等方面，但由于受接触网电压的制约，机车功率也会受到一定的影响。
其二，单相低频交流电力机车。
大多数此类机车采用单相整流子牵引电机，主要问题是整流要求较高，需要采用较低的供电频率，如十六又三分之二赫兹或25赫兹的此类机车虽然在欧美国家有所应用，但需要专门设立发电厂和变频装置。
其三，单相工频交流电力机车，也称整流器式电力机车。
我国普遍采用此种机车，例如韶山1型、韶山3型等。
其四，不仅如此，还有其他类型。例如采用直流电力牵引电机的机车——韶山2型等。