火车依靠装有动力机械的机车（俗称火车头）牵引一节节车厢 ， 在铁路上行进 。1907年 ， 特里维希克和维维安造出了在普通道路上行走的蒸汽机车 ， 但由于车子过于笨重 ， 在普通道路上难以行驶 ， 特里维希克和维维安放弃了这个发明 。斯蒂芬森总结失败的教训 ， 开始研制蒸汽机车 ， 改进了产生蒸汽的锅炉 ， 把立式锅炉改成卧式锅炉；并作出了一个极有远见的重大决断 ， 决定把蒸汽机车放在轨道上行驶；在车轮的边上加了轮缘 ， 以防止火车越轨；又在承重的两条路轨间加装了一条有齿的轨道 。因为当时考虑蒸汽机车在轨道上行驶 ， 虽可避免在一般道路上因自身太重而难以行走的缺点 ， 可在轨道上也会产生车轮打滑的问题 ， 所以 ， 在机车上装上棘轮 ， 让机车在有齿的第三轨上滚动而带动机车向前行驶 。
【火车为什么有火车头】1814年 ， 斯蒂芬森的蒸汽机车火车头问世了 。斯蒂芬森发明的这个铁家伙有5吨重 ， 车头上有一个巨大的飞轮 。这个飞轮可以利用惯性帮助机车运动 ， 斯蒂芬森为发明取了个名字叫“布鲁克” 。这个布鲁克可以带动总重约30吨的8个车厢 。在以后的10年中 ， 斯蒂芬森又造了11个与布鲁克相似的火车头 。
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