19世紀初,以蒸汽為動力的火車出現了。由于剎車不靈,那時的火車就像脫韁的“鐵馬”,經常發生運行事故,因此有人戲稱它為“踏著輪子的混世魔王”。
如何才能有效地制服奔馳的“鐵馬”,讓它迅速剎車呢?
很多人曾致力于改進火車剎車裝置的研究,但誰也沒想到,最終獲得成功的是一位貧困的美國年輕人威斯汀豪斯,而且他發明新型火車空氣閘的念頭,是由一次偶然事件激發的。
在一次旅行中,他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,于是就下定決心要發明一種有效的制動閘,保障鐵路運行安全,避免類似事故再次發生。
他首先想到了蒸汽:既然火車是由蒸汽推動的,為什么不用蒸汽來制動呢?
他設計了一套裝置,用管路把鍋爐和各個車廂連接起來,試圖用蒸汽推動汽缸活塞,從而壓緊閘瓦,達到剎車的目的。但由于高壓蒸汽在長長的管路里迅速冷凝,喪失了壓力,實驗未能取得預想的效果。
蒸汽不行,那用什么制動才好呢?
正一籌莫展時,有一天,他偶然買了一份《生活時代》報,上面報道了一則消息:法國用壓縮空氣驅動大型鑿巖機開鑿塞尼山隧道。他受此啟發,心想:既然壓縮空氣可以驅動鑿巖機開掘堅硬的巖石,或許能夠驅動火車制動閘。
基于這個想法,威斯汀豪斯制成了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”。
空氣閘的工作原理并不復雜,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,閥門一打開,壓縮空氣就會推動各車廂的汽缸活塞將閘瓦壓緊,使火車迅速停下來。
1868年,年僅23歲的威斯汀豪斯取得了空氣制動閘的專利權,成立了威斯汀豪斯制動閘公司。直到今天,空氣制動閘仍然是火車和汽車運行的安全保障。