天启四十一年春，邯郸冶铁工坊的炉火比往日更旺，通红的铁水在熔炉中翻滚，铁匠们赤着上身，挥着重锤反复锻打一块铁坯——这是工部为铁路轨道研发的第37次材料试验。与此同时，京城格致学院的研发工坊内，宋应星正盯着一台立式双缸蒸汽机的压力表，指针稳定在18斤/平方寸，蒸汽呼啸着推动活塞，带动曲轴飞速转动——蒸汽机车的核心动力难题，终于迎来破局曙光。当熟铁轨道的承重测试达标，当铁龙号蒸汽机车的齿轮发出平稳的转动声，华夏陆运革命的两大核心技术壁垒，被彻底攻克。
轨道技术突破：熟铁为骨，工字形承千钧
材料选型：熟铁胜出，攻克强度难题
工部的轨道研发专班已在邯郸驻扎半年，铁匠托姆的案头堆满了不同材质的轨道样品——木质轨道易腐、生铁轨道脆裂、熟铁轨道经多次锻打后韧性十足，三者的对比测试结果一目了然。
木质轨道载重超5吨便会变形，根本无法支撑蒸汽火车；生铁轨道虽硬，但脆性大，承重达80吨时便会断裂；唯有熟铁轨道，经三锻三淬工艺处理后，强度提升50%，韧性远超生铁。托姆拿着断裂的生铁轨道与完好的熟铁轨道，向前来视察的李修远汇报。
所谓三锻三淬，是托姆团队研发的特殊锻造工艺：
1. 首锻：将铁坯烧至通红，锻打塑形，去除杂质；
2. 首淬：将锻后的铁坯放入冷水淬火，提升硬度；
3. 复锻复淬：重复锻打与淬火两次，让熟铁纯度达95%，晶粒更细密。
经测试，三锻三淬后的熟铁轨道，耐磨度是普通生铁的2倍，弯曲强度提升60%，彻底解决了早期轨道易断裂、磨损快的难题。这种熟铁轨道，足以承受百吨级火车的长期碾压。托姆信心满满地说。
结构优化：工字形设计，稳如磐石
材料确定后，轨道结构优化提上日程。最初的平板轨道虽能承重，但受力不均，轨道边缘易磨损变形。工部的设计师们反复研究，最终借鉴桥梁承重原理，设计出工字形轨道——轨道横截面呈字，底部宽3尺（增加接触面积，提升稳定性），顶部窄1尺（减少与车轮接触面积，提升耐磨性），中间立板连接上下部分，分散压力。
工字形轨道的妙处在于上下分工：底部宽，像人的双脚扎在枕木上，稳当；顶部窄，车轮碾压时压力集中，耐磨；中间立板传递压力，让整根轨道受力均匀。设计师拿着木质模型解释道。
每根工字形轨道长10丈，两端预留螺栓孔，铺设时用高锰精铁螺栓连接，轨道下方垫上经过防腐处理的楠木枕木（每米一根），枕木嵌入碎石路基，进一步减震。这种铺设方式，既能减少火车行驶时的颠簸，又能防止轨道因热胀冷缩变形。
承重测试：超预期达标，铁骨可承千钧
天启四十一年三月，工部在邯郸冶铁工坊旁搭建了5里长的轨道测试段，进行终极承重测试。测试现场，20辆载重5吨的马车首尾相连，总重100吨，缓慢驶上轨道——这是蒸汽火车的设计载重。
当马车全部驶上轨道，轨道仅轻微下沉，无变形迹象；连续通行10次后，轨道表面磨损量不足0.1毫米；随后加码至150吨（30辆马车），轨道仍保持稳定，仅中间立板出现细微弯曲，卸载后立即恢复原状。
单根熟铁轨道可承重150吨，远超设计的100吨，完全满足蒸汽火车运行需求！托姆激动地向朝廷奏报，测试结果让所有参与研发的工匠欢呼雀跃。李修远看着平稳承载重物的轨道，感慨道：铁骨铺就的道路，终将让华夏陆运一飞冲天。
蒸汽机车突破：小型化赋能，铁龙初现形
蒸汽机小型化：高压技术，浓缩动力精华
京城格致学院的研发工坊内，宋应星正调试一台立式双缸蒸汽机——这是蒸汽机车的心脏，体积仅为蒸汽船蒸汽机的1/4，却能输出更强的动力。
蒸汽船蒸汽机采用低压蒸汽（12斤/平方寸），体积庞大；火车蒸汽机需小型化，必须提升蒸汽压力。宋应星解释道，他带领团队研发高压蒸汽技术，将锅炉压力提升至18斤/平方寸，通过优化气缸结构（缩小气缸直径、增加行程），在体积缩小3/4的情况下，仍保持120吨的牵引力，远超设计的100吨载重需求。
为解决高压蒸汽带来的安全隐患，宋应星在锅炉上加装了双重安全阀：主安全阀预设压力20斤/平方寸，副安全阀预设22斤/平方寸，双重保障防止爆缸。高压是关键，但安全是底线，绝不能重蹈早期锅炉事故的覆辙。宋应星在研发日志中写道。
测试中，这台立式双缸蒸汽机连续运行12小时，动力输出稳定，油耗较蒸汽船蒸汽机降低15%，完全适配蒸汽机车的空间与动力需求。
传动系统：齿轮曲轴，动力精准传递
阿吉从澳洲赶回京城后，立即投入传动系统研发。蒸汽机车的传动核心是将蒸汽机的旋转动力，高效传递至车轮，同时适应陆地行驶的颠簸。
阿吉最终设计出齿轮-曲轴传动系统：
1. 动力输出：蒸汽机曲轴连接主动齿轮（10齿）；
2. 减速增扭：主动齿轮啮合中间齿轮（50齿），将转速从300转/分降至60转/分；
3. 车轮驱动：中间齿轮同轴带动车轮轴齿轮（20齿），最终将转速降至30转/分，扭矩提升10倍，确保车轮有足够动力推动百吨载重。
为减少车轮与轨道的磨损，阿吉还创新采用铁轮包橡胶设计——在铸铁车轮外圈包裹一层南洋进口的橡胶，既降低行驶噪音，又减少轨道磨损。橡胶的弹性还能缓冲颠簸，让火车行驶更平稳。阿吉演示着橡胶轮的弹性，眼中满是得意。
测试中，传动系统在模拟颠簸轨道上运行2小时，齿轮啮合精准，无卡滞现象，橡胶轮对轨道的磨损量仅为纯铁轮的1/5。
制动系统：闸瓦制动，安全可控
蒸汽机车的制动系统直接关系到行驶安全。早期试验中，仅靠反向转动车轮制动，制动距离长达50丈，根本无法满足实际需求。
格致学院的青年学者郭守敬（之子）提出闸瓦制动方案：在每个车轮两侧安装弧形闸瓦（熟铁材质，内衬耐磨皮革），通过杠杆连接驾驶室，驾驶员拉动杠杆，闸瓦便会紧紧压紧车轮，利用摩擦力减速。
经过多次调试，闸瓦制动的制动距离从50丈缩至10丈，且制动过程平稳，无车轮抱死现象。即使在时速10里的情况下，遇到突发情况也能及时停下，安全有保障。郭守敬在制动测试成功后，兴奋地向宋应星汇报。
样机组装：铁龙号成型，静候驰骋
天启四十一年夏，京城格致学院的组装车间内，首台蒸汽机车铁龙号缓缓成型。这台凝聚着无数工匠心血的钢铁巨兽，有着鲜明的华夏特色：
- 尺寸参数：长5丈、宽1.5丈、高2丈，车体采用熟铁框架，外层包裹木质护板，既轻便又坚固；
- 动力配置：搭载一台立式双缸高压蒸汽机，配套一节煤水车（可装煤5吨、水10吨），满足100里续航需求；
- 车厢设计：车头后可挂4节货运车厢，每节载重25吨，总载重100吨，车厢底部装有缓冲弹簧，减少货物颠簸；
- 外观标识：车头正面镶嵌铁龙号三个黄铜大字，两侧绘制龙纹图案，彰显华夏气派。
铁龙号组装完成后，首先进行静态测试。在格致学院铺设的5里试验轨道上，蒸汽机启动，蒸汽呼啸而出，曲轴带动齿轮转动，车轮缓缓旋转。牵引力测试仪显示，机车最大牵引力达120吨，超设计值20%；时速表显示，轨道平直段时速可达12里，超过预期的10里。
动力充足，传动稳定，制动可靠！宋应星看着测试数据，激动得声音发颤。在场的工匠们纷纷围上前，抚摸着冰冷的铁壳，眼中满是自豪——这是华夏第一台蒸汽机车，是陆运革命的象征。
双突破定局，陆运革命启幕
轨道与机车的双重突破，让蒸汽火车从构想变为现实。消息传回京城，胤宸龙颜大悦，下旨嘉奖研发团队：宋应星、阿吉、托姆等有功之臣，各赏黄金百两，晋升三级；格致学院与工部各赏白银五十万两，用于后续研发。
此时，远在澳洲的试验铁路已铺设完成——50里长的熟铁轨道从墨尔本港口延伸至铁矿产地，枕木稳固，轨道平直，静静等待着铁龙号的到来。澳洲都护胤珩的奏疏连夜传回京城：澳洲试验铁路已就绪，恳请朝廷速派铁龙号赴澳试跑，验证矿运实效！
与此同时，工部启动中原机车制造厂建设——在洛阳城外选址，规划5条生产线，每条线月产1台蒸汽机车，计划年内量产10台，用于三大铁路干线的建设。邯郸冶铁工坊也扩大熟铁轨道产能，每月可生产轨道1000丈，满足铁路铺设需求。
宋应星站在铁龙号车头前，望着远方的天空，仿佛已看到钢铁车轮碾过铁轨的场景：中原的粮食经铁路快速运往西北，澳洲的铁矿日夜不停输送至港口，西域的皮毛顺着铁路涌入中原——华夏的陆地，即将因这钢铁巨兽的驰骋，迎来货畅其流的全新时代。
而这一切的起点，将是澳洲试验铁路上的首次试跑。下一节，便将聚焦铁龙号跨洋赴澳，在异国的土地上，奏响华夏蒸汽火车的第一声轰鸣。