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中國最早的計程車──“記里鼓車”

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記里鼓車,又稱記里車、大章車,中國古代用來記錄車輛行過距離的馬車,構造與指南車相似,車有上下兩層,每層各有木製機械人,手執木槌,下層木人打鼓,車每行一里路,敲鼓一下,上層機械人敲打鈴鐺,車每行十里,敲打鈴鐺一次。晉惠帝(259年—306年)太傅崔豹撰《古今注》記載:「大章車,所以識道里也,起於西京,亦曰記里車。車上為二層,皆有木人,行一里,下層擊鼓;行十里,上層擊鐲。《尚方故事》有作車法」[1]。 根據(唐)杜佑《通典》記載,東晉安帝義熙十三年(417年),劉裕滅後秦,獲記里鼓車[2]。《孫子算經》中一道除法計算題,「今有長安洛陽相去九百里,車輪一匝一丈八尺,欲自洛陽至長安,問輪匝幾何?」[3],顯然和記里鼓車有關。
記里鼓車到底是誰人製作,則是不得而知[4]。記里鼓車是古代天子出巡時,儀仗車駕必備的一種典禮車,用四匹馬拉,排在指南車之後。[5]南朝宋的記里鼓車制度依舊。南齊循宋制,但記里鼓車的車頂加華蓋,車身加漆畫裝飾,南梁依照齊制,但因佛教大盛,改用牛拉記里鼓車。唐朝恢復舊制,用四匹馬拉記里鼓車,仍排在指南車後。宋朝雍熙四年,將隨駕記里鼓車的儀仗隊,從13人增加到了30人[6]。

《宋史》記載內侍盧道隆所奏的記里鼓車構造:記里鼓車有一轅、雙輪,車身分上下兩層,每一層都有一個手持木槌的木頭人。左右 兩個著地車輪,稱為足輪,直徑各6尺,周長18尺(按圓周率3計算)。按古代標準,一步等於6尺,足輪轉一周等於車行3步,一里合300步,即300x6=1800尺,足輪轉移100周合一里。按宋制,一步較小,等於5尺,一里合360步,仍是1800尺,輪轉100次合一里。
馬匹拉記里鼓車向前行走,帶動足輪轉動。足輪的轉動靠一套互相咬合的齒輪傳給敲鼓木人。傳動齒輪的構造如下:在左邊一個足車輪的內側,安裝一個木質母齒輪,母齒輪直徑1.38尺,周長4.14尺,木齒輪帶18齒,齒距0.23尺。車下安裝一個與地面平行的傳動齒輪,和母齒輪咬合,傳動齒輪的直徑4.14尺,圓周12.42尺,出54齒,齒距2.3寸,和母齒輪的齒距相同。傳動輪中心的傳動軸,穿入記里鼓車的第一層。傳動軸的上端,安裝一個銅質旋風輪,出三齒,齒距1.2寸。和旋風輪咬合的,是一個直徑4尺,圓周12尺的水平輪,出100齒,齒距和旋風輪的齒距相同。水平輪轉軸上端安裝一個小平輪,直徑3.33寸,圓周1尺,出10齒。齒距1寸。一個直徑3.33尺的大平輪,圓周10尺,出100齒,齒距1寸,和小平輪咬合。整個記里鼓車聯足輪在內共八輪,其中6個齒輪,構成一套百分之一和千分之一的減速齒輪系。

記里鼓車一共有的285齒,盧道隆特別指出,齒的輪廓,應當仿效魚類的牙齒,有弧形的曲線。
記里鼓車在天子出巡的儀仗隊列中,排列第二,在指南車之後;排在記里鼓車之後還有白鷺車、鸞旗車、耕根車、四望車、羊車、畫輪車、鼓吹車、象車、豹尾車、等各種儀仗車[7]。
1936年,北平研究院研究員王振鐸,根據古代文獻記載,復原漢代記里鼓車。此模型現藏中國國家博物館。

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關於中國古代計程車的文字,儘管說法不盡一致,但是有一點是相同的,所有的記載都表明計程車和載客的馬車是分離的。如果只是靠人力或動物拉車,再以口頭議價,事實上跟計程車的定義有所違背了。也就是說,現代計程車的兩個功能 : 「載客」與「計算里程」,必須兼而有之,才能算是計程車的原型

事實上最早的計程車出現在距今2000多年前的漢代!中國漢未魏晉時期,就出現過原始的“計程車”——當時叫「記里鼓車」。「記里鼓車」和現代汽車上的計程器作用一樣,它是古代利用齒輪轉動來記載距離的自動裝置,不過比較不同的地方是它的用途,並非是為了拿來載客賺錢,而是僅用作帝王出行時的儀仗。

據考證,「記里鼓車」是中國古代用於計算道路里程的車,由「記道車」發展而來。有關「記道車」的文字記載最早見於漢代劉歆的《西京雜記》:“漢朝輿駕祠甘泉汾陽……記道車,駕四,中道。”可見至遲在西漢時期,即已有了這種可以計算道路里程的車。到後來,因為加了行一里路打一下鼓的裝置,故名「記里鼓車」。

「記里鼓車」是「指南車」的姐妹車,他們都是東漢大發明家張衡製造的,也同為天子大駕出行時的儀仗車,還時常排列在相同位置,兩者要求基本相同,裝飾華美富麗,有的古籍即說記里鼓車“制如指南”,所需駕士也相當多,故同樣也不適於實際應用。記里鼓車的使用時間也與指南車一樣,從西漢到北宋。

記里鼓車又有“記里車”、“司里車”、“大章車”等別名。有關它的文字記載最早見於《晉書•輿服志》:“記里鼓車,駕四。形制如司南。其中有木人執槌向鼓,行一里則打一槌。”晉人崔豹所著的《古今注》中亦有類似的記述。因此,記里鼓車在晉或晉以前即已發明了。

中國最早的計程車──“記里鼓車” 

是利用漢代鼓車改裝而成。車中裝設具有減速作用的傳動齒輪和凸輪槓桿等機械。車行一里, 車上木人受凸輪的牽動,由繩索拉起木人右臂擊鼓。最早提到此車為機械構造的是《南齊書•輿服誌》,文內有"機械在內"的記載。

漢代「記里鼓車」分上下兩段,上層設一鐘,下層設一鼓。車上有小木人,頭戴峨冠,身穿錦袍,高坐車上。車走十里,小木人擊鼓1次;當擊鼓10次時,就擊鍾1次。

漢代孝堂山畫像石中的「鼓車圖」 

對車上齒輪機械的詳細記述,始見於南宋岳珂《愧郯錄》。在《宋史•輿服誌》中也記述了此車的內部機械和傳動情況。

據誌中所記,此車有兩種設計,一為天聖五年(1027)內侍盧道隆所獻造法:他製造的記里鼓車有兩個車輪,還有一個由6個齒輪組成的動力系統。車輪轉動時,齒輪系統就隨之運動。車輪向前轉動100圈即前行600米,為當時的1里路,這時車上中平輪剛好轉1周。輪上有一個凸輪作撥子,撥動車上木人的手臂,使木人擊鼓1次。車上還有上平輪,中平輪轉10周,上平輪轉1周。上平輪轉1周則撥動木人,擊鍾1次,使人知道已行路10里。

一為大觀元年(1107)內侍吳德仁所獻的另一造法。盧法除沿用宋以前一里擊鼓外,還增設十里擊鉦。盧法採用六個齒輪為一組的齒輪系減速。其傳動是足輪在地面轉一周,立輪隨轉一周,立輪出齒十八,下平輪出齒五十四,故立輪轉一周時,下平輪轉三分之一周,和下平輪同軸的旋風輪僅三齒,故僅轉一齒,和它嚙合的上平輪為一百齒,故隨之轉一齒。

按盧法定足輪徑為六尺, 圍一丈八尺。足輪轉一周行地三步。盧採用古法六尺為步,三百步為一里,上平輪轉一周即百齒,車行一里。關於報十里情況:小平輪出齒十,上平輪出齒百,小平輪轉一周為十齒,轉十周為百齒即十里。吳法取消十里之制,恢復古法一里之制,改為木人同時擊鉦鼓以報里數。除二足輪外,僅用四個齒輪。

吳法木人擊鉦鼓使用凸輪原理,文中對關捩撥子記述較詳。兩家車制的構造都是利用齒輪傳動的逐漸減速,使凸輪拉動木人,用音響表達里數的。

近代對《宋史•輿服誌》中記里鼓車的復原研究,最早始於1914年翟理斯發表的《中國記里鼓車》,文中介紹了合金遜以現代工藝進行的復原。1925年張萌麟發表《宋盧道隆吳德仁記里鼓車之造法》,對宋史文中刊誤做了校正,並整理出齒輪系的組合。

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中國「記里鼓車」的創造,是近代里數表、減速器發明的先驅,開創現代計程車的先河,是科學技術史上的一項重要貢獻。

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記里鼓車
記里鼓車是中國古代用於計算道路里程的車,由「記道車」發展而來。有關記道車的文字記載最早見於漢代劉歆的《西京雜記》:「漢朝輿駕祠甘泉汾陽……記道車,駕四,中道。」可見至遲在西漢時期,即已有了這種可以計算道路里程的車。到後來,因為加了行一里路打一下鼓的裝置,故名「記里鼓車」。
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1 記里鼓車 -記載
記里鼓車記里鼓車
記里鼓車又有「記里車」、「司里車」、「大章車」等別名。有關它的文字記載最早見於《晉書·輿服志》 :「記里鼓車,駕四。形制如司南。其中有木人執槌向鼓,行一里則打一槌。」晉人崔豹所著的《古今注》中亦有類似的記述。因此,記里鼓車在晉或晉以前即已發明了
第一個在史書中留下姓名的記里鼓車機械專家,是三國時代的馬鈞。馬鈞,字德衡,三國時曹魏人,是當時聞名的機械大師。他不僅製造了指南車、記里鼓車,而且改進了綾機,提高織造速度;創製翻車(即龍骨水車);設計並製造了以水力驅動大型歌舞木偶樂隊的機械等,可惜,他的生卒年並無詳盡記載,只知道他當過小官吏,並因不擅辭令,一生並不得志。
到宋代,盧道隆於1027年製成記里鼓車,以及吳德仁於1107年同時製成指南車和記里鼓車的詳情,則被記載於《宋史·輿服志》中。417年,劉裕率軍打敗晉軍,將繳獲的記里鼓車、指南車等運回建康(南京)。后宋太祖平定三秦時又將其繳獲。宋仁宗天聖五年(1027年),內侍盧道隆又造記里鼓車。後來吳德仁又重新設計製造了一種新的記里鼓車。吳德仁簡化了前人的設計,所制記里鼓車,減少了一對用於擊鐲的齒輪,使記里鼓車向前走一里時,木人同時擊鼓擊鉦。
《宋史·輿服志》對記里鼓車的外形構造也有較詳細的記述:「記里鼓車一名大章車。赤質,四面畫花鳥,重台勻欄鏤拱。行一里則上層木人擊鼓,十里則次層木人擊鐲。一轅,鳳首,駕四馬。駕士舊十八人。太宗雍熙四年(公元987年)增為三十人。」由上述文字可知記里鼓車的外形十分精美,充分顯示出當時手工技藝的高超水平。

2 記里鼓車 -原理
記里鼓車記里鼓車
記里鼓車的基本原理和指南車相同,也是利用齒輪機構的差動關係。當年,張衡製造的記里鼓車可惜沒有較詳細的記載,東漢以後,有關記里鼓車的記載雖然有些零星的字句,但都太簡略。到北宋時的記里鼓車製造方法更有改進,《宋史·輿服志》記載比較詳細,大體說記里鼓車外形是獨轅雙輪,車箱內有立輪、大小平輪、銅旋風輪等,輪周各出齒若干,「凡用大小輪八,合二百八十五齒,遞相鉤鎖,犬牙相制,周而復始。」
記里鼓車記里鼓車
記里車行一里路,車上木人擊鼓,行十里路,車上木人擊鐲。總之,指南車和記里鼓車的形狀雖然在歷代製造時都有些改進,但它的差動齒輪原理可以肯定在1800多年前已經被張衡所應用了。記里鼓車的記程功能是由齒輪系完成的。車中有一套減速齒輪系,始終與車輪同時轉動,其最末一隻齒輪軸在車行一里時正好迴轉一周,車子上層的木人車上木人受凸輪牽動,由繩索拉起木人右臂擊鼓一次,以示里程。至於「十里擊鐲」的記程
記里鼓車的基本原理和指南車相同,也是利用齒輪機構的差動關係。當年,張衡製造的記里鼓車可惜沒有較詳細的記載,東漢以後,有關記里鼓車的記載雖然有些零星的字句,但都太簡略。到北宋時的記里鼓車製造方法更有改進,《宋史·輿服志》記載比較詳細,大體說記里鼓車外形是獨轅雙輪,車箱內有立輪、大小平輪、銅旋風輪等,輪周各出齒若干,「凡用大小輪八,合二百八十五齒,遞相鉤鎖,犬牙相制,周而復始。」記里車行一里路,車上木人擊鼓,行十里路,車上木人擊鐲。總之,指南車和記里鼓車的形狀雖然在歷代製造時都有些改進,但它的差動齒輪原理可以肯定在1800多年前已經被張衡所應用了。記里鼓車的記程功能是由齒輪系完成的。車中有一套減速齒輪系,始終與車輪同時轉動,其最末一隻齒輪軸在車行一里時正好迴轉一周,車子上層的木人車上木人受凸輪牽動,由繩索拉起木人右臂擊鼓一次,以示里程。至於「十里擊鐲」的記程,這一原理與現代汽車上的里程錶的原理相同。記里鼓車的創造是近代里程錶、減速器發明的先驅,是科學技術史上的一項重要貢獻。
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3 記里鼓車 -結構
記里鼓車記里鼓車結構示意圖
根據晉代崔豹所著的《古今注》上的記載,晉安帝時(公元397--414年)劉裕滅秦得到記里鼓車。《晉書•輿服志》和《宋書•禮志》也有記述。此後,在《南齊書》、《隋書》、《唐書》、《宋史》和《金史》等典籍中,都有記里鼓車的記載。《元史》沒有提到,而元代的楊維楨有一篇《記里鼓車賦》,說明「木鐫象以正立,手潛奮以有持。列鼓鐲於上下,各叩擊以司時。」說明元代人對於記里鼓車的構造還是很清楚的。
典籍中,記載最為詳盡的是《宋史•輿服志》。這部書記載著,一是仁宗天聖五年(公元1027年)內傳盧道隆,把記里鼓車的設計送給宮廷,並且仔細敘述了記里鼓車的構造、原理和尺寸;一是大觀年間(公元1107--1110年)吳德仁再造記里鼓車。
歷代關於記里鼓車的記載是有差別的。其中最大的差異就是,除了下文所說的形式以外,還有一種詞層制的記里鼓車,它的報告里程的部分分上下兩層:下層設鼓,上層設鐲;車子行進一里,下層木偶擊彰一次,車子行進十里,上層木偶擊鐲一次。
記里鼓車記里鼓車
科技史學家王振鐸先生根據《宋史》的記載和張蔭麟的齒輪系的排列,經過研究,製得記里鼓車的復原的模型。這個模型現在陳列於北京中國歷史博物館內。
車輪(H)的圓周長1丈8尺。車輪轉一圈,則車行1丈8尺。古時以6尺為一步,則車輪轉一圈車行3步。立輪(齒輪G)附於左車輪,並與下平輪(齒輪 F)相吻合。立輪齒數為18,而下平輪齒數為54,所以前者轉一圈,後者才轉1/3圈。
銅旋風輪(K)與下平輪裝在同一貫心豎軸(c)之上,並與中立平輪(E)相吻合。銅旋風輪的齒數為3,而中立平輪的齒數為100;所以前者轉一圈,後者才轉3/100圈。小輪(L)與中立平輪裝在同一貫心豎軸(B)之上,並與上平輪(D)相吻合。小輪齒數為10,而上平輪齒數為100,所以前者轉一圈,後者才轉1/10圈。
車行一里(即為百步)車輪和立輪都轉100圈,下平輪和銅旋風輪才轉100/3圈,中立平輪(E)才轉3/100×100/3—1圈。而上平輪才轉1/10圈。也就是說,行車一里,豎軸B才轉一圈;行車十里,豎軸A才轉一圈。而在這兩個豎軸上,還各附裝一個撥子。因此;行車一里,豎軸B上的撥子便撥動上層木偶擊鼓一次;行車十里,豎軸A上的另一撥子便撥動下層木偶擊鼓一次。
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4 記里鼓車 -失傳
記里鼓車的用途很狹窄,從《宋書•禮志》、《舊唐書•輿服志》、《唐書•車服志》和《金史•儀衛志》等文獻材料來看,它只是皇帝出行時「大駕鹵簿」中必不可少的儀仗之一,沒有實際的用途。其次,是比較笨重。攜帶和使用不便,無益於世。故一經戰亂,其器失傳不存。至元代,此車已不見於鹵簿,明清以降未聞有傳其制者,此車遂絕跡於人間。

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