斯蒂芬逊开始考虑研制蒸汽机车时，铁轨已改用铸钢制作，克服了铸铁的脆性。斯蒂芬逊总结了前人的成果后认为，以往的蒸汽机车之所以失败，就在于它们都存在妨碍实际使用的缺点。其中最主要的有两点：一是机器和燃料的自重与有效载荷之比不合理，造成运载量过低；二是速度太慢，与马车相比显示不出什么优势。

　　针对这两个关键问题，斯蒂芬逊开始了自己的研制工作。经过两年多的苦心钻研，他终于成功地研制了自己的第一部蒸汽机车，取名“布鲁海尔”，并于1814年7月25日投人运行，奔驰于基林格沃斯煤矿到港口之间15公里长的轨道上。它拖有8节车厢，载重80吨，时速达到每小时6．5公里。

　　这部蒸汽机车初步解决了运输效率问题。可是它仍存在明显的缺点：不仅外形难看，而且由于没有减震装置，跑起来震动很厉害，有时甚至震坏了铁轨。此外，它放起汽来声音尖得厉害，把附近的牲口吓得乱跑乱叫，引起沿线居民的不满。有些人找上门来，指责斯蒂芬逊的“蠢家伙”声音太响，把他们家的牛吓跑了；有的说车上冒出的火星烧着了他家的树，震坏了他的房屋，要求赔偿……
　斯蒂芬逊深知自己的车还有很多尚待完善的地方，为此，他不断对机车进行改进。为了减少运行的震动，他加设了减震弹簧；另外他把汽筒与向上的烟筒相连，让废气从烟筒中排出，这样既减小了噪音，又增加了烟气向上的冲力，从而使炉中空气循环加速，使煤燃烧更旺，反过来又使汽锅内蒸汽发生量增加，火车的推动力增加了好几倍。在不断改进的基础上，斯蒂芬逊又为矿山制造了第二台、第三台蒸汽机车。在此期间，他的蒸汽机车仍仅限于为本矿山运煤，还没有在社会上推广，因此社会影响力不大。

　　历史性的创举

　　1821年，英国政府决定在斯托克敦至达林顿之间铺设铁路。建成后，它将成为英国第一条公用铁路，总长约为40公里。斯蒂芬逊由于在铁路建设方面已颇有声望，被聘请担任该项铁路建设工程的总工程师。斯蒂芬逊早就有心要把蒸汽机车推向社会，使之成为一种通用的交通工具。他认为应该抓住现在这个机会，使蒸汽机在公众面前展露风姿。为此，他在指导铁路建设工程的同时，于1832年与两个共同出资者建立了世界上第一个机车制造工厂，并在厂内开始研制新型机车。

　　1825年，斯蒂芬逊在长期积累经验的基础上，研制成功了世界上第一台比较完善的客货两用机车。它拖有38节车厢，载重90吨，时速达到24公里，命名为“旅行1号”。同年9月27日，在斯托克敦至达林顿之间的铁路建成之日，他亲自驾驶“施行1号”举行了通车仪式。

　　这一天，斯托克敦市市民以及周围的村民们，早早地便聚集在“旅行1号”周围，好奇地打量着这个漆黑庞大的“铁家伙”，兴奋地议论着。很多人特意骑马前来，要与它比速度，一争高下。时钟指向九点，斯蒂芬逊和600多名特约乘客，其中包括部分国会议员和英国交通公司董事长，一起登上了“旅行1号”。他向车下兴奋的人群挥了挥手，然后便熟练地发动了机车。随着一声汽笛长鸣，烟囱里冒出了大团乳白色的烟雾，机车在轰鸣声中开动起来，车下顿时一片欢腾，车上的人们激动地挥动手臂，有的人则骑马追随火车奔驰，场面十分壮观。人们在共同为蒸汽机车的成功而欢呼。这宣告了具有广泛用途的蒸汽机车正式诞生。至今，这台第一次拉载着600名乘客走完了33公里路程的火车头，仍然陈列在达林顿的博物馆里。它的轨距是当时英国邮政马车普遍采用的轨距——1435毫米。这个轨距后来为许多国家所采用，并一直沿用至今。

　　然而，围绕着是否发展蒸汽机车铁路运输的争论却很激烈。特别是当1826年英国最大规模的铁路工程——曼彻斯特至利物浦两大城市间的铁路工程准备上马时，更遭到了空前的反对。沿线居民担心房倒屋塌，更主要的是那些经营运河航运的资本家，因自己的经济利益要受影响而强烈反对。

　　由于受到反对，英国议会经过了很长时间的辩论才批准了这项工程。承担该项工程的建筑公司以每年2000英镑的高薪，再次聘请斯蒂芬逊担任筑路总工程师。在工程建设过程中，斯蒂芬逊曾经碰到过许多非常困难的技术问题。这一带地理条件非常不利，必须建造很多隧道和涵洞。此外，铁路还要穿过沼泽和河流地带，为此必须筑堤以及修建桥梁。好在他的儿子罗伯特已经长大，成了他的得力助手。在工程中，罗伯特多次独立担当起架桥的重任。有时为了求!出最佳桥形，斯蒂芬逊也和儿子一起搞试验，最后搞清了横梁的刚性所起的作用。在这些实验中，斯蒂芬逊对板结构梁的设计理论研究，有了较大的突破。

　　铁路建成了，至于选什么样的机车一时还无法确定。政府决定在莱茵希尔举行一次“机车竞赛会”，以选出最佳机车。斯蒂芬逊十分赞成举行这样的竞赛会。为了参加比赛，他同儿子一起，特别制中了一台新的机车“火箭号”。

　　1829年秋，候选者集合在出发地点，参赛的共有5台机车。一时间鼓声喧天，犹如过节一般。据当天的《利物浦光明报》报道，观霆这次比赛的观众达一万多人。“火箭号”在车厢满载旅客的情况下达到时速40公里。最后，“火箭号”以56公里的时速作“光荣之行时，便宣告它取得了全部胜利。报纸在报道中惊呼：“这次比赛将己变国内整个交通结构。”

　　的确，1830年9月15日利物浦至曼彻斯特的铁路正式通车后英国便掀起了修建铁路的热潮。1838年英国铺设的铁路里程为79公里，1843年为3000公里，1848年达8000公里，10年增加了10倍斯蒂芬逊作为蒸汽机车的奠基人，受到人们无比的敬仰，各家铁路么司都争先恐后地聘请他当顾问。在一次众议院的演讲中，斯蒂芬通不无自豪地说：“全英国所有的铁路，没有一条与我没有关系。”

　　受英国的影响，欧洲各国也纷纷修建铁路，铁路很快成了世界名国最大的产业，蒸汽机车和铁路成了人类交通运输的主要工具。受人类文明的进化与发展，具有极为重要和深远的意义。

　　斯蒂芬逊把自己绝大部分精力和年华，都贡献给了他毕生为之奋斗的蒸汽机车制造和铁路建设事业。他从青少年时起就不畏贴难、刻苦自学、锲而不舍、勇于探索，为人类的陆地运输做出了杰出创贡献。他当之无愧地被誉为“铁路之父”。

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