不是很懂，但是可以回答部分问题，就是推杆与汽缸曲轴成一条直线时是如何使车轮继续转动的。这个问题在几百年前就已经解决，当然不是在你问的火车，而是一个机械设计问题。在推杆与汽缸曲轴成一条直线时，实际上只要把推杆与车轮的连接销的位置不放到那条直线上就可以。（原理和内燃机活塞连杆与曲轴的力学关系相似）
这个东西叫铰链
