【科普】制造数量最多的蒸汽机车——苏联铁道部E型蒸汽机车（第一部分）
文章作者：西瓜昌真湿基（B站和百度昵称：宁柳跨越）
提示
“十足目”式者，蒸汽机车轮式也，其由五对动轮轴组成，轮式为0-10-0。应当注意的是，“十足目”这一昵称也应用于由一对导轮轴、五对动轮轴组成的2-10-0轮式。
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概述
E型蒸汽机车是1909年由私营弗拉季高加索铁路⑴公司工程师瓦茨拉夫·伊万诺维奇·洛普申斯基⑵研制，后成为俄罗斯帝国铁道部⑶乃至苏联铁道人民委员会⑷及苏联铁道部⑸干线货运蒸汽机车主力之一。
E型蒸汽机车在1912年到1957年期间生产。在整个生产期间，E型蒸汽机车的基本设计不断改进，衍生出包括Eu型（1926年到1930年间）、Em型（1931年到1934年间）、Er型（1934年到1936年间）在内的改进型。
1944年，科洛姆纳工厂在改进的P28项目下，恢复了Er型机车的生产。1947年到1957年间，波兰、匈牙利、捷克斯洛伐克、罗马尼亚亦生产Er型机车。
背景
1900年，奥地利铁路工程师卡尔·戈尔斯多夫⑹为奥地利帝国皇家铁路⑺设计并制造了世界上第一款采用0-10-0轮式的蒸汽机车——180型蒸汽机车。考虑到五动轴机车在曲线线路行车困难，卡尔·戈尔斯多夫设计出戈尔斯多夫动轴系统。
根据戈尔斯多夫动轴系统设计，五个动轴中的第二动轴及第四动轴不能相对于车架侧向移动，因为它们的轴箱将它们牢固地固定在车架上。但是，其他动轴则可以在弯道行驶过程中根据作用在其上的侧向力而侧向移动。此外，连杆也必须能够侧向移动，通过连杆，来自汽缸活塞的蒸汽压力和线性力通过曲柄销转换成车轮的旋转。
2-8-0“团结”轮式Shch型蒸汽机车在持续速度上超过了0-4-0“八轮”轮式O型蒸汽机车，从而平均提高了货运列车行车速度，但保持了列车的标准重量不变。因此，假设与2-8-0轮式蒸汽机车相比，新的0-10-0轮式蒸汽机车在保持可接受的轴重时，将同时提供安装更重且功率更大的锅炉可能性，并增加了黏着重量及牵引力。但是，需要为0-10-0轮式蒸汽机车提供可接受的设计速度，前提是它可以一次性安全地通过小半径曲线。
在当时俄罗斯帝国的整个铁路线中广泛采用0-10-0轮式蒸汽机车，将不可避免地导致所有蒸汽机车厂重新进行生产配置，因为这些工厂已在技术上调整为大规模生产2-8-0轮式蒸汽机车，而转产需要大量的额外投资。这些情况以及对0-10-0轮式蒸汽机车速度太慢的担心，是俄罗斯帝国铁道部领导层对0-10-0轮式蒸汽机车最初持批评态度的主要原因。
东南铁路公司的机车工程师于1905年首次提出在俄罗斯铁路上使用0-10-0轮式蒸汽机车，但是，由他们完成的机车草图设计未被通过。在随后的几年中，梁赞-乌拉尔铁路公司和莫斯科-喀山铁路公司提出了制造0-10-0轮式机车的计划，与其他铁路相比，它们的线路较为繁忙。但是，时任俄罗斯帝国铁道部副部长的尼古拉·列奥尼多维奇·舒金⑻倾向于制造Shch型机车，并未同意制造0-10-0轮式机车，而正式的原因是当时没有研究将五动轴机车拟合到曲线中的问题。
弗拉季高加索铁路公司的初步设计方案
1909年，弗拉季高加索铁路公司又提出0-10-0轮式机车制造的计划——由于列车牵引质量的增加，需要增加更大功率的机车，但黏着重量仅为64吨的0-8-0轮式机车，无法提高列车牵引质量。而当时季霍列茨克-查里津区间线路的机车整备设施，使得编组更长或更重的列车成为可能。在这种情况下，唯一的解决方案是使用0-10-0轮式机车。
1909年，弗拉季高加索铁路公司机务处负责人米哈伊尔·叶列夫菲尔耶维奇·布拉沃苏多维奇⑼以及技术局局长瓦茨拉夫·伊万诺维奇·洛普申斯基制定了0-10-0轮式蒸汽机车的设计方案。根据设计方案，0-10-0轮式机车应具有：
锅炉采用过热式贝尔帕尔氏火箱，面积为4平方米，总传热面积为164平方米；
威廉·施密特⑽式两级过热器，加热表面积为45平方米；
饱和式双气缸，直径为590毫米，冲程为700毫米；
动轮直径1300毫米；
第一、第三和第五动轴的侧移行程分别为正负24毫米、正负15毫米和正负16毫米。
这份初步设计方案提交给由尼古拉·列奥尼多维奇·舒金主持的铁道部机车车辆和牵引委员会。尽管舒金就新型蒸汽机车对小半径曲线的适应能力表示怀疑，该委员会还是于1909年11月28日批准了这份初步设计方案。
制造厂商的设计方案
位于乌克兰东部的哈特曼俄罗斯机械制造公司卢甘斯克蒸汽机车制造厂⑾接收了新型机车的初步设计方案，并作出了一些新的修改：
锅炉火箱面积从4平方米增加到4.2平方米，总传热面积从164平方米增加到194.4平方米；
过热器的加热面积从45平方米增加到52.6平方米；
动轮直径从1300毫米增加到1320毫米；
将气缸直径从590毫米增加到600毫米，以保持牵引力；
将锅炉轴线的高度从2890毫米增加到3100毫米，以形成足够的炉膛深度；
第三动轮设计为不带轮缘，配备复原装置的第一动轴和第五动轴的跨度为正负22 毫米。
经过修改后的设计方案再次提交给机车车辆和牵引委员会审核，最终未经委员会讨论即获得批准。但舒金依然提供了一份特别说明，坚持订购Shch型蒸汽机车。
弗拉季高加索铁路公司1914年版E型蒸汽机车（Паровозы серии Э типа Владикавказской железной дороги）
1912年到1913年间，卢甘斯克蒸汽机车制造厂分两批制造30台E型蒸汽机车——E-901号~E-930号机车，交付弗拉季高加索铁路公司。这些燃油蒸汽机车都配属于矿水城机务段，技术特征与1911年批准的设计方案相对应：
锅炉压力：12千克/平方厘米；
气缸直径：600毫米；
火箱面积：4.2平方米；
大烟管的数量：27；
小烟管数量：166；
机车空重：70.6吨，整备时为80吨；
最高运行速度为50千米/小时。
E型蒸汽机车运行表现良好。北顿涅茨克铁路公司工程师E·I·默克尔什茨基观察E型蒸汽机车的运行后，反复讨论了增大机车气缸直径的问题，并在1913年8月13日交由机车车辆和牵引委员会解决，该委员会认识到可以将北顿涅茨克铁路公司制造的E型蒸汽机车气缸直径从600毫米增加到630毫米，尽管事实上这家公司要求将气缸直径增加到640毫米。
在1914年，弗拉季高加索铁路上的所有E型蒸汽机车都分配了一个额外的特殊字母后缀“L1”——El1-901号~El1-930号，以便将它们与铁道部中随后发行的E型蒸汽机车区别开来。之后对所有的El1型蒸汽机车进行了重建：
将直径600毫米的气缸替换为直径650毫米的气缸；
更换锅炉，新锅炉火箱面积增加到4.46平方米；
所有机车均配备普梯洛夫工厂⑿制标准化煤水车。
重建后，弗拉季高加索铁路公司El1型蒸汽机车被铁道部统编为E型。
北顿涅茨克铁路公司1914年版E型蒸汽机车（Паровозы серии Э типа Северо-Донецкой железной дороги）
1914年1月至4月，卢甘斯克蒸汽机车制造厂制造了28台E型蒸汽机车——E-601号~E-628号机车，交付北顿涅茨克铁路公司⒀。与弗拉季高加索铁路E型蒸汽机车相比，北顿涅茨克铁路公司E型蒸汽机车改为燃煤机车，并且具有以下主要结构差异：
气缸直径从600毫米增加到630毫米；
第一动轴和第五动轴，以及第二动轴和第四动轴统一设计；
在每侧走廊过道安装了两个间隔开的砂箱；
所有机车均配备普梯洛夫工厂制标准化煤水车。
1914年11月，卢甘斯克蒸汽机车制造厂应北顿涅茨克铁路的订单前8台“增强版”E型蒸汽机车：E-629号~E-636号机车；同年12月制造了17台机车——E-637号~E-653号机车。
北顿涅茨克铁路上的所有E型蒸汽机车都分配了一个额外的特殊字母后缀“L2”——El2-601号~El2-653号，以便将它们与铁道部随后发行的E型蒸汽机车区别开来。之后对所有的El2型蒸汽机车换用直径650毫米的气缸，并被统编为E型。
梁赞-乌拉尔铁路公司1914年版E型蒸汽机车（Паровозы серии Э типа Рязано-Уральской железной дороги）
1914年底，应梁赞-乌拉尔铁路公司的需求，卢甘斯克蒸汽机车制造厂制造了20台E型蒸汽机车——E-1101号~E-1120号机车。1915年到1917年间，卢甘斯克蒸汽机车制造厂制造了86台E型蒸汽机车——E-1121号~E-1186号机车。
俄罗斯帝国铁道部1915年版E型蒸汽机车（Паровозы серии Э типа 1915 года, заказа казённых железных дорог）
1914年夏在弗拉季高加索和北顿涅茨克两家铁路公司的运用经验表明，E型蒸汽机车比Shch型蒸汽机车具有绝对优势。为此，铁道部工程委员会在1914年8月讨论了订购新蒸汽机车的问题。期间，Yu·V·罗蒙诺索夫教授表示反对铁道部进一步采购Shch型蒸汽机车，并建议建造E型蒸汽机车。（“啊，E型蒸汽机车真香！”）
1914年9月20日，铁道部工程委员会批准了铁道部E型蒸汽机车的技术参数。与以前的El1型和El2型机车相比，它们得到了加强和现代化。设计方案的制订由卢甘斯克蒸汽机车制造厂负责，并有以下几点变化：
锅炉的圆柱形部分由三个伸缩鼓（而不是两个）组成；
锅炉支架由两块垂直钢板制成；
气缸直径从630毫米增加到650毫米。
1915年开始，卢甘斯克蒸汽机车制造厂、下诺夫哥罗德机械厂⒁、科洛姆纳工厂、哈尔科夫蒸汽机车制造厂⒂以及布良斯克机械制造厂均制造E型蒸汽机车。在制造过程中引入了微不足道的结构更改，目的是降低成本，从而使蒸汽机车的各个外部结构区别特征变得微不足道。哈尔科夫蒸汽机车制造厂对卢甘斯克蒸汽机车制造厂的最初设计方案进行了最多的更改，这甚至让铁道部单独给哈尔科夫蒸汽机车制造厂制E型蒸汽机车定型为Ekh型。到1916年，上述工厂制造了1528台E型机车。
轻量化版E型蒸汽机车（Паровозы серии Э «облегчённого типа»）
1916年，大不里士铁路股份公司从卢甘斯克蒸汽机车制造厂订购了轻量化版E型蒸汽机车。轻量化版E型蒸汽机车减少载重是通过减少厚度来实现的：
锅炉外壳厚度从17毫米减到15毫米；
火箱盖板从19毫米减到18毫米；
锅炉的汽包和砂箱从16.5毫米减到15.5毫米；
动轮厚度也从75毫米减小到65毫米。
卢甘斯克蒸汽机车制造厂总共建造了8台轻量化版E型机车，其中一些机车在十月革☆命后曾在外高加索铁路局运用。
1917年版战时型E型蒸汽机车（Паровозы серии Э военного заказа «тип 1917 г»）
在战时条件下，卢甘斯克蒸汽机车制造厂1915年版E型机车E的设计进行了更改，主要涉及以钢代替铜。而从1916年为北顿涅茨克铁路制造的E-648号机车开始，对锅炉的设计进行了以下更改：
贝尔帕尔氏火箱及其连接首次由锅炉钢制成，从而使得火箱重量从2.8吨减到1.5吨的火箱；改变了锅炉大烟管和小烟管各自的数量。
实际上，由于惯性因素而继续完成现有1915年版E型机车的生产，加上第一次世界大战以及苏俄国内战争的影响，各制造厂的1917年版战时型E型机车生产时间不尽相同：
1916年，卢甘斯克工厂开始为北顿涅茨克铁路（从E-648号机车开始）和梁赞-乌拉尔铁路（从E-1127号机车开始）制造1917年版战时型E型机车。
1917年，哈尔科夫工厂开始为东南铁路（从E-2461号机车开始）和其他铁路公司制造1917年版战时型E型机车。
1918年，下诺夫哥罗德机械厂开始为莫斯科-库尔斯克、下诺夫哥罗德和莫罗姆铁路和其他铁路公司制造1917年版战时型E型机车。
1918年，布良斯克机械制造厂开始制造1917年版战时型E型机车，并配有3轴煤水车。
1920年，苏维埃俄国分别在德国和瑞典订购了700台和500台1917年版战时型E型机车，这些机车分别定型为Eg型和Esh型。
1924年，科洛姆纳工厂开始生产1917年版战时型E型机车。
注：未完待续，请看《【科普】制造数量最多的蒸汽机车——苏联铁道部E型蒸汽机车（第二部分）》一文
注释
⑴俄语：Владикавказская железная дорога。
⑵俄语：Вацлав Иванович Лопушинский，波兰语：Wacław Marian Łopuszyński（1856~1929），俄罗斯帝国铁路工程师。
⑶俄语：Министерство путей сообщения Российской империи。1865年到1917年负责对俄罗斯帝国国内水上、陆地及铁路运输的管理，以及在交通领域提供全面指导。
⑷俄语：Народный комиссариат путей сообщения СССР。1917年11月8日召开的第二次全俄苏维埃工人和士兵代表大会表决将俄罗斯帝国铁道部解散，成立苏俄铁道人民委员会（俄语：Народный комиссариат путей сообщения РСФСР），1922年12月30日改组为苏联铁道人民委员会。
⑸俄语：Министерство путей сообщения СССР。1946年3月15日，第二届苏联最高苏维埃第一次会议决定将其改称为苏联部长会议，各人民委员部改称为部，各人民委员也随之改称为部长，苏联铁道人民委员会也因此改组为苏联铁道部。1992年1月20日，根据俄罗斯联邦第28号总统令，在苏联铁道部的基础上成立了俄罗斯联邦铁道部（俄语：Министерство путей сообщения Российской Федерации）。
⑹德语：Karl Gölsdorf（1861~1916），奥地利铁路工程师。
⑺德语：Kaiserlich-königlich Staatsbahnen。奥地利帝国皇家铁路负责经营奥匈帝国内莱塔尼亚地区铁路。
⑻俄语：Николай Леонидович Щукин（1848~1924），俄罗斯帝国铁路工程师。
⑼俄语：Михаил Елевферьевич Правосудович（1865~1929），俄罗斯帝国铁路工程师。
⑽德语：Wilhelm Schmidt（1858~1924），德国铁路工程师。
⑾俄语：Паровозостроительный завод Русского общества машиностроительных заводов Гартмана в Луганске。卢甘斯克蒸汽机车制造厂由德国企业家古斯塔夫·哈特曼（德语：Gustav Hartmann；1842~1910）于1896年创立，于1900年生产出第一台蒸汽机车。工厂在苏联时期于1935年到1958年间以及1970年到1990年间两次更名为“以十月革☆命命名的伏罗希洛夫格勒工厂”（俄语：Ворошиловградский Завод имени Октябрьской Революции），曾经是苏联国内规模最大、产量最高的内燃机车制造工厂。
⑿俄语：Путиловский завод。普梯洛夫工厂前身为1801年成立的喀琅施塔德钢铁铸造厂。1868年，俄罗斯企业家尼古拉·伊万诺维奇·普梯洛夫（俄语：Николай Иванович Путилов；1820~1880）从政府手中买下该工厂，并将其改名为普梯洛夫工厂，开始提供生产铁轨、机车、炮弹、战舰大型炮塔、涡轮、其他大型金属机械业务。1922年，普梯洛夫工厂改名为红色普梯洛夫工厂（俄语：Красный Путиловец завод）。1934年则正式改名为基洛夫工厂至今。
⒀俄语：Северо-Донецкая железная дорога，乌克兰语：Північно-Донецька залізниця。1908年到1925年间以及1937年到1953年间存在于乌克兰东南部的一家铁路公司/局，今分属乌克兰铁路南方铁路局、顿涅茨克铁路局以及俄罗斯铁路东南铁路局。
⒁俄语：Нижегородская машинная фабрика。1849年建厂，在1898年到1951年间共制造了3886台蒸汽机车。1922年，工厂更名为红色索尔莫沃造船厂至今。
⒂俄语：Харьковский паровозостроительный завод，乌克兰语：Харківський паровозобудівний завод。1895年建厂，1928年更名为哈尔科夫共产国际机车工厂。1957年，为纪念苏德战争期间的苏联坦克工业人民委员维亚切斯拉夫·亚历山德罗维奇·马雷舍夫，工厂更名为马雷舍夫工厂至今。
