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【科普】采用“复式”传动的美国宾夕法尼亚铁路T1型蒸汽机车

2020-11-30 12:10 作者:宁柳跨越  | 我要投稿

文章作者:Forever Changzhensky(AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵称:宁柳跨越)



LA NUIT

TOUS LES CHATS SONT GRIS

——DICTON

在夜色里

猫皆灰色

——谚语



阅读前之提示

  • 4-4-4-4蒸汽机车轮式,传动形式为两套运动副共用一组车架的“复式”传动。本文提及的美国宾夕法尼亚铁路T1型蒸汽机车为“复式”传动。

  • 美国宾夕法尼亚铁路公司在本文简称“PRR”⑴;鲍尔温机车厂简称“BLW”⑵。

  • 本文属于正经科普文章,资料及图片来源于相关技术资料,不作为商业使用,如有侵权请及时联系删除之。

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  • 由于笔者精力和能力限制,在整理资料时恐有错漏,也请诸位读者纠正指教,谢谢合作!



资料参考来源

  • 《Pennsylvania 4-4-4-4, 6-4-4-6, etc. "Duplex Drive" Locomotives in the USA》:https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=USA&wheel=Duplex&railroad=prr

  • 《Pennsylvania Railroad 4-4-4-4 T1 Locomotive | Old Machine Press》:https://oldmachinepress.com/2020/06/20/pennsylvania-railroad-4-4-4-4-t1-locomotive/

  • 《Pennsylvania Railroad Class T1 | Locomotive Wiki | Fandom》:https://locomotive.fandom.com/wiki/Pennsylvania_Railroad_Class_T1

  • 《Pennsylvania Railroad T1 and T1a Duplex - Revivaler》:https://revivaler.com/pennsylvania-railroad-t1-t1a-duplex/

  • 《PRR Steam Locomotive diagrams》:http://prr.railfan.net/diagrams/PRRdiagrams.html?sel=ste&sz=sm&fr=

  • 《The T1 Trust》:https://prrt1steamlocomotivetrust.org/



概述

T1型蒸汽机车,是PRR使用的煤水车式蒸汽机车车型之一。本型机车流线型外观由雷蒙·洛伊⑶设计,机械部分由拉尔夫·P·约翰逊设计,1942年到1946年间共计制造52台机车,成为PRR最后投入运用的蒸汽机车车型。

T1-6111号机车



背景

在T1型蒸汽机车之前,PRR投入运用的最后一款量产快速客运蒸汽机车车型是1914年到1928年间制造的K4型蒸汽机车。1929年,阿尔图纳工厂和BLW生产了共计2台的实验性K5型蒸汽机车,但它们被认为不足以值得改进。此后,PRR的注意力转向了铁路电气化和FF1型、GG1型等型电力机车。

20世纪30年代中后期,PRR开始再次开发蒸汽机车,但与以前的保守式设计有所不同,PRR采用了激进式设计。PRR的长期开发合作伙伴——BLW的设计师渴望在面对内燃机车的新竞争时证明蒸汽机车的可行性,说服PRR采用BLW的最新想法:“复式”传动机车。

S1-6100号机车

PRR第一台“复式”传动机车是1939年的6-4-4-6轮式S1-6100号机车。它功能强大,在平道上达到了100 mile/h(162.50 km/h)的速度。尽管它的实用性受限,但其性能鼓励了PRR继续开发“复式”传动机车。



制造与运用

1940年6月26日,PRR以60万美元的价格从BLW订购了2台试制T1型蒸汽机车——T1-6110号和T1-6111号机车。这2台试制机都有很多问题,如果司机操作不当,它们容易发生空转。

T1-6110号机车的司机室内部

尽管如此,但是机车良好的测试报告让PRR董事会于1944年12月20日批准以14125000美元(每台282500美元)的价格购买50台T1型机车。50台T1型机车的订单由阿尔图纳工厂和BLW平分,于1946年8月制造完毕。T1型蒸汽机车使用PRR客运机车的标准3阶汽笛。

T1-5539号机车在1946年9月11日至9月14日间进行的运行测试表明,其功率达到了5012 hp(3737 kW)。1944年,T1-6110号机车在阿尔图纳工厂进行的静态测试表明,其在速度为85 mile/h(137 km/h)时的功率为6550 hp(4880 kW)。

T1型蒸汽机车的尺寸图



问题

相比于其他蒸汽机车车型,T1型蒸汽机车因其设计的复杂性,维护并不容易。如果司机控制节流阀不当,轮对可能会发生剧烈的空转,造成对位于走行部的富兰克林A型摆动式凸轮提升阀的损坏。它们因此被称为“无需蒸汽的机车”,也就是说,它们可以保持锅炉压力无论节流阀设定如何。为此,PRR在一些T1型蒸汽机车加装沙土,而熟练的司机则谨慎控制节流阀,以最大程度地减少轮对空转。

尽管PRR将T1型蒸汽机车的最高运行速度限定为100 mile/h(161 km/h),但一些负责维护T1型蒸汽机车的技术人员声称,目击到它们以最高140 mile/h(225 km/h)的速度运转以弥补晚点造成的延误。尽管目击的真实性存疑,但T1型蒸汽机车如此强大,以至于很容易超过其技术设计和运行速度的限制,所付出的代价无疑是更多的故障,以及更高的维护成本。

T1-5526号机车出厂照



技术数据表

Q1型、Q2型和T1型蒸汽机车的技术数据表有水印



退役

1947年,PRR报告了1946年的净亏损,这是PRR历史上第一次没有盈利。1948年初,PRR开始逐步部署内燃机车。

T1-5500号机车在1948年7月被修改为旋转凸轮阀系统;而T1-5547号机车在1949年7月被更改为常规的沃尔沙特式气门装置,从而成为唯一一台T1A型机车。但是这些改造对于T1型蒸汽机车甚至是PRR蒸汽机车来说,为时已晚。

T1-5547号机车

到1949年底,大多数T1型蒸汽机车不再牵引旅客列车。1953年底,所有T1型蒸汽机车退役。1953年到1956年间,全数52台T1型蒸汽机车被拆解,没有一台机车存留下来。



缓慢新造中的T1-5550号机车

于2013年成立的非营利性公共慈善机构——T1 Trust,由专业铁路工程师、历史学家和蒸汽机车运营商组成。T1 Trust正在制造T1型机车的第53台机车——T1-5550号机车,旨在于美国境内干线进行动态展示。

考虑到通货膨胀、人工成本、材料成本、制造成本、重新装配成本和设计成本,T1 Trust计划在17年的时间内耗费10000000美元,于2030年完成T1-5550号机车的制造。

2017年8月7日,T1 Trust从纽约西部铁路历史学会购买了一节来自于M1-6659号机车的煤水车,使得T1-5550号机车的总体成本降低了至少3000000美元。

到2020年底,T1-5550号机车的锅炉竣工并焊接在一起,烟箱外罩、司机室和第四动轴也已完工。

T1-5550号机车2018年1月末的完成情况



注释

⑴英语:Pennsylvania Railroad。

⑵英语:Baldwin Locomotive Works。

⑶法语:Raymond Loewy(1893年11月5日-1986年7月14日),法译汉为“雷蒙·洛伊”,英译汉则为“雷蒙德·洛威”;生于法国巴黎的美国工业设计师。

⑷英语:Altoona Works。


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