【科普】法国国家铁路高低双压锅炉蒸汽机车尝试——2-232 P 1号蒸汽机车
文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵称：宁柳跨越）
EN TRAIN
TOUS RESPONSABLES
——SNCF
乘坐火车出行
你我共同负责
——法国国家铁路 宣
提示
法国巴黎-里昂-地中海铁路公司在文中简称“PLM”⑴，巴黎-奥尔良铁路公司简称“PO”⑵，法国北方铁路公司简称“Nord”⑶，法国东方铁路公司简称“Est”，法国西部国家铁路管理局简称“État”⑷，阿尔萨斯-洛林铁路管理局简称“AL”，法国国家铁路公司简称“SNCF”⑸；法国阿尔萨斯机械制造公司简称“SACM”⑹，瑞士温特图尔机车和机器制造厂简称“SLM”⑺。
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参考
《Les locomotives à vapeur unifiées (2) 232 R, S, U, 151 TQ, 050 TQ et les prototypes》，Bernard Collardey、André Rasserie 著
《French High-Pressure Locomotives.》：http://www.douglas-self.com/MUSEUM/LOCOLOCO/frenchHP/frenchHP.htm
http://www.afac.asso.fr/documents/RA-Bulletins/RA-2016-Echos-031.pdf
https://www.tassignon.be/trains/PDF/Musso/TOME_VII/CHAPITRE_VII-XI.pdf
《Locomotives à vapeur françaises — Wikipédia》：https://fr.wikipedia.org/wiki/Locomotives_%C3%A0_vapeur_fran%C3%A7aises
《Plaque d'identification (locomotive) — Wikipédia》：https://fr.wikipedia.org/wiki/Plaque_d%27identification_(locomotive)
引子
Bonjour à tous et à toutes! Je suis Changzhensky! 我在《【科普】法国国家铁路蒸汽轮机机车尝试——5-232 Q 1号蒸汽轮机机车》一文中介绍了5-232 Q 1号蒸汽轮机机车。不过这台蒸汽轮机机车实际上是SNCF成立后新采购的第二台4-6-4轮式蒸汽机车，暨第二台煤水车式蒸汽机车。这是为什么？
Donc ç'est parti!
概述
2-232 P 1号蒸汽机车是SNCF成立之初发动“接盘”技能，接盘Nord订单采购的一台实验性蒸汽机车，其特点是配备了高压锅炉和低压锅炉各1个，以及安装在车架内的6组18个高压汽缸。
背景
1900年，Nord从SACM订购了2台采用“大西洋”4-4-2轮式的煤水车式蒸汽机车——2.641号和2.642号机车。鉴于其出色的性能，Nord决定订购另外33台机车——2.643号~2.675号机车。然而随着旅客列车编组的增加，这些未来被SNCF定型为2-221 A型的蒸汽机车已难以应对。Nord设计师Gaston Du Bousquet奉命设计采用4-6-4轮式的新型蒸汽机车——3.1101号和3.1102号。
不过，这2台机车的锅炉有所不同——3.1101号机车采用传统的烟管锅炉，在火箱燃烧产生的热量通过大小烟管，将水加热并最终产生蒸汽；而3.1102号机车则采用水管锅炉，煤在火箱燃烧，将水管中的水加热产生蒸汽，而水和蒸汽在管内流动。
尽管Gaston Du Bousquet在1910年机车研制期间因病去世，但拉夏贝尔机务段于1911年制造了这两台机车，但这些机车的改进工作就此中止。1913年，3.1102号机车的水管锅炉被传统的烟管锅炉取代。
不过，Nord并未放弃水管锅炉蒸汽机车。
采购
为了一定程度上解决气缸—连杆传动装置带来的可控性不高的正弦转矩，以及“锤击效应”影响机车速度的问题，以及在不加长机车长度的前提下提高机车性能，PLM于1936年3月9日，向Schneider et Cie公司订购了未来的5-232 Q 1号蒸汽轮机机车。
同一天，Nord向SACM、Schneider et Cie公司、Fives-Lille公司以及SLM共计4家机车制造商订购了未来的2-232 P 1号高低双压锅炉蒸汽机车，以尝试通过采用不同于传统机车的另一条路线，来解决燃料消耗和功率增加的问题。
高低双压锅炉设计
2-232 P 1号机车采用高低双压锅炉设计，其中高压锅炉为水管锅炉，低压锅炉为烟管锅炉。与烟管锅炉不同的是，高压水管锅炉的压力为60 bar（61.18 kgf/cm²），负责向高压汽缸提供蒸汽；尽管如此，高压水管锅炉与烟箱之间还是设置1个压力为20 bar（20.39 kgf/cm²）、用于蒸汽加热的烟管锅炉。
与我们想象的“高压向低压流动”不同，2-232 P 1号机车的低压烟管锅炉通过水管和注水器，从煤水车水箱获得水，利用火箱燃烧产生的热量将水加热。高压给水泵和高压给水加热器，将低压烟管锅炉内的部分热水⑻分别加压加热，送至高压水管锅炉。高压水管锅炉利用火箱燃烧产生的热量，产生高压蒸汽并进行过热，送至高压汽缸。
高压汽缸设计
2-232 P 1号机车拥有6组18个功率重量比和效率更高的高压汽缸，均安装在车架内。每个动轮安装有2组并排式高压汽缸，每组3个高压汽缸并排，每个汽缸的直径与行程数据为：φ 150 mm × 255 mm。鞲鞴（活塞）以1000 r/min的转速做功，带动凸轮轴箱内的凸轮轴，继而向轴箱两边的动轮提供动力。
这样的布置，让动轮不再采用曲轴，外不用连杆，继而允许车架安装在动轮外侧，加装整流罩车体。
交付与测试
1939年初，2-232 P 1号机车离开了SACM伊尔基什-格拉芬什塔登工厂。由于当时PLM、PO、Nord和État等铁路公司和管理局合并为SNCF已有1年多，因此这台机车出厂后改为交付这家“接盘侠”，成为其成立后新采购的第一台4-6-4轮式暨第一台煤水车式蒸汽机车，并开始进行测试。
然而在法国战役爆发后，2-232 P 1号机车的测试被迫中止，并被转移到位于原PLM地盘的里昂大都会乌兰车间封存。1943年，2-232 P 1号机车的测试继续进行，并于1946年进行了展示。
然而，2-232 P 1号机车尽管性能令人赞叹，但设计复杂的双压锅炉以及并排式高压汽缸，使其维护变得困难；此外，SNCF在法国解放后虽从美国和加拿大两国采购141 R型蒸汽机车，以及继续向法国国内各机车制造商采购141 P型蒸汽机车，但开始逐步推进牵引动力内燃化和电力化。
在这样的情况下，同时期接盘PLM订单采购的5-232 Q 1号蒸汽轮机机车、接盘Nord订单采购的2-232 R型、2-232 S型和2-232 U型蒸汽机车，以及由原PO蒸汽机车设计师André Chapelon利用既有蒸汽机车改造而来的3-242 A 1号⑼和4-160 A 1号⑽蒸汽机车，逐渐停止测试运行。
至于2-232 P 1号机车，其于1947年前往塞纳河畔维特里测试基地进行了一系列测试后停用，最终于1949年被拆解回炉。
技术数据表
知识回顾：SNCF的“车轴轴式+字母”蒸汽机车车型代号定型方式
为什么我说2-232 P 1号机车是SNCF“成立后新采购的第一台4-6-4轮式暨第一台煤水车式蒸汽机车”呢？
“车轴轴式+字母”的车型代号定型方式，最早由PLM于1925年启用，1938年元旦后由SNCF沿用；对于水柜式蒸汽机车而言，车型代号中的字母前标记“T”，这与PLM在车型代号之后标记“T”有所不同。
字母“A”表示任意一种轴式中最先推出的机车车型，“B”则表示之后推出的机车车型……因此，不同管区会出现有车型代号相同但设计可能不同的多款蒸汽机车车型，例如：1-231 B型（原由Est购置的231.001号~231.041号）和3-231 B型（原由État购置的231-011号~231-060号）。
[A,H]、[J,N]两个集合区间的字母通常被SNCF用于对继承自五家私铁，以及两家国家铁路管理局的蒸汽机车进行车型代号定型，但3-242 A 1号和4-160 A 1号两台蒸汽机车例外，因为它们各自的轴式在1938年元旦之前不曾在法国境内运用过。
[P,S]集合区间以及字母“U”，被SNCF用于定型其成立后采购既有轴式的蒸汽机车车型代号。“W”用于定型第二次世界大战期间来自英国的蒸汽机车车型代号；[X,Z]用于定型第二次世界大战期间缴获德国的蒸汽机车车型代号。
至于“I”、“O”和“V”这3个字母，从未用于SNCF的蒸汽机车车型代号定型。
基于以上分析，我说2-232 P 1号机车是SNCF“成立后新采购的第一台4-6-4轮式暨第一台煤水车式蒸汽机车”。
扩展阅读：SNCF的蒸汽机车车号
SNCF的蒸汽机车车号一般由Nord外的四家私铁，以及两家国家铁路管理局的蒸汽机车车号的后3位内的数字组成。例如：
来自于Est的241001号机车→1-241 A 1号机车
来自于AL的G16 5901号机车→1-151 A 901号机车
来自于État的42.101号机车→3-141 TD 101号机车
来自于PO的150-065号机车→4-150 A 65号机车
来自于PLM的141 C 282号机车→5-141 F 282号机车
至于北部管区，在接收原Nord的机车时，全部重新编号。例如：
4.2016号机车→2-040 TG 1号机车
扩展阅读：SNCF的蒸汽机车车号牌
回顾完SNCF的“车轴轴式+字母”蒸汽机车车型代号定型方式，我再来说下蒸汽机车以及配套的煤水车车号牌。
PLM遗留下来的分体式黄铜车号牌，尺寸为560 mm × 370 mm，四周为圆角，顶部有一个放着一块标记机务段配属的口子。这种车号牌被SNCF沿用，但牌内“SNCF”的标记位置不对称。在库存分体式黄铜车号牌用完后，SNCF开始铸造整体式黄铜车号牌，牌内文字为铝制或者锌合金制，“SNCF”为中央标记。
除了整体式黄铜车号牌外，SNCF还使用过整体式锌合金车号牌，尺寸为485 mm × 290 mm，四周为尖角。这种整体式锌合金车号牌在除北部管区外的SNCF各管区是最普遍的；尽管如此，西部管区还是为来自于État的部分蒸汽机车配备了分体式黄铜车号牌，在这些车号牌上，“SNCF”的前面是西部管区的代码，即数字3。
从美国和加拿大采购的141 R型机车，则配备了与黄铜车号牌非常相似，但先后用铸铁和青铜铸造、重15 kg的车号牌！对应的30 R型的煤水车车号牌没有机务段标记口。
煤水车车型代号定型方式的原理与机车一样，但煤水车车号牌原先标记机车车轴的位置改为标记水箱容积，数值单位为m³。
至于北部管区，在接收原Nord的机车时，从未在机车和煤水车上安装模制车号牌，车号是在拆除Nord时期的车号牌后用喷漆绘制的。
法语小知识
Basse pression：低压
Chaudière：锅炉
Haute pression：高压
Tubes à eau：水管
Tubes à fumée：烟管
注释
⑴法语：Compagnie des chemins de fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée。
⑵法语：Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans。
⑶法语：Compagnie des chemins de fer du Nord。
⑷法语：Administration des chemins de fer de l'État；Réseau de l'État。
⑸法语：Société Nationale des Chemins de fer Français。
⑹法语：Société Alsacienne de Constructions Mécaniques。
⑺德语：Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik；法语：Société Suisse pour la Construction de Locomotives et de Machines。
⑻低压烟管锅炉内的另外一部分热水，则经过辅助过热器，送至辅助给水加热器。
⑼即État采购的241-101号机车。
⑽即PO时期的6030号机车。
完稿时间：2021年5月31日
发表时间：2021年6月1日
