美國(guó)“超級(jí)客運(yùn)蒸汽機(jī)車”的開(kāi)山之作——紐約中央鐵路J型4-6-4式“哈德遜”蒸汽機(jī)車

概述
J型4-6-4式“哈德遜”蒸汽機(jī)車是美國(guó)紐約中央鐵路使用的一款干線蒸汽機(jī)車,主要用來(lái)牽引快速客運(yùn)列車。J型蒸汽機(jī)車跟同時(shí)期的2-8-4式“伯克希爾”蒸汽機(jī)車和2-10-4式“德克薩斯”蒸汽機(jī)車均是北美公共交通快速發(fā)展的背景下在原先基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的超級(jí)機(jī)車,它的出現(xiàn)預(yù)示著蒸汽機(jī)車的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的篇章。
背景
1914年,賓夕法尼亞鐵路在動(dòng)力總監(jiān)J.T.華萊士(外文名:J.T. Wallis),工程師阿爾弗雷德·沃爾科特·吉布斯(外文名:Alfred Wolcott Gibbs)和阿克塞爾·沃格特(外文名:Axel Vogt)的領(lǐng)導(dǎo)下,在阿爾圖納機(jī)車廠設(shè)計(jì)制造了第一臺(tái)K4型4-6-2式“太平洋”蒸汽機(jī)車,編號(hào)為1737號(hào)。該車是在原先E6型4-4-2式“大西洋”蒸汽機(jī)車和美國(guó)機(jī)車公司斯克內(nèi)克塔迪工廠制造的K29型4-6-2式“太平洋”蒸汽機(jī)車的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)制造的新車款。

自1917年第一批K4型4-6-2式蒸汽機(jī)車正式下線開(kāi)始,在此后的14年時(shí)間里,人們僅對(duì)該車做了少許改動(dòng),足以可見(jiàn)工程師在設(shè)計(jì)機(jī)車時(shí)做了非常充分的準(zhǔn)備。K4型蒸汽機(jī)車設(shè)計(jì)令北美各大鐵路和廠商紛紛效仿,該車甚至成為美國(guó)鐵路管理局實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化政策下的技術(shù)樣板之一。K4型蒸汽機(jī)車是當(dāng)時(shí)全球體積最大、設(shè)計(jì)最為成功的4-6-2式“太平洋”蒸汽機(jī)車之一,它的出現(xiàn)影響了全球各國(guó)鐵路機(jī)車設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)理念,各國(guó)鐵路紛紛以此設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)這種新式的4-6-2式“太平洋”蒸汽機(jī)車(賓夕法尼亞鐵路一直是鐵路標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)潮的引領(lǐng)者)。

盡管聲名顯赫,20世紀(jì)20年代中期,面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的公共交通,美國(guó)各大鐵路不得不增加列車的班次和編組來(lái)與之抗衡,而此時(shí)的4-6-2式“太平洋”蒸汽機(jī)車面對(duì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)逐漸力不從心。1925年,利馬機(jī)車廠總工程師威廉姆·E·伍達(dá)德(外文名:William E. Woodard)在原先2-8-2式“天皇”蒸汽機(jī)車和2-10-2式“圣菲”蒸汽機(jī)車的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了新式的2-8-4式“伯克希爾”蒸汽機(jī)車和2-10-4式“德克薩斯”蒸汽機(jī)車;兩款機(jī)車均使用了更大的火箱,且比前者還要多出將近一倍的牽引力;該車使用了雙汽缸單漲式設(shè)計(jì),故牽引快速重型貨運(yùn)列車時(shí)非常輕松,毫不費(fèi)力。
2-8-4式“伯克希爾”蒸汽機(jī)車和2-10-4式“德克薩斯”蒸汽機(jī)車的成功讓紐約中央鐵路的總工程師保羅·基弗(外文名:Paul Kiefer)找到了突破客運(yùn)蒸汽機(jī)車自身瓶頸的方法。
初期嘗試
1926年,時(shí)任紐約中央鐵路總工程師保羅·基弗(外文名:Paul Kiefer)以K-5型4-6-2式“太平洋”蒸汽機(jī)車的基礎(chǔ)上嘗試設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新機(jī)車:他將火箱的爐篦面積增至81.5平方英尺(7.57平方米),加熱面由原先的3653平方英尺(339.37平方米)增至4484平方英尺(416.57平方米),過(guò)熱面由原先的650平方英尺(60.41平方米)增至1951平方英尺(181.25平方米),鍋爐壓力增至每平方英寸225磅(15.5千克),使用了和K-5型相同尺寸的汽缸(25英寸x28英寸(635毫米x711毫米)),為了確保軸重不超過(guò)24噸,機(jī)車的尾軸多增加了一組聯(lián)動(dòng)輪,輪式也從4-6-2式變成4-6-4式。首臺(tái)樣車于1927年2月14日由美國(guó)機(jī)車公司制造完成,編號(hào)為5200號(hào),屬于雙汽缸單漲式設(shè)計(jì),由沃爾舒爾茨閥動(dòng)裝置來(lái)操作閥門;該車裝有埃萊斯科給水加熱器,可隱藏車鉤的鑄造式鏤空排障器,其煤水車可載煤17噸,載水10000加侖。


紐約中央鐵路遂后在奧爾巴尼(紐約州首府)至錫拉丘茲(又譯“雪城”)對(duì)樣車進(jìn)行認(rèn)真測(cè)試。經(jīng)過(guò)測(cè)試后,高層普遍認(rèn)為:該車是一種非常成功的設(shè)計(jì),盡管新機(jī)車的軸距僅比K-5型4-6-2式“太平洋”蒸汽機(jī)車多出5英尺長(zhǎng),但卻比后者還要多出8.8%的牽引力,既能牽引載重更大的客運(yùn)列車的同時(shí),又能保持高速運(yùn)行??偣こ處煴A_·基弗遂后就為新車命名向時(shí)任紐約中央鐵路公司的總裁帕特·克羅利(外文名:Pat Crowley)征求意見(jiàn),帕特·克羅利回答:“我們就以哈德遜河來(lái)命名,就叫她‘哈德遜’吧?!币环N新的蒸汽機(jī)車輪式就此誕生。
投入運(yùn)用
介于5200號(hào)蒸汽機(jī)車良好之表現(xiàn),紐約中央鐵路遂于同年9月向美國(guó)機(jī)車公司訂購(gòu)第一批4-6-4式“哈德遜”蒸汽機(jī)車。第一批“哈德遜”蒸汽機(jī)車共計(jì)64臺(tái),編號(hào)分別為5201-5249號(hào)和5349-5354號(hào)(紐約中央鐵路也秉承了賓夕法尼亞鐵路使用不連貫車號(hào)來(lái)給機(jī)車編號(hào)命名的傳統(tǒng)),屬于雙汽缸單漲式設(shè)計(jì)。這64臺(tái)機(jī)車被統(tǒng)一命名為J1b型蒸汽機(jī)車;所有機(jī)車均由沃爾舒爾茨閥動(dòng)裝置來(lái)操作閥門;紐約中央鐵路將10臺(tái)機(jī)車配屬給名下的密歇根中央鐵路(外文名:Michigan Central Railroad)(編號(hào)為8200-8209/5345-5354號(hào)),其余配屬在本路。這64臺(tái)4-6-4式“哈德遜”蒸汽機(jī)車中,除5221-5239號(hào),5245-5249號(hào),5345-5349號(hào)未裝給水加熱器外,其它機(jī)車均安裝給水加熱器。



首批4-6-4式“哈德遜”蒸汽機(jī)車投入運(yùn)用后,因表現(xiàn)良好,紐約中央鐵路遂于1928-1930年再度訂購(gòu)?fù)顧C(jī)車:第二批“哈德遜”蒸汽機(jī)車共計(jì)30臺(tái),編號(hào)為5250-5264號(hào),5268-5274號(hào)和5355-5359號(hào),于1928年9月-1929年1月陸續(xù)投入運(yùn)用,這30臺(tái)機(jī)車被統(tǒng)一命名為J1c型蒸汽機(jī)車。汲取J1b型蒸汽機(jī)車的經(jīng)驗(yàn),這批機(jī)車全部裝有水加熱器,其余部分和J1b型蒸汽機(jī)車基本相同。這30臺(tái)機(jī)車中,有5臺(tái)機(jī)車配屬給密歇根中央鐵路(編號(hào)為8210-8214/5355-5359號(hào)),其余則留在本路。

第三批“哈德遜”蒸汽機(jī)車編號(hào)為5275-5315號(hào)(不同資料數(shù)據(jù)存在些許出入)和5360-5394號(hào),于1929年-1930年陸續(xù)投入運(yùn)用,這批“哈德遜”蒸汽機(jī)車被統(tǒng)一命名為J1d型蒸汽機(jī)車;根據(jù)紐約中央鐵路的需要,J1d型蒸汽機(jī)車改由貝克式閥動(dòng)裝置來(lái)操作閥門,其煤水車容量進(jìn)一步擴(kuò)大,可載煤28噸,載水14000加侖(紐約中央鐵路是美國(guó)鐵路為數(shù)不多使用沿線取水槽的鐵路,故煤水車載煤量大,載水量相對(duì)較小);紐約中央鐵路將20臺(tái)機(jī)車配屬給名下的克利夫蘭,辛辛那提,芝加哥&圣路易斯鐵路(外文名:Cleveland,Cincinnati,Chicago & St. Louis Railway)(編號(hào)為6600-6619/5375-5394號(hào)),15臺(tái)配屬給密歇根中央鐵路(編號(hào)為8215-8229/5360-5374號(hào)),其余機(jī)車均留在本路。



1931年,紐約中央鐵路從美國(guó)機(jī)車公司增購(gòu)第四批“哈德遜”蒸汽機(jī)車。第四批“哈德遜”蒸汽機(jī)車共計(jì)39臺(tái),編號(hào)為5316-5344號(hào)和5395-5404號(hào),所有機(jī)車均由貝克式閥動(dòng)裝置來(lái)操作閥門。其中,5316-5338號(hào)和5340-5344號(hào)蒸汽機(jī)車裝有給水加熱器;除了部分細(xì)節(jié)差異外,其余部分和其它機(jī)車基本相同,這批機(jī)車被統(tǒng)一命名為J1e型蒸汽機(jī)車,這39臺(tái)機(jī)車中,有10臺(tái)機(jī)車(編號(hào)為6620-6629/5395-5404號(hào))配屬給克利夫蘭,辛辛那提,芝加哥&圣路易斯鐵路外,其余配屬在本路。



應(yīng)擴(kuò)充鐵路運(yùn)輸業(yè)務(wù)之需要,紐約中央鐵路名下的波士頓&奧爾巴尼鐵路(外文名:Boston & Albany Railroad)于1928-1931年訂購(gòu)了20臺(tái)4-6-4式“哈德遜”蒸汽機(jī)車。這20臺(tái)機(jī)車被統(tǒng)一命名為J2型蒸汽機(jī)車(編號(hào)為600-619/5455-5474號(hào)),其中有10臺(tái)機(jī)車由美國(guó)機(jī)車公司斯克內(nèi)克塔迪工廠生產(chǎn)制造,余下的來(lái)自利馬機(jī)車廠。為了能夠翻越伯克希爾山脈,J2型蒸汽機(jī)車的鍋爐壓力增至每平方英寸240磅(每平方厘米16.5千克),牽引力增至47600磅(21591.02千克),動(dòng)輪輪徑減至75英寸(1905毫米),除了少許細(xì)節(jié)差異,其余部分和J1型蒸汽機(jī)車基本相同。


走向巔峰
20世紀(jì)30年代中期,美國(guó)經(jīng)濟(jì)逐漸走出危機(jī),各大鐵路紛紛開(kāi)行新型的快速客運(yùn)列車與當(dāng)時(shí)新興的公共交通展開(kāi)激烈的競(jìng)爭(zhēng),紐約中央鐵路作為美國(guó)東部地區(qū)的實(shí)力派自然也不甘落后。1937年,紐約中央鐵路宣布訂購(gòu)新的4-6-4式“哈德遜”蒸汽機(jī)車作為客運(yùn)列車的主力。
首批機(jī)車共計(jì)40臺(tái),由美國(guó)機(jī)車公司斯克內(nèi)克塔迪工廠生產(chǎn)制造,編號(hào)為5405-5444號(hào)。根據(jù)紐約中央鐵路的要求,該車鍋爐壓力增至每平方英寸265磅(每平方厘米18.3千克),由貝克式閥動(dòng)裝置來(lái)操作閥門,全車均使用滾柱軸承,原先的輻條式動(dòng)輪改為水滴式動(dòng)輪,這40臺(tái)機(jī)車被統(tǒng)一命名為J3a型蒸汽機(jī)車。


J3a型蒸汽機(jī)車能夠以時(shí)速59英里/小時(shí)(95千米/小時(shí))牽引重達(dá)1130噸重的列車,且在時(shí)速65英里/小時(shí)(104千米/小時(shí))的情況下比J1型蒸汽機(jī)車還要多出20%的動(dòng)力輸出。J3a型蒸汽機(jī)車具有很高的運(yùn)用強(qiáng)度,平均每跑185000-200000英里(297850-322000千米)(每2年)才需大修一次,其煤水車可載煤28噸,載水13600加侖,以確保機(jī)車能夠長(zhǎng)距離高強(qiáng)度運(yùn)行。



1939年訂購(gòu)的10臺(tái)J3a型蒸汽機(jī)車(編號(hào)為5445-5454號(hào))裝有亨利·德雷夫斯(外文名:Henry Dreyfuss)(美國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)四元老之一,人機(jī)工程學(xué)的奠基者和創(chuàng)始人)特別設(shè)計(jì)的球根狀流線形導(dǎo)流罩(其設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于斯巴達(dá)頭盔),其鍋爐、蒸汽包、沙箱、給水加熱器、檢修踏板、防撞梁、排障器等都由不銹鋼導(dǎo)流罩和鑲板包裹起來(lái),使用了特制的鍍鋁圓孔式動(dòng)輪,其外觀被漆上定制的銀灰和藍(lán)色粉筆條紋,機(jī)車看上去十分科幻前衛(wèi)。為了配合新成立的“20世紀(jì)高級(jí)快車”(外文名:20th Century Limited)(使用了由亨利·德雷夫斯特別設(shè)計(jì)的覆層),第二批J3a型蒸汽機(jī)車開(kāi)始使用更大的PT型煤水車,可載煤46噸,載水18000加侖。







20世紀(jì)20年代之前,即使是最豪華的列車也沒(méi)有安裝空調(diào)設(shè)備,而到了1937年,所有的高級(jí)列車都普遍安裝了空調(diào)設(shè)備,J3a型蒸汽機(jī)車專門負(fù)責(zé)牽引“帝國(guó)快線”(外文名:Empire State Express)、“20世紀(jì)高級(jí)快車”、“北岸高級(jí)快車”(外文名:North Shore Limited)、“西南高級(jí)快車”(外文名:Southwestern Limited)等列車往返于紐約、布法羅、克利夫蘭、托萊多、底特律、芝加哥、辛辛那提和圣路易斯之間。J3a型蒸汽機(jī)車曾在一次試車運(yùn)行中跑出85英里/小時(shí)(136千米/小時(shí))的速度記錄,當(dāng)時(shí)車上的乘客和車組人員興奮得手舞足蹈;隨著新型的內(nèi)燃機(jī)車和4-8-2式“莫霍克”蒸汽機(jī)車以及4-8-4式“尼亞加拉”蒸汽機(jī)車陸續(xù)投入運(yùn)用,J型4-6-4式“哈德遜”蒸汽機(jī)車逐漸“讓”出了快速客運(yùn)機(jī)車的地位,這些機(jī)車一直運(yùn)行到1956年蒸汽機(jī)車時(shí)代結(jié)束。





J型4-6-4式“哈德遜”蒸汽機(jī)車是紐約中央鐵路高速發(fā)展的巔峰之作,其4-6-4輪式引發(fā)了新的蒸汽機(jī)車運(yùn)用風(fēng)潮。J型4-6-4式“哈德遜”蒸汽機(jī)車曾一度是紐約中央鐵路的一張名片,一定程度上也是美國(guó)邁向世界巔峰的象征之一,它的出現(xiàn)在世界鐵路機(jī)車發(fā)展史上留下了重要一筆。

流線形設(shè)計(jì)
1934年5月26日,由巴德公司(外文名:Budd Company)為芝加哥,伯靈頓&昆西鐵路設(shè)計(jì)制造的新型內(nèi)燃動(dòng)車組“伯靈頓西風(fēng)”號(hào)(外文名:Burlington Zephyr)(后改為“先鋒者西風(fēng)”號(hào)(外文名:Pioneer Zephyr))(該車使用了包括脈沖點(diǎn)焊不銹鋼流線型車體、關(guān)節(jié)式轉(zhuǎn)向架等一系列新技術(shù))僅用13小時(shí)5分鐘完成了科羅拉多州丹佛到伊利諾伊州芝加哥之間1015.4英里(1633公里)的旅程(中途未停車),當(dāng)時(shí)列車平均時(shí)速為78英里/小時(shí)(124千米/小時(shí)),最高時(shí)速達(dá)到112.5英里/小時(shí)(181千米/小時(shí)),創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)世界鐵路車輛最高速度紀(jì)錄?!安`頓西風(fēng)”號(hào)列車的成功拉開(kāi)了流線形設(shè)計(jì)的序幕。
1934年12月27日,J1e型5344號(hào)蒸汽機(jī)車率先使用了由卡爾·F·坎托拉(外文名:Carl F. Kantola)設(shè)計(jì)的裝飾藝術(shù)風(fēng)格的流線形導(dǎo)流罩(后期被換成亨利·德雷福斯特別設(shè)計(jì)的球根狀流線形導(dǎo)流罩,該車是全球唯二曾使用過(guò)兩種不同設(shè)計(jì)風(fēng)格的流線形導(dǎo)流罩蒸汽機(jī)車之一(另一臺(tái)是巴爾的摩&俄亥俄鐵路麾下的P-7型5304號(hào)4-6-2式“太平洋”蒸汽機(jī)車)),該車遂后被命名為“范德比爾特準(zhǔn)將”號(hào)(外文名:Commodore Vanderbilt)。







1939年投產(chǎn)的最后10臺(tái)J3a型蒸汽機(jī)車(編號(hào)為5445-5454號(hào))裝有亨利·德雷夫斯特別設(shè)計(jì)的球根狀流線形導(dǎo)流罩,這種流線形導(dǎo)流罩曾多次出現(xiàn)在紐約中央鐵路的宣傳海報(bào)當(dāng)中,然而其它機(jī)車則沒(méi)有做過(guò)這種類似的改裝。這11臺(tái)裝有流線形導(dǎo)流罩的蒸汽機(jī)車在二戰(zhàn)結(jié)束后被陸續(xù)摘除。
技術(shù)參數(shù)









參考鏈接
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https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=USA&wheel=4-6-4&railroad=nyc
https://en.jinzhao.wiki/wiki/Pennsylvania_Railroad_K4_class
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本文完成于2023年1月29日







