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

POUR NOUS TOUS

為了我們大家

縮寫(xiě)提示

1. 美國(guó)機(jī)車公司在本文簡(jiǎn)稱“ALCO”⑴，鮑爾溫機(jī)車廠簡(jiǎn)稱“BLW”⑵，利馬機(jī)車廠簡(jiǎn)稱“LLW”⑶；蘇聯(lián)烏克蘭盧甘斯克/伏羅希洛夫格勒“十月革命”蒸汽機(jī)車制造廠簡(jiǎn)稱“VZOR”⑷，俄羅斯聯(lián)邦烏蘭烏德機(jī)車車輛修理廠簡(jiǎn)稱“UULVRZ”⑸。

引子

我們知道，VZOR在戰(zhàn)間期的1931年，推出了以蘇聯(lián)人民委員會(huì)國(guó)家政治保衛(wèi)總局局長(zhǎng)Felix Edmundovich Dzerzhinsky命名的“菲德”FD20型和FD21型蒸汽機(jī)車。但少有人知的是，“菲德”的技術(shù)原型其實(shí)來(lái)自于大洋彼岸的美國(guó)，這是為什么呢？

概述

TA型和TB型蒸汽機(jī)車，是蘇聯(lián)鐵道人民委員會(huì)于1931年分別從ALCO和BLW采購(gòu)的測(cè)試23 t動(dòng)輪軸重的技術(shù)驗(yàn)證性蒸汽機(jī)車。某種程度上，它們被認(rèn)為是“菲德”FD20型和FD21型蒸汽機(jī)車的技術(shù)原型。

回顧“圣達(dá)菲”和“德克薩斯”的由來(lái)

在介紹TA型和TB型機(jī)車之前，我先回顧“圣達(dá)菲”和“德克薩斯”的由來(lái)。

連接美國(guó)西部新墨西哥州與科羅拉多州的拉頓山口，在19世紀(jì)后期被美國(guó)艾奇遜-托皮卡和圣達(dá)菲鐵路公司用作穿越山區(qū)的主要路線，最高坡度為35‰，最高海拔為2312 m。1901年~1902年間，艾奇遜-托皮卡和圣達(dá)菲鐵路買(mǎi)了3臺(tái)使用串聯(lián)復(fù)合式汽缸設(shè)計(jì)的2-10-0“十足目”蒸汽機(jī)車——987號(hào)~989號(hào)，以補(bǔ)機(jī)機(jī)車的形式部署于拉頓山口。然而，由于機(jī)車走行部沒(méi)有足夠的轉(zhuǎn)向裝置，且其碩長(zhǎng)而剛性的軸距意味著他們難以承受半徑曲線，因此它們?cè)谙缕聲r(shí)必須非常緩慢地行駛以避免出軌。

為了提高這段山口線路的運(yùn)行速度，艾奇遜-托皮卡和圣達(dá)菲鐵路于1903年~1913年間從BLW相繼購(gòu)置了86臺(tái)燃煤的900型和106臺(tái)燃油的1600型蒸汽機(jī)車。這些蒸汽機(jī)車事實(shí)上僅僅是在第5動(dòng)輪后部的空間增加1對(duì)從輪，使得從輪本身與第5動(dòng)輪一同支撐火箱，繼而讓機(jī)車反向運(yùn)行時(shí)幫助引導(dǎo)動(dòng)輪。盡管如此，900型蒸汽機(jī)車成為世界歷史上第一款使用2-10-2輪式設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)車，也因此獲得昵稱“圣達(dá)菲”。

1919年~1927年間，艾奇遜-托皮卡和圣達(dá)菲鐵路從BLW購(gòu)置了140臺(tái)世界歷史上第一款正式使用2-10-2輪式設(shè)計(jì)的3800型蒸汽機(jī)車。在交付3800型蒸汽機(jī)車期間，BLW于1919年在3829號(hào)機(jī)車上應(yīng)用了2對(duì)從輪，繼而推出2-10-4輪式。盡管3829號(hào)機(jī)車成為世界歷史上第一款使用2-10-4輪式設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)車，但艾奇遜-托皮卡和圣達(dá)菲鐵路在當(dāng)時(shí)并未采購(gòu)這種輪式蒸汽機(jī)車。

與擁有1對(duì)從輪的“圣達(dá)菲”相比，“德克薩斯”的2對(duì)從輪設(shè)計(jì)，支持安裝更強(qiáng)大的鍋爐和更發(fā)達(dá)的燃燒室。通過(guò)增加火箱容積和爐排面積，降低了燃料燃燒的強(qiáng)度，再結(jié)合最有利的灰箱設(shè)計(jì)，為爐排下的供氣提供了更好的條件，以及減少特定的燃料消耗。此外，與1對(duì)從輪相比，2對(duì)從輪顯著減少了對(duì)軌道的有害影響，從而可以提高蒸汽機(jī)車的設(shè)計(jì)速度。

1925年~1929年間，德克薩斯和太平洋鐵路從LLW訂購(gòu)的70臺(tái)I-1型蒸汽機(jī)車，是世界歷史上第一款正式使用2-10-4輪式設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)車，也因此獲得昵稱“德克薩斯”。

受此刺激，艾奇遜-托皮卡和圣達(dá)菲鐵路于1930年從BLW采購(gòu)了使用“德克薩斯”輪式的“女王夫人”5000號(hào)機(jī)車，后于1938年和1944年兩次從BLW采購(gòu)累計(jì)36臺(tái)“德克薩斯”。

TA型和TB型機(jī)車的研制背景

回顧完“圣達(dá)菲”和“德克薩斯”在美國(guó)境內(nèi)的發(fā)展，我回過(guò)頭來(lái)再說(shuō)說(shuō)蘇聯(lián)這邊的情況。

1928年，蘇聯(lián)開(kāi)始實(shí)行發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的第一個(gè)五年計(jì)劃，踏上社會(huì)主義工業(yè)化的道路。到20世紀(jì)30年代，鐵道人民委員會(huì)計(jì)劃提高鐵路線路的牽引定數(shù)和列車運(yùn)行速度。

但在一五計(jì)劃開(kāi)始之前的1925年，蘇聯(lián)鐵路網(wǎng)最重的鋼軌是Ⅰa型（每延米重量⑹為43.613 kg/m）和Ⅱa型（每延米重量為38.46 kg/m）型鋼軌，允許（當(dāng)時(shí)假設(shè)）的最高軸重為23 t。但使用這2種鋼軌的線路長(zhǎng)度，僅占當(dāng)時(shí)全蘇鐵路網(wǎng)總長(zhǎng)度的11%~12%；剩余88%的鐵路線，則采用每延米重量為33.5 kg/m的Ⅲa型鋼軌，允許的最高軸重為18.5 t。

除此之外，以0-10-0輪式E型和2-10-0輪式Y(jié)e型為代表的干線貨運(yùn)蒸汽機(jī)車，黏著重量普遍不超過(guò)85 t，已無(wú)法應(yīng)對(duì)增加的運(yùn)量。在采用Ⅲa型鋼軌的區(qū)段，E型機(jī)車的牽引定數(shù)設(shè)置為1750 t。為此，鐵道人民委員會(huì)迫切需要用更強(qiáng)大的蒸汽機(jī)車替換它們。

蒸汽機(jī)車設(shè)計(jì)師們提出了解決這個(gè)問(wèn)題的2種方法：

1. 在不增加動(dòng)輪數(shù)量的情況下，提高動(dòng)輪軸重，但是這需要提高軌道的每延米重量；

2. 在動(dòng)輪軸重保持在20 t以內(nèi)的情況下，將動(dòng)輪數(shù)量增加到7~8對(duì)。

作為第二種解決方法的嘗試，鐵道人民委員會(huì)于1932年從英國(guó)曼徹斯特Beyer-Peacock公司采購(gòu)擁有8對(duì)動(dòng)輪的“Garratt”Ya-01號(hào)機(jī)車，又于1934年從VZOR采購(gòu)擁有7對(duì)動(dòng)輪的AA20-1號(hào)機(jī)車。

然而在測(cè)試運(yùn)行中，AA20-1號(hào)機(jī)車暴露出無(wú)法通過(guò)小半徑曲線以及其他各類問(wèn)題；而Ya-01號(hào)機(jī)車雖然比AA20-1號(hào)機(jī)車更適應(yīng)于小半徑曲線，但在低溫下，機(jī)車鍋爐到汽缸的長(zhǎng)管路出現(xiàn)大量的熱損失，甚至出現(xiàn)凝結(jié)，而且Ya-01號(hào)機(jī)車的水和燃料消耗量比其他機(jī)車更多，更容易空轉(zhuǎn)?？偠灾?，這2臺(tái)機(jī)車的測(cè)試運(yùn)行并不讓鐵道人民委員會(huì)感到滿意。

對(duì)于第一種解決方法，有設(shè)計(jì)師們提議在保持5對(duì)動(dòng)輪的同時(shí)，將動(dòng)輪軸重先從20 t增加到23 t，然后增加到27 t，并假設(shè)這些機(jī)車可以在使用Ⅱa型鋼軌的區(qū)段運(yùn)行，則只需用礫石或碎石代替沙碴，并增加每1 km軌道的枕木數(shù)量。

TA型和TB型機(jī)車的采購(gòu)

早在嘗試第一種解決方法之初，設(shè)計(jì)師們就面臨著一項(xiàng)艱巨的任務(wù)——當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)境內(nèi)沒(méi)有一家蒸汽機(jī)車制造廠有過(guò)設(shè)計(jì)和制造動(dòng)輪軸重超過(guò)18 t的蒸汽機(jī)車的經(jīng)驗(yàn)。而當(dāng)時(shí)的初步計(jì)算表明，制造一種能夠承受這種軸重的板式車架（用于所有以前的蘇聯(lián)制造的蒸汽機(jī)車）幾乎是不可能的任務(wù)。這種蒸汽機(jī)車需要早已在美國(guó)蒸汽機(jī)車上廣泛使用的桿式車架，但即便這樣，蘇聯(lián)依然沒(méi)有制造它們的經(jīng)驗(yàn)。

鐵道人民委員會(huì)決定先從ALCO和Baldwin各自采購(gòu)5臺(tái)動(dòng)輪軸重為23 t的實(shí)驗(yàn)性蒸汽機(jī)車，經(jīng)過(guò)測(cè)試后，開(kāi)始在蘇聯(lián)制造類似的機(jī)車。這種類似的情況后來(lái)在S型和Ss型電力機(jī)車，以及DA型（即ALCO制RSD-1型）和TE1型內(nèi)燃機(jī)車上重復(fù)出現(xiàn)。

TA型（Т??；TA-10000號(hào)~TA-10004號(hào)）

ALCO為鐵道人民委員會(huì)制造了5臺(tái)“德克薩斯”，定型為T(mén)A型，號(hào)段為T(mén)A-10000號(hào)~TA-10004號(hào)。TA型機(jī)車采用由釩鋼制成、厚度為140 mm的桿式車架。直徑為1520 mm的動(dòng)輪，采用輻條式設(shè)計(jì)。煤水車前轉(zhuǎn)向架安裝輔助汽缸，第1輪對(duì)和第2輪對(duì)兩側(cè)由連桿連接；煤倉(cāng)底部安裝機(jī)械式自動(dòng)加煤機(jī)。

機(jī)車鍋爐的火箱采用放射式設(shè)計(jì)，安裝有熱虹吸管和循環(huán)管。鍋爐配備了“Elesko-E”式小管雙回轉(zhuǎn)過(guò)熱器。一個(gè)給水加熱器安裝于煙箱頂部。

TA型蒸汽機(jī)車的設(shè)計(jì)速度為85 km/h。

TB型（ТБ；TB-10005號(hào)~TB-10009號(hào)）

BLW為鐵道人民委員會(huì)制造了5臺(tái)“圣達(dá)菲”，定型為T(mén)B型，號(hào)段為T(mén)B-10005號(hào)~TB-10009號(hào)。

TB型機(jī)車采用由釩鋼制成、厚度為140 mm的桿式車架。直徑為1520 mm的動(dòng)輪，采用輻條式設(shè)計(jì)。煤水車前轉(zhuǎn)向架安裝輔助汽缸，第1輪對(duì)和第2輪對(duì)兩側(cè)由連桿連接；煤倉(cāng)底部安裝機(jī)械式自動(dòng)加煤機(jī)。

機(jī)車鍋爐的火箱采用放射式設(shè)計(jì)，有4臺(tái)TB型機(jī)車安裝熱虹吸管和循環(huán)管。鍋爐配備了“Elesko-E”式小管雙回轉(zhuǎn)過(guò)熱器。

TB型蒸汽機(jī)車的設(shè)計(jì)速度為85 km/h。

測(cè)試運(yùn)行

1931年，TA型和TB型機(jī)車分別在ALCO和BLW制造完成，同年10月送往列寧格勒無(wú)產(chǎn)階級(jí)工廠組裝，并被鐵道人民委員會(huì)分配至位于烏克蘭蘇維埃社會(huì)主義共和國(guó)南部的凱瑟琳鐵路局⑺管內(nèi)進(jìn)行測(cè)試運(yùn)行。

在測(cè)試過(guò)程中，TA型和TB型機(jī)車產(chǎn)生了235.36~245.1 kN的牽引力，在使用輔助汽缸的情況下，牽引力高達(dá)294.20 kN。然而，鐵道人民委員會(huì)很快就發(fā)現(xiàn)，由于動(dòng)輪軸重比線路允許值高12%，這些蒸汽機(jī)車很容易在鋪設(shè)Ⅱa型鋼軌的線路上發(fā)生翻車事故。結(jié)果，這2款機(jī)車在運(yùn)用一段時(shí)間后退役。有說(shuō)法稱，這2款機(jī)車直到1956年初還在斯大林鐵路局機(jī)車序列中。

技術(shù)數(shù)據(jù)表

后續(xù)影響

盡管TA型和TB型蒸汽機(jī)車的運(yùn)用歷史極其短暫，但它們的設(shè)計(jì)或多或少的對(duì)蘇聯(lián)和中國(guó)的蒸汽機(jī)車設(shè)計(jì)制造產(chǎn)生影響。

1931年10月，也就是TA型和TB型機(jī)車運(yùn)抵無(wú)產(chǎn)階級(jí)工廠組裝的同時(shí)，VZOR試制了采用“圣達(dá)菲”輪式的FD20-1號(hào)機(jī)車。這臺(tái)FD20-1號(hào)機(jī)車的很多細(xì)節(jié)都與TA型和TB型機(jī)車相似。

1932年11月上旬，即十月革命15周年之際，VZOR制造了采用17型六軸煤水車的FD20-2號(hào)機(jī)車。這臺(tái)在蘇聯(lián)蒸汽機(jī)車制造史上第一臺(tái)采用六軸煤水車的干線貨運(yùn)蒸汽機(jī)車，除了煤水車之外，與FD20-1號(hào)機(jī)車不同之處還在于沒(méi)有在煙箱頂部安裝給水加熱器。此后，VZOR批量制造采用六軸煤水車的FD20型和FD21型機(jī)車。

偉大的衛(wèi)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后，由于德國(guó)軍隊(duì)的快速推進(jìn)，大部分FD20型和FD21型機(jī)車被轉(zhuǎn)移到東部的南烏拉爾、斯維爾德洛夫斯克、托木斯克⑻、克拉斯諾亞爾斯克和東西伯利亞等鐵路局。然而，這些鐵路局的管內(nèi)鐵路網(wǎng)，多采用Ⅲa型鋼軌以及每延米重量更輕的輕型鋼軌，嚴(yán)重限制了軸重為20 t的“菲德”們的運(yùn)用。

因此，鐵道人民委員會(huì)中央機(jī)車經(jīng)濟(jì)司提出通過(guò)增設(shè)動(dòng)輪或從輪，將“菲德”動(dòng)輪軸重從20 t降低到18 t的建議。根據(jù)這個(gè)建議，鐵道人民委員會(huì)制定了將“菲德”從“圣達(dá)菲”輪式改造為“德克薩斯”輪式的改造方案，即將從輪數(shù)量由1對(duì)增加到2對(duì)。

根據(jù)這個(gè)改造方案，UULVRZ于1943年7月~1944年間，累計(jì)將85臺(tái)FD20型機(jī)車被改裝成 FDR⑼型，或曰FD18型蒸汽機(jī)車。隨著戰(zhàn)局逐漸對(duì)蘇聯(lián)有利，鐵道人民委員會(huì)將FD20型和FD21型機(jī)車逐步調(diào)回收復(fù)的西部國(guó)土鐵路網(wǎng)。至于被UULVRZ改造為“德克薩斯”輪式的FDR型/FD18型蒸汽機(jī)車，后來(lái)又被改回“圣達(dá)菲”輪式。

通過(guò)從在戰(zhàn)爭(zhēng)期間改造FDR型蒸汽機(jī)車以及制造SO17型蒸汽機(jī)車獲得的經(jīng)驗(yàn)，在工程師Pavel Mikhailovich Sharoiko的領(lǐng)導(dǎo)下，UULVRZ于1949年試制了采用“德克薩斯”輪式的UU23-001號(hào)機(jī)車。

至于VZOR，其于1949年試制了采用“德克薩斯”輪式的OR23-001號(hào)機(jī)車，后在“十足目”L型機(jī)車的基礎(chǔ)上，相繼推出采用“圣達(dá)菲”輪式的OR18型/LV型和OR21型機(jī)車。

然而隨著蘇聯(lián)共產(chǎn)黨第二十次代表大會(huì)上提出鐵路牽引動(dòng)力向內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車過(guò)渡以及停止制造蒸汽機(jī)車的決議，讓UULVRZ和VZOR這些實(shí)驗(yàn)性蒸汽機(jī)車的測(cè)試及改進(jìn)工作就此中止，最終消失于歷史長(zhǎng)河中，讓后人感嘆不已。

在VZOR停產(chǎn)LV型蒸汽機(jī)車時(shí)，中國(guó)大連機(jī)車車輛廠在FD20型、FD21型和LV型蒸汽機(jī)車的基礎(chǔ)上，研制出“大前進(jìn)”QJ型蒸汽機(jī)車。“大前進(jìn)”在輪廓上類似于LV型蒸汽機(jī)車，但走行部卻繼承了“菲德”從輪單獨(dú)支撐火箱的設(shè)計(jì)。

2006年，即“圣達(dá)菲”輪式誕生一個(gè)世紀(jì)后，美國(guó)鐵路發(fā)展公司從中國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)集通鐵路采購(gòu)當(dāng)時(shí)已有20多歲的QJ-6988號(hào)、QJ-7040號(hào)及QJ-7081號(hào)機(jī)車，用于牽引觀光列車。其中，QJ-6988號(hào)和QJ-7081號(hào)機(jī)車后來(lái)交付艾奧瓦州際鐵路公司，QJ-7040號(hào)機(jī)車交付R.J. Corman鐵路集團(tuán)。而更加有趣的是，直到2021年10月，由非營(yíng)利團(tuán)體“中部各州蒸汽機(jī)車保存協(xié)會(huì)”所有的QJ-6988號(hào)機(jī)車仍處于動(dòng)態(tài)展示狀態(tài)，成為目前美國(guó)境內(nèi)僅有的一臺(tái)可以運(yùn)行的“圣達(dá)菲”。

英語(yǔ)小知識(shí)

1. Booster engine：輔助汽缸

2. Thermic siphon (syphon)：熱虹吸管

注釋

1. ⑴英語(yǔ)：American Locomotive Company。

2. ⑵英語(yǔ)：Baldwin Locomotive Works。

3. ⑶英語(yǔ)：Lima Locomotive Works。

4. ⑷俄語(yǔ)：Ворошиловградский (Луганский) паровозостроительный (тепловозостроительный) завод имени Октябрьской революции。

5. ⑸俄語(yǔ)：Улан-Удэнский локомотивовагоноремонтный завод。

6. ⑹“每延米重量”意指每米重量，在本文中的單位值為kg/m。

7. ⑺俄語(yǔ)：Екатерининская железная дорога；烏克蘭語(yǔ)：Катерининська зал?зниця。凱瑟琳鐵路局成立于1882年，先后由俄羅斯帝國(guó)鐵道部、蘇俄鐵道人民委員會(huì)以及蘇聯(lián)鐵道人民委員會(huì)管理。1936年1月4日，凱瑟琳鐵路局更名為斯大林鐵路局。1961年11月15日，斯大林鐵路局更名為第聶伯河沿岸鐵路局至今。

8. ⑻俄語(yǔ)：Томская железная дорога。托木斯克鐵路局成立于1912年，先后由俄羅斯帝國(guó)鐵道部、蘇俄鐵道人民委員會(huì)以及蘇聯(lián)鐵道人民委員會(huì)管理。1961年5月9日。托木斯克鐵路局和鄂木斯克鐵路局合并為西西伯利亞鐵路局。

9. ⑼取“減重”（разгруженные）之意。

文章聲明

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3. 由于筆者精力和能力限制，在整理資料時(shí)恐有錯(cuò)漏，也請(qǐng)諸位讀者糾正指教，謝謝合作！

資料參考來(lái)源

1. 《Опытные грузовые паровозы》，V.A.Rakov 著，《Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955》，第270頁(yè)~第271頁(yè)

2. https://www.american-rails.com/2-10-4.html

3. https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=USA&wheel=2-10-0&railroad=atsf

4. https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=USA&wheel=2-10-2&railroad=atsf

5. https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=USA&wheel=2-10-4&railroad=tp#99

6. https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=USA&wheel=2-10-4&railroad=atsf#91

7. http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=42&t=12924

8. http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=42&t=9362

9. http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=42&t=2760

10. http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=42&t=6773

完稿時(shí)間：2021年11月1日

A0級(jí)發(fā)表時(shí)間：2021年11月1日