【科普】“圣達(dá)菲”美國(guó)艾奇遜-托皮卡和圣達(dá)菲鐵路900型、1600型和3800型蒸汽機(jī)車
文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵稱：寧柳跨越）
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2-10-2輪式，即“圣達(dá)菲”輪式。本文提及的美國(guó)艾奇遜-托皮卡和圣達(dá)菲鐵路900型、1600型和3800型蒸汽機(jī)車為“圣達(dá)菲”輪式。
2-10-4輪式，即“德克薩斯”輪式。本文提及的美國(guó)艾奇遜-托皮卡和圣達(dá)菲鐵路5000型蒸汽機(jī)車為“德克薩斯”輪式。
美國(guó)艾奇遜-托皮卡和圣達(dá)菲鐵路在本文簡(jiǎn)稱“T&P”⑴，德克薩斯和太平洋鐵路簡(jiǎn)稱“T&P”⑵；利馬機(jī)車廠簡(jiǎn)稱“LLW”⑶，鮑爾溫機(jī)車廠簡(jiǎn)稱“BLW”⑷。
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資料參考來(lái)源
《Atchison, Topeka & Santa Fe / Kansas City, Mexico, & Orient 2-10-0 "Decapod" Locomotives in the USA》：https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=USA&wheel=2-10-0&railroad=atsf
《Atchison, Topeka & Santa Fe 2-10-2 "Santafe" Locomotives in the USA》：https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=USA&wheel=2-10-2&railroad=atsf
《Texas & Pacific 2-10-4 "Texas" Locomotives in the USA》：https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=USA&wheel=2-10-4&railroad=tp#99
《Atchison, Topeka & Santa Fe 2-10-4 "Texas" Locomotives in the USA》：https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=USA&wheel=2-10-4&railroad=atsf#91
《AT&SF Locomotive No. 940 | AT&SF No. 94》：http://bartlesvillelocomotive.org/atsf-locomotive-no-940/
《ATSF 900 #940 - www.rgusrail.com》：http://www.rgusrail.com/okatsf940.html
概述
2-10-2輪式本質(zhì)上是在2-10-0“十足目”輪式基礎(chǔ)上增加1對(duì)從輪而成。ATSF在3臺(tái)“十足目”機(jī)車的基礎(chǔ)上，于1903年~1913年間從BLW相繼購(gòu)置了使用2-10-2輪式的“圣達(dá)菲”900型和1600型蒸汽機(jī)車；后于1919年~1927年間，從BLW購(gòu)置了世界歷史上第一款使用全新設(shè)計(jì)的“圣達(dá)菲”3800型蒸汽機(jī)車。
背景
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ATSF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，ATSF買了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。
900型
為了提高這段山口線路的運(yùn)行速度，ATSF于1903年~1904年間從BLW購(gòu)置了86臺(tái)車號(hào)號(hào)段為900號(hào)~985號(hào)的900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”。
與“十足目”987號(hào)~989號(hào)機(jī)車一樣，這些“圣達(dá)菲”同樣使用串聯(lián)復(fù)合式汽缸，高壓缸和低壓缸共在一條線上，且位置更靠近導(dǎo)輪。高壓缸尺寸為483 mm×813 mm，低壓缸尺寸為813 mm×813 mm。串聯(lián)復(fù)合式汽缸的主要優(yōu)點(diǎn)是降低了燃料和水的消耗，但是其復(fù)雜設(shè)計(jì)增加了維護(hù)成本，并在很大程度上抵消了任何燃料經(jīng)濟(jì)性。
1600型
ATSF于1905年~1913年間從BLW購(gòu)置了106臺(tái)車號(hào)號(hào)段為1600號(hào)~1705號(hào)的1600型蒸汽機(jī)車。與900型機(jī)車不同的是，1600型機(jī)車為燃油機(jī)車設(shè)計(jì)；而后32臺(tái)1600型機(jī)車則直接使用尺寸為711 mm×813 mm的飽和式汽缸。
然而，ATSF于1916年起將900型和1600型機(jī)車進(jìn)行鍋爐過(guò)熱化改造的同時(shí)，將串聯(lián)復(fù)合式汽缸一并改造為飽和式汽缸，改造后的尺寸為711 mm×813 mm。此外，原本裝在900型和1600型機(jī)車上的Robert Stephenson式汽門，亦被改造為Egide Walschaerts式汽門；但985號(hào)機(jī)車則改用Robert Stephenson式汽門的改進(jìn)型——Baker式汽門。
3800型
1919年~1927年間，ATSF從BLW購(gòu)置了140臺(tái)世界歷史上第一款使用全新“圣達(dá)菲”設(shè)計(jì)的3800型蒸汽機(jī)車。前29臺(tái)機(jī)車的車號(hào)號(hào)段為3800號(hào)~3828號(hào)，后111臺(tái)機(jī)車的車號(hào)號(hào)段為3830號(hào)~3940號(hào)。
與900型和1600型機(jī)車相比，3800型機(jī)車的鍋爐火箱完全由從輪支撐。
進(jìn)一步發(fā)展：使用2-10-4“德克薩斯”輪式的3829號(hào)和5000號(hào)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。雖然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ATSF在當(dāng)時(shí)并未采購(gòu)這種輪式蒸汽機(jī)車。這臺(tái)3829號(hào)機(jī)車直到1955年退役，依然采用2-10-4輪式。
1925年~1929年間，T&P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”。1930年，ATSF從BLW采購(gòu)了使用“德克薩斯”輪式設(shè)計(jì)的5000號(hào)機(jī)車。
這臺(tái)機(jī)車重量為227.98 t的“女王夫人”，具有1753 mm直徑的動(dòng)輪，比當(dāng)時(shí)的大多數(shù)貨運(yùn)機(jī)車更高；在21.09 kgf/cm2的鍋爐壓力下，牽引力為425.18 kN。盡管“女王夫人”是成功的，但大蕭條讓ATSF直至1938年~1944年年間從BLW訂購(gòu)36臺(tái)5001號(hào)~5036號(hào)機(jī)車。
靜態(tài)展示：940號(hào)機(jī)車
1938年~1956年間，900型、1600型和3800型機(jī)車陸續(xù)退役。在這些“圣達(dá)菲”中，僅有1954年退役的940號(hào)機(jī)車于1956年被ATSF捐贈(zèng)給俄克拉何馬州巴特爾斯維爾市約翰斯通公園靜態(tài)展示。
2009年12月，940號(hào)機(jī)車被分解運(yùn)輸，從約翰斯通公園移至巴特爾斯維爾聯(lián)合機(jī)務(wù)段舊址繼續(xù)靜態(tài)展示。
技術(shù)數(shù)據(jù)表
注釋
⑴英語(yǔ)：Atchison, Topeka and Santa Fe Railway。
⑵英語(yǔ)：Texas and Pacific Railway。
⑶英語(yǔ)：Lima Locomotive Works。
⑷英語(yǔ)：Baldwin Locomotive Works。
完稿時(shí)間：2021年2月4日
發(fā)表時(shí)間：2021年2月4日
