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

概述

Я-01號蒸汽機(jī)車，或曰Ya-01號蒸汽機(jī)車，是有史以來最大、最重，同時也是唯一一臺使用1524 mm寬軌軌距的“Garratt”式蒸汽機(jī)車。它是蘇聯(lián)交通人民委員會于1932年從英國曼徹斯特Beyer-Peacock公司采購的一臺“Garratt”，用于測試。

“加來特”由來

“Garratt”，或譯“加來特”，是英國機(jī)械工程師Herbert William Garratt⑴設(shè)計(jì)的一種鉸接式蒸汽機(jī)車。按照H.W.Garratt設(shè)計(jì)，這種鉸接式蒸汽機(jī)車的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：

1. 前后兩端為走行部（導(dǎo)從輪、動輪、汽缸和汽門）各一組，從而允許機(jī)車在輕載重鐵路上產(chǎn)生2臺非鉸接式機(jī)車的牽引力，控制人力成本；

2. 位于司機(jī)室前端的前走行部支撐著前水箱，而后走行部則支撐煤倉（或油箱）和后水箱；

3. 中間為司機(jī)室和鍋爐，安裝在中央車架上，并通過樞軸與前后車架鉸接，從而允許機(jī)車通過小半徑曲線。

“Garratt”與所有水柜式蒸汽機(jī)車的共同缺點(diǎn)是，黏著重量會隨著前后水箱水位下降，以及煤倉（或油箱）的使用而減少。隨著黏著重量的減少，機(jī)車就會發(fā)生打滑。

1908年，H.W.Garratt獲得了“Garratt”的專利。此后Beyer-Peacock公司獲得了在英國境內(nèi)獨(dú)家制造“Garratt”的許可。1928年專利到期后，Beyer-Peacock公司開始使用“Beyer-Garratt”這個名字來區(qū)分他們制造的“Garratt”。1909年~1958年間，Beyer-Peacock公司制造了1000多臺“Garratt”。

Ya-01號機(jī)車的研制背景

1928年，蘇聯(lián)開始實(shí)行發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的第一個五年計(jì)劃，踏上社會主義工業(yè)化的道路。到20世紀(jì)30年代，鐵道人民委員會計(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⑵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)時假設(shè)）的最高軸重為23 t。但使用這2種鋼軌的線路長度，僅占當(dāng)時全蘇鐵路網(wǎng)總長度的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85 t，已無法應(yīng)對增加的運(yùn)量。在采用Ⅲa型鋼軌的區(qū)段，僅E型機(jī)車一款，其牽引定數(shù)設(shè)置為1750 t。為此，鐵道人民委員會迫切需要用更強(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問題的2種方法：

1. 在不增加動輪數(shù)量的情況下，提高動輪軸重，但是這需要提高軌道的每延米重量⑵；

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

作為第二種解決方法的一部分，一些設(shè)計(jì)師們開發(fā)出一種在1個剛性車架上安裝7對動輪的AA型蒸汽機(jī)車。然而，還有另一種選擇——制造大功率鉸接式機(jī)車。為了尋找理想的結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)師們借鑒了“Garratt”在非洲和澳大利亞積累的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)。

制造和運(yùn)用

由于當(dāng)時蘇聯(lián)境內(nèi)沒有一家蒸汽機(jī)車制造廠有過制造“Garratt”的經(jīng)驗(yàn)，鐵道人民委員會遂向Beyer-Peacock公司采購1臺“Garratt”。鐵道人民委員會向Beyer-Peacock公司提出的設(shè)計(jì)目標(biāo)，是這臺“Garratt”在將動輪軸重保持在20 t以內(nèi)的情況下，能夠以15 km/h的速度牽引2500 t的列車。

1932年，這臺“Garratt”在Beyer-Peacock公司制造完成，同年年底送往列寧格勒無產(chǎn)階級工廠組裝，并被編號為Ya-01號。1933年2月~3月間，Ya-01號機(jī)車在彼爾姆鐵路局⑶斯維爾德洛夫斯克—上烏法列伊—車?yán)镅刨e斯克區(qū)段進(jìn)行測試運(yùn)行；同年晚些時候，Ya-01號機(jī)車在蘇俄鐵道試驗(yàn)所謝爾賓卡環(huán)形鐵道試驗(yàn)基地上進(jìn)行牽引熱工性能試驗(yàn)。

然而一番測試運(yùn)行下來，鐵道人民委員會研究人員發(fā)現(xiàn)Ya-01號機(jī)車不少問題：

1. 機(jī)車的33130 mm長度，無法適應(yīng)各機(jī)務(wù)段扇形車庫以及轉(zhuǎn)盤；

2. 從鍋爐到前后2對汽缸的蒸汽管路過長，導(dǎo)致機(jī)車在低溫下出現(xiàn)大量的熱損失，甚至是蒸汽部分冷凝的現(xiàn)象，使得機(jī)車每單位工作消耗的水和燃料消耗量比其他蒸汽機(jī)車多；

3. 動輪黏著重量會隨著燃料和水的減少而減少，從而發(fā)生空轉(zhuǎn)。

根據(jù)測試結(jié)果，鐵道人民委員會決定放棄在蘇聯(lián)境內(nèi)使用“Garratt”，而Ya-01號機(jī)車很快就停用封存。后來，Ya-01號機(jī)車被轉(zhuǎn)移配屬到東西伯利亞鐵路局，直到1957年初才被除籍，當(dāng)時它早已退役并被拆毀回爐。

尺寸圖

從機(jī)車限界和鍋爐設(shè)計(jì)分析Ya-01號機(jī)車測試結(jié)果不佳原因

“Garratt”之所以能在非洲窄軌鐵路線上特別有效，不僅是因?yàn)樗鼈兊能嚰懿捎昧算q接式設(shè)計(jì)，還因?yàn)殄仩t位于2組走行部之間，燃燒室、火箱和爐排不受前后走行部車架限制⑷，僅受它們之間橫向距離的限制，即使是在小限界的情況下，“Garratt”也能擁有大爐排火箱和燃燒室。

然而，蘇聯(lián)鐵路機(jī)車車輛卻有著相當(dāng)大的限界，僅1-T級限界的高度值，就為5300 mm。這樣的尺寸，使得將大火箱和燃燒室放置在走行部上方也可行。

鐵道人民委員會在試制Ya-01號機(jī)車后，又從烏克蘭伏羅希洛夫格勒“十月革命”蒸汽機(jī)車制造廠采購的4-14-4輪式AA型蒸汽機(jī)車，其鍋爐爐排面積為12 m2；而俄羅斯聯(lián)邦科洛姆納工廠在偉大的衛(wèi)國戰(zhàn)爭結(jié)束后試制的2-8-8-4“黃石”輪式P38型蒸汽機(jī)車，其鍋爐爐排面積為8 m2。

盡管AA型機(jī)車采用1個剛性車架，而P38型機(jī)車采用“Mallet”鉸接式設(shè)計(jì)，但這兩者各自的鍋爐均放置在走行部上方。

除此之外，氣候因素也是Ya-01號機(jī)車測試結(jié)果不佳的另外一個因素。由于蘇聯(lián)大部分地區(qū)為溫帶大陸性氣候，而考慮到機(jī)車可能會在降至-40 °C以下的低溫環(huán)境運(yùn)行，Ya-01號機(jī)車的所有蒸汽管路在設(shè)計(jì)上都裝有排水閥，以便在機(jī)車不用時不會凍結(jié)。

盡管如此，Ya-01號機(jī)車鍋爐到前后2對汽缸的蒸汽管路過長，導(dǎo)致在低溫下出現(xiàn)大量的熱損失，甚至是蒸汽部分冷凝的現(xiàn)象，使得機(jī)車每單位工作消耗的水和燃料消耗量比其他蒸汽機(jī)車多。

評價(jià)

盡管Ya-01號機(jī)車測試結(jié)果不佳，但蘇聯(lián)蒸汽機(jī)車設(shè)計(jì)師們并未就此放棄對鉸接式蒸汽機(jī)車的探索。科洛姆納工廠于偉大的衛(wèi)國戰(zhàn)爭結(jié)束后試制的P34型和P38型蒸汽機(jī)車，可謂是蘇聯(lián)蒸汽機(jī)車一絲回光返照。

然而隨著蘇聯(lián)共產(chǎn)黨第二十次代表大會上提出鐵路牽引動力向內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車過渡以及停止制造蒸汽機(jī)車的決議，形勢的變化讓這些實(shí)驗(yàn)性蒸汽機(jī)車的測試及改進(jìn)工作就此中止，最終消失于歷史長河中，讓后人感嘆不已。

技術(shù)數(shù)據(jù)表

文章聲明

1. 本文屬于正經(jīng)科普文章，資料及圖片來源于相關(guān)技術(shù)資料，不作為商業(yè)使用，如有侵權(quán)請及時聯(lián)系刪除之。

2. 請大家理性討論，不要在評論區(qū)干些不該干的事！如見有引戰(zhàn)性評論，將采取必要措施處置之！

3. 由于筆者精力和能力限制，在整理資料時恐有錯漏，也請諸位讀者糾正指教，謝謝合作！

資料參考來源

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

2. https://zen.yandex.ru/media/id/5e918b58745aae440c90bec3/parovoz-serii-ia01-60c746ae03088a3a1a75c696

3. https://pikabu.ru/story/opyitnyiy_parovoz_ya01_7086839

4. http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=42&t=7637

5. https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=Russia&wheel=Beyer-Garratt&railroad=ss

6. https://www.steamlocomotive.com/locobase.php?country=Kenya&wheel=Beyer-Garratt&railroad=ear

完稿時間：2021年10月29日

A0級發(fā)表時間：2021年11月1日