文章作者：西瓜昌真濕基（嗶哩嗶哩和百度昵稱：寧柳跨越）

閱讀前之提示

• “北方”或“聯(lián)盟”者，蒸汽機(jī)車輪式也，其為兩導(dǎo)輪軸四導(dǎo)輪、四動輪軸八動輪，以及兩從輪軸四從輪而成。本文提及的南非國家交通運(yùn)輸集團(tuán)鐵路貨運(yùn)分公司25型25NC型蒸汽機(jī)車為4-8-4輪式。

• 南非國家交通運(yùn)輸集團(tuán)在本文均簡稱“Transnet”，其鐵路貨運(yùn)分公司簡稱“TFR”⑴，前身南非鐵路簡稱“SAR”；津巴布韋國家鐵路簡稱“NRZ”；德國亨舍爾公司簡稱“H&S”⑵，英國北英機(jī)車公司簡稱“NBLC”⑶。

• 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。

• 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！

• 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！

概述

25型和25NC型蒸汽機(jī)車是SAR在1953年到1955年間從H&S和NBLC訂購的蒸汽機(jī)車。其中，90臺25型蒸汽機(jī)車采用冷凝煤水車，是冷凝式蒸汽機(jī)車；而50臺25NC型蒸汽機(jī)車則采用常規(guī)的煤水車，為非冷凝式蒸汽機(jī)車。

背景

由于在諸如卡魯沙漠⑷以及從北開普省德阿爾到西南非洲⑸之間的干旱地區(qū)難以獲得充足水源，SAR開始認(rèn)真考慮機(jī)車用水問題。

對于南非而言，冷凝式蒸汽機(jī)車是很少見的。但自從19世紀(jì)末第一臺冷凝式蒸汽機(jī)車在好望角投入使用以來，這對南非來說并不是什么新鮮事——1886年到1888年間，開普銅礦公司在納馬夸蘭鐵路⑹上部署了3臺0-4-0“四輪”輪式兼冷凝式設(shè)計(jì)的0-4-0WT型蒸汽機(jī)車。

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，SAR于1950年到1951年對20型蒸汽機(jī)車更換為冷凝煤水車，進(jìn)行冷凝化改造。運(yùn)行測試顯示，這種冷凝式蒸汽機(jī)車可以節(jié)省大約90％的水和10％的煤，因此SAR決定繼續(xù)進(jìn)行新型冷凝式蒸汽機(jī)車的設(shè)計(jì)。

25型蒸汽機(jī)車

新型冷凝式蒸汽機(jī)車被定型為25型，由SAR首席機(jī)械工程師L·C·格魯布⑺擔(dān)任總設(shè)計(jì)師，而機(jī)車的CZ型冷凝煤水車和冷凝裝置的設(shè)計(jì)則由H&S負(fù)責(zé)。H&S制造了一臺編號為28730的CZ型煤水車，并隨后運(yùn)往NBLC用于組裝3451號機(jī)車。NBLC制造了其余的89臺25型機(jī)車。

在1953年到1955年之間，H&S制造了1臺25型機(jī)車——25-3451號機(jī)車，而NBLC建造了89臺25型機(jī)車——25-3452號~25-3540號機(jī)車。

25型蒸汽機(jī)車最初在陶斯勒菲-西博福特-德阿爾非電氣化區(qū)段線路擔(dān)當(dāng)包括諸如“藍(lán)色列車”之類的所有貨運(yùn)列車和客運(yùn)列車交路。當(dāng)陶斯勒菲-西博福特區(qū)段電氣化改造完成后，25型蒸汽機(jī)車?yán)^續(xù)運(yùn)用于西博福特-德阿爾區(qū)段，但它也在德阿爾-金伯利區(qū)段運(yùn)用。而從金伯利往東到布隆方丹，以及往西到波斯特馬斯堡、四神以及霍塔澤爾等區(qū)段，亦可以見到25型蒸汽機(jī)車出沒。

在25型蒸汽機(jī)車投入運(yùn)用20年之后，SAR在當(dāng)初僅由25型機(jī)車擔(dān)當(dāng)列車交路的線路投入電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車，加上CZ型煤水車的冷凝設(shè)備需要高度維護(hù)，因此SAR在1973年到1980年間，將除3臺機(jī)車（25-3451號、25-3511號和25-3540號機(jī)車）外的其余25型機(jī)車改造為非冷凝設(shè)計(jì)的25NC型機(jī)車。改造后的機(jī)車保留原車號不變，但其車號牌被復(fù)制并重新鑄造，在新的車號牌中，現(xiàn)有的“25”旁加了“NC”兩字。

25NC型蒸汽機(jī)車

25NC型蒸汽機(jī)車在鍋爐和走行部設(shè)計(jì)上與25型蒸汽機(jī)車基本相同，但25NC型蒸汽機(jī)車采用不帶冷凝裝置的常規(guī)煤水車，因此標(biāo)記為“NC”以示區(qū)別。在1953年到1955年之間，NBLC制造了11臺25NC型機(jī)車——25NC-3401號~25NC-3411號機(jī)車，而H&S制造了39臺機(jī)車——25NC-3412號~25NC-3450號機(jī)車。

而25NC型蒸汽機(jī)車最初在從德阿爾-金伯利-Welverdiend非電氣化區(qū)段線路擔(dān)當(dāng)所有貨運(yùn)列車和客運(yùn)列車交路，并在位于北開普省沃倫頓的沃倫頓機(jī)務(wù)段加煤加水。 當(dāng)Welverdiend-克萊克斯多普區(qū)段電氣化改造完成后，25NC型蒸汽機(jī)車仍然在德阿爾-金伯利-Welverdiend區(qū)段運(yùn)用。后來，一些25NC型蒸汽機(jī)車運(yùn)用于德阿爾-布隆方丹-哈里斯密斯區(qū)段，另一些則與25型蒸汽機(jī)車一同運(yùn)用于陶斯勒菲-西博福特-德阿爾區(qū)段。

1979年到1981年間，25NC-3450號機(jī)車在開普敦郊區(qū)索爾特河車間被改造為“紅魔”26-3450號機(jī)車。根據(jù)“紅魔”的設(shè)計(jì)者——英國工程師大衛(wèi)·沃戴爾設(shè)想，26型蒸汽機(jī)車項(xiàng)目的主要目標(biāo)是提高燃燒率和熱效率、減少廢黑煙的排放以及節(jié)省煤和水。

此后，比肯斯菲爾德車間對25NC-3454號機(jī)車進(jìn)行了小規(guī)模的改造。對該機(jī)車的修改主要包括配備雙Lempor排氣系統(tǒng)，擋煙板向上擴(kuò)展并圍繞煙箱彎曲。為了節(jié)省擴(kuò)展煙箱的成本，煙囪并排安裝，而不是像“紅魔”那樣串聯(lián)安裝。25NC-3454號機(jī)車其余部分未被改動。改造后的25NC-3454號機(jī)車于1985年2月測試運(yùn)行。根據(jù)測試結(jié)果顯示，與25NC型蒸汽機(jī)車相比，25NC-3454號機(jī)車顯著節(jié)省了煤炭和水，且比“紅魔”更不易打滑。

1988年，NRZ計(jì)劃從SAR租用或購買20臺到25臺不等的25NC型蒸汽機(jī)車，以解決機(jī)車短缺的問題。這個計(jì)劃最終未能成行，但有數(shù)臺25NC型蒸汽機(jī)車得以保留下來。

鍋爐設(shè)計(jì)

25型及25NC型蒸汽機(jī)車均采用A·G·沃森式3B級標(biāo)準(zhǔn)鍋爐，但由于增加了燃燒室，使得管板之間的距離從6858 mm減少到5791 mm。雖然這導(dǎo)致總的蒸發(fā)加熱面積略有減少，但燃燒室加熱面積增加了40％，并且燃燒室與火箱面積的比率更好。

在冷凝設(shè)計(jì)的25型蒸汽機(jī)車上，廢蒸汽被冷凝回水以重復(fù)使用。 由于蒸汽不會從煙囪中排出，因此在25型蒸汽機(jī)車煙囪下方裝有一個由蒸汽輪機(jī)驅(qū)動的風(fēng)扇，以保持通風(fēng)順暢，其擋煙板防止焦炭對風(fēng)扇葉片造成過度磨損。25型蒸汽機(jī)車的煙箱的前部有所擴(kuò)展以便于安裝由安裝在煙箱前部下方的排汽渦輪驅(qū)動離心式鼓風(fēng)機(jī)。離心式渦輪機(jī)在機(jī)車運(yùn)行時提供了獨(dú)特的嗚嗚聲。

25型蒸汽機(jī)車在交付時具有通常的圓形煙箱前部，但后來通過增加“班卓琴”形的延伸部分對其進(jìn)行了修改，以覆蓋排汽渦輪。用過的蒸汽通過機(jī)車左側(cè)的一條粗管送回冷凝煤水車。

對于應(yīng)對由威特班克煤⑻和機(jī)械式加煤機(jī)產(chǎn)生的大量焦炭，煙箱前部的“班卓琴”形擴(kuò)展改造是非常有必要的，因?yàn)樽畛醯腍&S排氣渦輪設(shè)計(jì)證明速度太慢，無法將累積的煤灰從爐膛中帶走。大部分的焦炭收集在“班卓琴”煙箱前底部的槽中，從那里定期通過垂直蒸汽噴射管將其排出。

在運(yùn)用中，25型蒸汽機(jī)車的吃水能力實(shí)際上比25NC型蒸汽機(jī)車高。冷凝裝置的一個優(yōu)點(diǎn)是，在吸收蒸汽的同時，可以在鍋爐壓力約為1.05到1.40kgf/cm2時的情況下打開鼓風(fēng)機(jī)，以啟動風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，從而加速了燃燒過程并提高蒸汽壓力。而25NC型蒸汽機(jī)車的鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)能力不強(qiáng)，以至于蒸汽壓力仍然那么低。

EW1型煤水車

采用無底架設(shè)計(jì)的EW1型煤水車安裝于新造的50臺25NC型蒸汽機(jī)車。煤倉可以裝載18.3 t的煤炭，并安裝了最大輸送速度為5443 kg/h的機(jī)械式自動加煤機(jī)。水箱容積為47700 L。

CZ型煤水車

CZ型煤水車只用于25型蒸汽機(jī)車。用過的蒸汽通過機(jī)車左側(cè)的一根粗管送回CZ型煤水車，然后凝結(jié)回水以便重復(fù)使用。

CZ型煤水車采用無底架的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向架軸箱使用鐵姆肯公司制造的滾動軸承。煤水車具有4個直徑為533 mm且彼此獨(dú)立的真空制動缸。僅前轉(zhuǎn)向架配備了制動手輪。

CZ型煤水車與機(jī)車本身一樣長。煤水車的1/3為煤倉，其可以裝載19.3 t的煤炭。煤倉還安裝了用于去除廢蒸汽中的油的分油器，以及最大輸送速度為5443 kg/h的機(jī)械式自動加煤機(jī)。

煤水車的2/3則被水箱及其兩側(cè)的8個大型散熱器占據(jù)，頂部安裝了5個由蒸汽驅(qū)動的冷卻風(fēng)扇。這些風(fēng)扇從外部通過散熱器吸收空氣?？?cè)莘e為22700 L的水箱分為兩個，由一個位于散熱器中間的20000 L淡水水箱，以及一個位于車架底部、轉(zhuǎn)向架之間的2730 L冷凝水箱組成。

機(jī)車鍋爐的給水直接來自高溫冷凝水箱，而不是低溫淡水水箱。由于冷凝水箱的給水溫度對于普通注水裝置而言太高，鍋爐由位于司機(jī)室下方的兩個渦輪泵供水。每個泵的供水速度約為400 L/min。

冷凝水箱中的水位由浮球閥控制。一旦冷凝水箱水位降至1820 L以下時浮球閥將打開，以從淡水水箱補(bǔ)充水，并在達(dá)到該水位后自動關(guān)閉。為了避免供水故障，在淡水水箱上設(shè)置了一個手動閥。

事實(shí)證明，CZ型煤水車的冷凝系統(tǒng)非常有效，并且使用相同容積的水最多可以使用8次，從而將耗水量減少了90％。這使25型機(jī)車在兩次注水之間的續(xù)航里程為800 km。另外，高溫冷凝水的供給大大減少了煤炭消耗。

1953年到1963年間，H&S制造了61臺CZ型煤水車，NBLC制造了29臺CZ型煤水車，SAR索爾特河車間制造了1臺CZ型煤水車。

EW2型煤水車

SAR在1973年到1980年間，將除3臺機(jī)車（25-3451號、25-3511號和25-3540號機(jī)車）外的其余25型機(jī)車改造為非冷凝設(shè)計(jì)的25NC型機(jī)車。這些機(jī)車所用的CZ型煤水車也被改造為常規(guī)煤水車，并被SAR定型為EW2型。

SAR在位于北開普省金伯利的比肯斯菲爾德車間將25-3452號機(jī)車改造為25NC-3452號機(jī)車的過程中，將原CZ型煤水車上的冷凝設(shè)備移除，但保留了其原來的淡水水箱、冷凝水箱以及給水泵。結(jié)果，機(jī)車鍋爐被供給冷水，但結(jié)果顯然沒有較早前所預(yù)料的不良影響。事實(shí)上，與后續(xù)改造為25NC型的25型機(jī)車相比，25NC-3452號機(jī)車總體外觀變化不大，其改造在美學(xué)上更具優(yōu)勢，但攜帶的水容量不足。

其余86臺25型機(jī)車在索爾特河車間被改造為25NC型機(jī)車。這些機(jī)車的原CZ型煤水車?yán)淠O(shè)備和頂部冷卻風(fēng)扇被拆除，取而代之的是一個巨大的臥式水箱。臥式水箱與煤倉焊接為一體，而車架底部的冷凝水箱也得以保留。改造后的這86臺煤水車的形狀和外觀設(shè)計(jì)雖然取決于強(qiáng)度而不是美觀因素，但采用這些經(jīng)過改造的煤水車的25NC型蒸汽機(jī)車很快被昵稱為“臘腸犬”⑼。

技術(shù)數(shù)據(jù)表

后記

作為SAR最后引進(jìn)的蒸汽機(jī)車，25型和25NC型蒸汽機(jī)車見證了南非蒸汽機(jī)車運(yùn)用史的最后時光。而25NC-3450號和25NC-3454號機(jī)車成功被改造，也證明25型和25NC型蒸汽機(jī)車其實(shí)還是有改進(jìn)的潛力。然而，隨著SAR大力采購電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車，完全取代了蒸汽機(jī)車，這些深度改造項(xiàng)目也因此中止，成為蒸汽機(jī)車最后的回光返照。

注釋

⑴英語：Transnet Freight Rail。

⑵德語：Henschel & Sohn。

⑶英語：North British Locomotive Company。

⑷英語：Karoo。位于西開普省陶斯勒菲和北開普省金伯利之間。

⑸南非荷蘭語：Suidwes-Afrika；德語：Südwestafrika。西南非洲是納米比亞共和國在1915年至1990年間的正式名稱；在這段期間，南非聯(lián)邦接收原來由德意志帝國殖民的德屬西南非洲，并在第一次世界大戰(zhàn)后接受國際聯(lián)盟的委托管理，直到1990年3月21日納米比亞獨(dú)立為止。

⑹英語：Namaqualand Railway。納馬夸蘭鐵路連接北開普省境內(nèi)的諾洛斯港和奧基普銅礦，修建于1869年到1876年間，最終于1944年關(guān)閉。

⑺英語：L.C.Grubb（？~？），1949年到1954年間擔(dān)任TFR首席機(jī)械工程師。

⑻英語：Witbank。南非普馬蘭加省一座因煤礦開采而聞名的城鎮(zhèn)。

⑼南非荷蘭語：Worshond。

參考

• 《The Gas Producer Combustion System》：http://www.trainweb.org/tusp/firebox.html

• 《South Africa's 'Red Devil'》：http://www.martynbane.co.uk/modernsteam/dw/rooinek/rooinek.html

• 《ACR NGG16A 141 & 155》：http://www.martynbane.co.uk/modernsteam/pg/ngg16a/ngg16a.htm

• 《Modifications in Mainline Steam - The Red Devil — Coalition for Sustainable Rail》：https://csrail.org/newsroom/2016/4/16/modifications-in-mainline-steam-the-red-devil

• 《Class 25NC -3472 "Elize" — Blogging while allatsea》：http://allatsea.co.za/blog/class-25nc-3472-elize/

• 《South Africa: Steam News: "Red Devil" to be Restored》：https://www.trainorders.com/discussion/read.php?6,4513194

• 《old STEAM LOCOMOTIVES in South Africa: Kimberley: SAR Class 25NC 4-8-4 Locomotive No.3411》：http://steam-locomotives-south-africa.blogspot.com/2008/06/kimberley-sar-class-25nc-4-8-4.html

• 《Steam in Africa 2020》：https://www.internationalsteam.co.uk/africa.htm