【科普】法國國家鐵路高低雙壓鍋爐蒸汽機車嘗試——2-232 P 1號蒸汽機車
文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵稱：寧柳跨越）
EN TRAIN
TOUS RESPONSABLES
——SNCF
乘坐火車出行
你我共同負責(zé)
——法國國家鐵路 宣
提示
法國巴黎-里昂-地中海鐵路公司在文中簡稱“PLM”⑴，巴黎-奧爾良鐵路公司簡稱“PO”⑵，法國北方鐵路公司簡稱“Nord”⑶，法國東方鐵路公司簡稱“Est”，法國西部國家鐵路管理局簡稱“état”⑷，阿爾薩斯-洛林鐵路管理局簡稱“AL”，法國國家鐵路公司簡稱“SNCF”⑸；法國阿爾薩斯機械制造公司簡稱“SACM”⑹，瑞士溫特圖爾機車和機器制造廠簡稱“SLM”⑺。
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參考
《Les locomotives à vapeur unifiées (2) 232 R, S, U, 151 TQ, 050 TQ et les prototypes》，Bernard Collardey、André Rasserie 著
《French High-Pressure Locomotives.》：http://www.douglas-self.com/MUSEUM/LOCOLOCO/frenchHP/frenchHP.htm
http://www.afac.asso.fr/documents/RA-Bulletins/RA-2016-Echos-031.pdf
https://www.tassignon.be/trains/PDF/Musso/TOME_VII/CHAPITRE_VII-XI.pdf
《Locomotives à vapeur fran?aises — Wikipédia》：https://fr.wikipedia.org/wiki/Locomotives_%C3%A0_vapeur_fran%C3%A7aises
《Plaque d'identification (locomotive) — Wikipédia》：https://fr.wikipedia.org/wiki/Plaque_d%27identification_(locomotive)
引子
Bonjour à tous et à toutes! Je suis Changzhensky!?我在《【科普】法國國家鐵路蒸汽輪機機車嘗試——5-232 Q 1號蒸汽輪機機車》一文中介紹了5-232 Q 1號蒸汽輪機機車。不過這臺蒸汽輪機機車實際上是SNCF成立后新采購的第二臺4-6-4輪式蒸汽機車，暨第二臺煤水車式蒸汽機車。這是為什么？
Donc ?'est parti!
概述
2-232 P 1號蒸汽機車是SNCF成立之初發(fā)動“接盤”技能，接盤Nord訂單采購的一臺實驗性蒸汽機車，其特點是配備了高壓鍋爐和低壓鍋爐各1個，以及安裝在車架內(nèi)的6組18個高壓汽缸。
背景
1900年，Nord從SACM訂購了2臺采用“大西洋”4-4-2輪式的煤水車式蒸汽機車——2.641號和2.642號機車。鑒于其出色的性能，Nord決定訂購另外33臺機車——2.643號~2.675號機車。然而隨著旅客列車編組的增加，這些未來被SNCF定型為2-221 A型的蒸汽機車已難以應(yīng)對。Nord設(shè)計師Gaston Du Bousquet奉命設(shè)計采用4-6-4輪式的新型蒸汽機車——3.1101號和3.1102號。
不過，這2臺機車的鍋爐有所不同——3.1101號機車采用傳統(tǒng)的煙管鍋爐，在火箱燃燒產(chǎn)生的熱量通過大小煙管，將水加熱并最終產(chǎn)生蒸汽；而3.1102號機車則采用水管鍋爐，煤在火箱燃燒，將水管中的水加熱產(chǎn)生蒸汽，而水和蒸汽在管內(nèi)流動。
盡管Gaston Du Bousquet在1910年機車研制期間因病去世，但拉夏貝爾機務(wù)段于1911年制造了這兩臺機車，但這些機車的改進工作就此中止。1913年，3.1102號機車的水管鍋爐被傳統(tǒng)的煙管鍋爐取代。
不過，Nord并未放棄水管鍋爐蒸汽機車。
采購
為了一定程度上解決氣缸—連桿傳動裝置帶來的可控性不高的正弦轉(zhuǎn)矩，以及“錘擊效應(yīng)”影響機車速度的問題，以及在不加長機車長度的前提下提高機車性能，PLM于1936年3月9日，向Schneider et Cie公司訂購了未來的5-232 Q 1號蒸汽輪機機車。
同一天，Nord向SACM、Schneider et Cie公司、Fives-Lille公司以及SLM共計4家機車制造商訂購了未來的2-232 P 1號高低雙壓鍋爐蒸汽機車，以嘗試通過采用不同于傳統(tǒng)機車的另一條路線，來解決燃料消耗和功率增加的問題。
高低雙壓鍋爐設(shè)計
2-232 P 1號機車采用高低雙壓鍋爐設(shè)計，其中高壓鍋爐為水管鍋爐，低壓鍋爐為煙管鍋爐。與煙管鍋爐不同的是，高壓水管鍋爐的壓力為60 bar（61.18 kgf/cm2），負責(zé)向高壓汽缸提供蒸汽；盡管如此，高壓水管鍋爐與煙箱之間還是設(shè)置1個壓力為20 bar（20.39 kgf/cm2）、用于蒸汽加熱的煙管鍋爐。
與我們想象的“高壓向低壓流動”不同，2-232 P 1號機車的低壓煙管鍋爐通過水管和注水器，從煤水車水箱獲得水，利用火箱燃燒產(chǎn)生的熱量將水加熱。高壓給水泵和高壓給水加熱器，將低壓煙管鍋爐內(nèi)的部分熱水⑻分別加壓加熱，送至高壓水管鍋爐。高壓水管鍋爐利用火箱燃燒產(chǎn)生的熱量，產(chǎn)生高壓蒸汽并進行過熱，送至高壓汽缸。
高壓汽缸設(shè)計
2-232 P 1號機車擁有6組18個功率重量比和效率更高的高壓汽缸，均安裝在車架內(nèi)。每個動輪安裝有2組并排式高壓汽缸，每組3個高壓汽缸并排，每個汽缸的直徑與行程數(shù)據(jù)為：φ 150 mm × 255 mm。鞲鞴（活塞）以1000 r/min的轉(zhuǎn)速做功，帶動凸輪軸箱內(nèi)的凸輪軸，繼而向軸箱兩邊的動輪提供動力。
這樣的布置，讓動輪不再采用曲軸，外不用連桿，繼而允許車架安裝在動輪外側(cè)，加裝整流罩車體。
交付與測試
1939年初，2-232 P 1號機車離開了SACM伊爾基什-格拉芬什塔登工廠。由于當(dāng)時PLM、PO、Nord和état等鐵路公司和管理局合并為SNCF已有1年多，因此這臺機車出廠后改為交付這家“接盤俠”，成為其成立后新采購的第一臺4-6-4輪式暨第一臺煤水車式蒸汽機車，并開始進行測試。
然而在法國戰(zhàn)役爆發(fā)后，2-232 P 1號機車的測試被迫中止，并被轉(zhuǎn)移到位于原PLM地盤的里昂大都會烏蘭車間封存。1943年，2-232 P 1號機車的測試繼續(xù)進行，并于1946年進行了展示。
然而，2-232 P 1號機車盡管性能令人贊嘆，但設(shè)計復(fù)雜的雙壓鍋爐以及并排式高壓汽缸，使其維護變得困難；此外，SNCF在法國解放后雖從美國和加拿大兩國采購141 R型蒸汽機車，以及繼續(xù)向法國國內(nèi)各機車制造商采購141 P型蒸汽機車，但開始逐步推進牽引動力內(nèi)燃化和電力化。
在這樣的情況下，同時期接盤PLM訂單采購的5-232 Q 1號蒸汽輪機機車、接盤Nord訂單采購的2-232 R型、2-232 S型和2-232 U型蒸汽機車，以及由原PO蒸汽機車設(shè)計師André Chapelon利用既有蒸汽機車改造而來的3-242 A 1號⑼和4-160 A 1號⑽蒸汽機車，逐漸停止測試運行。
至于2-232 P 1號機車，其于1947年前往塞納河畔維特里測試基地進行了一系列測試后停用，最終于1949年被拆解回爐。
技術(shù)數(shù)據(jù)表
知識回顧：SNCF的“車軸軸式+字母”蒸汽機車車型代號定型方式
為什么我說2-232 P 1號機車是SNCF“成立后新采購的第一臺4-6-4輪式暨第一臺煤水車式蒸汽機車”呢？
“車軸軸式+字母”的車型代號定型方式，最早由PLM于1925年啟用，1938年元旦后由SNCF沿用；對于水柜式蒸汽機車而言，車型代號中的字母前標記“T”，這與PLM在車型代號之后標記“T”有所不同。
字母“A”表示任意一種軸式中最先推出的機車車型，“B”則表示之后推出的機車車型……因此，不同管區(qū)會出現(xiàn)有車型代號相同但設(shè)計可能不同的多款蒸汽機車車型，例如：1-231 B型（原由Est購置的231.001號~231.041號）和3-231 B型（原由état購置的231-011號~231-060號）。
[A,H]、[J,N]兩個集合區(qū)間的字母通常被SNCF用于對繼承自五家私鐵，以及兩家國家鐵路管理局的蒸汽機車進行車型代號定型，但3-242 A 1號和4-160 A 1號兩臺蒸汽機車例外，因為它們各自的軸式在1938年元旦之前不曾在法國境內(nèi)運用過。
[P,S]集合區(qū)間以及字母“U”，被SNCF用于定型其成立后采購既有軸式的蒸汽機車車型代號?！癢”用于定型第二次世界大戰(zhàn)期間來自英國的蒸汽機車車型代號；[X,Z]用于定型第二次世界大戰(zhàn)期間繳獲德國的蒸汽機車車型代號。
至于“I”、“O”和“V”這3個字母，從未用于SNCF的蒸汽機車車型代號定型。
基于以上分析，我說2-232 P 1號機車是SNCF“成立后新采購的第一臺4-6-4輪式暨第一臺煤水車式蒸汽機車”。
擴展閱讀：SNCF的蒸汽機車車號
SNCF的蒸汽機車車號一般由Nord外的四家私鐵，以及兩家國家鐵路管理局的蒸汽機車車號的后3位內(nèi)的數(shù)字組成。例如：
來自于Est的241001號機車→1-241 A 1號機車
來自于AL的G16 5901號機車→1-151 A 901號機車
來自于état的42.101號機車→3-141 TD 101號機車
來自于PO的150-065號機車→4-150 A 65號機車
來自于PLM的141 C 282號機車→5-141 F 282號機車
至于北部管區(qū)，在接收原Nord的機車時，全部重新編號。例如：
4.2016號機車→2-040 TG 1號機車
擴展閱讀：SNCF的蒸汽機車車號牌
回顧完SNCF的“車軸軸式+字母”蒸汽機車車型代號定型方式，我再來說下蒸汽機車以及配套的煤水車車號牌。
PLM遺留下來的分體式黃銅車號牌，尺寸為560 mm × 370 mm，四周為圓角，頂部有一個放著一塊標記機務(wù)段配屬的口子。這種車號牌被SNCF沿用，但牌內(nèi)“SNCF”的標記位置不對稱。在庫存分體式黃銅車號牌用完后，SNCF開始鑄造整體式黃銅車號牌，牌內(nèi)文字為鋁制或者鋅合金制，“SNCF”為中央標記。
除了整體式黃銅車號牌外，SNCF還使用過整體式鋅合金車號牌，尺寸為485 mm × 290 mm，四周為尖角。這種整體式鋅合金車號牌在除北部管區(qū)外的SNCF各管區(qū)是最普遍的；盡管如此，西部管區(qū)還是為來自于état的部分蒸汽機車配備了分體式黃銅車號牌，在這些車號牌上，“SNCF”的前面是西部管區(qū)的代碼，即數(shù)字3。
從美國和加拿大采購的141 R型機車，則配備了與黃銅車號牌非常相似，但先后用鑄鐵和青銅鑄造、重15 kg的車號牌！對應(yīng)的30 R型的煤水車車號牌沒有機務(wù)段標記口。
煤水車車型代號定型方式的原理與機車一樣，但煤水車車號牌原先標記機車車軸的位置改為標記水箱容積，數(shù)值單位為m3。
至于北部管區(qū)，在接收原Nord的機車時，從未在機車和煤水車上安裝模制車號牌，車號是在拆除Nord時期的車號牌后用噴漆繪制的。
法語小知識
Basse pression：低壓
Chaudière：鍋爐
Haute pression：高壓
Tubes à eau：水管
Tubes à fumée：煙管
注釋
⑴法語：Compagnie des chemins de fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée。
⑵法語：Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans。
⑶法語：Compagnie des chemins de fer du Nord。
⑷法語：Administration des chemins de fer de l'état；Réseau de l'état。
⑸法語：Société Nationale des Chemins de fer Fran?ais。
⑹法語：Société Alsacienne de Constructions Mécaniques。
⑺德語：Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik；法語：Société Suisse pour la Construction de Locomotives et de Machines。
⑻低壓煙管鍋爐內(nèi)的另外一部分熱水，則經(jīng)過輔助過熱器，送至輔助給水加熱器。
⑼即état采購的241-101號機車。
⑽即PO時期的6030號機車。
完稿時間：2021年5月31日
發(fā)表時間：2021年6月1日
