【蒸汽機(jī)車科普】法國國營鐵路的“山岳”之一——241 A型蒸汽機(jī)車簡史
文章作者：西瓜昌真濕基（B站和百度昵稱：寧柳跨越）
提示
“山岳”⑴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，以及一從輪軸兩從輪而成，這種輪式通常被命名為“山岳”。
法國東方鐵路公司簡稱“Est”⑵；國家鐵路管理局簡稱“état”⑶；法國國營鐵路簡稱“SNCF”⑷；東德國營鐵路簡稱“DR”⑸。
概述
SNCF擁有之241 A型蒸汽機(jī)車是原Est之41001號、241002號-241041號241型蒸汽機(jī)車，以及原état之001號-049號241型蒸汽機(jī)車的集合。
Est 41001號機(jī)車
研制“山岳”式蒸汽機(jī)車的原因是由于客車車廂使用金屬代替木材，大大增加了車廂的數(shù)量和重量，而現(xiàn)有的機(jī)車在牽引長編組且更重的旅客列車時，其牽引力和粘著力均不足。
然而，Est沒有立即推出“山岳”式機(jī)車。在1913年，Est著手研究4-8-0“乳齒象”式機(jī)車⑹。在第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，Est總工程師émile Eugène Henri Duchatel⑺將該項(xiàng)目進(jìn)行修改，改為“山岳”式41001號機(jī)車，其設(shè)計(jì)為在115千米/小時的速度時牽引700噸旅客列車。41001號機(jī)車在Est的埃佩爾奈工廠制造出廠，并于1925年1月17日交付給申請的巴黎-維萊特機(jī)務(wù)段。
1928年10月，41001號機(jī)車在與北方鐵路公司的“太平洋”3.1214號機(jī)車的對比測試中，暴露出一些設(shè)計(jì)上的不足。Est對41001號機(jī)車采取了改進(jìn)蒸汽管道、連桿加強(qiáng)等改進(jìn)措施。
Est 241002號到241041號機(jī)車以及état 241-001號到241-049號機(jī)車
1930年到1935年間，法孚公司、巴蒂尼奧勒-夏特林機(jī)車公司⑻、法國機(jī)械制造公司⑼為Est和état分別制造了40臺和49臺未來的241 A型機(jī)車。這些機(jī)車具有相同的設(shè)計(jì)，但差異很小：
砂箱形成第二個圓頂?shù)囊徊糠郑?/p>
由于煙箱的縮短，煙囪軸從轉(zhuǎn)向架軸向凹進(jìn)320毫米；
軸距超過200毫米。
工程師安德烈·查珀?duì)柭≡?933年至1948年間對這些機(jī)車進(jìn)行至少改進(jìn)：
重新設(shè)計(jì)蒸汽回路；
采用大擋煙板，除了41001號機(jī)車仍采用小擋煙板；
加強(qiáng)低壓汽缸連桿；
在1941年進(jìn)行阿曼德化學(xué)除垢處理⑽。
SNCF 241 A型
1938年1月新組建的SNCF將état和Est兩家鐵路公司和部門收編后，對這些機(jī)車重新編號：
原Est的機(jī)車編為1-241 A 1號到1-241 A 41號；
原état的機(jī)車編為3-241 A 1號到3-241 A 49號，后再次編為1-241 A 42號到1-241 A 90號，其中有39臺1-241 A型機(jī)車曾臨時編為1-241 A 301號到1-241 A 339號。
在1940年法國戰(zhàn)役后，241 A型機(jī)車除了運(yùn)輸國防軍兵員和為建設(shè)大西洋壁壘運(yùn)輸建筑材料外，許多機(jī)車停放在遠(yuǎn)離戰(zhàn)區(qū)的安全地方。由于241 A型機(jī)車是復(fù)雜的復(fù)合式機(jī)車設(shè)計(jì)，德國侵略者對它們的興趣很低，只有9臺機(jī)車被繳獲。
在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，有1-241 A 4號、1-241 A 12號以及1-241 A 20號共計(jì)3臺機(jī)車消失——1-241 A 4號機(jī)車留在德國并經(jīng)過改造（見下文），其余兩臺機(jī)車被毀。1952年起，241 A型機(jī)車開始陸續(xù)退役，首先退役的是1-241 A 19號機(jī)車；最后退役的是在肖蒙機(jī)務(wù)段當(dāng)固定鍋爐使用的1-241 A 65號機(jī)車，于1965年2月18日退役。
EST 241004號機(jī)車→SNCF 1-241 A 4號機(jī)車→DR 08 1001號機(jī)車
1931年制造的1-241 A 4號機(jī)車在第二次世界大戰(zhàn)期間被帶往德國，戰(zhàn)爭結(jié)束后留在了東德境內(nèi)，未被SNCF收回。DR將這臺機(jī)車定型為08型⑾，編號為1001號。
1952年，08 1001號機(jī)車被調(diào)往格賴夫斯瓦爾德鐵路局。作為漢斯·溫德勒⑿指導(dǎo)下的煤粉燃燒實(shí)驗(yàn)的一部分，它被選為實(shí)驗(yàn)性機(jī)車，其原因在于其大型燃燒室以及基本概念，這在德國地區(qū)并不常見。改造工作由茨維考工廠承擔(dān)，除了必要的煤塵燃燒裝置外，只做了一些改動，使機(jī)車適應(yīng)DR的運(yùn)行條件。
在哈勒車輛研究所⒀進(jìn)行的第一次測試，表明08 1001號機(jī)車沒有達(dá)到預(yù)期的期望，特別是機(jī)車性能和燃料節(jié)省遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期。一個主要原因是鍋爐壓力由20千克力/平方厘米降低到16千克力/平方厘米。此外，為避免脫軌，機(jī)車最高運(yùn)行速度限制在110千米/小時。
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，08 1001號機(jī)車于1953年12月配屬于德累斯頓老城區(qū)機(jī)務(wù)段，并在德累斯頓-柏林鐵路承擔(dān)快速列車交路。1955年，機(jī)車在運(yùn)行34000千米后停用，兩年后退役并報廢。
機(jī)車事故
1933年，兩臺機(jī)車在運(yùn)行這些機(jī)車的兩家公司中發(fā)生事故，給241 A型機(jī)車帶來了不好的聲譽(yù)：
241-022號機(jī)車在Saint-élier鐵路事故⒁中受損。
241017號機(jī)車在Lagny-Pomponne鐵路事故⒂中受損，這場事故導(dǎo)致241型機(jī)車一度限速到90千米/小時運(yùn)用。
兩臺機(jī)車都經(jīng)過修理并恢復(fù)使用。
技術(shù)設(shè)計(jì)
鍋爐
241 A型機(jī)車鍋爐采用過熱式貝爾帕爾氏火箱。簡單來說，貝氏火箱就是將火箱的外廓由圓柱形變?yōu)榱司匦?，使鍋爐頂板與平坦的燃燒室頂板大致平行，從而增大了鍋爐燃燒室的受熱面積，讓蒸汽機(jī)車具有了更高的機(jī)械效率。但由于貝氏火箱的制造難度及成本都相對較高，這種設(shè)計(jì)并未被多數(shù)機(jī)車制造廠所青睞。
鍋爐火箱面積為4.33平方米。量產(chǎn)版機(jī)車的鍋爐壓力為18千克/平方厘米，過熱面積為70平方米，總加熱面積為223.20平方米。
汽缸
241 A型機(jī)車的汽缸采用復(fù)合式四汽缸設(shè)計(jì)，由2個高壓汽缸和2個低壓汽缸組成，其中高壓汽缸直徑與行程為425×720毫米，低壓汽缸直徑與行程為660×720毫米。這種布置防止蒸汽溫度仍足以被送到外部釋放，提高了發(fā)動機(jī)的效率。實(shí)際上，在單個氣缸階段不可能完全放松。這將產(chǎn)生更大的再壓縮階段，這將影響機(jī)車的節(jié)奏自由度。
通常，復(fù)合式汽缸機(jī)車使用壓力為16千克力/平方厘米至20千克力/平方厘米的蒸汽，而飽和式汽缸機(jī)車僅使用12千克力/平方厘米至14千克力/平方厘米的壓力。
現(xiàn)代復(fù)合式汽缸機(jī)車一般有4個氣缸，排列如下：2個高壓汽缸位于第一動輪軸的前方，2個低壓汽缸位于車架內(nèi)部（通過曲柄手柄系統(tǒng)驅(qū)動第一動輪軸）并進(jìn)一步向前（在前轉(zhuǎn)向架機(jī)器上）; 相應(yīng)的高壓汽缸和低壓汽缸設(shè)定為180°。
復(fù)合式汽缸機(jī)車僅在法國真正發(fā)展，主要是出于燃料經(jīng)濟(jì)性的原因，以確保與富裕煤炭國家相比具有一定的“能源獨(dú)立性”。而在實(shí)際運(yùn)用中，復(fù)合式汽缸機(jī)車比飽和式汽缸機(jī)車的性能提高了約三分之一，但需要大量且訓(xùn)練有素的勞動力才能使用和維護(hù)。因此，這種技術(shù)迫使法國各家鐵路公司培養(yǎng)出高素質(zhì)的乘務(wù)組和維修工。
煤水車
41001號機(jī)車的36 A 1號煤水車可裝35000升的水和7.9噸的煤。在SNCF，原Est的煤水車編為1-35 A 1號至82號，原état的煤水車編為3-35 A 1號至49號，然后是1-35 C 1號至49號。煤水車均可裝35000升的水和7.9噸的煤，而原état的煤水車配備了自動加煤機(jī)。
保存
2臺241 A型機(jī)車存留下來，這些機(jī)車如下：
1-241 A 1號機(jī)車：即原Est 41001號機(jī)車，退役后靜態(tài)展示于法國上萊茵省米盧斯火車城鐵路博物館
1-241 A 65號機(jī)車：即原état 241001號機(jī)車，退役后一度作為固定鍋爐機(jī)車，后被賣往瑞士，并于1978年在盧塞恩博物館進(jìn)行了外觀修復(fù)。1996年，德國鐵路股份公司邁寧根蒸汽機(jī)車廠對這臺機(jī)車進(jìn)行動態(tài)展示修復(fù)。今天，它是歐洲第二大可操作蒸汽機(jī)車，已獲得瑞士和德國的批準(zhǔn)，自2008年9月以來一直在瑞士阿爾高州富爾-羅伊恩塔爾家中。
后記
這款脫胎于“十二輪”式設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)車，在實(shí)際運(yùn)用中雖被發(fā)現(xiàn)了一些設(shè)計(jì)上的不足，但Est、état以及后來的SNCF不斷采取改進(jìn)措施，使241 A型機(jī)車能夠正常運(yùn)用到二戰(zhàn)結(jié)束后光榮退役。
當(dāng)然，因?yàn)楣P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！
注釋
⑴英語：Mountain。
⑵法語：Compagnie des chemins de fer de l'Est，簡稱Compagnie de l'Est或l'Est。Est于1845年成立時名為巴黎-斯特拉斯堡鐵路公司，并在收購特魯瓦-蒙特羅鐵路公司和布萊斯姆-圣迪濟(jì)耶鐵路公司后，于1854年1月21日更名為Est。
⑶法語：Administration des chemins de fer de l'état，簡稱Réseau de l'état。état是法國政府于1878年5月25日成立的一家鐵路運(yùn)營部門。1938年1月，état被SNCF收購。
⑷法語：Société nationale des chemins de fer fran?ais。
⑸德語：Deutschen Reichsbahn，又稱德意志國鐵路，為東德的國營鐵路名稱。成立于1949年，于1993年底和原西德聯(lián)邦鐵路合并，并在1994年1月1日共同成立了德國鐵路股份公司。
⑹英語：Mastodon。4-8-0輪式由兩導(dǎo)輪軸四導(dǎo)輪、四動輪軸八動輪而成，這種輪式通常被命名為“乳齒象”，有時也被稱為“十二輪”（Twelve wheel）。而在中國亦有4-8-0輪式機(jī)車——浙贛鐵路在修建過程中，“由于浙省財(cái)政困難，杭江鐵路僅采用輕軌線路之修筑標(biāo)準(zhǔn)，以降低施工成本”?！昂冀F路工程局于1933、34年，分兩批添購4-8-0型機(jī)車10臺，編號401-410。因型機(jī)車運(yùn)行牽引力可達(dá)10140公斤，交付本路后，遂擔(dān)任主力干線機(jī)車”。“截至1946年底，恢復(fù)后的浙贛鐵路局共收回5臺4-8-0型機(jī)車，其中杭暨段2臺：TV-304、TV-305；衢饒段3臺：407、408、409，其余機(jī)車之下落暫未查明。建國后，中國鐵路歷史上僅有的此種4-8-0型機(jī)車被定型為ㄊㄌ1型（TL1型）機(jī)車，1955年被鐵道部除籍”。
⑺法語：émile Eugène Henri Duchatel（1876-1953），法國鐵路工程師。
⑻法語：Batignolles-Chatillon。巴蒂尼奧勒-夏特林機(jī)車公司成立于1917年，停止存在于1951年，專注于鐵路建設(shè)和生產(chǎn)武器。
⑼法語：Société fran?aise de constructions mécaniques。法國機(jī)械制造公司成立于1898年，1958年與法孚-里爾機(jī)械工程公司合并。
⑽法語：Traitement intégral Armand，SNCF工程師路易斯·阿曼德（Louis Armand；1905-1971）于1940年研制的一種化學(xué)除垢方式。該處理方式在鍋爐給水中摻有碳酸鈉、磷酸鈉、氫氧化鈉和單寧等物質(zhì)，使沉積留在水箱底部，限制了管道水垢沉積。此外，水中的氧被吸收，這限制了腐蝕。
⑾應(yīng)當(dāng)注意的是，1945年以前的德意志國鐵路，以及1945年后的西德聯(lián)邦鐵路都沒有快速客運(yùn)蒸汽機(jī)車使用過08型。此外在第二次世界大戰(zhàn)期間被帶到德國的SNCF 231 E 18號機(jī)車，戰(zhàn)爭結(jié)束后被DR定型為07型，編號為1001號，而在德意志國鐵路和西德聯(lián)邦鐵路，同樣也沒有快速客運(yùn)蒸汽機(jī)車使用過07型。
⑿德語：Hans Wendler（1905-1989），德國蒸汽機(jī)車工程師。
⒀德語：Versuchs- und Entwicklungsstelle Maschinenwirtschaft in Halle，簡稱VES-M Halle，DR的機(jī)車車輛技術(shù)檢測部門。
⒁法語：Accident ferroviaire de Saint-élier。Saint-élier鐵路事故于1933年10月24日發(fā)生在距厄爾省省會埃夫勒還有15公里的厄爾省拉克魯瓦西爾境內(nèi)，結(jié)果是37人死亡，約100人受傷。
⒂法語：Accident ferroviaire de Lagny-Pomponne。Lagny-Pomponne鐵路事故于1933年12月23日發(fā)生在距巴黎以東25公里的塞納-馬恩省Pomponne境內(nèi)，結(jié)果是214人死亡，300人受傷，成為繼1917年12月12日Saint-Michel-de-Maurienne鐵路事故后法國傷亡最重的鐵路事故。
參考
《241 Est 41001 — Wikipédia》：https://fr.wikipedia.org/wiki/241_Est_41001
《241 Est 241002 à 241041 et 241 état 241-001 à 241-049 — Wikipédia》：https://fr.wikipedia.org/wiki/140-101_à_370_état_ou_140_C_SNCF
《DR 08 1001 – Wikipedia》：https://de.wikipedia.org/wiki/DR_08_1001
《Die 12. M?rklin Tage und die 36. Internationale Modellbahnausstellung G?ppingen - Dampflok 241A65》：https://www.241a65.ch/
《241-A-65, type Mountain, surnommée "Boeuf"》：http://www.voisin.ch/vvt/materiel/autres/241-a-65.html
《La locomotive Mountain ou 241 Est, recherche de puissance, trains de légende.》：http://www.antiqbrocdelatour.com/les-anciens-trains-de-legende/recherche-de-la-puissance-locomotive-Mountain-Est-241-Est-1925.php
《浙贛鐵路機(jī)車大統(tǒng)計(jì) - 知乎》：https://zhuanlan.zhihu.com/p/50186598
《機(jī)車概要表》 中央人民政府鐵道部 1951.2
