文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵稱：寧柳跨越）

LA NUIT

TOUS LES CHATS SONT GRIS

——DICTON

在夜色里

貓皆灰色

——諺語

閱讀前之提示

• 美國賓夕法尼亞鐵路公司在本文簡稱“PRR”⑴，紐約中央鐵路公司簡稱“NYC”⑵，聯(lián)合太平洋鐵路公司簡稱“UP”⑶；美國鮑爾溫機(jī)車廠簡稱“BLW”⑷，西屋電氣公司簡稱“WEC”⑸。

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資料參考來源

• 《Battleship Of The Rails》，Preston Cook 著，《Classic Trains》2012年春期，第20頁~第31頁：http://omnibus.bobanna.com/prr_s2/

• https://www.steamlocomotive.com/types/turbine/

• http://industrialscenery.blogspot.com/2016/04/prrs-class-s2-turbine-locomotive.html

• http://prr.railfan.net/diagrams/PRRdiagrams.html?sel=ste&sz=sm&fr=

• https://locomotive.fandom.com/wiki/Pennsylvania_Railroad_Class_S2

• https://revivaler.com/pennsylvania-railroad-s2-steam-turbine/

• http://crestlineprr.com/duplexexperimentals.html#s2

• https://www.rgusrail.com/ilcrf.html

概述

“嗖嗖嗖”S2-6200號蒸汽輪機(jī)機(jī)車是BLW和WEC合作設(shè)計(jì)并于1944年9月交付PRR，旨在通過采用已在船舶工業(yè)廣泛應(yīng)用的蒸汽輪機(jī)技術(shù)，來延長蒸汽機(jī)車的主導(dǎo)地位。S2-6200號機(jī)車是唯一一臺使用6-8-6輪式布置的蒸汽機(jī)車——即一組6個導(dǎo)輪、一組8個動輪和一組6個從輪，同時也是有史以來最大、最重、運(yùn)行速度最快的直驅(qū)式蒸汽輪機(jī)機(jī)車。

S2-6200號機(jī)車采用WEC提供的直驅(qū)式蒸汽輪機(jī)，通過與中間動軸的嚙合以及動輪外兩側(cè)的連桿，傳遞動力到動輪上；固定齒輪比為18.5:1。根據(jù)測試表明，S2-6200號機(jī)車的機(jī)械效率達(dá)到了97%，這意味著只有3%的蒸汽能量被損耗掉了。直驅(qū)式蒸汽輪機(jī)的缺點(diǎn)是蒸汽輪機(jī)不能保證在機(jī)車的整個運(yùn)行速度范圍內(nèi)以最佳速度運(yùn)行。

研制背景

1913年，PRR動力總管J.T.Wallis與首席機(jī)械工程師Alfred Wolcott Gibbs和Axel S.Vogt設(shè)計(jì)出使用相同設(shè)計(jì)鍋爐以及許多其他機(jī)械部件的L1s型和K4型蒸汽機(jī)車，這意味著PRR有999臺幾乎相同的機(jī)車。但從20世紀(jì)30年代中期開始，K4s型機(jī)車的動力不足以應(yīng)對越來越重的客運(yùn)列車，因此它們通常是雙機(jī)甚至三機(jī)連掛牽引，盡管有效，但需要數(shù)個乘務(wù)組，成本也隨之上漲。

1936年6月，PRR領(lǐng)導(dǎo)層就決定建造一款新的干線客運(yùn)蒸汽機(jī)車來取代其老化的K4s型蒸汽機(jī)車。他們還希望這款新型蒸汽機(jī)車具有與GG1型電力機(jī)車相當(dāng)?shù)男阅?，并且能夠?60.93 km/h的速度牽引重量為1000 t的旅客列車。結(jié)果，采用6-4-4-6輪式以及“復(fù)式”傳動的S1-6100號蒸汽機(jī)車，于1939年1月31日在PRR阿爾圖納工廠完成制造。此后，PRR又相繼采購?fù)瑯邮褂谩皬?fù)式”傳動的T1型、Q1型和Q2型蒸汽機(jī)車。

不過，與PRR保持長期合作的BLW，此時正在和WEC合作研發(fā)采用直驅(qū)式蒸汽輪機(jī)的蒸汽輪機(jī)機(jī)車，并且找到PRR。

走行部

S2-6200號機(jī)車最初計(jì)劃采用4-8-4輪式，但戰(zhàn)時對輕鋼合金的限制，不得不增加了機(jī)車重量，這樣一來就需要導(dǎo)輪和從輪各3個以分?jǐn)傊亓?；它的制造也因第二次世界大?zhàn)而推遲。機(jī)車由BLW埃迪斯通工廠制造。

S2-6200號機(jī)車安裝了帶有大型A.J.Belpaire式平頂火箱和加長燃燒室的大型鍋爐。鍋爐產(chǎn)生的壓縮蒸汽，以大約3218.69 km/h的速度通過4個噴嘴噴射到兩臺渦輪機(jī)并推動數(shù)以千計(jì)的渦輪葉片，將能量傳送到傳動齒輪。鍋爐安裝了Worthington型給水加熱器以提高效率。用于列車制動的雙氣泵安裝在煙箱前部下方，外部的大型散熱器用于冷卻壓縮空氣。

機(jī)車安裝了兩臺渦輪機(jī)，一臺大渦輪機(jī)用于正向運(yùn)行，另一臺小渦輪機(jī)用于在反向運(yùn)行時以最高35 km/h的速度運(yùn)行。大渦輪機(jī)最大轉(zhuǎn)速為9000 r/min，可輸出6900 hp（4413 kW）；而小渦輪機(jī)在8300 r/min時輸出1500 hp（1103.25 kW）。機(jī)車監(jiān)控系統(tǒng)確保在小渦輪機(jī)完全關(guān)閉時才能啟動大渦輪機(jī)。渦輪排氣管通過煙箱中的一組4個噴嘴，為燃燒室提供均勻的氣流，并通過獨(dú)特的四層重?zé)焽枧懦觥?/p>

機(jī)車安裝了一個連接變速箱的自動潤滑系統(tǒng)，其中主動齒輪浸泡在裝滿潤滑油的齒輪箱中。潤滑劑在兩個蒸汽泵的幫助下，通過過濾管道流經(jīng)包括所有車軸的滾動軸承在內(nèi)的所有潤滑點(diǎn)。

煤水車和司機(jī)室

S2-6200號機(jī)車的煤水車最初是編掛于1臺L1s型機(jī)車的180-F-82號煤水車。后來，它被分配到K4s-3768號機(jī)車，改號為180-P-75號。再后來，煤水車再次經(jīng)過改造，編入S2-6200號機(jī)車并改號為180-P-85號。這種大型16輪煤水車類似于“復(fù)式”傳動T1型和S1型機(jī)車上使用的煤水車。

為了減少乘務(wù)員的工作量，機(jī)車上安裝了由WEC工程師Harry C. May設(shè)計(jì)的一款美國專利號為2515962的“流體壓力控制系統(tǒng)”。司機(jī)在司機(jī)位前面通過這個集成在一個控制桿的控制系統(tǒng)，控制機(jī)車啟動、運(yùn)行、換向、動力輸出和運(yùn)行速度。

從無到有的擋煙板

S2-6200號機(jī)車于1944年9月從BLW運(yùn)往PRR時沒有擋煙板。但在服役后不久，PRR發(fā)現(xiàn)機(jī)車在以較低速度運(yùn)行時吹出濃煙，因此在機(jī)車煙箱兩側(cè)安裝了一對小型弧形擋煙板用于排煙。但這顯然還不夠，所以PRR于1946年12月在阿爾圖納工廠為S2-6200號機(jī)車添加了一對形狀更大的、看起來像NYC“尼亞加拉”S1b型和UP“北方”FEF-3型機(jī)車使用的“大象耳朵”擋煙板。

事實(shí)上在S2-6200號機(jī)車之前，PRR在1939年~1941年間只在3臺K4s型機(jī)車——K4s-5038號、K4s-3876號和K4s-3878號機(jī)車安裝了用于實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膿鯚煱濉Ｈ欢?，給蒸汽機(jī)車安裝擋煙板從來就不是PRR的傳統(tǒng)。這3臺K4s型機(jī)車在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后被拆除擋煙板，S2-6200號機(jī)車由此成為戰(zhàn)后唯一一臺裝有擋煙板的蒸汽機(jī)車。

測試與運(yùn)行

1945年3月30日，PRR正式安排S2-6200號機(jī)車進(jìn)行測試運(yùn)行，司機(jī)Flaya Cartwright和司爐M.E. Brown負(fù)責(zé)操作機(jī)車。期間，S2-6200號機(jī)車牽引17節(jié)測試車廂以180 km/h的速度，在韋恩堡—芝加哥區(qū)段的平道上運(yùn)行了48 km。事實(shí)證明，這臺機(jī)車動力強(qiáng)勁，性能優(yōu)良，具有充足的速度儲備以及合理的燃料經(jīng)濟(jì)性。

當(dāng)是時也，一位名叫E.S.Cox的英國司機(jī)也添乘了S2-6200號機(jī)車，據(jù)他所述稱機(jī)車速度“保持并連續(xù)12 mins超過100 mile/h（160.93 km/h）”。雖然S2-6200號機(jī)車從高速運(yùn)行上來說經(jīng)濟(jì)，但機(jī)車在低速運(yùn)行時卻非常不經(jīng)濟(jì)。以48 km/h這個速度值為界，S2-6200號機(jī)車在此數(shù)值以上運(yùn)行時，鍋爐壓力為21.41 kgf/cm2，使用的蒸汽比傳統(tǒng)機(jī)車少；但如果在此數(shù)值以下低速運(yùn)行時，S2-6200號機(jī)車的鍋爐壓力下降至6.02 kgf/cm2，這樣導(dǎo)致燃料消耗量增加，燃燒室溫度升高，有時會導(dǎo)致固定螺栓斷裂。

和“復(fù)式”傳動S1-6100號機(jī)車一樣，S2-6200號機(jī)車配屬于韋恩堡分部克雷斯特萊恩機(jī)務(wù)段，運(yùn)用于長為446 km的伊利諾伊州芝加哥—俄亥俄州克雷斯特萊恩區(qū)段。在這個區(qū)段，S2-6200號機(jī)車牽引了諸如“Broadway Limited”號、“Liberty Limited”號、“Trail Blazer”號、“General”號、“Manhattan Limited”號以及“Golden Arrow”號在內(nèi)的旅客列車。有時，S2-6200號機(jī)車還牽引過軍用列車，甚至還被人目擊牽引貨運(yùn)列車。

由于本身設(shè)計(jì)的問題，加上PRR自1947年以來客運(yùn)量的迅速下降，以及內(nèi)燃機(jī)車的到位，S2-6200號機(jī)車因此成了PRR唯一一臺蒸汽輪機(jī)機(jī)車。但S2-6200號機(jī)車與3臺T1型蒸汽機(jī)車——T-1-5502號、T-1-5543號和T-1-5549號機(jī)車，參加了于1948年在芝加哥密歇根湖沿岸舉行的芝加哥鐵路展覽會。

1949年8月，S2-6200號機(jī)車的渦輪機(jī)受損嚴(yán)重。但由于大修成本上升，PRR不得不放棄S2-6200號機(jī)車的大修計(jì)劃，并將其退役。此時，S2-6200號機(jī)車的運(yùn)行里程為165762.432 km。在先后封存于克雷斯特萊恩和阿爾圖納后，S2-6200號機(jī)車于1952年5月被報廢拆解，未能留存下來。

技術(shù)數(shù)據(jù)表

注釋

⑴英語：Pennsylvania Railroad。

⑵英語：New York Central Railroad。

⑶英語：Lima Locomotive Works。

⑷英語：Baldwin Locomotive Works。

⑸英語：Westinghouse Electric Corporation。

完稿時間：2021年8月7日

發(fā)表時間：2021年8月8日