【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

發(fā)布時間：2023-06-13 11:39:06

文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵稱：寧柳跨越）提示法國巴黎-里昂-地中海鐵路公司在文中簡稱“PLM

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

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“ETAT”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.》：French High-Pressure Locomotives.
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

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水管鍋爐和低壓煙管鍋爐各1個，以及安裝在車架內(nèi)的6組18個高壓汽缸。

2-232 P 1號機車

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。

3.1102號機車

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

1930年，PLM從德國Henschel & Sohn公司采購了1臺配備了超高壓水管鍋爐、高壓煙管鍋爐和低壓煙管鍋爐各1個的241 B 1號蒸汽機車。1931年7月~8月的測試運行表明，241 B 1號機車至少與241 A型機車一樣強大，并且在以相同速度、相同負(fù)載下，前者消耗的燃料少20%。盡管如此，考慮到241 B 1號機車鍋爐過于復(fù)雜，PLM最終于1936年退役并拆毀了這臺機車。

241 B 1號機車

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。

5-232 Q 1號機車

而NORD或許受241 B 1號機車的啟發(fā)，重提水箱鍋爐蒸汽機車，于同一天向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號機車鍋爐實物圖

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(fù)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。

2-232 P 1號機車傳動示意圖

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。

2-232 P 1號機車鍋爐略圖

高壓汽缸設(shè)計

2-232 P 1號機車并排式高壓汽缸與凸輪軸箱尺寸圖

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。

未組裝完成的2-232 P 1號機車并排式高壓汽缸與凸輪軸箱，可以看到凸輪軸

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。

組裝完成的2-232 P 1號機車并排式高壓汽缸與凸輪軸箱

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ETAT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?yán)^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)各機車制造商訂購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號和4-160 A 1號蒸汽機車，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。