【蒸汽機車科普】法國國營鐵路的“山岳”之一——241 A型蒸汽機車簡史
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，蒸汽機車輪式也，其為兩導輪軸四導輪、四動輪軸八動輪，以及一從輪軸兩
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，蒸汽機車輪式也，其為兩導輪軸四導輪、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型蒸汽機車是原Est之41001號、241002號-241041號241型蒸汽機車，以及原état之001號-049號241型蒸汽機車的集合。
制造概況
Est 41001號機車
研制“山岳”式蒸汽機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量和重量，而現有的機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”式機車。在1913年，Est著手研究4-8-0“乳齒象”式機車⑹。在第一次世界大戰結束后，Est總工程師émile Eugène Henri Duchatel⑺將該項目進行修改，改為“山岳”式41001號機車，其設計為在115千米/小時的速度時牽引700噸旅客列車。41001號機車在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-維萊特機務段。
1928年10月，41001號機車在與北方鐵路公司的“太平洋”3.1214號機車的對比測試中，暴露出一些設計上的不足。Est對41001號機車采取了改進蒸汽管道、連桿加強等改進措施。
Est 241002號到241041號機車以及état 241-001號到241-049號機車
1930年到1935年間，法孚公司、巴蒂尼奧勒-夏特林機車公司⑻、法國機械制造公司⑼為Est和état分別制造了40臺和49臺未來的241 A型機車。這些機車具有相同的設計，但差異很小：
- 砂箱形成第二個圓頂的一部分；
- 由于煙箱的縮短，煙囪軸從轉向架軸向凹進320毫米；
- 軸距超過200毫米。
機械工程師安德烈·查珀爾隆在1933年至1948年間對這些機車進行至少改進：
- 重新設計蒸汽回路；
- 采用大擋煙板，除了41001號機車仍采用小擋煙板；
- 加強低壓汽缸連桿；
- 在1941年進行阿曼德化學除垢處理⑽。
運用情況
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，對這些機車重新編號：
- 原Est的機車編為1-241 A 1號到1-241 A 41號；
- 原état的機車編為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型機車曾臨時編為1-241 A 301號到1-241 A 339號。
在1940年法國戰役后，241 A型機車除了運輸國防軍兵員和為建設大西洋壁壘運輸建筑材料外，許多機車停放在遠離戰區的安全地方。由于241 A型機車是復雜的復合式機車設計，德國侵略者對它們的興趣很低，只有9臺機車被繳獲。
在第二次世界大戰結束后，有1-241 A 4號、1-241 A 12號以及1-241 A 20號共計3臺機車消失——1-241 A 4號機車留在德國并經過改造（見下文），其余兩臺機車被毀。1952年起，241 A型機車開始陸續退役，首先退役的是1-241 A 19號機車；最后退役的是在肖蒙機務段當固定鍋爐使用的1-241 A 65號機車，于1965年2月18日退役。
EST 241004號機車→SNCF 1-241 A 4號機車→DR 08 1001號機車
1931年制造的1-241 A 4號機車在第二次世界大戰期間被帶往德國，戰爭結束后留在了東德境內，未被SNCF收回。DR將這臺機車定型為08型⑾，編號為1001號。
1952年，08 1001號機車被調往格賴夫斯瓦爾德鐵路局。作為漢斯·溫德勒⑿指導下的煤粉燃燒實驗的一部分，它被選為實驗性機車，其原因在于其大型燃燒室以及基本概念，這在德國地區并不常見。改造工作由茨維考工廠承擔，除了必要的煤塵燃燒裝置外，只做了一些改動，使機車適應DR的運行條件。
在哈勒車輛研究所⒀進行的第一次測試，表明08 1001號機車沒有達到預期的期望，特別是機車性能和燃料節省遠遠低于預期。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，機車最高運行速度限制在110千米/小時。
實驗結束后，08 1001號機車于1953年12月配屬于德累斯頓老城區機務段，并在德累斯頓-柏林鐵路承擔快速列車交路。1955年，機車在運行34000千米后停用，兩年后退役并報廢。
機車事故
1933年，兩臺機車在運行這些機車的兩家公司中發生事故，給241 A型機車帶來了不好的聲譽：
- 241-022號機車在Saint-élier鐵路事故⒁中受損。
- 241017號機車在Lagny-Pomponne鐵路事故⒂中受損，這場事故導致241型機車一度限速到90千米/小時運用。
兩臺機車都經過修理并恢復使用。
技術設計
汽缸
241 A型機車的汽缸采用復合式四汽缸設計，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，提高了發動機的效率。實際上，在單個氣缸階段不可能完全放松。這將產生更大的再壓縮階段，這將影響機車的節奏自由度。
通常，復合式汽缸機車使用壓力為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。
現代復合式汽缸機車一般有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部（通過曲柄手柄系統驅動第一動輪軸）并進一步向前（在前轉向架機器上）; 相應的高壓汽缸和低壓汽缸設定為180°。
復合式汽缸機車僅在法國真正發展，主要是出于燃料經濟性的原因，以確保與富裕煤炭國家相比具有一定的“能源獨立性”。而在實際運用中，復合式汽缸機車比飽和式汽缸機車的性能提高了約三分之一，但需要大量且訓練有素的勞動力才能使用和維護。因此，這種技術迫使法國各家鐵路公司培養出高素質的乘務組和維修工。
鍋爐
241 A型機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為了矩形，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，讓蒸汽機車具有了更高的機械效率。但由于貝氏火箱的制造難度及成本都相對較高，這種設計并未被多數機車制造廠所青睞。
鍋爐火箱面積為4.33平方米。量產版機車的鍋爐壓力為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。
煤水車
41001號機車的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。
保存
2臺241 A型機車存留下來，這些機車如下：
- 1-241 A 1號機車，即原Est 41001號機車，退役后靜態展示于法國上萊茵省米盧斯火車城鐵路博物館
- 1-241 A 65號機車，即原état 241001號機車，退役后作為固定鍋爐機車，然后它被賣給了瑞士，并于1978年在盧塞恩博物館進行了外觀修復。1996年，德國鐵路股份公司邁寧根蒸汽機車廠對這臺機車進行動態展示修復。今天，它是歐洲第二大可操作蒸汽機車，已獲得瑞士和德國的批準，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”式設計的蒸汽機車，在實際運用中雖被發現了一些設計上的不足，但Est、état以及后來的SNCF不斷采取改進措施，使241 A型機車能夠正常運用到二戰結束后光榮退役。
當然，因為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！
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輪式由兩導輪軸四導輪、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）。
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-夏特林機車公司成立于1917年，停止存在于1951年，專注于鐵路建設和生產武器。
⑼法語：Société fran?aise de constructions mécaniques。法國機械制造公司成立于1898年，1958年與法孚-里爾機械工程公司合并。
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，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應當注意的是，1945年以前的德意志國鐵路，以及1945年后的西德聯邦鐵路都沒有快速客運蒸汽機車使用過08型。此外在第二次世界大戰期間被帶到德國的SNCF 231 E 18號機車，戰爭結束后被DR定型為07型，編號為1001號，而在德意志國鐵路和西德聯邦鐵路，同樣也沒有快速客運蒸汽機車使用過07型。
⑿德語：Hans Wendler（1905-1989），德國蒸汽機車工程師。
⒀德語：Versuchs- und Entwicklungsstelle Maschinenwirtschaft in Halle，簡稱VES-M Halle，DR的機車車輛技術檢測部門。
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，結果是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日發生在距巴黎以東25公里的塞納-馬恩省Pomponne境內，結果是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。
