Кіріспе

Булы локомотив – будың кеңеюі арқылы өзін және басқа көлік құралдарын қозғалтуға күш беретін локомотив. Булы локомотив, отынды (әдетте көмір, мұнай немесе сирек жағдайда ағаш) жағып, локомотив қазандығындағы суды газға айналдырып, оның көлемін 1700 есеге дейін арттыру арқылы жұмыс істейді. Функционалды тұрғыдан алғанда, бұл дөңгелектердегі бу машинасы. Көптеген локомотивтерде бу, цилиндрлердің екі басына кезекпен жіберіледі, онда поршеньдер механикалық түрде локомотивтің негізгі дөңгелектерімен байланыстырылған. Отын мен су көбінесе локомотивпен бірге тасымалданады, не локомотивтің өзінде, не оған тіркелген тендерде. Бұл негізгі конструкцияның нұсқаларына электрмен қоздырылатын қазандықтар, поршеньдердің орнына турбиналар және сырттан жасалған буды пайдалану кіреді. Булы локомотивтер алғаш рет 19 ғасырдың басында Ұлыбританияда жасалып, 20 ғасырдың ортасына дейін теміржол көлігінде қолданылды. Ричард Тревитик 1804 жылы Пен-и-дарренде жүкті белгілі бір қашықтыққа сүйреген алғашқы булы локомотивті жасады, бірақ ол 1802 жылы Коалбрукдейлде сынақ үшін алдыңғы локомотивін құрастырған болатын. Мэтью Мюррей 1812 жылы Миддлтон теміржолы үшін салған "Саламанка" алғашқы коммерциялық сәтті булы локомотивтердің бірі болды. Джордж Стивенсон мен оның ұлы Роберттің "Роберт Стивенсон және компаниясы" фирмасы 1825 жылы Стоктон мен Дарлингтон теміржолында алғашқы жолаушыларды тасымалдаған булы локомотивті – "Локомотив №1" құрды. Одан кейін даму қарқынды жүрді; 1830 жылы Джордж Стивенсон 1829 жылғы Рейнхилл сынақтарында "Rocket" сәтті сынақтан өткеннен кейін, булы локомотивтер мұндай міндеттерді орындай алатынын дәлелдеп, алғашқы қалааралық теміржолды – Ливерпуль мен Манчестер теміржолын ашты. "Роберт Стивенсон және компаниясы" Ұлыбритания, АҚШ және Еуропаның көп бөлігінде булы локомотивтерді жасаудағы жетекші компания болды. Бу дәуірінің соңына қарай, британдықтардың жылдамдыққа ұзақ жылдар бойы баса назар аударуы LNER Class A4 4468 Mallard локомотивімен әлі де бұзылмаған рекордқа әкелді. АҚШ-та үлкен габариттердің болуы өте ірі, ауыр локомотивтерді, мысалы, Union Pacific Big Boy құруға мүмкіндік берді. 1900 жылдардың басынан бастап булы локомотивтер электр және дизель локомотивтерімен біртіндеп алмастырылды, ал теміржолдар 1930 жылдардың соңында электр және дизель қуатына толық көшті. Көптеген булы локомотивтер 1980 жылдарға дейін пайдаланудан алынды, бірақ кейбіреулері туристік және мұралық бағыттарда әлі де жұмыс істеуде.

Ұлыбритания

Алғашқы теміржолдарда вагондарды рельстік жолдармен тарту үшін жылқылар қолданылды. 1784 жылы шотландтық ойлап табушы Уильям Мердок Бирмингемде бумен жүретін жол локомотивінің кішкентай прототипін жасады. 1787 жылы Уильям Рейнольдс толық өлшемді рельстік бу локомотивін ұсынды. 1794 жылы АҚШ-та паровоздың алғашқы жұмыс үлгісі, бу кемесінің пионері Джон Фитчтің жобалауымен және құрылысымен жасалды. Кейбір дереккөздер Фитчтің үлгісі 1780 жылдары-ақ жұмыс істегенін және ол өзінің локомотивін Джордж Вашингтонға көрсеткенін мәлімдейді. Оның бу локомотивінде рельстермен басқарылатын ішкі қақпалы дөңгелектер қолданылған. Үлгі әлі күнге дейін АҚШ-тың Колумбус қаласындағы Огайо тарихи қоғамы мұражайында сақтаулы. Бұл локомотивтің нақтылығы мен жасалған күні кейбір сарапшылар тарапынан даулы, ал жұмыс істейтін булы пойыз Ричард Тревитиктың жоғары қысымды булы қозғалтқышын ойлап табуын күтуге тиіс болды, ол булы локомотивтерді пайдаланудың негізін қалады. Бірінші толық өлшемді жұмыс істейтін теміржол булы локомотиві – 1802 жылы Тревитик жасаған 3 футтық Coalbrookdale Locomotive болды. Ол Ұлыбританиядағы Шропширдегі Coalbrookdale темір зауыты үшін салынды, бірақ оның онда жұмыс істегені туралы ешқандай жазба сақталмаған. 1804 жылдың 21 ақпанында алғашқы тіркелген бумен жүретін теміржол сапары орын алды, өйткені Тревитиктың тағы бір локомотиві 4 фут 4 дюйм ені бар трамвай жолымен Пен-и-даррен темір зауытынан, Мертир-Тидфилге жақын, Оңтүстік Уэльстегі Аберсинонға дейін пойызды тартты. Эндрю Вивианның қатысуымен жүзеге асырылған бұл сапар сәтті болды. Дизайнға бірқатар маңызды жаңалықтар енгізілді, оның ішінде жоғары қысымды буды пайдалану қозғалтқыштың салмағын азайтып, тиімділігін арттырды. Тревитик 1804 жылы Ньюкасл аймағына сапар шекті және көмір шахталарының иелері мен инженерлерінің көптеген өкілдерін кездестірді. Сапар өте сәтті болды, солтүстік-шығыс Англиядағы көмір шахталары теміржолдары бу локомотивін тәжірибеден өткізу және дамытудың жетекші орталығына айналды. Тревитик өзінің бумен қозғалту эксперименттерін тағы үш локомотив арқылы жалғастырды, 1808 жылы "Мені ұстай аласың ба" локомотивін жасады, ол әлемде бірінші рет жол ақысын төлейтін жолаушыларды тасымалдады. 1812 жылы Мэтью Мюррейдің сәтті екі цилиндрлі рельсті локомотивтері Саламанка алғаш рет Миддлтон теміржолының шетіндегі рельстік және тісті дөңгелекті теміржолда жүрді. Тағы бір танымал локомотив – 1813–14 жылдары инженер Уильям Хедли жасаған "Пуфинг Билли" локомотиві. Ол Ньюкасл-апон-Тайн қаласына жақын жердегі Уайлам кенішінде жұмыс істеуге арналған. Бұл локомотив ең көне сақталған локомотив болып табылады және Лондонның Ғылым мұражайында тұрақты түрде көрсетіледі.

Джордж Стивенсон

Джордж Стивенсон, Киллингворт кен орнында қозғалтқыш ретінде жұмыс істейтін бұрынғы кенші, он алты Киллингворт локомотивін жасады, оның ішінде 1814 жылы «Блюхер», 1815 жылы тағы біреу, 1816 жылы (жаңа анықталған) «Киллингворт Билли». Ол сондай-ақ 1817 жылы Шотландияда жұмыс істеген алғашқы бу локомотиві – Килмарнок пен Трон темір жолы үшін «Дюк» локомотивін жасады. 1825 жылы Стивенсон Англияның солтүстік-шығысындағы Стоктон мен Дарлингтон темір жолы үшін №1 локомотивін құрды, бұл әлемдегі алғашқы қоғамдық бу темір жолы болды. 1829 жылы оның ұлы Роберт Ньюкасл қаласында «Ракета» локомотивін жасады, ол Рейнхилл сынағына қатысып, жеңімпаз атанды. Бұл табыс компанияның Ұлыбритания, АҚШ және Еуропаның көп бөлігінде теміржолдарда қолданылатын бу локомотивтерін жасаудағы ең ірі өндіруші ретінде қалыптасуына әкелді. Америка теміржолдарында коммерциялық пайдалану үшін алғашқы локомотивтердің көпшілігі Ұлыбританиядан әкелінді, оның ішінде алдымен «Стоурбридж Лайон», кейін «Джон Булл». Алайда, көп ұзамай отандық локомотивтер өндірісі құрылды. 1830 жылы Питер Купер жобалаған Балтимор және Огайо темір жолының «Том Томб» локомотиві Америкада жүретін алғашқы коммерциялық АҚШ-та салынған локомотив болды; ол кіріс табу үшін емес, бу күшінің мүмкіндіктерін көрсету мақсатында жасалды. 1831 жылы Мохок және Гудзон темір жолы үшін салынған «Девитт Клинтон» локомотиві де ертедегі маңызды локомотивтердің бірі болды. 2021 жылғы мәліметтер бойынша, түпнұсқа «Джон Булл» Вашингтондағы Америка тарихының ұлттық мұражайында тұрақты түрде көрсетілуде. Оның көшірмесі Пенсильвания теміржол мұражайында сақталады.

Еуропалық континент

Алғашқы темір жол қызметі Ұлыбритания мен Солтүстік Америкадан тыс 1829 жылы Францияда Сент-Этьен мен Лион арасында ашылды; бастапқыда ол жануарлармен тартылатын, ал 1831 жылдың басында Seguin локомотивтерін пайдалана отырып, бумен жұмыс істейтін жүйеге көшті. Франциядан тыс Еуропадағы алғашқы бу локомотиві "Сил" деп аталды, ол 1835 жылдың 5 мамырында Бельгиядағы Мехелен мен Брюссельді байланыстыратын алғашқы желіде пойызды тартты. Германияда алғашқы жұмыс істейтін бу локомотиві, британдық локомотивтерді дамытушы Джон Бленкинсоп жасаған Саламанкаға ұқсас, тісті дөңгелекпен жұмыс істейтін қозғалтқыш болды. 1816 жылдың маусымында Иоганн Фридрих Кригар Берлиннің Корольдік темір құю зауытында (Königliche Eisengießerei zu Berlin) салған локомотив зауыт ауласында дөңгелек жолмен жүрді. Бұл Еуропа құрлығында салынған алғашқы локомотив және алғашқы бумен жұмыс істейтін жолаушылар тасымалы болды; қызығушылар ақы төлеп, қосылған вагондарда міне алатын. Ол 1816 жылғы Корольдік құю зауытының жаңа жылдық белгісінде бейнеленген. 1817 жылы осы жүйемен тағы бір локомотив салынды. Олар Кенигсхютте және Саардағы Луизенталда (қазіргі Вёклингеннің бөлігі) шахталық теміржолдарда пайдаланылуы тиіс еді, бірақ оларды бөлшектеп, жылжытып, қайта құрастырғаннан кейін жұмысқа келтіру мүмкін болмады. 1835 жылдың 7 желтоқсанында "Адлер" алғаш рет Нюрнберг пен Фюрт арасында Баварияның Людвиг темір жолымен жүріп өтті. Бұл Роберт Стивенсонның локомотивтер зауытының 118-ші локомотиві болды және патентпен қорғалған. Ресейде алғашқы бу локомотивін 1834 жылы Черепановтар жасады, бірақ аймақтағы көмірдің жетіспеуіне байланысты ол қиындыққа тап болды және жақын жердегі барлық орман кесілгеннен кейін аттармен ауыстырылды. Ресейдегі алғашқы Царское Село темір жолы 1837 жылы Роберт Стивенсон мен компаниясынан сатып алынған локомотивтермен басталды. 1837 жылы Австрияда Вена Флоридсдорф пен Дойч Ваграм арасындағы император Фердинанд Солтүстік темір жолында алғашқы бу темір жолы ашылды. Әлемдегі ең көне үздіксіз жұмыс істейтін бу локомотиві де Австрияда орналасқан: 1860 жылы салынған GKB 671 ешқашан қызметтен шығарылмаған және әлі де арнайы саяхаттар үшін қолданылады. 1838 жылы Германияда салынған үшінші бу локомотиві, Saxonia, Дрезденнің жанындағы Maschinenbaufirma Übigau компаниясымен жасалды, оны профессор Иоганн Андреас Шуберт салдырды. Германиядағы алғашқы тәуелсіз жобаланған локомотив - 1841 жылы Август Борсиг жасаған Beuth. Кассельдегі Henschel зауытында жасалған алғашқы локомотив - Драхе 1848 жылы жеткізілді. Италияда жұмыс істейтін алғашқы бу локомотивтері - Баярд және Везувий, Екі Сицилия Корольдігіндегі Неаполь-Портичи желісінде жұмыс істеді. Швейцария аумағы арқылы өтетін алғашқы темір жол 1844 жылы ашылған Страсбург-Базель желісі болды. Үш жылдан кейін, 1847 жылы Цюрихтен Баденге дейінгі алғашқы швейцариялық темір жол желісі ашылды.

Австралия

Оңтүстік Австралияның шөлейтті табиғаты олардың алғашқы булы локомотивтер желісіне ерекше қиындықтар туғызды. Транс-Австралия темір жолындағы локомотивтердің қазандықтарында қолданылатын құдық суында (жер асты суында) магний хлоридінің жоғары концентрациясы салдарынан ауыр және қымбат жөндеу мәселелері туды. Желінің бойындағы ешбір жерде тұрақты тұщы су арнасы болмағандықтан, жер асты суына тәуел етуге тура келді. Көп минералды суды арзан бағамен тазартуға мүмкіндік болмады, ал локомотивтердің қазандықтары қалыпты күтілетін мерзімнің төрттен бір бөлігінен де аз жұмыс істеді. Булы локомотивтер дәуірінде, пойыздың жалпы жүгінің шамамен жартысы қозғалтқышқа арналған су болатын. Желіні басқаратын Commonwealth Railways компаниясы дизельді-электрлік локомотивтерді ерте пайдаланушылардың бірі болды.

Құралымдары

Жоқ. Нысан № Нысан № Нысан № 1 Тендер 13 Түтін қорабының есігі 25 Клапан 37 Көмір бункері 2 Кабина 14 Арғы боги / Соңғы күліктік 26 Бу сандығы / Клапан сандығы 38 Шатқы / Отын шатқысы 3 Қауіпсіздік клапандары 15 Жүру тақтасы / Аяқ тақтасы 27 Отын қорабы 39 Ашпан қабылдағышы 4 Жеңімше 16 Кереге 28 Қазан құбырлары 40 Журналдық қорап 5 Шыбыртқы 17 Тормоз аяғы 29 Қазан 41 Теңестіргіш балкалар / Теңестіргіш рычагтар / Теңестіргіш таяқшалар 6 Генератор / Турбогенератор 18 Құм құбыры 30 Супержылытқыш құбырлары 42 Жапырақшалы серіппелер 7 Құм күмбезі 19 Бүйірлік таяқшалар / Біріктіру таяқшалары 31 Регулятор клапаны / Түтін клапаны 43 Жүргізуші дөңгелек / Жүргізуші 8 Түтін клапаны / Регулятор клапаны 20 Клапан механизмі / Қозғалыс 32 Супержылытқыш 44 Тіреу / Седло 9 Бу күмбезі 21 Біріктіру таяқшасы / Бас таяқша 33 Түтін түтігі / Шыбы 45 Ұшып шығу құбыры 10 Ауа сорғысы / Компрессор 22 Поршень таяқшасы 34 Фара 46 Алдыңғы күліктік / Бас күліктік (бір осьті болса - пони күліктік) 47 Алдыңғы бөлік / Сигналдық құрылғы 11 Түтін қорабы 23 Поршень 35 Тормоз шлангі 48 Будақ / Біріктіргіш Бұл компоненттердің сипаттамалары осында.

Қазандық

Өрт түтікшелі қазандық булы локомотивтер үшін стандартты тәжірибе болды. Басқа типтегі қазандықтар бағаланғанымен, олар кеңінен қолданылмады, Венгриядағы 1000-ге жуық локомотивтерде қолданылған су түтікшелі Бротан қазандығынан басқа. Қазандық отын жағылатын оттықтан, судың буға айналатын бөлігінен және оттықтан тыс қысымнан сәл төмен қысымда ұсталатын түтін жинағыштан тұрады. Ағаш, көмір немесе кокс сияқты қатты отын оттыққа есік арқылы лақтырылады, ол күйгенде отынды ұстап тұратын торларға салынады. Күл тор арқылы түсіп, күл жинағышқа жиналады. Егер отын ретінде май пайдаланылса, ауа ағынын реттеу, оттықты күтіп ұстау және май саптамаларын тазалау үшін есік қажет. Өрт түтікшелі қазандықтың ішкі түтікшелері оттық пен түтін жинағышты жалғастырады, олар арқылы жану газдары ағып, суға жылу береді. Барлық түтікшелер бірге қазандықтағы газ бен судың арасында үлкен жанасу ауданын қамтамасыз етеді, ол түтікшелі жылыту беті деп аталады. Қазандықтағы су оттықты қоршап, металдың тым қызуын болдырмайды. Бұл газдың суға жылу беруінің тағы бір аймағы және ол оттықтың жылыту беті деп аталады. Түтін мен күл түтін жинағышта жиналады, себебі газды цилиндрлерден шыққан бу түтінге (АҚШ-та түтін құбыры) сорып алады. Қазандықтағы қысымды кабинада орнатылған бақылау аспабымен бақылау керек. Бу қысымын жүргізуші немесе оттықшы қолмен төмендетуі мүмкін. Егер қысым қазандықтың жұмыс шегіне жетсе, қысымды төмендету және апаттың алдын алу үшін қауіпсіздік клапаны автоматты түрде ашылады. Қозғалтқыш цилиндрлерінен шыққан бу түтін жинағыштағы түтін құбырына жоғары бағытталған соплодан шығады. Бу түтін жинағыштың газдарын өзімен бірге алып кетеді немесе сүйреп әкетеді, бұл түтін жинағыштың қысымын оттықтың астындағы қысымнан төмен ұстайды. Бұл қысым айырмашылығы көмірдің төсегі арқылы ауа ағылып, отты жандырып отырады. Жылу тиімділігін өрт түтікшелі қазандықтың тиімділігінен артық етуді іздеген инженерлер, мысалы, Найджел Гресли, су түтікшелі қазандықты қарастырды. Ол бұл тұжырымдаманы LNER W1 класында сынап көргенімен, даму кезіндегі қиындықтар тиімділікті арттыру ниетін басып тастады. Қазандықта пайда болған бу локомотивті ғана қозғай қоймай, сонымен қатар сыбызғы, тежегіштерге арналған ауа компрессоры, қазандықтағы суды толықтыруға арналған сорғы және жолаушылар вагонының жылыту жүйесі сияқты басқа да құрылғыларды іске қосу үшін қолданылады. Буға деген тұрақты талап қазандықтағы суды мерзімді түрде ауыстыруды қажет етеді. Су локомотивтің тендеріндегі резервуарда немесе танк локомотивтерінің жағдайында қазандықтың айналасына орналастырылады. Суды қайта толықтыру үшін мерзімді түрде тоқтаулар қажет; балама ретінде тендердің астына орнатылған қаптама қолданылды, ол пойыз рельстер арасында орналасқан су тобынан өтетін кезде су жинады. Локомотив бу өндіріп тұрғанда, қазандықтағы судың мөлшері мөлдір түтікшедегі су деңгейіне қарап үнемі бақыланады. Қазандықтың тиімді және қауіпсіз жұмыс істеуі үшін оның деңгейін бақылаушы әйнектегі белгілер арасында сақтау қажет. Егер су деңгейі тым жоғары болса, бу өндірісі төмендейді, тиімділік жоғалады және су бумен бірге цилиндрлерге әкелінеді, бұл механикалық зақымдануға әкелуі мүмкін. Егер су деңгейі тым төмен болса, оттықтың жоғарғы жағы ашық болады. Судың жоқ болуынан оттықтың жануынан туындаған жылуды сіңіре алмай, ол жұмсарып, құлап, оттық пен кабинаға жоғары қысымды бу жібереді. Температураға сезімтал құрылғы - фьюзибелді тығын, будың оттыққа бақыланатын түрде шығуына кепілдік береді, соның салдарынан оттықшыға су қосу қажеттігі туралы ескертеді. Қазандықта қабыршақ пайда болып, жылуды жеткілікті түрде беруге кедері келтіреді, ал коррозия ақырында қазандық материалдарын қайта құру немесе ауыстыру қажет болғанша тоздырады. Үлкен локомотивті іске қосу үшін қазандық суын алдын ала қыздыруға бірнеше сағат уақыт қажет болуы мүмкін. Қазан әдетте көлденең орналастырылғанмен, тік қазандықты немесе қазандықтың көлденең болуын сақтайтын, бірақ доңғалақтар рельстердің еңістігіне сәйкес еңкейтілген локомотивтер үшін тік қазандықты қарастыру орынды болуы мүмкін.

Бу схемасы

Қазанда пайда болған бу, жартылай толтырылған қазанның суының үстіндегі кеңістікті толтырады. Оның ең жоғары жұмыс қысымын серіппелі қауіпсіздік клапандары шектейді. Содан кейін ол су деңгейінен жоғары орнатылған тесілген түтікшеде немесе көбінесе реттегіш клапан немесе газды реттегіш орналасқан күмбез арқылы жиналады, оның мақсаты қазаннан шығатын будың мөлшерін бақылау. Бу содан кейін бу құбыры арқылы тікелей қозғалтқышқа немесе алдымен қыздырғыштың ылғалды бөлігіне өтеді, оның рөлі жылу тиімділігін арттыру және қазаннан шыққан "қаныққан будың" ішіндегі су тамшыларын жою болып табылады. Супержылытқыштан шыққан бу, супержылытқыштың құрғақ бөлігінен өтіп, бу құбыры арқылы цилиндрлі қозғалтқыштың цилиндрлеріне жақын орналасқан бу қораптарына кіреді. Әр бу қорабының ішінде буды цилиндр кеңістігінің ұштарына жалғайтын порттар арқылы бөлетін жылжымалы клапан орналасқан. Клапандардың екі мақсаты бар: әрбір жаңа бу дозасын қабылдау және жұмысы біткеннен кейін пайдаланылған буды шығару. Цилиндрлер екі жақты әрекет етеді, бу поршеньнің екі жағына кезекпен жіберіледі. Екі цилиндрлі локомотивте бір цилиндр көліктің әр жағында орналасқан. Кранктар 90° бұрышпен орналасқан. Дөңгелектің толық айналымы кезінде бу төрт қуатты соққы береді; әр цилиндр айналымда екі бу инъекциясын алады. Бірінші соққы поршеньнің алғы жағына, ал екінші соққы поршеньнің артқы жағына; демек, екі жұмыс соққысы. Нәтижесінде екі цилиндрдегі әр поршеньге екі рет бу жеткізілуі қозғалтқыш дөңгелегінің толық айналуын қамтамасыз етеді. Әр поршень жалғау таяқшасы арқылы әр жағынан қозғалтқыш білігіне бекітіледі, ал қозғалтқыш дөңгелектері қуатты негізгі қозғалтқыштан басқа дөңгелектерге беру үшін жалғау таяқшаларымен байланыстырылған. Естеріңізге сала кетейік, егер жалғау таяқ қозғалтқыш дөңгелегінің кранкпинімен бір осьте болса, онда ол дөңгелекке ешқандай айналым моментін бермейді. Сондықтан, егер екі кранк жиынтығы бір уақытта "өлген нүктеде" болса және дөңгелектер осы күйде тоқтаса, локомотив қозғала алмайды. Сондықтан, кранкпиндар дөңгелектерге 90° бұрышпен бекітіледі, сондықтан бір уақытта бір жағы ғана "өлген нүктеде" болуы мүмкін. Әр поршень қуатты қиылыс, жалғау таяқ (АҚШ-та негізгі таяқ) және қозғалтқыш дөңгелегіндегі (АҚШ-та негізгі қозғалтқыш) кранкпине немесе қозғалтқыш білігіндегі кранкқа жібереді. Бу қорабындағы клапандардың қозғалысы жетекші біліктен немесе кранкпинен іске қосылатын клапандық механизм деп аталатын таяқшалар мен байланыстар жиынтығы арқылы басқарылады; клапандық механизм қозғалтқышты кері бұруға, клапанның жүрісін және қабылдау мен шығару оқиғаларының уақытын реттеуге мүмкіндік беретін құрылғыларды қамтиды. Кесу нүктесі клапанның бу портын жабатын сәтті анықтайды, бұл "буды кесіп" цилиндрге кіретін будың үлесін анықтайды; мысалы, 50% кесу буды поршень жүрісінің жартысына дейін кіргізеді. Жүрістің қалған бөлігі будың кеңею күшімен жүргізіледі. Кесуді мұқият пайдалану буды үнемді пайдалануды қамтамасыз етеді, нәтижесінде отын мен суды тұтыну азаяды. Артқа бұру тұтқасы (АҚШ-та Джонсон таяқшасы) немесе бұрандалы реверсер (бар болса) кесуді басқарады, сондықтан ол автомобильдегі беріліс ауыстырғышы сияқты функцияны орындайды - максималды кесу, тиімділіктің есебінен максималды тартылу күшін қамтамасыз етеді, ол тұрып тұрған жерден қозғалу үшін қолданылады, ал 10% дейін кесу круиздік режимде қолданылады, бұл тартылу күшін азайтады, демек, отын/суды аз тұтыну. Шығарылған бу түтін арқылы локомотивтен жоғары қарай бағытталады, соқпақ арқылы, "жарылыс құбыры" деп аталады, бұл бу локомотивінің таныс "шуы" дыбысын тудырады. Жарылыс құбыры түтін камерасының ішінде стратегиялық нүктеге орналастырылады, ол бір уақытта будың әсерінен қазандық пен тор арқылы тартылатын жанар газдармен өтеді. Екі ағынның, бу мен шығарылатын газдардың бірігуі кез келген бу локомотивінің тиімділігі үшін маңызды, ал түтіннің ішкі пішіндері (немесе, нақты айтқанда, эжектор) мұқият жобалауды және реттеуді қажет етеді. Бұл көптеген инженерлердің қарқынды зерттеулерінің нысаны болды (көбінесе басқалар елемеді, кейде апатты салдарларға әкеледі). Шымның ауаға түсуі шығарылатын қысымға байланысты дегеніміз, қуат беру және қуат өндіру автоматты түрде өзін-өзі реттейді. Басқа нәрселермен қатар, жану үшін жеткілікті ауа алу және шығарылатын газдар мен бөлшектердің жануына жеткілікті уақыт беру арасында тепе-теңдік табу керек. Бұрын, күшті ауа отты тордан көтеріп алып, немесе жақпаған отын бөлшектерінің, кірдің және ластанудың шығарылуына себеп болуы мүмкін, бұл бу локомотивтерінің жағымсыз беделіне әкелді. Сонымен қатар, шығарылатын соққының сору әрекеті буды қабылдайтын поршеньнің жағына кері қысым түсіреді, бұл цилиндр қуатын аздап азайтады. Шығарылатын эжекторды жобалау арнайы ғылымға айналды, Chapelon, Giesl және Porta сияқты инженерлер жылу тиімділігін арттыруға және техникалық қызмет көрсету уақытын және ластануды айтарлықтай азайтуға үлкен үлес қосты. Осыған ұқсас жүйе кейбір ерте бензин/керосин тракторларын жасаушылар (Advance Rumely/Hart Parr) қолданды - шығарылатын газ көлемі салқындату мұнарасы арқылы жіберілді, бұл бу шығарылымына радиатордан көбірек ауа тартуға мүмкіндік берді.

Жүгіру құралдары

Жүріс бөлігіне тежегіш жүйе, доңғалақ жиынтығы, ось сандықтары, серіппелер және байланыстырғыш таяқшалар мен клапандық механизмді қамтитын қозғалыс кіреді. Поршеньдерден рельстерге қуатты беру және локомотивтің көлік құралы ретінде өзін ұстауы, қисындарды, өткізу орындарын және рельс жолындағы бұзылыстарды жеңе білуі маңызды. Поршеньдік қуатты 0 айналымнан бастап рельске тікелей қолдану қажет болғандықтан, бұл жетекші доңғалақтың тегіс рельс бетіне жабысу мәселесін тудырады. Жабсымалы салмақ – локомотивтің жетекші доңғалақтарына түсетін салмағының бір бөлігі. Егер жетекші доңғалақтар жұбы өздерінің осьтік жүктемесін, яғни жабысқақ салмақтың үлесін толық пайдалана алса, бұл тиімдірек болады. Жапырақ серіппелерінің ұштарын қосатын теңестіргіш балкалар Ұлыбританияда көбінесе күрделі деп есептелгенімен, балкалары бар локомотивтер дөңгелек сырғанауынан туындаған тартымдылық жоғалтуға көбінесе аз бейім. Солтүстік Америка локомотивтерінде тегіс емес рельстерде дөңгелек жүктемесін теңестіру үшін көлік шассилері мен жүк вагондары арасында теңестіргіш рычагтарды қолдану стандартты тәжірибе болды. Барлық доңғалақтары біріктірілген, толық жабысуы бар локомотивтерде жылдамдық кезінде тұрақтылық жетіспейді. Бұған қарсы тұру үшін локомотивтерде көбінесе екі доңғалақты жүк шассилеріне немесе төрт доңғалақты богилеріне орнатылған қуаты жоқ тасымалдау доңғалақтары болады. Бұл шассилер көбінесе цилиндрлердің алдыңғы немесе оттық қазанның артқы салмағын өздеріне алады, егер олардың ені негізгі рамадан артық болса. Қатты шассидегі көптеген біріктірілген доңғалақтары бар локомотивтер тар қисырларда қабылдамайтын флангалық күштерге ие болып, фланга мен рельстің тым тозуына, рельс жолының кеңеюіне және доңғалақтың шығып кетуіне әкелуі мүмкін. Мұның бір шешімі – осьтегі фланцтарды алып тастау немесе жұқалау. Көбірек таралғаны – осьтерге бос орын беру және серіппелі немесе көлбеу жазықтықтық гравитациялық құрылғылармен бүйірлік қозғалысты басқару. Темір жолдар көбінесе техникалық қызмет көрсету шығындарын азайту үшін аз осьтері бар локомотивтерді қалайды. Қажетті осьтер саны тиісті темір жолдың ең жоғары осьтік жүктемесімен анықталады. Құрылысшы әдетте, кез келген осьтегі ең жоғары салмақ темір жолдың ең жоғары осьтік жүктемесіне сәйкес келгенше осьтерді қосады. Екі жетекші, екі жетекші және бір артқы осьті дөңгелектері бар локомотив – жоғары жылдамдықты машина. Жоғары жылдамдықта жақсы бағытталған жүріс үшін екі жетекші ось қажет. Екі жетекші осьтің бұрыштық массасы үш, төрт, бес немесе алты біріктірілген осьтерге қарағанда төмен. Осылайша, олар төменгі бұрыштық массасының арқасында өте жоғары жылдамдықпен айнала алады. Артқы ось үлкен оттық қазанды қолдауға қабілетті болды, сондықтан (Американдық типтегі Атлантик) дөңгелекті локомотивтердің көпшілігі «еркін бу машинасы» деп аталды және газды орнатуға қарамастан бу қысымын сақтай алды.

Шасси

Шасси немесе локомотив рамасы – қазандық орнатылатын және жүріс бөлігінің әртүрлі элементтерін біріктіретін негізгі құрылым. Қазандық түтін камерасының астында және қазандықтың алдындағы "таяқша" арқылы бекітіледі, бірақ артқы жағындағы оттық қызғанда кеңеюі үшін алға-артқа жылжуға мүмкіндік беріледі. Еуропалық локомотивтер көбінесе "пластиналық рамаларды" қолданады, онда екі тік, жалпақ пластина негізгі шассиді құрайды, ал әртүрлі аралықтар және әр шетіндегі буферлік балка берік құрылымды жасауға көмектеседі. Егер цилиндрлер рамалардың арасында орналасса, пластиналық рамалар – негізгі тіреу элементі болып табылатын бір үлкен құйма болып келеді. Аксельдік қораптар жоғары-төмен жылжиды, бұл "соңғы тіреу" деп аталатын, рамаға бекітілген қалың бөліктерге қарсы серіппелі аспапты қамтамасыз етеді. Америкада көп жылдар бойы қолданылған тәжірибе – түтін камерасының/цилиндр құрылымын және сүйреу балкасын біріктіретін жиналмалы рамаларды пайдалану. 1920 жылдары "суперкүшті" локомотивтер енгізілгеннен кейін, құйма болаттан жасалған локомотив төсегі қалыпты жағдайға келді, ол рамаларды, серіппелі тіреулерді, қозғалыс кронштейндерін, түтін камерасының таяқшасын және цилиндр блоктарын бір күрделі, берік, бірақ ауыр құймаға біріктірді. SNCF жүргізген дәнекерленген түтікшелі рамаларды пайдалану жөніндегі зерттеу 30%-ға салмағы азайтылған, мықты раманы жасауға мүмкіндік берді.

Отын және су

Әдетте, ең үлкен локомотивтер су мен отынды тасымалдайтын тендерге тұрақты қосылады. Көбінесе, қысқа қашықтықта жұмыс істейтін локомотивтерде тендер болмайды және отынды бункерде, ал суды қазандықтың жанында орналасқан резервуарларда тасымалдайды. Танкілер әр түрлі конфигурацияларда болуы мүмкін, мысалы, екі танк қатар (жанама танк немесе панниер танк), біреуі үстінде (сайма танк) немесе біреуі рама арасында (құдық танк). Қолданылатын отын темір жолға экономикалық тұрғыдан қолжетімді болғанына байланысты. Ұлыбританияда және Еуропаның басқа бөліктерінде көмірдің көп болуы бу машинасының алғашқы күндерінен бастап оны табиғи таңдауға айналдырды. 1870 жылға дейін АҚШ-тағы локомотивтердің көпшілігі ағашпен жағылды, бірақ Шығыс ормандары кесілгеннен кейін, көмір бүкіл әлемде бу локомотивтері үшін басым отын болғанға дейін біртіндеп кеңінен қолданыла бастады. Қант қызылшасы өндірісімен айналысатын теміржолдар, қантты тазартудың қосалқы өнімі болып табылатын багассаны жақты. АҚШ-та мұнайдың қолжетімділігі мен төмен бағасы оны 1900 жылдан кейін оңтүстік-батыс теміржолдары, әсіресе Оңтүстік Тынық мұхиты үшін танымал бу локомотивтері үшін отынға айналдырды. Австралияның Виктория штатында көптеген бу локомотивтері Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін ауыр маймен жұмыс істеуге ауыстырылды. Немец, орыс, австралиялық және британдық теміржолдары локомотивтерді жағу үшін көмір шаңын пайдаланумен тәжірибе жүргізді. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде швейцариялық бірнеше бу шындырғыш локомотивтері электрмен қыздырылатын қазандықтарды пайдалану үшін өзгертілді, бұл шамамен 480 кВт қуатты пантографпен жабдықталған жоғары кернеулі желіден жинады. Бұл локомотивтер электрлік локомотивтерге қарағанда әлдеқайда тиімсіз болды; олар Швейцария соғыс салдарынан көмір тапшылығына ұшырағандықтан, бірақ мол гидроэлектр энергиясына қол жеткізгендіктен пайдаланылды. Швейцария, Аргентина және Австралиядағы бірқатар туристік желілер мен мұралық локомотивтер жеңіл дизельді майды қолданды. Су тоқтау орындарында және локомотив деполарында арнайы су мұнарасынан су крандарымен немесе порталдармен қосылған. Ұлыбританияда, АҚШ және Францияда кейбір негізгі желілерде суды толықтыруға арналған су жолдары (АҚШ-та тректер) орнатылды, бұл локомотивтерге жаңбыр суынан немесе қардың ерігенінен суды тоқтатпай толықтыруға мүмкіндік берді. Бұл үлкен танк локомотивтерінің жағдайында тендердің астына немесе артқы су резервуарына орнатылған ашылатын "су қабылдағышын" пайдалану арқылы жүзеге асырылды; машинист қабылдағышты қашықтан су жолына түсірді, локомотивтің жылдамдығы суды резервуарға итерді және қабылдағыш толғаннан кейін қайтадан көтерілді. Бу локомотивінің жұмыс істеуі үшін су өте маңызды. Свенгельдің айтуынша: ол кез келген жалпы заттың ең жоғары меншікті жылуына ие; яғни, суды белгілі бір температураға дейін қыздыру арқылы, болат немесе мыс массасын бірдей температураға дейін қыздыру арқылы сақталатын жылу энергиясынан көп жылу энергиясы сақталады. Бұдан басқа, буландыру (буды қалыптастыру) қасиеті температураны арттырмай қосымша энергияны сақтайды. Су отынның жылу энергиясын механикалық энергияға айналдыру үшін өте қанағаттанарлық орта болып табылады. 1970 жылдары Л. Д. Порта суды химиялық жолмен тазартудың күрделі жүйесін (Порта өңдеуі) әзірледі, ол қазандықтың ішін таза ұстап қана қоймай, коррозияға жол бермейді, сонымен қатар көбікті су бетінде ықшам "қапшық" құрайтын, оны өндірген кезде буды сүзгілейтін, таза ұстайтын және су мен абразивті бөлшектерді цилиндрлерге түсірмейтін етіп өзгертеді. Кейбір бу локомотивтері Grand Canyon Railway 4960, Grand Canyon Railway 29, U.S. Sugar 148 және Disneyland Railroad Locomotives сияқты пайдаланылған тамақ майы сияқты баламалы отынмен жұмыс істеді.

Экипаж

Бу локомотивін әдетте қазандықтың артқы бөлігінен басқарады, ал экипаж әдетте кабинамен қорғалады. Булы локомотивті пайдалану үшін кем дегенде екі адамнан тұратын экипаж қажет. Бірі – пойыз машинисі немесе инженер (Солтүстік Америка) – локомотивтің іске қосылуын, тоқтатылуын және жылдамдығын бақылауға жауапты, ал отты күзеуші бу қысымын реттеуге және қазандық пен тендердегі су деңгейін қадағалауға жауапты. Операциялық инфрақұрылым мен қызметкерлердің тарихи жоғалуына байланысты, магистральдық желіде жұмыс істейтін сақталған бу локомотивтері көбінесе пойызбен бірге жүретін қосымша экипажға ие болады.

Фитинг және құрал-жабдықтар

Барлық локомотивтер түрлі құралдармен жабдықталған. Олардың кейбіреулері бу машинасының жұмысына тікелей қатысты, ал қалғандары сигнал беру, пойызды басқару немесе басқа да мақсаттарға арналған. АҚШ-та Федералдық теміржол әкімшілігі қауіпсіздік алаңдаушылықтарына жауап ретінде жылдар бойы белгілі бір құралдарды қолдануды міндеттеді. Ең көп кездесетін құралдар төмендегідей:

Бу сорғылары мен инжекторлар

Қазанға су (азық су) жеткізілуі керек, ол бу ретінде шығындалғаннан кейін поршеньдерге жұмыс жасау үшін пайдаланылады. Қазан жұмыс істеген кезде қысымда болғандықтан, суды қазанға бу қысымынан артық қысыммен күштеп беру қажет, сондықтан бір түрлі сорғыны қолдану керек. Ең алғашқы локомотивтерге қолмен басқарылатын сорғылар жеткілікті болды. Кейінірек, поршеньдердің қозғалысымен қоздырылатын сорғылар (осьтік сорғылар) қолданылды, олар пайдалануға оңай, сенімді және көп мөлшерде суды тасымалдай алатын, бірақ локомотив қозғалғанда ғана жұмыс істейтін және жоғары жылдамдықтарда клапандық механизм мен поршеньдік таяқшаларды артық жүктеуі мүмкін. Кейіннен бу инжекторлары сорғыларды ығыстырды, ал кейбір локомотивтер турбосорғыларға көшті. Қазанға су беру үшін екі тәуелсіз жүйені пайдалану стандартты тәжірибеге айналды: екі бу инжекторы немесе, консервативті конструкцияларда, қызметтік жылдамдықпен жүргенде осьтік сорғылар және тоқтағанда немесе төмен жылдамдықпен жүргенде бу инжекторы. 20-шы ғасырға қарай жаңадан салынған локомотивтердің барлығы дерлік тек бу инжекторларын ғана қолданды – көбінесе бір инжектор қазаннан тікелей "жанды" бумен жабдықталса, екіншісі локомотивтің цилиндрлерінен шыққан буды пайдаланды, бұл тиімдірек болды (әйтпесе ысырап болатын буды пайдалану есебінен), бірақ локомотив қозғалғанда және реттегіш ашық болғанда ғана қолданылуы мүмкін. Судың температурасы жоғары болғанда инжекторлардың жұмысы нашарлайтындықтан, су жылытқыштары бар локомотивтер, қазандықпен жанасқан бактары бар танк локомотивтері және конденсациялық локомотивтер кейде поршеньдік бу сорғыларын немесе турбосорғыларды қолданды. Су деңгейін көрсететін тік шыны түтіктер, су өлшегіштер немесе су көзілдіріктері деп аталады, қазандықтағы су деңгейін қазандықты оттан жаққан кезде үнемі бақылауға болады. 1870 жылдарға дейін экипаж қолы жеткізе алатын қазандыққа бірнеше сынақ клапандары орнатылған; әр сынақ клапаны (кемінде екі және әдетте үш орнатылған) әртүрлі деңгейде орнатылған. Әр сынақ клапанын ашып, одан бу немесе су шығып жатса, қазандықтағы су деңгейін шектеулі дәлдікпен бағалауға болады. Қазандықтың қысымы артқан сайын сынақ клапандарын пайдалану қауіпті болды және клапандар масштаб немесе шөгіндімен бітелуге бейім болды, бұл бұрыс көрсеткіштерге әкелді. Бұл оларды көздік көзілдіріктермен алмастыруға әкелді. Инжекторлар сияқты, әдетте екі көзілдірік бөлек жиынтықтармен орнатылды, тәуелсіз көрсеткіштерді қамтамасыз ету үшін.

Қазандықты оқшаулау

Құбырлар мен қазандықтарды оқшаулау термині "жақырлау" болып табылады, бұл терминді шеберлер ағаштан жасалған шарап шелектерінің таяқшаларын атайтын кезде пайдаланған. Ең алғашқы екі бу локомотиві қазандықтарын оқшаулау үшін ағаш жақырлауды қолданды: 1812 жылы салынған, коммерциялық тұрғыдан сәтті болған алғашқы бу локомотиві – Саламанка. Бу машиналарының соңғы жылдары қазандыққа тікелей жанаспау үшін бөлгіштерге асбест талшығымен толтырылған тігілген асбест матасынан жасалған "төсектер" бекітілді. Дегенмен, көптеген елдерде денсаулыққа зиян келтіретін себептермен асбест қолдануға тыйым салынған. Қазіргі кезде ең көп қолданылатын материал – шыны жүн немесе алюминий фольгадан жасалған орамалар. Жақырлауды қазандықтың киімі немесе қаптама деп аталатын, тығыз орнатылған металл қабықпен қорғайды. Тиімді жақырлау, әсіресе, отсыз локомотивтер үшін өте маңызды; алайда, соңғы уақытта Л. Д. Портаның ықпалымен, барлық типтегі локомотивтерде, жылуды сыртқа шығаруға бейім барлық беттерде, мысалы, цилиндрлердің ұштарында және цилиндрлер мен негізгі рамалар арасындағы беттерде "күшейтілген" оқшаулау тәжірибесі қолданылуда. Бұл қозғалтқыштың қызу уақытын едәуір қысқартады және жалпы тиімділігін айтарлықтай арттырады.

Қауіпсіздік клапандары

Ертедегі локомотивтер рычагтың ұшында ілінген салмақпен басқарылатын клапанмен жабдықталған, ал будың шығуын конус тәрізді клапан тоқтатты. Локомотив рельстегі бұзылыстардан өткен кезде салмақтың рычагты секіруіне ешқандай кедергі болмағандықтан, бу ысырапқа салынды. Сондықтан, салмақ кейіннен тұрақты серіппелі бағанамен ауыстырылды, оны көбінесе танымал серіппелі таразы өндірушісі Salter жеткізді. Бұл құрылғылардың қауіптілігі сол еді, жүргізушілер қысымды арттыру үшін рычагқа салмақ қосуға құмар болып, тәуекелге бара жатты. Көптеген ертедегі қазандықтар бұзуға қарсы "құлыптағыш" тікелей жүктемелі шар клапанымен жабдықталған. 1850 жылдардың аяғында Джон Рамсботтом қауіпсіздік клапанын енгізді, ол 19 ғасырдың соңында Ұлыбританияда кең таралды. Бұл клапан тек бұзуға қарсы ғана емес, сонымен қатар жүргізушінің араласуы қысымды төмендетуге ғана әкелуі мүмкін еді. Джордж Ричардсонның қауіпсіздік клапаны 1875 жылы ұсынылған американдық өнертабыс еді және қысым рұқсат етілген максималды деңгейге жеткенде ғана буды босату үшін жасалған. Бұл клапан түрі қазіргі уақытта дерлік барлық жерде қолданылады. Ұлыбританияның Ұлы Батыс темір жолы бұл ережеден ерекшелік жасады, өмір аяқталғанға дейін тікелей жүктемелі типті сақтап қалды, себебі мұндай клапан ашылу және жабылу арасында қысымды аз жоғалтады деп есептелді.

Қысым өлшегіш

Ең ертедегі локомотивтер қазандықтағы будың қысымын көрсетпейтін, бірақ оны қауіпсіздік клапанының мойнының орналасуы арқылы шамалауға болар еді, ол көбінесе оттық қабырғасының артқы жағына созылатын; серіппе бағанасындағы белгілер нақты қысымды жуықтап көрсететін. Рейнхилл сынақтарын ұйымдастырушылар әрбір қатысушының қазандық қысымын өлшеуге арналған тиісті құрылғысы болуын талап етті, ал Стивенсон өзінің "Rocket" локомотиві үшін түтін шығару құбырының жанына орнатылған, жоғары жағында көру терезесі бар тоғыз футтық тік сынақ түтігін жасады. 1849 жылы пайда болған және жылдам қабылданып, бүгінге дейін қолданылып келе жатқан Бордон түтігін қолданатын манометрде, қысым мыс немесе қоладан жасалған сопақ қималы, оралған түтікті түзеп, көрсеткішке қосылады. Кейбір локомотивтерде бу камерасында қосымша манометр болады. Бұл, реттегіштің ашылуы тым үлкен болған жағдайда, жүргізушіге дөңгелектердің бастапқы қозғалыс кезінде сырғанауын болдырмауға көмектеседі.

Ағаштар

Локомотивтің жұмыс істеу қабілетін шектейтін фактор – отынның отқа берілу жылдамдығы. 20-шы ғасырдың басында кейбір локомотивтер соншалықты үлкен болды, өрт сөндіруші көмірді жеткілікті жылдам тиеуге үлгермейтін. Оңтүстік Африканың Кару шөлінде 1950 жылдан 1980 жылға дейін жұмыс істеді. Кейбір британдық және американдық локомотивтер қозғалыс кезінде "су жинағыштардан" (АҚШ-та – рельс науалары) су жинауға арналған құрылғылармен жабдықталған, бұл суға тоқтау жасау қажеттігін болдырмады. АҚШ-та кішкентай елді мекендерде көбінесе су толтыру мүмкіндігі болмаған. Темір жолдың алғашқы күндері, жұмысшылар өзен жанында тоқтап, былғары шелектерді пайдаланып, су цистернасын толтырған. Бұл "су тасымалдау" деп аталды және "су тасымалдау қалалары" деген термин пайда болды (кішкентай қала деген мағынаны білдіреді, қазір бұл термин ұсынылмайды). Австралия мен Оңтүстік Африкада құрғақ аймақтардағы локомотивтер үлкен сыйымдылықтағы цистерналармен жабдықталған, ал кейбіреулерінде тіпті қосымша су вагоны болған, оны кейде "кафе" немесе Австралияда (әсіресе Жаңа Оңтүстік Уэльсте) "су машинасы" деп атаған. Жер асты теміржолдарында (мысалы, Лондонның Метрополитен теміржолы) жұмыс істейтін бу локомотивтері будың теміржол туннельдеріне таралуын болдырмау үшін конденсациялық құрылғылармен жабдықталған. Мұндай құрылғылар 1960 жылдардың басына дейін Кингс-Кросс пен Мургейт арасында қолданылып келді.

Тежеу

Бу локомотивтерінің әдетте, пойыздың қалған бөліктерінен тәуелсіз, өз тежегіш жүйесі болады. Локомотивтердің тежегіштері, қозғалтқыш дөңгелектің сыртына қысылатын үлкен колодкаларды пайдаланады. Олар ауа тежегіштері немесе бу тежегіштері болуы мүмкін. Сонымен қатар, локомотивті тұрақтандыру үшін, басқа тежегіш жүйелерді қозғайтын бу қысымы болмаған жағдайда, оларда көбінесе қол тежегіші болады. Локомотивтердің ғана тежегіштері ұсынатын тежеу күшінің шектеулі болуына байланысты, көптеген бу локомотивтері пойыз тежегішімен жабдықталды. Бұлар екі негізгі түрге бөлінеді: ауа және вакуумдық тежегіштер. Бұл жүргізушіге пойыздың барлық вагондарындағы тежегіштерді басқаруға мүмкіндік берді. Джордж Вестингхаус ойлап тапқан ауа тежегіштерінде, қазанның жанына орнатылған бумен жұмыс істейтін ауа компрессоры қолданылады, ол тежегіш жүйесін қуаттандыру үшін қажетті қысылған ауаны жасайды. Ауа тежегіштері бу дәуірінде пойыздарды тежеудің басым түрі болды. Ауа тежегіштердің негізгі бәсекелесі вакуумдық тежегіштер болды, онда бумен жұмыс істейтін эжектор ауа сорғысының орнына локомотивке орнатылады, бұл тежегіш жүйесін қуаттандыру үшін қажетті вакуумды жасайды. Екінші эжектор немесе крейцкопф вакуумдық сорғысы, вагондар мен вагоншалар арасындағы құбырлардағы шағын ақауларға қарсы жүйеде вакуумды сақтау үшін қолданылады. Вакуумдық тежегіштер бу дәуірінде Ұлыбританияда және оның тәжірибесін қабылдаған елдерде, мысалы, Үндістанда және Оң Африкада пойыздарды тежеудің басым түрі болды. Бу локомотивтері құм сақтағыштарымен жабдықталған, олардан жаңбырлы немесе мұзды ауа райында сүйреуді және тежеуді жақсарту үшін рельстің үстіне құм себіледі. Америка локомотивтерінде құм сақтағыштары, немесе құм күмбездері, әдетте қазандықтың үстіне орнатылады. Ұлыбританияда жүктеме өлшемінің шектеулі болуы бұған мүмкіндік бермейді, сондықтан құм сақтағыштары жүріс тақтасының үстіне немесе астына орнатылады.

Сымдау

Ең алғашқы локомотивтердегі поршеньдер мен клапандарды машина жасаушылар ұшқыш құбырға майдың қалың бөлігін тастап майлаған. Көп ұзамай, осы затты жеткізудің жетілдірілген әдістері ойлап табылды. Май цилиндр қабырғаларына жақсы жабысады және судың әсеріне қарсы тұруда минералды майдан тиімді. Ол қазіргі заманғы бу цилиндр майының құрамындағы маңызды компонент болып табылады. Жылдамдық пен қашықтық артқан сайын, буға қалың минералды майды шашыратып жіберуге арналған механизмдер жасалды. Алғашқысы – кабинаға орнатылған ығыстыру майлағышы. Конденсацияланған будың суы майды құбырларға ығыстырып жібереді. Бұл құрылғы көбінесе май беру мөлшерін бақылауға арналған көзді ашатын шынымен жабдықталған. Кейінірек жасалған әдіс механикалық сорғыны пайдаланады. Екі жағдайда да май мөлшері локомотивтің жылдамдығына пропорционал. Рама компоненттерін (ось подшипниктерін, мүйіз блоктарын және боги орамдарын) майлау капиллярлық әрекетке негізделген: май резервуарларынан тиісті компоненттерге апаратын құбырларға жіптің кесілген бөліктері созылып салынады. Май беру мөлшерін локомотивтің жылдамдығы емес, жіп шоғырының мөлшері анықтайды, сондықтан локомотив тоқтағанда жіптерді (сымға бекітілген) алып тастау қажет. Дегенмен, белгілі бір аялдамаларда (мысалы, станция платформасында) майдың рельстерге тамшылауы мәселе болып қалуы мүмкін. Кранкпильді және крест тәрізді подшипниктерде майға арналған кішкентай тостаған тәрізді резервуарлар болады. Олардың подшипник бетіне дейін жететін құбырлары қалыпты деңгейден жоғары орналасқан немесе бос жабылатын штифтпен жабылады, сондықтан локомотив қозғалғанда ғана май кіреді. Ұлыбритания тәжірибесінде тостағандар қарапайым тығындармен жабылады, бірақ олардың ішінен ауа кіруі үшін иілгіш қамыс түйіні өткізіледі. Сонымен қатар, майлау жеткіліксіз болғанда немесе артық қызып немесе тозу пайда болғанда ескерту үшін, подшипник металлына хош иісті майдың (анисе немесе сарымсақ) кішкентай капсуласы қосылады.

Жарық

Локомотив электр қуатымен жүрген кезде, оттыққа тартылыс, бу арқылы жасалады, ол үрлеу құбығымен түтінге бағытталады. Тартылыс болмаса, от тез өшіп, бу қысымы төмендейді. Локомотив тоқтағанда немесе реттегіш жабық күйде қозғалғанда, тартылыс жасауға бу болмайды, сондықтан тартылысты үрлегіш арқылы сақтайды. Бұл түтіннің табанында немесе үрлеу құбығының тесігінің айналасында орналасқан, түтінге бағытталған бірнеше кішкентай бу сораптары бар сақина болып табылады. Бұл сораптар қазаннан тікелей бумен жабдықталады және үрлегіш клапанымен басқарылады. Реттегіш ашық болғанда, үрлегіш клапаны жабылады; жүргізуші реттегішті жабуға ниеттенсе, алдымен үрлегіш клапанын ашады. Реттегішті жабудан бұрын үрлегішті ашу маңызды, себебі оттыққа тартылыс болмаса, кері тартылыс болуы мүмкін – атмосфералық ауа түтін арқылы төмен қарай соғып, қазандық түтіктер арқылы ыстық газдардың ағысын кері қайтарады, ал оттың өзі оттықтан табанды табаққа соғып, экипажға ауыр салдарлар әкелуі мүмкін. Локомотив туннельге кіргенде қысымның өзгеруіне байланысты кері тартылыс қаупі артады. Үрлегіш сондай-ақ локомотив жұмысын бастағанда бу көтеру үшін, жүргізушіге оттыққа тартылысты арттыру қажет болған кезде және жүргізушінің көрісінен түтінді тазарту үшін де қолданылады. Кері соққан жағдайлар жиі кездесетін. 1955 жылы Дунстебль маңындағы апат туралы есепте инспектор былай деп жазды: «1953 жылы қозғалтқыштың ақауынан туындамаған жиырма үш жағдай тіркелді, нәтижесінде 26 машина инженері жарақат алды. 1954 жылы оқиғалар мен жарақаттар саны сол күйінде қалды, сонымен қатар бір адам қайтыс болды». Бұл мәселе әлі де бар, 2012 жылы BR Standard Class 7 70013 Oliver Cromwell оқиғасы осыны дәлелдейді.

Буферлер

Британдық және еуропалық (бұрынғы Кеңес Одағы елдерін қоспағанда) тәжірибеде локомотивтер әдетте қысымдық жүктемелерді ("буферлік соққыларды") жұмсарту үшін екі басында буферлермен жабдылған. Пойызды тартудың кернеулік жүктемесі (тартқыш күші) байланыс жүйесі арқылы беріледі. Бұл жүйе локомотив пен пойыз арасындағы бос кеңішті реттейді, ұсақ соққыларды жұмсартады және итеру қозғалысы үшін тіреу нүктесін қамтамасыз етеді. Канадалық және американдық тәжірибеде локомотив пен вагондар арасындағы барлық күштер, әсіресе американдық теміржол құрамында ұзақ жылдар бойы қолданылып келе жатқан және тартымдық механизмдерімен байланыстырылған Дженни байланыстырғышы арқылы жүзеге асырылады, бұл белгілі бір деңгейде бос қозғалысқа мүмкіндік береді. Локомотивтің алдыңғы және артқы бұрыштарындағы кішкентай ойыстар – "тақталау ұялары" вагондарды локомотив пен вагондар арасына орнатылған тіреу бағанасын пайдаланып, басқа жолға итеруге мүмкіндік берді. Ұлыбритания мен Еуропада Солтүстік Америка үлгісіндегі "букей" және вагондар арасындағы күштерді басқаратын басқа да байланыстырғыштар кеңінен таралды.

Ұшқыштар

Әдетте локомотивтердің алғы жағына пилот орнатылатын, бірақ Еуропа және Жаңа Оңтүстік Уэльс сияқты бірнеше басқа теміржол жүйелерінде олар қажетсіз деп есептелген. Ара пішіндес, кейде "мал сүрегіш" деп аталатын пилоттар өте үлкен болған және жолға шыққан ірі қара мал, бизон, басқа жануарлар немесе ағаш бұтақтары сияқты кедергілерді жою үшін арналған. Малдарды тоқтатуға қабілетсіз болғанымен, бұл ерекше құрылымдар пар локомотивтерінің соңына дейін сақталды. Маневрлік локомотивтерде пилоттың орнына көбінесе кішкентай сатылар, яғни аяқ тақталар орнатылатын. Көптеген жүйелер пилотты және басқа да дизайндық ерекшеліктерді қолданып, ерекше сыртқы түрін жасады.

Бас шамдар

Кейбір елдерде түнгі жұмыс басталғанда, теміржол компаниялары локомотивтерін шамдармен жабдықтады, бұл жүргізушіге пойыздың алдында не бар екенін көруге немесе басқаларға локомотивті көруге мүмкіндік берді. Алғашқы шамдар майлы немесе ацетилендік шамдар болды, бірақ 1880 жылдардың соңында электр доғалық шамдар қолжетімді болғанда, олар ескі түрлерін жылдам алмастырды. Ұлыбритания жарық шамдарды қабылдамады, себебі олар түнгі көруге кедеріл келтіретін және семафорлық сигналдарда және пойыздың екі басында қолданылатын әлсіз май шамдарын жасыратын еді, бұл әсіресе қыжыр жолдарда сигналдарды жіберіп алу қаупін арттырады. Локомотивтерді тоқтату қашықтығы әдетте фаралардың сәулесінен әлдеқайда ұзын болды, сонымен қатар теміржолдар жақсы сигналмен қамтамасыз етілген және мал мен адамдардың жолға шығуына жол бермес үшін толығымен қоршалған, бұл жарық шамдарға деген қажеттілікті азайтты. Сондықтан локомотивтердің алдына орналастырылған, әрбір пойыздың класын көрсету үшін әлсіз май шамдары қолданыла берді. Шамдарды орнату үшін төрт «шам тіреуі» (кронштейн) орнатылды: біреуі каминнің астында және үшеуі буферлік балканың үстінде тең аралықта орналасқан. Оңтүстік теміржолы және оның құрамындағы бөлімдер мұндай тіреулерге қосымша шам тіреуін түтін камерасының екі жағына орнатты, ал шамдардың орналасуы (немесе күндізгі уақытта ақ дөңгелек пластиналар) теміржол қызметкерлеріне пойыздың қайдан келгенін және қайда баратынын хабарлады. Барлық вагондарда локомотивтің немесе тендердің артқы жағында да сондай шам тіреулері орнатылды, егер локомотив тендерімен немесе бункерімен алға қарай жүрсе. Кейбір елдерде ұлттық желіде тарихи бу локомотивтерінің жұмысы жалғасуда. Кейбір теміржол органдары күндіз де, түнде де қуатты фараларды әрдайым қосуды міндеттеді. Бұл жариялылықты және жол жұмыскерлерін кез келген жұмыс істеп жатқан пойыз туралы хабардар ету үшін жасалды.

Қоңыраулар мен сыбызғылар

Локомотивтерде алғашқы булы локомотивтерден бастап қоңыраулар мен булы сыбызғылар қолданылған. Америка Құрама Штаттарында, Үндістанда және Канадада қоңыраулар келіп жатқан пойыз туралы ескерту үшін пайдаланылған. Ұлыбританияда барлық теміржол желілері заң бойынша қоршалғандықтан, қоңыраулар тек жолмен қатар жүретін (яғни қоршалмаған) теміржолдарда ғана қажет болды, мысалы, жол бойындағы трамвай немесе кемежайда. Осының салдарынан, Ұлыбританиядағы локомотивтердің көпшілігінде қоңырау болмады. Сыбызғылар персоналға сигнал беру және ескерту беру үшін қолданылады. Локомотив қай жерде қолданылғанына байланысты, сыбызғы алыстан ескерту беруге немесе жергілікті пайдалануға арналған болуы мүмкін. Алғашқы қоңыраулар мен сыбызғылар тартылғыш сымдар мен рычагтар арқылы іске қосылған. Автоматты қоңырау шалу құрылғылары АҚШ-та 1910 жылдан кейін кеңінен қолданысқа енді.

Автоматты басқару

ХХ ғасырдың басында Германия және Ұлыбритания сияқты елдердегі теміржол компаниялары локомотивтерге кабиналық сигнализациямен автоматты ескерту жүйесін (AWS) орнатуды бастады, ол "сақтану" сигналынан өтіп кеткен жағдайда тежегіштерді автоматты түрде қосатын болды. Ұлыбританияда бұл жүйе 1956 жылы міндетті деп белгіленді. АҚШ-та Пенсильвания темір жолы да өз локомотивтерін мұндай құрылғылармен жабдықтады.

Қозғалтқыштар

Бустер қозғалтқышы – бастапқы жылдамдық беру үшін қосымша күш түсіретін қосалқы бу қозғалтқышы. Бұл төмен жылдамдықты құрылғы, көбінесе артқы күкке орнатылатын. Ол, мысалы, сағатына 30 км жылдамдыққа жеткенде, бос айналу дөңгелегі арқылы өшірілді. Бустерлер АҚШ-та кеңінен қолданылды және Ұлыбритания мен Францияда тәжірибелік сынақтан өтті. Жаңа Зеландияның тар теміржол жүйесінде алты Kb 4-8-4 локомотиві бустермен жабдықталды, бұл әлемдегі осындай жабдыққа ие болған жалғыз локомотивтер. Бустер қозғалтқыштары АҚШ-та вагондардың күкке де орнатылып, қосымша локомотивтер деп аталды. Екі және тіпті үш күк білігі жақтан тіреулермен байланыстырылып, оларды баяу жылдамдықта жұмыс істеуге шектеді.

Өрт сөндіру есігі

Өрт сөндіру есігі көмір салмаған кезде от тесігін жабу үшін қолданылады. Ол екі мақсатқа қызмет етеді: біріншіден, оттың үстінен ауаның сорылуын болдырмай, керісінше, ауаны өрт арқылы өткізеді. Екінші мақсат – пойыз экипажының қайта соққыдан қорғалуын қамтамасыз ету. Дегенмен, ол оттың үстінен біршама ауа өтуіне мүмкіндік беретін құралға ие (оны "екінші ауа" деп атайды), бұл отта пайда болатын газдардың толық жануын аяқтайды. Өрт сөндіру есіктерінің түрлі конструкциялары бар, ең қарапайымы – бір жағынан ілмектелген, аяқ тақтасына ашылатын бір бөліктен тұрады. Бұл конструкцияның екі кемшілігі бар. Біріншіден, ол аяқ тақтасында көп орын алады, екіншіден, ауа ағыны оны толығымен жауып тастауы мүмкін, соның салдарынан екінші ауа тоқтатылады. Бұны өтеу үшін кейбір локомотивтерде өрт есігін толығымен жабудан алдын-алуға арналған құлып орнатылған, ал басқаларында екінші ауа ағыны үшін есікте шағын тежеуіш қарастырылған. Өрт сөндіру есігін от камерасының ішіне қарай ашылатын конструкция жасау қарастырылған, бұл аяқ тақтасындағы ыңғайсыздықтарды болдырмауға мүмкіндік берер еді, алайда мұндай есік оттың күшті ыстығына ұшырап, деформацияланып, тиімсіз болып қалуы мүмкін. Көбірек таралған өрт сөндіру есігінің түрі – бір рычагпен басқарылатын екі бөліктен тұратын жылжымалы есік. Есік бойымен қозғалатын жолдар есіктің үстінен және астынан өтеді. Бұл жолдар сынықтармен бітелуі мүмкін, ал есіктерді ашу үшін жоғарыда аталған айналмалы есіктерге қарағанда көбірек күш салу қажет. Бұл мәселені шешу үшін кейбір өрт сөндіру есіктерінде бу немесе ауа цилиндрін пайдаланатын автоматты ашылу жүйесі қолданылады. Олардың қатарында жоғарғы бұрышта айналатын "көбелек" есіктер бар, айналу механизмі есікті ашатын цилиндрге минималды кедергі келтіреді.

Вариациялар

Темір жолдар тиімділікті және жұмысқа қабілеттілікті жақсартуға ұмтылғанда, негізгі локомотивтің көптеген түрлері пайда болды.

Баллондар

Ертедегі бу локомотивтерінде екі цилиндр болды, біреуі әр жағында, және бұл практика ең қарапайым құрылым ретінде сақталды. Цилиндрлер негізгі рамалардың арасында ("ішкі" цилиндрлер деп аталады) немесе рамалар мен жетек доңғалақтарының сыртында ("сыртқы" цилиндрлер) орнатылуы мүмкін. Ішкі цилиндрлер жетек оське орнатылған кривошиптерді (коленвалдарды) қозғалтады; сыртқы цилиндрлер жетек оське қосылған кривошиптерді қозғалтады. Кейінгі конструкцияларда үш немесе төрт цилиндр қолданылды, олар рамалардың ішкі және сыртқы бөліктеріне орнатылды, бұл қуат циклін тегістеп, қуаттылығын арттырды. Мұның орнына күрделі клапандық механизмдер мен күтіп ұстау талаптарының күшеюіне әкелді. Кейбір жағдайларда үшінші цилиндр тек сыртқы цилиндрлердің диаметрін кішітеу үшін және осылайша SR K1 және U1 класс локомотивтері сияқты шектеулі габариттері бар желілерде пайдалану үшін локомотивтің енін азайту мақсатымен қосылды. 1930 және 1950 жылдар аралығында салынған көптеген британдық экспресс жолаушылар локомотивтері үш немесе төрт цилиндрлі типтер болды (мысалы, GWR 6000 класы, LMS Coronation класы, SR Merchant Navy класы, LNER Gresley Class A3). 1951 жылдан бастап, барлық типтегі 999 жаңа Британдық теміржол стандартты класының локомотивтерінің барлығы, біреуін қоспағанда, оңай күтіп-ұстау үшін 2 цилиндрлі конфигурацияны қолданды.

Клапанның тораптары

Ертедегі локомотивтер толық қуатты алға немесе кері бағытта беретін қарапайым клапандық механизмдерді пайдаланды.

Артикуляциялық локомотивтер

Өте қуатты локомотивтер, қуаттылығы аз локомотивтерге қарағанда көбінесе ұзын болады, бірақ тар теміржолдарда жиі кездесетін өткір бұрылыстар үшін ұзын, қатаң рамалы конструкциялар тиімсіз. Осы мәселені шешу үшін буыны бар локомотивтердің әртүрлі конструкциялары жасалды. Малет және Гаррат ең көп таралғандары болды. Олардың біреуі қазандық, екеуі – қозғалтқыш блогы (цилиндрлер мен жетек дөңгелектер жиынтығы) болды: Гарраттың екі қозғалтқыш блогы да айналмалы рамада орналасқан, ал Малеттің біреуі айналмалы рамада, екіншісі қазандық бөлімінің астында бекітілген. Сондай-ақ, тендердің астында үшінші қозғалтқыш блогы бар бірнеше үштік локомотивтер де жобаланды. Басқа, сирек кездесетін нұсқалардың бірі – Fairlie локомотивтері, оларда ортақ рамада екі қазандық және екі жеке қозғалтқыш блогы болды.

Дюплекс түрлері

Бір қатты рамада екі двигательді қамтитын дуплекс локомотивтер де сыналып көрді, бірақ олар айқын табысқа жете алмады. Мысалы, өте жоғары жылдамдықпен жүруге арналған Пенсильвания темір жолының T1 класты локомотивтері, қызмет ету кезегінде қайта-қайта туындайтын және ақыры шешілмейтін дөңгелек сырғанау мәселелеріне тап болды.

Түйіршікті локомотивтер

Локомотивтерде жоғары бастапқы айналу моменті және төмен жылдамдық қажет болған жағдайларда, дәстүрлі тікелей жетектік тәсіл жеткіліксіз болды. "Шей", "Климакс" және "Хейслер" сияқты "редукторлы" бу локомотивтері өнеркәсіптік, орман шаруашылығы, кен және тас карьерлеріндегі теміржолдарда осы қажеттілікті қанағаттандыру үшін әзірленді. Бұл үш типтің ортақ ерекшелігі – коленвал мен жетек доңғалақтары арасында редукторлы беріліс және жетек білігінің болуы болды. Бұл конструкция қозғалтқыштың жетек доңғалақтарына қарағанда әлдеқайда жоғары жылдамдықпен жұмыс істеуіне мүмкіндік берді, ал дәстүрлі конструкцияда бұл қатынас 1:1 құрайды.

Кэбби алға

Америка Құрама Штаттарында Оңтүстік Тынық мұхиты темір жолында кабинасы мен оттық бөлімі локомотивтің алдында, ал тендері түтін камерасының артында орналасқан кабиналы локомотивтер сериясы жасалды, сондықтан көліктің артқа қарай жүргендей көрінетін еді. Бұл тек маймен отын беру арқылы ғана мүмкін болды. Оңтүстік Тынық мұхиты осы конструкцияны таңдады, себебі локомотив тау тоннельдері мен қардан қорғалған учаскелерден өткенде, локомотив жүргізушісінің таза, түтінсіз ауамен тыныс алуын қамтамасыз ету қажет болды. Тағы бір түрі – «Камельбек» локомотиві, онда кабина қазандықтың ортасында орналасқан. Англияда Оливер Буллейд 1940 жылдардың соңында ұлттандыру кезеңінде SR Leader классының локомотивін жасады. Локомотив жан-жақты сынақтан өтті, бірақ бірнеше конструкциялық кемшіліктер (көмірмен отын беру және гильза клапандары) осы локомотивтің және жартылай құрастырылған басқа локомотивтердің бұзылуына әкелді. Буллейд кабина алдындағы конструкцияны Ирландияға әкелді, ол ұлттандырылғаннан кейін сол жерге көшті, онда ол «тұрпақ жағатын» локомотивті жасады. Бұл локомотив сәтті болды, бірақ Ирландия темір жолдарының дизельденуіне байланысты пайдаланудан шығарылды. Қазіргі таңдағы сақталған жалғыз кабина алдындағы локомотив – Калифорния штатының Сакраменто қаласындағы 4294 нөміріндегі Оңтүстік Тынық мұхиты локомотиві. Францияда үш Heilmann локомотиві кабина алдындағы конструкциямен салынған.

Бу турбиналары

Бу турбиналары бу локомотивтерінің жұмысын және тиімділігін арттыру мақсатында ойлап табылды. Әртүрлі елдерде тікелей жетекті және электрлік беріліс қолданылатын бу турбиналарымен жүргізілген тәжірибелер көбінесе нәтижесіз аяқталды.

Бу-электрлік локомотив

Булы электр локомотивтері дизельдік электр локомотивтері сияқты электрлік жетекті пайдаланады, бірақ дизельдік қозғалтқыш орнына бу машинасы генераторды іске қосу үшін қолданылады. Мұндай үш локомотивті француз инженері Жан Жак Хейльман 1890 жылдары салған.

Санаттау

Бу локомотивтері дөңгелектерінің орналасуы бойынша жіктеледі. Осы үшін екі басты жүйе бар: Уайт нотациясы және UIC жіктелуі. Көптеген ағылшын тілінде сөйлейтін және Ұлт Достастығы елдерінде қолданылатын Уайт нотациясы, дөңгелектердің әр жиынтығын санмен көрсетеді. Бұл сандар әдетте қуаты жоқ жетекші дөңгелектердің санын, одан кейін жетек дөңгелектердің санын (кейде бірнеше топта), содан кейін қуаты жоқ артқы дөңгелектердің санын көрсетеді. Мысалы, тек 4 жетек дөңгелегі бар локомотив дөңгелектер тізімі ретінде жіктеледі. 4 дөңгелекті жетекші тіркемесі, 6 жетек дөңгелегі және 2 дөңгелекті артқы тіркемесі бар локомотив әртүрлі дөңгелектер тізімі ретінде жіктеледі. Әртүрлі тізімдерге әдетте сол тізімнің алғашқы қолданылуын көрсететін атаулар берілді; мысалы, "Санта-Фе" типі, өйткені алғашқы үлгілер Атчисон, Топека және Санта-Фе темір жолы үшін салынған. Бұл атаулар ресми емес түрде берілді және аймаққа, тіпті саяси жағдайға байланысты өзгерді. UIC жіктелуі көбінесе Ұлыбританиядан басқа Еуропа елдерінде қолданылады. Ол тізбектелген дөңгелек жұптарын (бейресми түрде "осьтер") жетек емес дөңгелектер үшін санмен, ал жетек дөңгелектер үшін үлкен әріптермен белгілейді (A=1, B=2, және т.б.). Демек, Уайт тізімі 2C1 UIC тізімімен тең болады. Көптеген теміржолдарда локомотивтер топтарға бөлінді. Бұл қызметте бір-бірін алмастыра алатын локомотивтерді білдірді, бірақ көбінесе топ бір дизайнды білдірді. Әдетте топтарға дөңгелектер тізіміне негізделген белгілі бір кодтар берілді. Топтарға сондай-ақ, Pug (кішкентай маневрлік локомотив) сияқты лақап аттар берілді, бұл локомотивтердің ерекше ерекшеліктерін (кейде жағымсыз) көрсетеді.

Өлшем

Булы локомотив дәуірінде локомотивтің өнімділігін бағалау үшін екі негізгі өлшем қолданылды. Алғашқыда локомотивтер соғу күшімен бағаланды, яғни жетекші дөңгелектердің рельс басындағы бір толық айналымында дамыған орташа күшпен. АҚШ-та бұл көрсеткіш әдетте 0,85-ке тең қойылады, бірақ максималды кесу шегі 50–75% болатын локомотивтерде төмендеуі мүмкін. Соғу күші – жүргізуші дөңгелектердің бір айналымы кезіндегі орташа күш есептеледі, себебі күштің шамасы айналым бойында тұрақты болмайды. Айналымның кейбір кезеңдерінде тек бір поршень бұрылу моментін тудырады, ал басқа кезеңдерінде екі поршень де жұмыс істейді. Барлық қазандықтар бірден толық қуатты жеткізбейді, сонымен қатар айналу жылдамдығы артқан сайын соғу күші де төмендейді. Малет локомотивтері де ұқсас өзгерістерден өтті, бастапқыда көмекші локомотивтерден бастап, әлдеқайда үлкен оттықтары бар негізгі магистральдық локомотивтерге айналды; олардың жетекші дөңгелектерінің де диаметрі үлкейтіліп, жылдамдық артуына жағдай жасалды.

Ең көп өндірілген кластар

Әлемде ең көп өндірілген бір класты бу локомотивтері – Ресейдің Е класты бу локомотивтері, олардың шамамен 11 000 данасы Ресейде және Чехословакия, Германия, Швеция, Венгрия және Польша сияқты елдерде өндірілген. Орыс локомотивтерінің О класы 1890-1928 жылдар аралығында салынған 9 129 локомотивтен тұрды. Неміс DRB Class 52 Kriegslok локомотивтерінің шамамен 7 000 данасы жасалды. Ұлыбританияда GWR 5700 класының 863 және Лондон және Солтүстік-Батыс темір жолының DX класының 943 локомотиві, соның ішінде Ланкашир және Йоркшир темір жолы үшін 86 қозғалтқыш салынды.

Ұлыбритания

1923 жылғы топтастыру актісіне дейін Ұлыбританияда локомотивтерді өндіру әртүрлі болды. Ірі теміржол компаниялары локомотивтерді өз шеберханаларында жасаса, кіші компаниялар мен өнеркәсіптік кәсіпорындар сырттан тапсырыс берді. Басты теміржол компанияларының өздігінен құрастыру саясатының арқасында сыртқы құрылысшылар үшін үлкен нарық қалыптасты. Мысалы, Мелтон Констебльдегі шеберхана Мидленд және Ұлы Солтүстік бірлескен темір жолы үшін локомотивтерді күтіп, құрастырды. Бостон (алғашқы GNR құрылысы) және Хорвич шеберханалары да осындай жұмыстардың қатарында болды. 1923 жылдан 1947 жылға дейін «Үлкен Төрттік» теміржол компаниялары (Ұлы Батыс темір жолы, Лондон, Мидленд және Шотландия темір жолы, Лондон және Солтүстік-Шығыс темір жолы, Оңтүстік темір жолы) локомотивтердің көп бөлігін өздері жасады. Өз шеберханалары толық жүктелген кезде ғана (немесе соғыс кезінде үкімет талап еткен стандарттау салдарынан) сырттан локомотивтер сатып алатын. 1948 жылдан бастап Британ теміржолы (BR) бұрынғы «Үлкен Төрттікке» (қазір «Аймақтар» деп аталатын) өз суреттемелерін өндіруге рұқсат берді, сонымен қатар әр аймақтың ең жақсы қасиеттерін біріктіретін стандартты локомотивтерді жасады. 1955 жылы дизельдік локомотивтерді енгізу саясаты қабылданғанымен, BR 1960 жылға дейін жаңа бу локомотивтерін жасауын жалғастырды, ал соңғы локомотивке «Evening Star» деген ат берілді. Кейбір тәуелсіз өндірушілер бірнеше жыл бойы бу локомотивтерін жасады, ал 1971 жылы Хунслет компаниясы соңғы британдық өнеркәсіптік бу локомотивін құрастырды. Содан бері бірнеше мамандандырылған өндірушілер тар және миниатюралық теміржолдарға арналған шағын локомотивтерді жасауды жалғастырып келеді, бірақ олардың басты нарығы туристік және мұралық теміржол секторы болғандықтан, мұндай локомотивтерге деген сұраныс шектеулі. 2008 жылдың қараша айында 60163 нөміріндегі «Tornado» жаңадан салынған магистральдық бу локомотиві Ұлыбританияның магистральдық теміржолдарында сынақтан өтті.

Швеция

XIX ғасыр мен XX ғасырдың басында Швецияның көптеген бу локомотивтері Ұлыбританияда жасалған. Бірақ кейіннен көптеген бу локомотивтерін жергілікті зауыттар, оның ішінде Троллхеттандағы NOHAB және Фалундағы ASJ құрастырды. Ең табысты түрлерінің бірі – пруссиялық P8 класынан үлгі алған "B" класы болды. Суық соғыс кезінде көптеген швед бу локомотивтері соғыс жағдайына дайындалып сақталды. 1990 жылдары бұл локомотивтер коммерциялық емес ұйымдарға немесе шетелге сатылды, сондықтан шведтік B, S және E2 кластағы локомотивтерді қазір Ұлыбританияда, Нидерландыда, Германияда және Канадада кездестіруге болады.

Америка Құрама Штаттары

Америкалық теміржолдарға арналған локомотивтер, бу машиналарының алғашқы кезеңдерінен басқа, көбінесе АҚШ-та жасалған, импорт өте аз болды. Бұл, АҚШ нарықтарының ерекшелігіне байланысты болды, онда бастапқыда көптеген шағын нарықтар бір-бірінен үлкен қашықтықта орналасқан, ал Еуропадағы нарықтар тығыз орналасқан. Сондықтан, арзан, берік және арзан құрылған, күтімі оңай жолдарда ұзақ қашықтыққа жүре алатын локомотивтер қажет болды. Локомотивтерді кең ауқымда өндіруге қол жеткеннен кейін, жергілікті талаптар мен жол жағдайларына бейімдеуді қажет ететін, шетелден локомотив сатып алудың артықшылығы азайды. Еуропалық және АҚШ-тағы локомотивтердің конструкциялық жетілдірулері, нарықтағы консервативтік және баяу өзгерістерді ескере отырып, өндірушілер тарапынан қолданылған кезде енгізілді. Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде салынған USRA стандартты локомотивтерін есептемегенде, АҚШ-та бу локомотивтерін жасау әрқашан жартылай бейімделген түрде жүргізілді. Теміржолдар өздерінің нақты талаптарына сәйкес локомотивтерге тапсырыс берді, бірақ кейбір негізгі конструкциялық ерекшеліктер сақталды. Теміржолдардың әрқайсысының өзіндік ерекшеліктері болды, мысалы, Пенсильвания теміржолы және Солтүстік Ұлы теміржолы Белпаир оттық камерасын қалайтын. АҚШ-та ірі өндірушілер дерлік барлық теміржол компаниялары үшін локомотивтер жасады, бірақ дерлік барлық ірі теміржолдарда күрделі жөндеулерді жүргізе алатын шеберханалар болды, ал кейбір теміржолдар (мысалы, Норфолк және Батыс теміржолы және Пенсильвания теміржолы, екі құрастыру шеберханасы бар) локомотивтерді толығымен өз шеберханаларында жасады. АҚШ-та локомотивтер өндіретін компаниялардың қатарында Болдуин локомотивтер зауыты, Америкалық локомотив компаниясы (ALCO) және Лима локомотивтер зауыты бар. Барлығы 1830 жылдан 1950 жылға дейін АҚШ-та 160 000-нан астам бу локомотивтері салынды, олардың ішінде Болдуин ең үлкен үлеске ие болды, шамамен 70 000. Бу локомотивтеріне дизельдік-электр локомотивтерімен салыстырғанда, тұрақты және жиі күтім мен күрделі жөндеу қажет болды (Еуропа мен АҚШ-та жиі мемлекеттік реттелетін мерзімдерде). Күрделі жөндеу кезінде өзгерістер мен жаңартулар үнемі жасалатын. Жаңа құрылғылар қосылды, қанағаттандырмайтын ерекшеліктер алынып тасталды, цилиндрлер жақсартылды немесе ауыстырылды. Локомотивтің барлық бөлігі, соның ішінде қазандықтар, ауыстырылды немесе жаңартылды. Күтім немесе жаңартулар тым қымбат болған жағдайда, локомотивтер сатылып немесе пайдаланудан шығарылды. Балтимор және Огайо теміржолында екі локомотивтің бөлшектері алынып, қазандықтары екі жаңа Т класты локомотивке орнатылды, ал қалған дөңгелек бөліктерімен U класты локомотивтер жасалды, оларға жаңа қазандықтар қойылды. 1942 жылы Юнион Пасифик компаниясының үш цилиндрлі локомотивтері жоғары техникалық қызмет көрсету қиындықтарына байланысты екі цилиндрлі локомотивтерге айналдырылды.

Австралия

Сиднейде Clyde Engineering және Eveleigh теміржол шеберханалары New South Wales мемлекеттік теміржолдары үшін бу локомотивтерін жасады. Олардың ішінде C38 класы бар; алғашқы бесеуі Clyde-та, ал қалған 25 локомотив Eveleigh (13) және Newcastle маңындағы Cardiff (12) шеберханаларында салынды. Queensland-та бу локомотивтерін жергілікті Walkers компаниясы құрастырды. Сол сияқты, South Australian Railways да Adelaide қаласындағы Islington теміржол шеберханасында бу локомотивтерін жергілікті өндіріске енгізді. Victorian Railways өз локомотивтерінің көп бөлігін Newport шеберханаларында және Bendigo қаласында жасады, ал бастапқыда локомотивтер Ballarat қаласындағы Phoenix Foundry құю зауытында салынды. Newport шеберханаларында салынған локомотивтер тар жолға арналған nA класынан бастап, H класына дейін болды – Австралияда жұмыс істеген ең үлкен стандартты локомотив, салмағы 260 тонна. Дегенмен, Австралияда пайдаланылған ең үлкен локомотив атағы 263 тонналық New South Wales AD60 класындағы Garratt локомотивіне тиесілі, ол Англиядағы Beyer, Peacock & Company компаниясымен салынған. Western Australia-да пайдаланылған көптеген бу локомотивтері Ұлыбританияда салынған, бірақ кейбір үлгілер Western Australian Government Railways-тің Midland теміржол шеберханасында жергілікті жерде жобаланып, салынды. 1943 жылы пайдалануға берілген 10 WAGR S класындағы локомотивтер Western Australia-да толығымен жобаланып, салынған бірден-бір бу локомотивтері класы болды, ал Midland шеберханасы Australian Standard Garratt локомотивтерін бүкіл Австралия бойынша құрылыс бағдарламасына қатысты. Бұл соғыс кезеңіндегі локомотивтер Western Australia-дағы Midland, New South Wales-тағы Clyde Engineering, Victoria-дағы Newport және South Australia-дағы Islington қалаларында салынды және Австралияның барлық штаттарында әртүрлі қызметтер көрсетті. 1930 жылдары дизельдік қуат (әсіресе электрлік беріліспен) сенімді бола бастағандықтан, Солтүстік Америкада бекінді. Солтүстік Америкада будан толықтай дизельге көшу 1950 жылдары орын алды. Еуропа континентінде 1970 жылдары кең ауқымды электрлендіру бу қуатын ығыстырды. Бу – таныс технология, жергілікті жағдайларға жақсы бейімделген және отынның әртүрлі түрлерін қолдана алатындықтан, көптеген елдерде 20 ғасырдың соңына дейін қолданылып келді. Бу қозғалтқыштарының жылу тиімділігі қазіргі дизельдік қозғалтқыштарға қарағанда әлдеқайда төмен, сондықтан оларды жұмыс істеу үшін үнемі күтіп-ұстау және жұмыс күші қажет. Теміржол желісінің көптеген нүктелерінде су қажет, бұл Америка Құрама Штаттары, Австралия және Оңтүстік Африканың кейбір аймақтарындағы шөлді жерлерде үлкен мәселе тудырады. Су бар жерлерде ол қатты болуы мүмкін, бұл кальций карбонаты, магний гидроксиді және кальций сульфатынан тұратын "қабық" пайда болуына әкелуі мүмкін. Кальций және магний карбонаттары құбырлар мен жылу алмастырғыштардың ішкі бетінде ақ түсті қатты заттар ретінде жиналады. Бұл шөгінді негізінен бикарбонат иондарының термиялық ыдырауынан пайда болады, бірақ карбонат ионының қанығу концентрациясында болған жағдайларда да пайда болуы мүмкін. Нәтижесінде пайда болған қабық құбырлардағы су ағынын шектейді. Қазандарда шөгінділер суға жылу беруді нашарлатады, жылу тиімділігін төмендетеді және металл қазандық бөліктерінің қызып кетуіне мүмкіндік береді. Екі цилиндрлі бір кеңейтілген бу локомотивінің жетек дөңгелектеріндегі поршеньді механизм рельстерді соққыға ұшыратады (соққы эффектісі), сондықтан оған көбірек күтім қажет. Көмірден бу шығару бірнеше сағатқа созылып, ауаның ластануына себеп болды. Көмірді жағу локомотивтеріне кезек ауысымдары арасында отты тазарту және күлді шығару қажет болды. Салыстырмалы түрде дизельді немесе электрлік локомотивтер жаңа, арнайы жасалған қызмет көрсету орындаларынан пайда алды. Бу локомотивтерінен шыққан түтін де жағымсыз деп есептелді; алғашқы электрлік және дизельдік локомотивтер түтінді азайту талаптарына жауап ретінде жасалды, бірақ дизельдік түтіннің, әсіресе бос жүріс кезінде, көрінбейтін ластану деңгейі ескерілмеді. Алайда, кейбір елдерде электрлік локомотивтеріне қуат көбінесе көмірмен жұмыс істейтін электр станцияларында өндірілетін будан алынады.

Климаттың өзгеруі

Ұлыбританияда бу локомотивтерін болашақта пайдалану климаттық өзгерістерге қатысты үкімет саясатының салдарынан күмәнді болып тұр. Heritage Railway Association (Мұра теміржолдары қауымдастығы) барлық партиялық парламенттік тобымен бірлесіп, көмірмен жұмыс істейтін бу локомотивтерін іске қосуды жалғастыру үшін жұмыс істеп жатыр. Көптеген туристік теміржолдар қоршаған ортаға тигізетін зиянды азайту мақсатында мұнаймен жұмыс істейтін бу локомотивтерін пайдаланады (немесе локомотивтерін мұнаймен жұмыс істеуге ауыстырады), себебі локомотивтерге қажетті сападағы және өлшемдегі көмірді табудан мұнай отынын алу оңайырақ. Мысалы, Grand Canyon Railway (Гранд-Каньон теміржолы) бу локомотивтерін қолданылған өсімдік майымен жұмыс істетеді. Coalition for Sustainable Rail (CSR) (Тұрақты теміржол коалициясы) атты ұйым торттандырылған биомассадан жасалған, көмірге экологиялық балама болатын материалды әзірлеп жатыр. 2019 жылдың басында олар биоотынның тиімділігін бағалау үшін Everett Railroad (Эверетт теміржолы) компаниясын пайдаланып, бірқатар сынақтар жүргізді, нәтижелері оң болды. Биоотын көмірге қарағанда сәл жылдам және ыстық күйіп жатқаны анықталды. Жобаның басты мақсаты – туристік теміржолдардағы тарихи бу локомотивтері үшін тұрақты отын табу, бірақ CSR болашақта торттандырылған биомассамен жұмыс істейтін бу локомотивтері дизельдік локомотивтерге қарағанда экологиялық және экономикалық тұрғыдан тиімді балама бола алады деп санайды. Бу локомотивтері монета коллекционерлері үшін танымал тақырып. Мексиканың 1950 жылғы күміс 5 песо монетасының артқы жағында бу локомотиві бейнеленген. 20 еуролық Biedermeier Period (Бидермейер дәуірі) монетасының алдыңғы жағында 11 маусым 2003 жылы шығарылып, Австрияның алғашқы теміржолындағы Kaiser Ferdinands Nordbahn (Кайзер Фердинандс Нордбан) бағытындағы алғашқы бу локомотиві (Ajax) бейнеленген. Ajax-ты бүгінге дейін Венаның техникалық мұражайында көруге болады. 50 State Quarters (50 штаттық монеталар) бағдарламасының аясында АҚШ-тың Юта штатын бейнелейтін монета 1869 жылы Promontory Summit (Промонтори Саммит) жеріндегі Бірінші құрлықарлық теміржолдың екі бөлігінің қосылу салтанатын көрсетеді. Монетада екі компанияның локомотивтері алтын тікенекті қадап жатқан кезде бір-біріне қарама-қарсы тұрған бейнесі бейнеленген. Кендзи Миязаваның "Night on the Galactic Railroad" (Галактикалық теміржолдағы түн) романы жұлдыздар арасында саяхаттайтын бу поезды туралы идеяға негізделген. Миязаваның романы кейіннен Лейджи Мацумотоның сәтті "Galaxy Express 999" (Галактика экспресі 999) сериясына әсер етті. Жапондық тағы бір телешоу франшизасы – Super Sentai (Супер Сентай), онда бу локомотивтеріне негізделген монстрлар бар. Mega Man (Мейірімді адам) сериясының бесінші бөліміндегі Charge Man (Чардж Мэн) атты робот шебері бу локомотивінің моделіне негізделген.