Схема паровозных тележек 4-8-4: Описание и эволюция

Введение

Колёсная схема локомотива

В системе Уайта для классификации паровозов, обозначение 4-8-4 указывает на колёсную формулу, состоящую из четырёх бегунковых колёс на двух осях, восьми движущих колёс, соединённых в пару, на четырёх осях и четырёх поддерживающих колёс на двух осях. Этот тип был впервые применён компанией Northern Pacific Railway и изначально назывался Northern Pacific, однако с момента появления этого локомотива железнодорожные фанаты и работники сократили это название. Чаще всего он известен как "Northern".

Разработка

Колесная формула 4-8-4 была развитием от типа 4-8-2 Mountain и, как и типы 2-8-4 Berkshire и 4-6-4 Hudson, являлась примером концепции "Super Power" в конструкции паровозов, использовавшей увеличенную топку, которую могла поддерживать четырехколесная поддерживающая тележка, что позволяло повысить паропроизводительность. Четырехколесная направляющая тележка обеспечивала устойчивость на скорости, а восемь движущих колес – повышенное сцепление. Тип 4-8-4 получил развитие в США вскоре после того, как компания Lima Locomotive Works представила концепцию "Lima Super Power" в 1925 году, создав тяжелые локомотивы типа 2-8-2 и 2-8-4. Прототип был построен компанией American Locomotive Company (ALCO) для Северной Тихоокеанской железной дороги (NP) в 1926 году и оснащен очень большой топкой с колосниковой решеткой, предназначенной для сжигания низкокачественного бурого угля. Четырехколесная поддерживающая тележка весила примерно больше, чем двухколесные тележки того времени, и могла нести дополнительный вес котла; разница в весе использовалась для увеличения объема котла. Тип 4-8-4 появился, когда большинство важных усовершенствований конструкции паровозов уже были доказаны, включая перегреватели, механические топки, внешний механизм привода и поддерживающая тележка Delta. Цельнолитые стальные рамы с интегрированными цилиндрами обеспечивали прочность и жесткость, необходимые для использования роликовых подшипников. В 1930 году компания Timken использовала Timken 1111, локомотив типа 4-8-4, построенный ALCO с роликовыми подшипниками на всех осях, чтобы продемонстрировать преимущества своих герметичных роликовых подшипников. Впоследствии Timken 1111 был продан NP, где он стал NP № 2626, их единственным локомотивом класса A1. В 1943 году из Ислингтонских мастерских в Аделаиде был поставлен первый из двенадцати обтекаемых локомотивов класса 520 Южно-Австралийских железных дорог. Несмотря на свои большие размеры, они были спроектированы для движения по легко построенным путям, при этом вес локомотива распределялся на восемь осей. Соединенные колеса диаметром были специально сбалансированы для плавной езды. Трехцилиндровый локомотив класса H типа 4-8-4 Викторианских железных дорог, построенный в 1941 году, был предназначен для тяжелой пассажирской работы на линии между Мельбурном и Аделаидой. Он был самым большим паровозом, построенным в Австралии, и после NSWGR D57 4-8-2, вторым по мощности не сочлененным локомотивом. Это был один из пяти австралийских классов трехцилиндровых локомотивов типа 4-8-4. Строительство трех локомотивов началось на Ньюпортских мастерских в 1939 году и было изготовлено три комплекта рам. Хотя работы были приостановлены из-за начала Второй мировой войны, нехватка тяговой мощности, вызванная увеличением военного трафика, привела к разрешению на завершение строительства головного локомотива класса H220. Локомотив был введен в эксплуатацию 7 февраля 1941 года, но остался единственным представителем класса, поскольку два других частично построенных локомотива так и не были завершены. Поскольку необходимые модернизации линии до Аделаиды были отложены, H220 работал только на линии между Мельбурном и Альбери в Новом Южном Уэльсе.

The 4 8 4 wheel arrangement was a progression from the 4 8 2 Mountain type and, like the 2 8 4 Berkshire and 4 6 4 Hudson types, an example of the "Super Power" concept in steam locomotive design that made use of the larger firebox that could be supported by a four wheel trailing truck, which allowed greater production of steam. The four wheel leading truck gave stability at speed and the eight driving wheels gave greater adhesion. The 4 8 4 type evolved in the United States soon after the Lima Locomotive Works introduced the concept of "Lima Super Power" in 1925, making heavy 2 8 2 and 2 8 4 locomotives. The prototype was built by American Locomotive Company (ALCO) for the Northern Pacific Railway (NP) in 1926, with a very large firebox with a grate, designed to burn low quality lignite coal. The four wheel trailing truck weighed about more than two wheel trucks of the time and could carry an additional of engine weight; the difference of was available for increased boiler capacity. The 4 8 4 type arrived when nearly all the important steam locomotive design improvements had already been proven, including Superheaters, mechanical stokers, outside valve gear and the Delta trailing truck. One piece, cast steel bed frames with integrally cast cylinders gave the strength and rigidity to use Roller bearings. In 1930, the Timken Company used the Timken 1111, a 4 8 4 built by ALCO with roller bearings on all axles, to demonstrate the value of their sealed roller bearings. The Timken 1111 was subsequently sold to the NP, where it became NP No. 2626, their sole Class A 1 locomotive. In 1943, the first of twelve streamlined South Australian Railways 520 class locomotives were delivered from the Islington Workshops in Adelaide. Although they were large locomotives, they were designed to run on lightly constructed track, with the engine's weight being spread over eight axles. Their diameter coupled wheels were specially balanced for running. The H class three cylinder 4 8 4 of the Victorian Railways, built in 1941, was designed for heavy passenger work on the line between Melbourne and Adelaide. Nicknamed Heavy Harry, it was the largest steam locomotive built in Australia and, after the NSWGR D57 4 8 2, the second most powerful non articulated locomotive. It was one of the five Australian classes of three cylinder 4 8 4 locomotives. Construction of three locomotives commenced at the Newport Workshops in 1939 and three sets of frames were manufactured. Although work was halted due to the outbreak of the Second World War, a shortage of motive power caused by increased wartime traffic resulted in authorisation being given for the completion of class leader H220. The locomotive went into service on 7 February 1941, but remained the sole member of the class because the other two partly built locomotives were never completed. Since the necessary upgrades to the Adelaide line was deferred, H220 operated only on the line between Melbourne and Albury in New South Wales.

Бразилия

Для удовлетворения острой нехватки локомотивов в Бразилии после Второй мировой войны, в 1946 году бразильская компания i=unset (DNEF) заказала у ALCO 27 уменьшенных американских локомотивов 4-8-4 Niágara. Эти локомотивы были поставлены в i=unset (VFRGS), который затем приобрел еще пятнадцать непосредственно у ALCO в 1947 году. Они были обозначены как класс 1001. В 1956 и 1957 годах некоторые из них были проданы в Боливию. Локомотивный завод Baldwin поставил аналогичные локомотивы 1000 4-8-4 для i=unset (RMV no. 601 - 604), i=unset (RVPSC no. 801 - 806) и i=unset (NOB no. 621 - 623). После ухода на пенсию из французской компании i=unset (SNCF), французский инженер Андре Шапелон был назначен главным конструктором локомотивов 1000 4-8-4 в консорциуме продаж i=unset (GELSA), принадлежащем французскому государству. В 1949 году был подписан контракт между DNEF и GELSA на строительство 24 локомотивов 4-8-4 с осевой нагрузкой. В заказ также вошли 66 локомотивов 2-8-4 Berkshire. Все девяносто локомотивов были доставлены к январю 1953 года. 24 локомотива класса 242F Niágara были построены Société de Construction des Batignolles (fr). Это были двухцилиндровые локомотивы с простым расширением пара, предназначенные для сжигания некачественного местного угля с низкой теплотворной способностью, с движущими колесами диаметром и площадью колосниковой решетки. Они были соединены с большими тендерами, имеющими угольную вместимость. Топка Belpaire включала камеру сгорания, а давление в котле было высоким. DNEF распределил локомотивы между четырьмя государственными железными дорогами Бразилии. В условиях бразильских железных дорог эти современные локомотивы не пользовались популярностью у местных железнодорожников и не использовались в той мере, на которую надеялись. Их максимальная осевая нагрузка ограничивала их полезность, как и их длинные тендеры. В некоторых местах поворотные круги были слишком короткими для разворота локомотивов, и их приходилось разворачивать на треугольниках. Кроме того, в технических условиях строительства требовалось, чтобы локомотив был способен развивать максимальную скорость и проходить кривые с минимальным радиусом. Последнее оказалось предметом споров, когда выяснилось, что радиус некоторых кривых был меньше. В результате локомотивы участвовали в ряде сходов с рельсов. В конце 1960-х годов их перевели с пассажирских поездов первого класса. Некоторые локомотивы, выделенные для Южной Бразилии, также испытывались в Боливии.

To meet the acute locomotive shortages in Brazil after the Second World War, 27 scaled down American 4 8 4 Niágara locomotives were ordered by the Brazilian i=unset (DNEF) from ALCO in 1946. These locomotives were supplied to the i=unset (VFRGS), which then purchased another fifteen directly from ALCO in 1947. They were designated the 1001 class. In 1956 and 1957, some of them were sold to Bolivia. The Baldwin Locomotive Works supplied similar 1000 4 8 4 locomotives to the i=unset (RMV no. 601 to 604), the i=unset (RVPSC no. 801 to 806) and the i=unset (NOB no. 621 to 623). After his retirement from the i=unset (SNCF) in France, French engineer André Chapelon was appointed as the chief designer of 1000 4 8 4 locomotives at the French state owned sales consortium i=unset (GELSA). In 1949, a contract was signed between DNEF and GELSA for the construction of 24 4 8 4 locomotives with a axle load. The order also included 66 2 8 4 Berkshires. All ninety locomotives were delivered by January 1953. The 24 class 242F Niágara locomotives were built by Société de Construction des Batignolles (fr). They were two cylinder simple expansion locomotives, designed to burn poor quality local coal with a low calorific thermal value, with coupled wheels of diameter and a grate area of They were coupled to big tenders which a coal capacity of The Belpaire firebox included a combustion chamber and the boiler pressure was a high One member of the class was tested on the 1000 Reseau Breton line in France before being shipped to Brazil. The DNEF allocated the locomotives to four of Brazil's state railways. Under Brazilian railway conditions, these modern locomotives were not popular with local railwaymen and were not used as much as had been hoped. Their maximum axle load of restricted their usefulness, as did their long tenders. In some places the turntables were too short to turn the locomotives and they had to be turned on triangles. In addition, the building specifications had called for a locomotive capable of a maximum speed of and the ability to negotiate curves with a minimum radius of This last point proved to be a source of contention when it was later discovered that the curves in some places were of less than radius. As a consequence, the locomotives were involved in a number of derailments. In the late 1960s, they were relegated down from first class passenger trains. Some locomotives, allocated to Southern Brazil, were also tried in Bolivia.

Канада

Поскольку канадские магистрали, как правило, прокладывались с помощью рельсов, канадские локомотивы типа 4-8-4 были тяжелыми, с осевой нагрузкой до… Когда Канадская национальная железная дорога (CN) представила свой первый локомотив типа 4-8-4 в 1927 году, она присвоила ему название "Конфедерация" в честь 60-й годовщины Канадской конфедерации. Всего CN эксплуатировало 160 локомотивов "Конфедерация". В 1927 году было поставлено 40 локомотивов: 20 машин класса U-2a от Canadian Locomotive Company и 20 машин класса U-2b от Montreal Locomotive Works (MLW). Еще двадцать локомотивов класса U-2c поступили из MLW в 1929 году, а еще пять класса U-2d, также от MLW, в 1936 году. CN U-4a был одним из немногих обтекаемых локомотивов "Конфедерация"; пять машин были построены MLW и также введены в эксплуатацию в 1936 году. Локомотив U-4a № 6400 прославился в 1939 году, возглавив королевский поезд (см. Королевский тур по Канаде 1939 года) и будучи выставленным на Всемирной выставке в Нью-Йорке в том же году. В период с 1940 по 1944 год парк CN пополнился еще девяносто локомотивами "Конфедерация", построенными четырьмя партиями. Канадская тихоокеанская железная дорога (CPR) экспериментировала с колесной формулой 4-8-4 в 1928 году, построив два локомотива класса K-1a в своих мастерских Angus в Монреале – первые локомотивы в Канаде, построенные с цельной литой стальной рамой. Однако, поскольку магистрали CPR были построены по высоким стандартам, железная дорога предпочла разработать тип 4-6-4 "Hudson" для пассажирских перевозок, поскольку он обеспечивал достаточную мощность и был дешевле в обслуживании, а для тяжелых работ был выбран десятиколесный тип 2-10-4 "Selkirk". Тем не менее, несмотря на то, что два локомотива CPR типа "Northern" оставались единичными экземплярами, они на протяжении 25 лет успешно использовались на ночных пассажирских поездах между Монреалем и Торонто. Перед списанием в 1960 году они были переоборудованы для работы на мазуте и использовались для грузовых перевозок в прерийных провинциях.

Чили

В 1936 году немецкая компания Henschel & Son поставила чилийским государственным железным дорогам (FdE) десять локомотивов с осевой формулой 4-8-4 и шириной колеи 5 футов 6 дюймов, получивших обозначение Tipo 100. Они были названы Super Montañas (Супер-горы), поскольку появились после локомотивов Tipo 80 4-8-2 Mountain, представленных шесть лет ранее. Локомотивы были оснащены механическими нагнетателями и тендерами Vanderbilt и имели вес 185 тонн в рабочем состоянии. При испытаниях они развивали мощность при расходе угля и расходе воды на километр пути. Однако конструкция не получила дальнейшего развития, и FdE вернулась к осевой формуле 4-8-2 при последующих закупках. Локомотивы Tipo 100 использовались на линии от Альмеды до Талки до их замены дизельными локомотивами в 1969 году. Один из них, номер 1009, сохранился и находится в железнодорожном музее Сантьяго.

Китай

В 1933 году китайской железной дороге Пекин-Ханкоу потребовались новые локомотивы для линии Гуанчжоу-Шаогуань, где были уклоны около двух процентов, кривые малого радиуса и мосты с низкой грузоподъемностью. Поэтому требовался локомотив с высоким тяговым усилием и низкой осевой нагрузкой. В 1935 и 1936 годах 24 локомотива серии 600, компоновки 4-8-4, спроектированные и построенные в Соединенном Королевстве компанией Vulcan Foundry, были поставлены железной дороге. Локомотивы представляли собой значительное улучшение по сравнению с предыдущими моделями и включали более эффективный сверхнагреватель типа E и двухсторонний парораспределительный механизм для лучшего парообразования без увеличения размера котла, а компоновка 4-8-4 обеспечивала лучшее распределение веса. После завершения строительства железной дороги Чанша-Гуанчжоу в октябре 1936 года локомотивы были переведены для работы на северном участке между Ханкоу и Чанша на этой новой магистрали, соединявшей Гуанчжоу с Тяньцзинем и Пекином. После образования Китайской Народной Республики локомотивы были классифицированы как China Railways KF. Некоторые из локомотивов оставались в эксплуатации до начала 1970-х годов. Один из них, номер 607, сохранился в Национальном железнодорожном музее в Соединенном Королевстве, а другой находится в Китае, в Пекинском железнодорожном музее.

Чехословакия

Танковые локомотивы серии 477 Чехословацких государственных железных дорог, обозначенные как 60 4 8 4T, являются дальнейшим развитием тендерного локомотива CKD 4 8 2, которому в процессе переоборудования в танковый локомотив была добавлена четырехколесная поддерживающая тележка. Являясь одним из пяти известных классов трехцилиндровых локомотивов типа 4 8 4, они стали последними паровозами, поставленными Чехословацким государственным железным дорогам, последняя группа была построена в 1955 году. В основном использовались на местных пассажирских перевозках, регулярно тянули поезда по расписанию вплоть до 1981 года. На 2018 год сохранились три локомотива, два из которых (013 и 043) оставались в рабочем состоянии.

Франция

Единственный прототип, пронумерованный 242A1, локомотива i=unset (SNCF) был одним из пяти известных классов трехцилиндровых локомотивов типа 4-8-4. Он также отличался тем, что вместе с экспериментальным высокопроизводительным локомотивом New York Central Railroad в Соединенных Штатах, являлся одним из двух паровозов типа 4-8-4 с компаунд-машиной. Он был перестроен Андре Шапелоном из неуспешного трехцилиндрового локомотива 4-8-2 с простым расширением 1932 года, № 241.101, принадлежавшего i=unset, в локомотив 4-8-4 с компаунд-машиной. Этот замечательный локомотив достиг выдающейся мощности и эффективности в потреблении угля и воды, но дальнейшие экземпляры не были построены, поскольку SNCF сосредоточилась на электрической тяге для будущего развития локомотивного парка. № 242A1 подвергся испытаниям в ходе многочисленных пробегов, которые показали, что его мощность была сопоставима с мощностью существующих в то время электрических локомотивов SNCF. Впервые в Европе появился паровоз с осевой нагрузкой, который не только был не менее мощным, чем самый мощный существующий высокоскоростной электрический локомотив, но и мог неоднократно развивать максимальную мощность без каких-либо механических проблем. Развивая и с пиковой силой тяги и средней силой тяги ; ничто в Европе не могло с ним сравниться. Пока № 242A1 проходил испытания, инженеры-электрики проектировали локомотивы для линии между Парижем и Лионом, которая должна была быть электрифицирована. Рассматривался вариант создания электрического локомотива, который был бы немного мощнее успешного электрического локомотива типа 2D2 "Париж-Орлеан". Однако, когда стали известны результаты испытаний № 242A1, конструкция была в спешке изменена, чтобы обеспечить максимальную мощность при заданной осевой нагрузке, что привело к созданию класса 9100 с мощностью более чем на больше, чем у первоначального проекта. Производительность поездов "Мистраль" и других тяжелых пассажирских экспрессов не была бы столь выдающейся, если бы № 242A1 не существовал, и, следовательно, Андре Шапелон косвенно повлиял на конструкцию французских электрических локомотивов. Кроме того, № 242A1 продемонстрировал пригодность системы компаундирования Sauvage Smith для французских условий, и проекты будущих французских паровозов, которые были подготовлены, но так и не были реализованы, должны были использовать систему компаундирования Sauvage Smith. В эксплуатации № 242A1 был приписан к депо Ле-Ман и в период с 1950 по 1960 год перевозил экспресс-поезда по маршруту между Ле-Маном и Брестом. Однако он не прослужил долго и был списан и разобран в 1960 году.

The lone prototype, numbered 242A1, of the i=unset (SNCF) was one of the five known classes of three cylinder 4 8 4 locomotives. It also had the distinction, along with an experimental high pressure locomotive of the New York Central Railroad in the United States, of being one of the two compound 4 8 4s. It was rebuilt by Andre Chapelon from the unsuccessful 1932 three cylinder 4 8 2 simple expansion locomotive no. 241.101 of the i=unset into a 4 8 4 compound locomotive. This remarkable locomotive achieved extraordinary power outputs and efficiency in coal and water consumption, but no further examples were built since the SNCF focused on electric traction for its future motive power development. No. 242A1 was put through trials on many test runs which showed that this locomotive was equal in power output to the existing SNCF electric locomotives at the time. Here, for the first time in Europe, was a steam locomotive with a axle load which was not only at least as powerful as the most powerful existing high speed electric locomotive, but which could repeatedly achieve its maximum power without any mechanical trouble. Developing and with of peak tractive effort and of mean tractive effort; nothing in Europe could match it. While no. 242A1 was being tested, electrical engineers were designing the locomotives for the line between Paris and Lyon, which was to be electrified. An electric locomotive that was to be slightly more powerful than the successful Paris to Orléans 2 D 2 type electric locomotive was being contemplated. When the test results of no. 242A1 became known, however, the design was hurriedly changed to incorporate the maximum capacity possible with a axle load, resulting in the 9100 class with a power output of more than more than that of the original design. The performances of the Mistral and other heavy passenger express trains would therefore not have been so outstanding if no. 242A1 had not existed and Andre Chapelon therefore indirectly influenced French electric locomotive design. In addition, no. 242A1 demonstrated the suitability of the Sauvage Smith system of compounding for French conditions and the designs for future French steam locomotives that were prepared but never produced, were to make use of the Sauvage Smith compounding system. In service, no. 242A1 was allocated to the Le Mans depot and, between 1950 and 1960, it hauled express trains over the between Le Mans and Brest. It did not remain in service long, however, and was withdrawn and scrapped in 1960.

Германия

В 1939 году Deutsche Reichsbahn ввела в эксплуатацию два прототипа трехцилиндровых локомотивов DRB Class 06 2D2 h3, построенных компанией Krupp в 1938 году. Наряду с единственным 242A1 (SNCF) и единственным локомотивом класса H в Австралии, они были одними из пяти известных классов трехцилиндровых локомотивов типа 4-8-4. Из-за начала Второй мировой войны и проблем при строительстве, было произведено только два локомотива. Благодаря трем цилиндрам, колесам большого диаметра, высокому давлению в котле и высокой тяговой силе, они могли развивать максимальную скорость и перевозить поезд весом 650 тонн. Многие детали, такие как котел, были стандартизированы с деталями грузового локомотива DRG Class 45. Обтекаемый Class 06, единственный немецкий локомотив типа 4-8-4, был самым большим паровозом, когда-либо построенным в Германии. Оба локомотива были приписаны к депо во Франкфурте и использовались на линии до Эрфурта. Локомотив № 06.002 был уничтожен при бомбардировке во время войны, а № 06.001 просуществовал до 1951 года, когда был списан и разобран на металл. Конструкция котлов 06 и 45 была разработана по принципам Роберта Гарбе и Ричарда Пола Вагнера, известного как "Кунибальд", которые считали, что камера сгорания или паровые двигатели с двойным расширением не нужны при использовании перегретого пара. В то время как железные дороги DB в ФРГ модернизировали конструкцию Class 45, оснастив ее механическим кочегаром, в мощных локомотивах Class 06 Express не было необходимости; когда экспресс-движение было возобновлено, дизель-гидравлические и электровозы переменного тока DB класса V 200 и DB класса E 10 сделали любые инвестиции в паровозы довоенного периода неприемлемыми для руководства DB, несмотря на многочисленные предложения по улучшению от Фридриха Витте и Адольфа Гизля Гизлингена.

Мексика

В 1946 году i=unset (N de M) разместила заказы в American Locomotive Company и Baldwin Locomotive Works на шестьдесят локомотивов "Ниагара" для обслуживания своих основных экспресс-пассажирских маршрутов на модернизированных линиях, но заказ был сокращен до 32 в пользу дизель-электрических локомотивов. Эти локомотивы класса QR 1 использовались преимущественно на линиях к северу от Мехико и получили прозвище "Ла Макина". Все они были выведены из эксплуатации к концу 1960-х годов. Большинство сохранились, и локомотив № 3028, хотя и не в рабочем состоянии, был помещен на хранение на территории железной дороги New Hope and Ivyland Railroad в Нью-Хоуп, штат Пенсильвания.

Новая Зеландия

Новая Зеландия выбрала узкую колею 3 фута 6 дюймов для минимизации затрат на строительство железных дорог, а из-за гористой местности габарит погрузки был ограничен максимальной высотой 11 футов (3 м) и шириной 8 футов (2 м), что сделало его одним из самых строгих габаритов погрузки в мире. Это, несомненно, снизило стоимость строительства примерно двухсот туннелей на железнодорожной системе, но создало серьезные проблемы для конструкторов локомотивов, которые усугублялись ограничением осевой нагрузки. После Советского Союза и Южной Африки, Департамент железных дорог Новой Зеландии (NZR) располагал самым большим парком локомотивов типа 4-8-4 за пределами Северной Америки, насчитывающим 71 локомотив аналогичной конструкции классов K, KA и KB. После постройки тридцати локомотивов класса K, NZR усовершенствовала конструкцию, укрепив раму и внедрив другие улучшения, такие как роликовые подшипники на всех осях и пароперегреватели ACFI (Accessoires pour les Chemins de Fer et l'Industrie). Введенные в эксплуатацию с 1939 года, они также строились на собственных мастерских NZR, большинство из них с обтекаемыми кожухами для закрытия внешней трубопроводной сети систем подогрева питательной воды. Первые 35 локомотивов были обозначены как класс KA и работали на основных линиях Северного острова вместе со старыми локомотивами класса K.

Южная Африка

В период с 1953 по 1955 год Южноафриканские железные дороги (SAR) ввели в эксплуатацию пятьдесят локомотивов класса 25NC 4-8-4 Northern. Одиннадцать из них были построены компанией North British Locomotive Company (NBL), а 39 – компанией Henschel & Son. Локомотивы комплектовались тендерами типа EW1, установленными на шестиколесных тележках. Было построено две версии одного и того же локомотива: класс 25NC – неконденсационный, что отражено в суффиксе "NC" к номеру класса. Одновременно было закуплено 90 конденсационных локомотивов класса 25 для решения проблемы нехватки достаточного количества подходящей воды для локомотивов в засушливом регионе Кару. Проектирование конденсационного аппарата и огромного конденсационного тендера было выполнено компанией Henschel, которая построила один локомотив в комплекте с тендером, а также шестьдесят конденсационных тендеров, на которые у них был патент. Остальные 89 конденсационных локомотивов и тридцать тендеров были построены NBL. Локомотив класса 26, широко известный как "Красный Дьявол", был перестроен из локомотива класса 25NC № 3450, построенного компанией Henschel, инженером-механиком Дэвидом Уордейлом. Реконструкция проводилась в мастерских Salt River SAR в Кейптауне и основывалась на принципах, разработанных аргентинским инженером-механиком Ливио Данте Порта. Основными задачами модификаций были улучшение процесса сгорания и скорости образования пара для снижения выбросов черного дыма и устранения проблемы шлакообразования. Это было достигнуто за счет использования системы сжигания газогенераторного типа (GPCS), основанной на газификации угля в низкотемпературном слое, с последующим полным сжиганием газов над этим слоем. GPCS минимизирует количество воздуха, проходящего через слой угля, поскольку основной источник воздуха, необходимого для сгорания, поступает через вспомогательные воздухозаборники, расположенные по бокам топки над слоем угля. Модифицированный локомотив стал единственным представителем класса 26. По сравнению с немодифицированным локомотивом класса 25NC, "Красный Дьявол" продемонстрировал 28%-ную экономию угля и 30%-ную экономию воды (измеренную в грузовой эксплуатации), а также 43%-ное увеличение тягового усилия, основанное на максимальном зарегистрированном значении. Его приблизительный максимальный пробег при полной грузовой нагрузке на уклонах от 1% до 1 1/4% определялся запасом угля, а максимальный пробег – запасом воды. Максимальная зарегистрированная грузоподъемность при уклоне составляла на уклонах 2%, и он мог тянуть пассажирский поезд с постоянной скоростью на уклонах 1%. Однако большая мощность "Красного Дьявола" оказалась и его единственным недостатком. Класс 25NC уже был склонен к пробуксовке, а гораздо более мощный класс 26, сохранивший практически те же размеры, что и класс 25NC, был еще хуже. Он плохо проявлял себя при старте или на низких скоростях на крутых уклонах.

Between 1953 and 1955, the South African Railways (SAR) placed fifty Class 25NC 4 8 4 Northern locomotives in service. Designed under the direction of Chief Mechanical Engineer L. C. Grubb, eleven of these locomotives were built by North British Locomotive Company (NBL) and 39 by Henschel & Son. They were tended by Type EW1 tenders which rode on six wheeled bogies. Two versions of the same locomotive were built, the Class 25NC being the non condensing version, hence the "NC" suffix to the class number. Ninety Class 25 condensing locomotives were introduced simultaneously, acquired as a means to deal with the shortage of adequate supplies of suitable locomotive water in the arid Karoo. The design work on the engine's condensing apparatus and the enormous condensing tender was carried out by Henschel, who built one locomotive complete with tender as well as sixty of the condensing tenders, to which they held the patent. The other 89 condensing locomotives and thirty tenders were built by NBL. The Class 26, popularly known as the Red Devil, was rebuilt from Henschel built Class 25NC no. 3450 by mechanical engineer David Wardale. The rebuilding took place at the Salt River shops of the SAR in Cape Town and was based on the principles developed by Argentinian mechanical engineer Livio Dante Porta. The primary objectives of the modifications were to improve the combustion and steaming rate to reduce the emission of wasteful black smoke and to overcome the problem of clinkering. This was achieved by the use of a Gas Producer Combustion System (GPCS), which relies on the gasification of coal on a low temperature firebed so that the gases are then fully burnt above the firebed. The GPCS minimises the amount of air being drawn up through the firebed, the main source of air required for combustion being through ancillary air intakes located on the firebox sides above the firebed. The modified locomotive became the only Class 26. Compared to an unmodified Class 25NC, the Red Devil achieved a 28% measured saving on coal and a 30% measured saving on water, measured during freight service, and a 43% increase in drawbar power based on the maximum recorded drawbar power. Its approximate maximum range in full load freight service on 1% to 1 1/4% grades was based on its coal capacity, and based on its water capacity. The maximum recorded freight load hauled relative to gradient was on 2% grades, and it could haul a passenger train at a constant speed of on 1% grades. The Red Devil great power, however, also turned out to be its one weakness. The Class 25NC had already proven to be on the slippery side and the much more powerful Class 26, with essentially still the same dimensions as the Class 25NC, was even worse. It was a poor performer at starting or at low speeds on steep gradients.

Великобритания

В 1938 году Уильям Станиер рассматривал проект скоростного пассажирского локомотива схемы 4-6-4, а также версию 4-8-4 как мощный локомотив смешанного типа. Война прервала разработку пассажирских локомотивов, но в 1942 году Фэрберн, исполняющий обязанности главного инженера (CME), вновь изучил проект 4-8-4 как возможный послевоенный тип для быстрых грузовых составов с автоматической сцепкой. Хотя паровозов такой схемы не существовало, экспериментальный дизель-механический локомотив British Rail 10100 имел такую же колесную формулу, но был списан после поломки коробки передач, что привело к утрате интереса к проекту.

Соединенные Штаты

Американский 4-8-4 был тяжелым локомотивом, причем почти все образцы в Соединенных Штатах имели осевую нагрузку более чем на железных дорогах с рельсами весом , осевые нагрузки более чем были разрешены. Поэтому исключительно тяжелые 4-8-4 были введены в эксплуатацию на железных дорогах Atchison, Topeka and Santa Fe (Santa Fe), Chicago and North Western (CNW), Chesapeake and Ohio (C&O), Milwaukee Road (MILW), Northern Pacific (NP), Norfolk and Western (N&W), Spokane, Portland and Seattle (SP&S) и Western Maryland (WM). Santa Fe Class 2900 имел самую большую осевую нагрузку из всех, а также был самым тяжелым из когда-либо построенных 4-8-4, общим весом . Самыми легкими 4-8-4 в Соединенных Штатах были шесть локомотивов класса H 10 Toledo, Peoria and Western (TPW) с осевой нагрузкой .

The American 4 8 4 was a heavy locomotive, with nearly all examples in the United States having axle loads of more than On railroads with rail of , axle loads of more than were permitted. Exceptionally heavy 4 8 4s were therefore introduced on the Atchison, Topeka and Santa Fe (Santa Fe), Chicago and North Western (CNW), Chesapeake and Ohio (C&O), Milwaukee Road (MILW), Northern Pacific (NP), Norfolk and Western (N&W), Spokane, Portland and Seattle (SP&S) and Western Maryland (WM) railroads. The Santa Fe Class 2900 had the heaviest axle load of all at as well as being the heaviest 4 8 4s ever built, weighing total. The lightest 4 8 4s in the United States were the six H 10 class locomotives of the Toledo, Peoria and Western (TPW), with an axle load of
Some 4 8 4s were used on exceptionally long runs. The Santa Fe Heavy Mountains were rostered to haul the Chief and Fast Mail trains between La Junta, Colorado and Los Angeles across 1255 mile (2020 km), and also handled the Grand Canyon Limited between Los Angeles and Wellington, Kansas, across 1534 mile (2469 km). From 1942, they ran through from Los Angeles to Kansas City via the Belen Cutoff and Amarillo, Texas, a distance of 1789 mile (2879 km), setting a new record for through steam locomotive rosters. The Niagaras of the New York Central Railroad (NYC) also accomplished long runs on New York to Chicago passenger trains, including the Chicagoan and the Commodore Vanderbilt. The Northern Pacific 4 8 4s hauled the North Coast Limited across 1008 mile (1622 km) from St. Paul, Minnesota, to Livingston, Montana. The Great Northern S 2 Class of 4 8 4s hauled the Empire Builder across 1306 mile (2102 km) from St. Paul, Minnesota to Wenatchee, Washington and possibly as far west to Seattle, a maximum distance of 1400 mile (2253 km). Several of the earlier 4 8 4 locomotive models were modified or rebuilt during their service lives. Santa Fe developed their 4 8 4s for years, and named the classes based on the number of the first locomotive in the class. The fourteen 3751 class locomotives that were introduced in 1927 and 1928 were of conservative design, with diameter driving wheels and a boiler pressure of In 1938, these locomotives were rebuilt with more modern features, including new diameter Boxpok driving wheels, increased size steam passages to and from the cylinders, the boiler pressure raised to and roller bearings on all engine axles. This gave them a maximum drawbar power of at Engine no. 3752 was equipped with Franklin rotary cam poppet valve gear and achieved the very low steam rate of 13.5 lb per indicated horsepower hour (2.28 mg/J). These locomotives were permitted to run at , but they were alleged to have exceeded several times. The S 2 Class Northerns of the Great Northern Railway were rebuilt to have Timken roller bearings on every axle in 1945, replacing their original plain bearings. Vestibule cabs were added to engine 2577 in the early 1930s and engines 2582, 2586, 2587 and 2588 by the late 1940s. Some Northern locomotives were also rebuilt from older engines. Between 1945 and 1947, the Reading Railroad rebuilt thirty of their heavy I 10 class 2 8 0 Consolidations to booster fitted 4 8 4 Northern locomotives with diameter driving wheels. An additional ring was added at the smokebox end of the boiler, which increased the length of the boiler tubes from 13 feet (4 m) to 20 feet (6 m), and a larger smokebox was installed which increased the distance between the tube plate and the chimney centre line from to Steam pressure was raised from Four syphons were fitted, three in the firebox proper and one in the combustion chamber. A twelve wheeled tender was attached, weighing 167 tons in working order, with a capacity of 23.5 tons of coal and of water. A new cast steel frame was used, with the cylinders cast integral and roller bearings on all axles. They were reclassified to T1 and numbered 2100 to 2129. Two of these locomotives, preserved for hauling special trains, were still in use in 1963. The Northerns were workhorses that went without much public recognition, with a few exceptions. The Class GS 4 Golden State locomotives of Southern Pacific (SP), of which 36 were built by Lima Locomotive Works in 1941 and 1942, were semi streamlined and were given a striking livery with a broad orange valence over the wheels below a narrow red band that came halfway up the cab windows. The locomotives headed the Coast Daylight train on the railroad's Coast Line between Los Angeles and San Francisco. The television program The Adventures of Superman was introduced with a shot of an SP GS 4 as the announcer declared that Superman was "more powerful than a locomotive." One of them, Southern Pacific 4449, has been restored and is in operating condition. Even after the demise of steam, the Northern type has been in the spotlight of publicity and, along with Union Pacific 844 of the Union Pacific FEF Series and Norfolk and Western 611 of the Norfolk and Western Class J series, among other Northerns, have been the favoured type to provide mainline excursions in the United States. The former is the only steam locomotive of a Class I railroad never to have been retired.

Некоторые 4-8-4 использовались на исключительно длинных маршрутах. Santa Fe Heavy Mountains были приписаны к поездам Chief и Fast Mail между Ла-Хунтой, Колорадо, и Лос-Анджелесом на расстоянии 1255 миль (2020 км), а также обслуживали Grand Canyon Limited между Лос-Анджелесом и Веллингтоном, Канзас, на 1534 мили (2469 км). С 1942 года они проходили из Лос-Анджелеса в Канзас-Сити через Беленский отрезок и Амарилло, штат Техас, на расстояние 1789 миль (2879 км), установив новый рекорд для сквозных паровозов. Niagara железной дороги New York Central Railroad (NYC) также выполняли дальние рейсы на пассажирских поездах между Нью-Йорком и Чикаго, включая Chicagoan и Commodore Vanderbilt. Northern Pacific 4-8-4 перевозили North Coast Limited на 1008 миль (1622 км) от Сент-Пола, Миннесота, до Ливингстона, Монтана. Great Northern S 2 класса 4-8-4 перевозили Empire Builder на 1306 миль (2102 км) от Сент-Пола, Миннесота, до Вэначи, Вашингтон, и, возможно, до Сиэтла, на максимальное расстояние 1400 миль (2253 км). Несколько более ранних моделей локомотивов 4-8-4 были модифицированы или перестроены в течение срока службы. Santa Fe разрабатывали свои 4-8-4 годами и называли классы по номеру первого локомотива в классе. Четырнадцать локомотивов класса 3751, введенных в эксплуатацию в 1927 и 1928 годах, имели консервативную конструкцию, с ведущими колесами диаметром и давлением в котле . В 1938 году эти локомотивы были перестроены с более современными функциями, включая новые ведущие колеса Boxpok диаметром, увеличенные паропроходы к цилиндрам и от них, повышенное давление в котле и роликовые подшипники на всех осях двигателя. Это дало им максимальную силу тяги при двигателе № 3752 был оснащен роторным кулачковым распределительным механизмом Franklin и достиг очень низкого расхода пара 13,5 фунтов на индикаторную лошадиную силу в час (2,28 мг/Дж). Разрешалось эксплуатировать эти локомотивы со скоростью , но утверждалось, что они несколько раз превышали эту скорость. Northern S 2 класса Great Northern Railway были перестроены в 1945 году с установкой роликовых подшипников Timken на каждой оси, заменив оригинальные подшипники скольжения. К двигателю 2577 были добавлены вестибюльные кабины в начале 1930-х годов, а к двигателям 2582, 2586, 2587 и 2588 – в конце 1940-х годов. Некоторые Northern также были перестроены из более старых локомотивов. В период с 1945 по 1947 год Reading Railroad перестроила тридцать своих тяжелых I 10 класса 2-8-0 Consolidations в 4-8-4 Northern с бустером и ведущими колесами диаметром . Дополнительное кольцо было добавлено к торцу котельной, что увеличило длину труб котельной с 13 футов (4 м) до 20 футов (6 м), и была установлена более крупная коробка для дыма, которая увеличила расстояние между трубной доской и центральной линией дымохода с до . Давление пара было повышено до . Было установлено четыре сифона, три в топке и один в камере сгорания. Был прицеплен двенадцатиколесный тендер, весом 167 тонн в рабочем состоянии, вместимостью 23,5 тонны угля и воды. Использовалась новая литая стальная рама, с цилиндрами, отлитыми цельно, и роликовыми подшипниками на всех осях. Они были переклассифицированы в T1 и пронумерованы с 2100 по 2129. Два из этих локомотивов, сохраненных для перевозки специальных поездов, все еще использовались в 1963 году. Northern были рабочими лошадьми, которые не получили особого общественного признания, за несколькими исключениями. Локомотивы GS 4 класса Golden State Southern Pacific (SP), из которых 36 были построены Lima Locomotive Works в 1941 и 1942 годах, были полуобтекаемыми и получили яркую ливрею с широкой оранжевой юбкой над колесами под узкой красной полосой, которая поднималась на полпути вверх по окнам кабины. Локомотивы тянули поезд Coast Daylight на побережье между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско. Телевизионная программа «Приключения Супермена» начиналась с кадра SP GS 4, когда диктор объявлял, что Супермен «сильнее локомотива». Один из них, Southern Pacific 4449, был восстановлен и находится в рабочем состоянии. Даже после ухода паровозов Northern оставались в центре внимания, и наряду с Union Pacific 844 серии FEF и Norfolk and Western 611 серии J, среди других Northern, стали любимыми для организации дальних экскурсий в Соединенных Штатах. Первый из них – единственный паровоз железной дороги I класса, который никогда не был списан.