Паровоз с колесной формулой 2-10-0: Особенности и применение.

Введение

Колёсная формула локомотива

В классификации Уайта для паровозов, 2 10 0 обозначает колёсную формулу, состоящую из двух бегунковых колёс на одной оси, десяти движущих колёс на пяти осях и отсутствия поддерживающих колёс. Эта схема часто называлась «Декапод», особенно в Соединенных Штатах, хотя это название иногда применялось к локомотивам с формулой 0 10 0 («Десять сцепленных»), особенно в Соединенном Королевстве. Известными немецкими локомотивами этого типа являются военные локомотивы серии 52. Эти локомотивы были популярны в Европе, особенно в Германии и России; использование этого типа в Великобритании ограничивалось периодом во время и после Второй мировой войны. В Соединенных Штатах 2 10 0 не был широко распространен, но пользовался популярностью у небольшого числа железных дорог, работавших преимущественно в гористой местности. Среди них были железная дорога Эри, крупная магистральная железная дорога между Чикаго и Нью-Йорком, и Пенсильванская железная дорога, маршруты которой с большим уклоном пересекали горы Аллегени. Основным преимуществом 2 10 0 было то, что пять из шести его осей были движущими, что означало, что почти весь вес приходился на тягу, а не распределялся между бегунковыми и поддерживающими колёсами. Длинная жёсткая колёсная база создавала проблемы на участках пути с крутыми поворотами, поэтому обычно использовались колёса с уменьшенным диаметром (слепые колёса), либо на центральной оси, и/или на второй и/или четвёртой осях. Часто к ведущей движущей оси прикреплялись устройства бокового перемещения. К недостаткам колёсной формулы относилось ограничение размеров топки, вызванное отсутствием поддерживающих колёс. Это означало, что топка располагалась между колёсами (что было характерно для более ранних локомотивов) и была длинной и узкой, или, если она устанавливалась над движущими колёсами, была широкой и длинной, но неглубокой. Многие локомотивы выбирали последний вариант. Топка, установленная над движущими колёсами, также ограничивала диаметр движущих колёс, что, в свою очередь, ограничивало скорость. Как и в случае с «Консолидацией» (2 8 0), «подёргивание» на скорости обеспечивало некомфортную езду для бригады из-за нестабильности, вызванной колёсной формулой. Фактически, движение задним ходом любого локомотива без поддерживающей оси ограничивалось скоростью двадцатью милями в час или меньше. Большинство локомотивов 2 10 0 не эксплуатировались со скоростью более 50 миль в час (80 км/ч). Этот тип локомотивов использовался в основном как грузовой, хотя локомотивы в Германии и Соединенном Королевстве оказались способны тянуть и пассажирские поезда.

Under the Whyte notation for the classification of steam locomotives, 2 10 0 represents the wheel arrangement of two leading wheels on one axle, ten powered and coupled driving wheels on five axles, and no trailing wheels. This arrangement was often named Decapod, especially in the United States, although this name was sometimes applied to locomotives of 0 10 0 "Ten Coupled" arrangement, particularly in the United Kingdom. Notable German locomotives of this type include the war locomotives of Class 52. These locomotives were popular in Europe, particularly in Germany and Russia; British use of the type was confined to the period during and after World War II. In the United States, the 2 10 0 was not widely popular but was a favorite of a small number of railroads which operated mostly in mountainous terrain. Among these was the Erie Railroad, a major Chicago to New York trunk line railroad, and the Pennsylvania Railroad, whose heavily graded routes crossed the Allegheny Mountains. The 2 10 0's main advantage was that five out of six of its axles were powered, meaning almost all the weight was available for traction rather than being distributed over pilot and trailing wheels. The long rigid wheelbase caused problems on tightly curved track, so blind drivers were the norm, either on the central axle, and/or on the second and/or fourth axles. Often lateral motion devices were attached to the leading drive axle. The wheel arrangement's disadvantages included the firebox size restriction caused by the lack of trailing wheel. This meant the firebox was fitted in between the wheels (common on earlier locomotives) and was long and narrow, or if mounted above the driving wheels, was wide and long but shallow. Many locomotives chose the latter option. A firebox mounted over the drivers also restricted the diameter of the driving wheels, which in turn limited speed. As with the Consolidation (2 8 0), "chopping" at speed ensured a rough ride for the crew due to instability caused by the wheel arrangement. In fact, backing any locomotive without a trailing axle was restricted to under twenty miles per hour or less. Most 2 10 0s were not operated at speeds greater than 50 mph (80 km/h). The type operated as freight engine, although locomotives in Germany and the United Kingdom proved capable of hauling passenger trains.

Соединенные Штаты

Первые Декаподы были построены для железной дороги Lehigh Valley в конце 1860-х годов. Они оказались слишком жесткими в эксплуатации из-за большой колесной базы. После этого в течение 19 лет новых заказов не поступало, пока Северная Тихоокеанская железная дорога не приобрела два локомотива для работы на серпантинах перевала Stampede, пока строился 3-километровый туннель. В условиях низких скоростей, где требовалось высокое тяговое усилие, эти Декаподы показали себя успешно. В течение следующих двадцати лет было построено небольшое количество других Декаподов, в основном для работы в гористой местности с крутыми уклонами, где требовалась мощность на низких скоростях. Этот тип не стал таким популярным, как успешный тип Consolidation (2-8-0). Среди пользователей Декаподов была железная дорога Atchison, Topeka and Santa Fe. Локомотивы были тандем-компаундами, но их постоянные ограничения в реверсивном режиме стали причиной разработки колесной формулы 2-10-2. Первый значительный заказ Декаподов поступил, когда Императорская Россия заказала около 1200 Декаподов у американских производителей во время Первой мировой войны. К 1917 году, когда произошла большевистская революция, было доставлено 857 локомотивов, но более 200 находились в ожидании отгрузки или находились в процессе строительства. Эти застрявшие локомотивы были приняты на вооружение Управлением железных дорог США (USRA), органом, созданным правительством для надзора и контроля над железными дорогами во время войны, переоборудованы по американским стандартам и использованы на американских железных дорогах. Небольшие по размеру и легкие, эти русские Декаподы пользовались популярностью у небольших железных дорог, и многие из них оставались в эксплуатации еще долго после прекращения контроля USRA над железными дорогами. Многие прослужили до конца эпохи паровозов на этих дорогах. Свенгель предположил, что колесная формула 2-10-0 устарела к 1916 году, когда Пенсильванская железная дорога начала эксперимент с локомотивом 2-10-0 на своем заводе в Джуниате. Большинство десятисцепных локомотивов, построенных для железных дорог США во время Первой мировой войны, имели колесную формулу USRA 2-10-2, но PRR взяла на себя обязательство построить 122 локомотива 2-10-0. Свенгель утверждал, что это решение в пользу 2-10-0, получившей прозвище "Deks", было спорным даже в 1916 году и еще более спорным в 1922 году, когда PRR разместила дополнительные заказы. PRR вскоре стала крупнейшим эксплуатантом Декаподов в Соединенных Штатах. Этот тип идеально подходил для маршрутов PRR в Аллегенских горах, которые требовали тягового усилия, а не скорости. PRR приобрела 598 локомотивов 2-10-0, включая 123, построенных на собственных заводах. В одном из крупнейших заказов локомотивов за всю историю остальные поступили от Baldwin Locomotive Works. Локомотивы PRR 2-10-0 весили и развивали около тягового усилия. Номинальная отсечка составляла 50% (с небольшими вспомогательными портами для облегчения запуска), поэтому "тяговое усилие" нельзя было рассчитать обычным способом. Отсечка на большинстве локомотивов в конечном итоге была увеличена, и PRR заявила о 96 000 фунтах тяги при осевой нагрузке более . Локомотивы имели паровое давление и относительно большой перегреватель. Площадь решетки около была несколько мала, но механический поддувало частично компенсировало это. Декаподы PRR класса I1s отличались от российских Декаподов; они были огромными, используя преимущества тяжелой железнодорожной инфраструктуры PRR и высокой осевой нагрузки, с большим, свободно парящим котлом, который принес типу прозвище "Бегемоты" на PRR. Два гигантских цилиндра (30½ x 32 дюйма) обеспечивали I1s мощность, а их тендеры позволяли выполнять тяжелую и продолжительную работу между остановками. Они были непопулярны среди бригад, так как были жесткими в ходу. Последние операции на PRR были проведены в 1957 году. Небольшое количество других Декаподов было заказано другими железными дорогами; Декаподы I2, построенные для Western Maryland Railway, были самыми большими из когда-либо построенных, весом почти , и являются заметным исключением из эмпирического правила комфорта при эксплуатации локомотива с колесной формулой 2-10-0. Бригады говорили, что локомотивы плавно двигались со скоростью до 50 миль в час, не становясь жесткими в ходу (после перепроектирования ходовой части WM). I2 WM также известны как самые мощные Декаподы, когда-либо построенные, с тяговым усилием в 96 315 фунтов. (Не путать с 10 российскими Декаподами, которые находились в парке WM, которые были стандартными российскими Декаподами, за исключением более тяжелых стальных рам, которые WM использовала для замены оригинальных чугунных рам, новые рамы также сделали российские Декаподы WM на 2 дюйма длиннее, чем другие российские Декаподы).

The first Decapods were built for the Lehigh Valley Railroad in the late 1860s. They proved too rough on the track because of their long coupled wheelbase. No more followed for 19 years, until the Northern Pacific Railway bought two for use on the switchbacks over Stampede Pass, while the 2 mile (3 km) tunnel was being built. In low speed service where high tractive effort was critical, these Decapods were successful. Small numbers of other Decapods were built over the next twenty years, mostly for service in steeply graded mountainous areas where power at low speeds was the requirement. The type did not prove as popular as the successful Consolidation (2 8 0) type. Among Decapod users was the Atchison, Topeka and Santa Fe Railway. The engines were tandem compounds but their ongoing reversing limitations became the genesis of the 2 10 2 wheel arrangement. The first boost in the number of Decapods occurred when Imperial Russia ordered approximately 1,200 Decapods from American builders during World War I. When the Bolshevik revolution occurred in 1917, 857 had already been delivered, but more than 200 were either awaiting shipment or were in the process of construction. These stranded locomotives were adopted by the United States Railroad Administration (USRA), the body created by the Government to oversee and control the railroads during the War, converted to American standards, and put to use on American railroads. Small and light footed, these Russian decapods proved popular with smaller railroads, and many of them remained in service long after the USRA's control of the railroads ceased. Many indeed lasted until the end of steam on those railroads. Swengel suggested the 2 10 0 arrangement was 'obsolete' by 1916, when the Pennsylvania Railroad commenced an experiment with a 2 10 0 locomotive at its Juniata plant. Most 10 coupled engines constructed for U. S. railroads during World War I were of the USRA 2 10 2 arrangement, but the PRR committed to 122 of the 2 10 0s. Swengel argued this commitment to the 2 10 0, nicknamed "Deks", was controversial even in 1916 and was more so in 1922 when the PRR placed additional orders. The PRR was soon the biggest user of Decapods in the United States. The type was ideally suited to the Pennsy's heavily graded Allegheny Mountains routes, which required lugging ability according to tractive effort, not speed according to horse power. The PRR bought 598 2 10 0s including 123 built at its own shops. In one of the largest locomotive orders ever, the rest came from the Baldwin Locomotive Works. The PRR 2 10 0s weighed and developed about of tractive effortMaximum cutoff as built was nominally 50% (with small auxiliary ports to aid in starting) so "tractive effort" couldn't be calculated in the usual way. Cutoff on most engines was eventually extended and PRR claimed 96,000 lb for them. with an axle loading of over The engines steamed at and had a relatively large superheater. The grate area of about was on the small side, but a mechanical stoker partly compensated for this. The PRR decapod, class I1s, was unlike the Russian decapod; it was huge, taking advantage of the PRR's heavy trackage and high axle loading, with a fat, free steaming boiler that earned the type the nickname of 'Hippos' on the PRR. Two giant cylinders (30½ x 32 inch) gave the I1s power and their tenders permitted hard and long workings between stops. They were unpopular with the crews, for they were hard riding. The last operations on the PRR were 1957. A small number of other Decapods were ordered by other railroads; the I 2 Decapods built for the Western Maryland Railway were the largest ever built, at almost weight, and are a notable exception to the rule of thumb for the comfort of the ride on a 2 10 0 wheel arrangement, crews said the engines cruised smoothly up to 50 mph without becoming a rough ride. (After the running gear was redesigned by the WM) The WM's I 2 are also noted as the strongest Decapods ever built, at 96,315 lbs of tractive effort. (Not to be confused with the 10 Russian Decapods the WM held in their roster, which were standard Russian Decapods aside from heavier steel frames the WM used to replace the original cast iron frames, the new frames also made the WM Russian Decapods 2 inches longer than other Russian Decapods)

Baldwin разработала два стандартных локомотива 2-10-0 для железных дорог с низкими требованиями к осевой нагрузке. В США сохранилось тринадцать локомотивов Decapod, включая два стандарта Baldwin, шесть российских Decapod и один PRR I1. Два локомотива, Great Western 90, Decapod Baldwin на Strasburg Rail Road, и Frisco 1630, российский Decapod в Illinois Railway Museum, находятся в рабочем состоянии. Один Decapod сохранился в качестве статического экспоната в Музее транспорта Северной Каролины в Спенсере, Северная Каролина (Seaboard Air Line 2-10-0 #544).

Предлагаемая/непостроенная (США)

Л. Д. Порта предложил паровоз типа 2-10-0 с тройным расширением, современную конструкцию, предназначенную для быстрой грузовой работы, основанную на его предыдущих разработках.

Великобритания

Локомотивы с десятью движущими колёсами были редкостью в истории британских железных дорог. В 1913 году Ланкаширская и Йоркширская железная дорога разработала первоначальный проект четырёхцилиндрового локомотива типа 2-10-0 с высокой тягой, но он так и не был построен. Этот проект был вдохновлён локомотивами типа 2-10-0, разработанными Жаном Батистом Фламмом и эксплуатировавшимися в Бельгии, и использовал аналогичный конический котёл, с топкой округлой формы, почти полностью заполнявшей конструктивный габарит. Первый локомотив типа 2-10-0 был построен во время Второй мировой войны как вариант локомотива типа 2-8-0 "Austerity" для железных дорог с лёгким типом пути. Единственным другим локомотивом типа 2-10-0 стал Standard class 9F, состоящий из 251 экземпляра и представленный British Railways в 1954 году. В этот класс вошёл локомотив 92220 Evening Star, последний паровоз, построенный для British Railways в 1960 году, и локомотив 92203 (получивший имя Black Prince после сохранения), который в 1983 году установил рекорд по весу состава, перевозимого паровозом в Великобритании, тронувшись с 2162-тонным поездом на карьере Foster Yeoman в Сомерсете.

Финляндия

Государственные железные дороги Финляндии приобрели 20 американских Декаподов после Второй мировой войны. Изначально они строились для Советского Союза, но так и не были туда поставлены. Из этих 20 локомотивов 10 были изготовлены компанией Baldwin, а 10 – компанией Alco. Поскольку они предназначались для СССР, они имели подходящую для Финляндии колею (точно 1524 мм). Один локомотив (Alco # 75214, 1947 года выпуска) сохранился и экспонируется в Финском железнодорожном музее в Хивинкаа, Финляндия. В финской классификации он обозначался как Tr2. В Финляндии этот локомотив прозвали "Труманом". Он использовался для перевозки тяжелых грузовых составов.

Франция

С 1910 по 1951 год французская промышленность построила более 500 декаподов для трех железнодорожных компаний (Paris Orléans, Nord, Est) и для национальных железных дорог (SNCF). Более того, по окончании Второй мировой войны SNCF унаследовала более 200 единиц немецких декаподов, построенных во Франции, преимущественно BR 44. Последний декапод, SNCF 150P, был списан в 1968 году. Все локомотивы серии 2 10 0, как французской, так и немецкой конструкции, показали себя надежными и мощными в работе. Стоит отметить, что некоторые локомотивы компании Paris Orléans использовались для обслуживания пассажирских перевозок на сложных горных участках.

Польша

В период с начала 1920-х годов по 1958 год польская промышленность поставила PKP около 1200 десятиколесных локомотивов классов Ty23, Ty37, Ty45 и Ty51. PKP также эксплуатировала немецкие десятиколесные локомотивы BR 52 (Ty2) и BR 42 (Ty3), а также американские (Ty246, получившие прозвище "Трумман"). Они использовались для работы с самыми тяжелыми грузовыми составами.

Советский Союз

2-10-0 были довольно распространёнными грузовыми локомотивами в бывшем Советском Союзе. Они поступали из нескольких источников: импорт из США (класс Ye (серия Е), построенный компаниями ALCO и Baldwin соответственно), немецкие военные трофеи – локомотивы класса DRB 52 (которые стали советской серией TE), а также отечественное производство. Отечественные локомотивы 2-10-0 были представлены серией TE (созданными из захваченных немецких деталей), SO (Серго Орджоникидзе) и L (Лебедянский). Локомотивы серии L были одними из самых современных паровозов, построенных в бывшем Советском Союзе. Они использовали автоматическую угольную пылевую горелку и имели относительно низкую осевую нагрузку (18 тонн или 40 000 фунтов), чтобы быть пригодными для эксплуатации на железных дорогах, пострадавших в годы войны. Несколько экземпляров этих локомотивов до сих пор сохранились в рабочем состоянии. Локомотив L 4657 серии Лебедянский 2-10-0 стоит на запасном пути в Порт Байкале.