4-2-0

4-2-0 (제르비스)

좌측 기관차 전면

해켄삭과 뉴욕철도 4-2-0

등가분류 UIC급 2A, 2'A 프렌치 클래스 210 터키어 클래스 13 스위스계급 1/3 러시아어급 2-1-0

최초 알려진 연성 엔진 버전 최초 사용 1832 나라 미국 기관차 실험, 브라더 조나단 철도 모호크와 허드슨 철도 디자이너 존 B. 저비스 빌더 웨스트포인트 주조 공장 에서 진화됨 0-4-0 (미국) & 2-2-2 (영국) 로 진화했다. 4-4-0 혜택들 안정성 향상 단점 접착제 중량 감소

증기기관차 분류에 대한 Whyte 표기법에 따르면 4-2-0은 두 개의 차축에 4개의 선행 바퀴가 배치되어 있고, 한 개의 차축에 2개의 전동 구동 바퀴가 있고 후행 바퀴가 없는 것을 나타낸다. 이런 종류의 기관차는 흔히 원래 디자이너의 이름인 저비스형이라고 불린다.

개요

4-2-0 휠 배열 유형은 1830년대부터 1850년대까지 미국 철도에서 흔히 볼 수 있었다. 처음 건설된 4-2-0은 1832년 모호크와 허드슨 철도를 위해 나중에 조나단 형제라는 이름의 실험이었다. 웨스트포인트 파운드리(West Point Foundry)가 존 B의 설계에 기초하여 건설하였다. 저비스. 달리 참조할 것이 거의 없는 이 제조업체들은 영국의 로버트 스티븐슨이 만든 기관차를 본떠 보일러와 밸브 기어를 만들었다. 스티븐슨 기관차의 몇 가지 예는 이미 미국에서 운행되고 있었기 때문에, 기술자들은 초기 아이디어를 얻기 위해 너무 멀리 여행할 필요가 없었다.

영국에서 4-2-0은 1840년경 스티븐슨이 처음 고안한 롱보일러 기관차의 2-2-2 설계에서 개발된 것으로, 안정감을 높이기 위해 바퀴 2쌍을 전면에 배치하도록 개조하여 바깥쪽 실린더를 사이에 두고 개발되었다.

미국에서 디자인은 0-4-0의 디자인을 수정한 후, 공통적으로 사용하였다. 0-4-0은 당시의 철도에 비해 너무 경직된 것으로 판명되어, 종종 초기의 미국 철도의 급커브와 급상승 변화에서 탈선한다. 제르비스는 4-2-0으로 기관차의 연막 아래에 4륜 선도 트럭을 도입했다. 그것은 단단한 프레임을 가진 영국의 4-2-0 엔진과는 대조적으로 기관차의 메인 프레임으로부터 독립적으로 회전했다. 피스톤들은 기관차의 후미, 즉 화전함 바로 뒤에 있는 하나의 구동축에 동력을 공급했다. 이 설계는 0-4-0보다 훨씬 더 안정적인 기관차를 만들어 스스로를 곡선 주로로 더 쉽게 유도할 수 있게 했다.^[1][2]

이 디자인은 미국 철도에 매우 효과적이어서 초기 0-4-0s의 많은 부분이 4-2-0s로 재구축되었다. 4-2-0은 트랙에 머무르는 능력이 뛰어났으며, 특히 소방차 뒤편에서 주행 차축이 1개씩 달린 선수들이 주효했는데, 안정성이 주효했다. 그러나 방화함 뒤로는 구동축이 1개밖에 없는 상황에서 기관차의 중량이 동력 바퀴의 작은 부분에 걸쳐 분산돼 접착력이 크게 줄었다. 4-2-0 기관차에서는 주행축이 소방함 앞에 있는 차량에서는 접착력을 높였다. 이 계획은 기관차의 무게를 운전 차축에 더 많이 싣는 반면 선두 트럭의 무게를 줄여 탈선 가능성이 더 높아졌다.^[1][2]

하나의 가능한 해결책은 1834년 E.L.밀러에 의해 특허를 받았고 마티아스 W. 볼드윈에 의해 광범위하게 사용되었다. 레버를 한 쌍 올려 연성 프레임을 엔진 프레임의 연장에 부착하는 방식으로 작동했고, 연성 프레임에서 기관차 프레임으로 일부 중량을 전달해 접착력을 높였다. 자동 버전은 조지 E에 의해 1835년에 특허를 받았다. 판매자, 그리고 기관차 건설업자 윌리엄 노리스가 그것에 대한 권리를 얻은 후 널리 이용되었다. 이 시스템은 주행 차축의 돌출부가 있는 빔을 사용했다. 평평하고 평평한 표면에서는 빔이 약간 위로 올라가지만, 출발이나 등급에서 저항은 빔이 수평 위치를 가정하게 하여 기관차가 위로 기울어지게 했다.^[1][2]

노리스가 먼저 생산에 투입한 보다 실용적인 해결책은 기관차 방화함 앞 프레임에 있는 위치로 구동축을 재배치했다. 이는 볼드윈이 노리스에게 특허받은 "반크랭크" 협정을 사용할 수 있는 권리를 허락하는 것을 거부했기 때문이다. 운전 차축 뒤쪽에 있는 소방함과 기관차의 무게를 조절할 수 없는 상태에서 선두 트럭의 무게를 실질적으로 줄이지 않고 운전 차축에 더 많은 무게를 실었다. 그러나 노리스의 설계로 인해 휠베이스가 짧아졌고, 이는 기관차의 전반적인 안정성을 감소시킴으로써 구동 차축의 견인력 증가를 상쇄하는 경향이 있었다. 많은 노리스 기관차가 영국으로 수입되어 버밍엄과 브리스톨 철도에 사용되었고, 그 이후 리치키 인클라인에 의해 제시된 어려움 때문에 영국 제조업체들은 공급을 거절했다.^[1][2]

일단 강철을 사용할 수 있게 되면, 더 작은 여러 개의 휠을 결합하여 더 큰 회전 속도를 낼 수 있게 되었다. 1831년 찰스턴의 베스트 프렌드로 미국 웨스트포인트 파운드리에서 새로운 기관차 공사가 시작된 지 5년 만에 최초의 4-4-0 기관차는 헨리 R에 의해 설계되었다. 캠벨, 당시 필라델피아, 게만타운, 노리스타운 철도의 수석 엔지니어였습니다. 캠벨은 1836년 2월에 디자인 특허를 받았으며 곧 최초의 4-4-0 건설 작업에 착수했다. 당시 캠벨의 4-4-0은 기관차 중에서도 거인이었다. 실린더는 14인치(356밀리미터) 보어, 16인치(406밀리미터) 피스톤 스트로크, 54인치(1372밀리미터) 직경의 구동 휠, 평방인치(620킬로파스칼) 당 90파운드를 유지할 수 있고 무게는 12톤(10.9톤)이었다. 캠벨의 기관차는 평탄한 선로에서 시속 15마일(시속 24km)의 속도로 450개의 단톤(410톤)의 열차를 끌 수 있을 것으로 추정돼 볼드윈의 4-2-0s 중 최강자를 약 63%나 앞질렀다. 그러나 그의 기관차의 프레임과 구동 기어는 당시의 철도에 비해 너무 경직된 것으로 판명되어 캠벨의 원형이 탈선되기 쉬운 원인이 되었다.^[1][2]

1840년대가 가까워지고 더 많은 미국 철도가 새로운 4-4-0 기관차를 실험하기 시작하자 4-2-0은 유료 하중을 끌 수 있는 4-4-0만큼의 능력이 없어 선호에서 벗어났고, 4-2-0은 1850년대에 계속 건설되었지만, 이때까지 대부분의 철도는 경량 열차로 사용이 제한되었다.규칙적인 일 때문에 ^[1][2]울다

영국에서는 화물 운송을 위해 4커플과 6커플 엔진이 잘 작동하고 있었다. 그러나 여객 작업의 경우 목표는 더 빠른 속도였다. 주철 커넥팅 로드의 파괴한도 때문에 "싱글"이 계속 사용되었으며, 가능한 한 가장 큰 구동 휠이 사용되었다.

어떤 이유에서인지 영국 제조업체들은 몇 년 동안 보그에 앞바퀴를 장착하는 아이디어를 받아들이지 않았다. 그들의 안정성에 대한 두려움이 있었을 것이고 긴 경직된 프레임으로, 비록 매우 거친 승차감과 트랙의 손상이 있었지만, 더 큰 속도를 달성했다. 이러한 접근방식의 절정은 크램프턴 기관차에서 볼 수 있는데, 이 기관차는 가능한 한 큰 바퀴를 소화통 뒤에 장착했다.^[1][2][3]

사용법

남아프리카 공화국

1923년 남아프리카 철도는 가솔린 파라핀 동력 로드 레일 트랙터 시제품으로 실험을 실시했고, 1924년에는 트란스바알의 나밤스프루트와 싱글우드 사이의 2피트(610mm)의 좁은 게이지 라인에 최소 2대의 더튼 증기 로드 트랙터를 운행했다. 가솔린-파라핀 프로토타입과 후자 중 하나는 4-2-0 휠 배치를 가지고 있었다.^[4][5]

프로토타입은 개조된 데니스 트랙터로, 앞바퀴 사이에 탈착식 보지를 장착해 지면이 닿지 않도록 충분히 높이 들어올렸다. 보기의 볼 핀은 앞차축의 소켓에 끼워졌고, 보지는 트랙터를 트랙터의 양쪽에 위치한 한 쌍의 램프 위로 올려놓음으로써 쉽게 제거되거나 교체될 수 있었다.^[4][6][7][8]

생산 모델은 수정된 요크셔 증기 트랙터로서, 레일에 유도하기 위해 별도의 보기가 전면 차축 아래 제자리에 기동될 수 있도록 전방에 잭을 장착했다. 보기가 없다면 차량은 여전히 일반 도로에서 주행할 수 있었고, 그러한 목적을 위해 특별한 루프를 요구하지 않고도 분리되어 열차 주위를 운행할 수 있다는 이점이 있었다. 션팅 시와 같이 트랙에서 후진할 경우, 뒷바퀴가 조향되도록 개조되었다.^[5][9]

미국

일리노이주 시카고에 처음 운행된 철도 기관차는 4-2-0, 파이오니어 호로 1837년 뉴욕의 우티카와 셸넥타디 철도를 위한 볼드윈 기관차 공사에 의해 건설되었다. 그것은 나중에 윌리엄 B에 의해 사용되었다. 시카고와 노스웨스턴 철도의 가장 오래된 전신인 갈레나·시카고 유니언 철도의 오그덴. 기관차는 1848년 10월 10일 스쿠너로 시카고에 도착했고, 15일 후인 1848년 10월 25일에 처음으로 서행 열차를 시에서 끌어냈다.^[10]

참조

위키미디어 커먼즈에는 4-2-0 기관차와 관련된 미디어가 있다.