증기기관차

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증기 기관차는 ^{[1]: 80} 증기의 팽창에 의해 자신과 다른 차량을 이동시키는 힘을 제공하는 기관차입니다.이것은 가연성 물질(보통 석탄, 기름 또는 드물게 나무)을 연소시켜 기관차의 보일러 안에 있는 물을 가스 상태로 만들고 부피가 1,700배 증가할 정도로 가열하여 연료를 공급합니다.기능적으로, 그것은 바퀴에 달린 증기 기관입니다.

대부분의 기관차에서 증기는 실린더의 각 끝에 교대로 들어가는데, 실린더의 각 끝에는 피스톤이 기관차의 주륜에 기계적으로 연결되어 있습니다.연료 및 물 공급은 보통 기관차 자체 또는 기관차에 결합된 연선으로 기관차와 함께 운반됩니다.이 일반적인 설계에서는 전기로 작동하는 보일러, 피스톤 대신 터빈, 외부에서 발생하는 증기 사용 등이 있습니다.

증기 기관차는 19세기 초 영국에서 처음 개발되어 20세기 중반까지 철도 수송에 사용되었습니다.리처드 ^[2]트레비틱은 1802년 콜브룩데일에서 시험용 기관차를 생산했지만, 1804년 펜이데런에서 먼 거리를 짐을 끄는 것으로 알려진 최초의 증기 기관차를 만들었습니다.미들턴 철도를 위해 매튜 머레이가 1812년에 만든 살라망카는 상업적으로 성공한 최초의 증기 ^[3]기관차였습니다.조지 스티븐슨(George Stephenson)과 그의 아들 로버트 스티븐슨 앤드 컴퍼니(Robert Stephenson and Company)가 만든 로코모션 1호는 1825년 공공 철도인 스톡턴 앤드 달링턴 철도(Stockton and Darlington Railway)에서 승객을 끌어모은 최초의 증기 기관차였습니다.1830년 조지 스티븐슨(George Stephenson)은 1829년 레인힐 트라이얼(Rainhill Trials)에서 로켓의 성공으로 증기 기관차가 그러한 임무를 수행할 수 있다는 것이 증명된 후 최초의 공공 도시간 철도인 리버풀 앤 맨체스터 철도(Liverpool and Manchester Railway)를 개통했습니다.Robert Stephenson and Company는 영국, 미국 및 ^[4]유럽의 많은 지역에서 증기 기관차의 첫 십 년 동안 탁월한 제작자였습니다.

증기의 시대가 끝나갈 무렵, 속도에 대한 영국의 오랜 강조는 LNER Class A44468 Mallard의 ^[5]시속 126마일(시속 203km)이라는 기록으로 끝이 났습니다.미국에서는, 더 큰 적재 게이지를 사용하여 Union Pacific Big Boy와 같은 매우 크고 무거운 기관차를 개발할 수 있었습니다. 이 기관차는 무게가 540톤(550톤; 600톤)이고 135,375파운드 힘(602,180뉴턴)^{[6][note 1]}의 견인력을 가지고 있었습니다.

1900년대 초반부터 증기 기관차는 점차 전기 기관차와 디젤 기관차로 대체되었고, 1930년대 후반부터 철도는 완전히 전기 기관차와 디젤 기관차로 전환되었습니다.대부분의 증기 기관차는 1980년대에 정규 운행을 중단했지만, 몇몇은 관광 및 유산 노선을 계속 운행하고 있습니다.

히스토리

브리튼

초기의 철도는 ^[7]철도를 따라 수레를 끄는 말들을 고용했습니다.1784년, 스코틀랜드의 발명가인 윌리엄 머독은 ^[8]버밍엄에 증기 도로 기관차의 작은 원형을 만들었습니다.본격적인 철도 증기 기관차는 ^[9]1787년경 윌리엄 레이놀즈에 의해 제안되었습니다.증기 철도 기관차의 초기 작동 모델은 1794년 ^[10]미국의 증기선 개척자인 존 피치에 의해 설계되고 제작되었습니다.그의 증기 기관차는 레일이나 선로에 의해 안내되는 내부 칼날 바퀴를 사용했습니다.이 모형은 미국 ^[11]콜럼버스에 있는 오하이오 역사학회 박물관에 여전히 존재합니다.이 기관차의 진위와 날짜는 일부 전문가들에 의해 논란이 되고 있으며, 작동 가능한 증기 기관차는 증기 ^[12]기관차의 사용을 개척한 Richard Trevithick에 의한 고압 증기 기관의 발명을 기다려야 할 것입니다.

최초의 본격적인 철도 증기 기관차는 1802년 트레비틱이 제작한 3피트(914mm) 궤간 콜브룩데일 기관차였습니다.그것은 영국 슈롭셔의 콜브룩데일 철공소를 위해 건설되었지만, 그곳에서 작업한 기록은 ^[13]남아있지 않습니다.1804년 2월 21일, 트레비틱의 또 다른 기관차가 머서 티드필 근처의 펜이 대런 철공소에서 사우스 ^[14][15]웨일즈의 애버시넌까지 4피트 4인치(1,321mm) 폭의 전차로를 따라 열차를 끌고 가면서 최초로 기록된 증기 기관차 여행이 이루어졌습니다.앤드류 비비안과 함께, 그것은 엇갈린 ^[16]성공을 거두었습니다.이 디자인은 엔진의 무게를 줄이고 효율성을 높이는 고압 증기를 사용하는 것을 포함한 여러 가지 중요한 혁신을 포함했습니다.

트레비틱은 1804년 뉴캐슬 지역을 방문하여 탄광(탄광) 소유주와 기술자들을 미리 접했습니다.이 방문은 매우 성공적이어서 영국 북동부의 콜리리 철도는 증기 ^[17]기관차의 실험과 개발을 위한 선도적인 중심지가 되었습니다.트레비틱은 1808년 세계 최초로 요금을 지불하는 승객들을 끌어모은 '캐치 미 후 캔'과의 계약을 체결하는 등 또 다른 3개의 기관차를 통해 자신의 증기 추진 실험을 계속했습니다.

1812년, 매튜 머레이의 성공적인 쌍실린더 랙 기관차 살라망카는 처음으로 가장자리 레일 랙 앤 피니언 미들턴 ^[18]철도를 달렸습니다.또 다른 잘 알려진 초기 기관차는 윌리엄 헤들리(William Hedley)에 의해 1813-14년에 제작된 퍼핑 빌리(Puffing Billy)입니다.뉴캐슬어폰타인 근처의 와일람 콜리에리에서 작업하기 위한 것이었습니다.이 기관차는 가장 오래된 보존품이며, 런던의 과학박물관에 정적으로 전시되어 있습니다.

조지 스티븐슨

전직 광부였던 조지 스티븐슨(George Stephenson)은 1814년 블뤼허(Blücher), 1815년 다른 기관사, 1816년 킬링워스 빌리(Killingworth Billy)를 포함하여 최대 16대의 킬링워스 기관차를 개발했습니다.그는 또한 1817년에 킬마녹과 트론 철도를 위해 공작을 지었는데, 이것은 스코틀랜드에서 작동한 최초의 증기 기관차였습니다.

1825년 스티븐슨은 영국 북동부의 스톡턴 달링턴 철도를 위한 로코모션 넘버 1을 지었는데, 이것은 세계 최초의 공공 증기 철도였습니다.1829년, 그의 아들 로버트는 뉴캐슬 로켓에 세웠고, 그 로켓은 레인힐 트라이얼에서 우승했습니다.이러한 성공으로 인해 이 회사는 영국, 미국 ^[19]및 유럽의 많은 지역에서 철도에 사용되는 증기 기관차의 탁월한 제작자로 부상하게 되었습니다.리버풀 맨체스터 철도는 1년 후에 증기 동력을 여객 열차와 화물 열차에 독점적으로 사용하여 개통되었습니다.

미국

영국 수입품이 도착하기 전에, 일부 국내 증기 기관차 시제품이 미국에서 제작되고 테스트되었습니다.초기 ^[20]미니어처 원형은 1780년대에 조지 워싱턴에게 자신의 미니어처 엔진을 시연했던 존 피치에 의해 만들어졌습니다.대표적인 큰 예로 Col이 있습니다. 1825년 ^[21]뉴저지 호보켄의 선로에서 시연된 존 스티븐의 "스팀 왜건".

처음에는 Stourbridge Lion을, 나중에는 John Bull을 포함하여, 미국 철도에서 상업적으로 사용하기 위한 많은 초기 기관차들이 영국에서 수입되었습니다.하지만, 국내 기관차 제조업이 곧 설립되었습니다.1830년, 피터 ^[22]쿠퍼가 설계한 볼티모어와 오하이오 철도의 톰 썸은 미국에서 운행된 최초의 상업용 기관차였습니다. 수익을 창출하는 기관차라기보다는 증기 견인력의 잠재력을 보여주기 위한 것이었습니다.모호크와 허드슨 철도를 위해 1831년에 지어진 드윗 클린턴은 주목할 만한 초기 ^[19][23]기관차였습니다.

2021년 기준^[update], 존 불의 원작은 워싱턴 D.[24]C.에 있는 미국역사박물관에 정적으로 전시되어 있습니다.이 복제품은 펜실베니아 ^[25]철도 박물관에 보존되어 있습니다.

유럽 대륙

이 절에서는 출처를 언급하지 않습니다. 신뢰할 수 있는 자료에 인용문을 추가하여 이 부분을 개선하는 데 도움을 주시기 바랍니다. 출처가 없는 자료에 이의를 제기하여 삭제할 수 있습니다. (2017년 2월) (본 템플릿 메시지 삭제 방법 및 시기 알아보기)

영국과 북미 이외의 첫 번째 철도 서비스는 1829년 프랑스에서 생테티엔과 리옹 사이에 개통되었습니다. 처음에는 동물 트랙션으로 제한되었고 증기 트랙션 ca. 1837년에 슈나이더-크루소에서 생산된 최초의 프랑스 증기 기관차인 라 지롱드(La Gironde)입니다.유럽에서 운행중인 최초의 증기 기관차는 1835년 5월 5일 메헬렌과 브뤼셀을 연결하는 벨기에의 첫 번째 선에서 기차를 끌었던 엘리펀트(The Elephant)라고 이름 붙여졌습니다.

독일에서 최초로 작동하는 증기 기관차는 영국의 기관차 개척자 존 블렌킨솝에 의해 설계된 살라망카와 유사한 랙 앤 피니언 엔진이었습니다.1816년 6월 요한 프리드리히 크리가르(Johann Friedrich Krigar)가 베를린 왕립 철 주조 공장(Königliche Eisengießerei zu Berlin)에서 만든 이 기관차는 공장 마당의 원형 선로를 달렸습니다.그것은 유럽 본토에서 만들어진 최초의 기관차이자 최초의 증기 동력 승객 서비스였습니다. 호기심이 많은 구경꾼들은 유료로 부속된 객차를 탈 수 있었습니다.1816년 왕실 주조 공장의 신년 배지에 묘사되어 있습니다.또다른 기관차는 1817년에 같은 시스템을 사용하여 만들어졌습니다.쾨니히슈트의 피트 철도와 자르 강(오늘날 볼클링겐의 일부)의 루이스엔탈에서 사용될 예정이었으나, 해체, 이동 및 재조립 후 작업 순서로 되돌릴 수 없었습니다.1835년 12월 7일, 아들러는 뉘른베르크와 퓌르트 사이를 바이에른 루트비히 철도로 처음으로 운행했습니다.로버트 스티븐슨의 기관차에서 118번째 엔진으로 특허 보호를 받았습니다.

러시아에서는 최초의 증기기관차가 1834년 체레파노프에 의해 만들어졌지만, 그 지역에 석탄이 부족해 어려움을 겪었고 근처의 모든 숲이 잘려나간 후 말 견인으로 대체되었습니다.최초의 러시아 차르스코예 셀로 증기 철도는 1837년 로버트 스티븐슨 앤드 컴퍼니로부터 구입한 기관차로 시작되었습니다.

1837년, 오스트리아에서 비엔나-플로리즈도르프와 도이치-바그램 사이의 페르디난트 황제 북부 철도에서 첫 증기 철도가 시작되었습니다.세계에서 가장 오래된 지속적으로 작동하는 증기 기관은 오스트리아에서도 작동합니다: GKB 671은 1860년에 만들어졌으며 한 번도 운행이 중단된 적이 없으며 여전히 특별 여행을 위해 사용됩니다.

1838년 독일에서 만들어진 세 번째 증기 기관차인 작소니아(Saxonia)는 드레스덴 근처의 마스키넨바우피르마 위비가우(Maschinenbauffira übigau)에 의해 제작되었으며, 이는 그가 만든 것입니다.요한 안드레아스 슈베르트.독일에서 최초로 독립적으로 설계된 기관차는 1841년 아우구스트 보르시그가 만든 뷰트(Beuth)입니다.Henshel-Werke가 Kassel에서 생산한 최초의 기관차인 Drache는 1848년에 인도되었습니다.

이탈리아에서 운행된 최초의 증기 기관차는 두 시칠리아 왕국의 나폴리-포르티치 선을 운행하는 바야르와 베수비오였습니다.

스위스 영토를 가로지르는 최초의 철도 노선은 1844년에 개통된 스트라스부르-바슬 노선이었습니다.3년 후인 1847년 취리히에서 바덴까지 이어지는 스위스 최초의 철도 노선인 Spanisch Brötli Bahn이 개통되었습니다.

호주.

남호주의 건조한 자연은 그들의 초기 증기 이동 네트워크에 독특한 도전을 제기했습니다.호주횡단철도의 기관차 보일러에 사용되는 우물물(보어수)에 염화마그네슘이 다량 함유됨에 따라 심각하고 고가의 유지보수 문제가 발생하였습니다.그 경로를 따라 어느 지점에서도 그 선은 영구적인 담수 코스를 가로지르기 때문에, 지하수에 의존해야 했습니다.고도로 광물화된 물에 대해 저렴한 처리 방법을 사용할 수 없었고, 기관차 보일러는 일반적으로 ^[26]예상되는 시간의 4분의 1 미만으로 지속되었습니다.증기기관차 시절에는 총 열차 부하의 약 절반이 엔진에 사용되는 물이었습니다.이 노선의 운영자인 커먼웰스 레일웨이즈는 디젤 전기 기관차의 초기 도입자였습니다.

구성 요소들

번호가 매겨진 구성 요소의 키
아니요.	아이템	아니요.	아이템	아니요.	아이템	아니요.	아이템
1	연한	13	스모크박스도어	25	밸브	37	석탄벙커
2	택시	14	후행 트럭 / 리어 대차	26	밸브실/스팀실	38	화격자 / 화격자
3	안전밸브	15	런닝보드 / 풋보드	27	화실	39	아슈판호퍼
4	리치로드	16	틀	28	보일러 튜브	40	저널함
5	호루라기	17	브레이크 슈	29	보일러	41	빔 이퀄라이징/레버 이퀄라이징/바 이퀄라이징
6	발전기/터보 발전기	18	사관	30	과열관	42	잎샘
7	샌드돔	19	사이드 로드 / 커플링 로드	31	레귤레이터 밸브/스로틀 밸브	43	드라이빙 휠/드라이버
8	스로틀 레버 / 레귤레이터 레버	20	밸브 기어/모션	32	슈퍼히터	44	받침대/안장
9	증기 돔	21	커넥팅 로드 / 메인 로드	33	스모크스택 / 굴뚝	45	송풍관
10	공기 펌프/압축기	22	피스톤 로드	34	헤드라이트	46	파일럿 트럭(단축일 경우 포니 트럭) / 리딩 대차
11	스모크박스	23	피스톤	35	브레이크 호스	47	파일럿/카우캐쳐
12	스팀관	24	실린더	36	물구획	48	커플러 / 커플링
이러한 구성 요소에 대한 설명은 여기에 나와 있습니다.

보일러

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소방관 보일러는 증기기관차의 표준 관행이었습니다.수도관 브로탄 ^{[citation needed]}보일러를 사용하는 헝가리의 1,000여 대의 기관차를 제외하고는 다른 종류의 보일러는 널리 사용되지 않았다고 평가되었습니다.

보일러는 연료가 연소되는 화실, 물이 증기로 변하는 통, 화실 외부보다 약간 낮은 압력으로 유지되는 연막으로 구성됩니다.

나무, 석탄, 또는 콜라와 같은 고체 연료는 소방관에 의해 문을 통해 화실 안으로 던져집니다. 화실은 화실이 연소될 때 침대에 연료를 담고 있는 화격자 세트로 보내집니다.재는 화격자를 통해 재받이로 떨어집니다.오일을 연료로 사용할 경우 공기 흐름 조절, 화실 유지, 오일 제트 청소 등을 위한 도어가 필요합니다.

화관 보일러에는 화관과 화관을 연결하는 내부 튜브가 있고, 이 튜브를 통해 연소 가스가 흘러 물로 열을 전달합니다.모든 튜브는 함께 보일러의 가스와 물 사이에 튜브 가열 표면이라고 불리는 큰 접촉 면적을 제공합니다.보일러 물은 금속이 너무 뜨거워지는 것을 막기 위해 화실을 둘러싸고 있습니다.이것은 가스가 물로 열을 전달하는 또 다른 영역이며, 화실 가열 표면이라고 불립니다.가스가 실린더에서 나오는 배기 증기에 의해 굴뚝(미국의 스택 또는 스모크 스택)으로 끌어올려지면서 연기 상자에 재와 촤가 모입니다.

보일러의 압력은 캡에 장착된 게이지를 사용하여 모니터링해야 합니다.증기 압력은 운전자나 소방관이 수동으로 해제할 수 있습니다.압력이 보일러 설계 작업 한계치에 도달하면 자동으로 안전 밸브가 열려 압력을^[27] 낮추고 대재앙을 방지합니다.

엔진 실린더에서 나오는 배기 증기는 스모크 박스의 굴뚝을 가리키는 노즐에서 뿜어져 나옵니다.증기는 스모크 박스 가스를 흡입하거나 끌어다 놓는데, 이는 스모크 박스 내의 압력을 화실 화격자 아래의 압력보다 낮게 유지합니다.이 압력 차이는 공기를 석탄층을 통해 위로 흐르게 하고 불을 계속 태웁니다.

Nigel Gresley와 같은 일반적인 소방관 보일러보다 더 큰 열효율에 대한 연구로 엔지니어들은 수도관 보일러를 고려하게 되었습니다.그는 LNER Class W1에서 개념을 테스트했지만, 개발 과정에서 발생한 어려움은 해당 경로를 통해 효율성을 높이려는 의지를 넘어섰습니다.

보일러에서 발생하는 증기는 기관차를 움직이게 할 뿐만 아니라, 호루라기, 브레이크용 에어 컴프레서, 보일러의 물을 보충하기 위한 펌프, 승용차 난방 시스템 등의 다른 장치를 작동시키는 데에도 사용됩니다.증기의 지속적인 수요는 보일러의 물을 주기적으로 교체해야 합니다.탱크 기관차의 경우 물은 기관차 연자의 탱크에 저장되거나 보일러 주위를 감싼다.탱크를 충전하기 위해서는 주기적인 정차가 필요한데, 열차가 레일 사이에 위치한 선로 팬을 통과할 때 물을 모아주는 텐더 아래에 설치된 스쿱이 대안이었습니다.

기관차가 증기를 생산하는 동안, 보일러에 있는 물의 양은 투명한 튜브, 즉 투시창에서 수위를 보면서 지속적으로 모니터링됩니다.보일러의 효율적이고 안전한 작동을 위해서는 투시창에 표시된 선 사이의 레벨을 유지해야 합니다.수위가 너무 높으면 증기 발생량이 떨어지고 효율성이 떨어지며 증기를 실린더 안으로 끌어들여 물이 흘러들어가 기계적 손상을 일으킬 가능성이 있습니다.더 심각한 것은 물의 수위가 너무 낮아지면 화실의 크라운 시트(탑시트)가 노출된다는 것입니다.시트 위에 물을 올려 연소열을 전달하지 않으면 부드러워지고 고장이 나 고압의 증기가 화실과 택시 안으로 들어오게 됩니다.온도에 민감한 장치인 퓨저블 플러그의 개발은 소방관에게 물을 추가하도록 경고하기 위해 소방함으로 증기의 배출을 통제할 수 있게 했습니다.

보일러에 스케일이 쌓여서 열전달이 제대로 되지 않게 되고, 결국 부식으로 인해 보일러 자재가 재시공 또는 교체가 필요할 정도로 열화됩니다.대형 엔진에서 시동을 걸면 충분한 증기가 확보되기 전에 보일러 용수를 예비 가열하는 데 몇 시간이 걸릴 수 있습니다.

보일러는 일반적으로 수평으로 배치되지만, 경사가 급한 위치에서 작동하도록 설계된 기관차의 경우 수직 보일러 또는 보일러가 수평으로 유지되지만 바퀴가 레일의 경사에 맞게 기울어지도록 장착된 것을 고려하는 것이 더 적절할 수 있습니다.

증기회로

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보일러에서 발생한 증기는 부분적으로 채워진 보일러의 물 위 공간을 채웁니다.스프링이 장착된 안전밸브는 최대 작동압력을 제한합니다.그런 다음 물 높이 위에 장착된 구멍이 뚫린 튜브 또는 조절 밸브를 수용하는 돔 또는 스로틀에 의해 수집되며, 이는 보일러에서 나오는 증기의 양을 조절하는 목적입니다.증기는 증기 파이프를 따라 직접 엔진 유닛으로 이동하거나, 먼저 과열기의 습식 헤더로 통과할 수 있습니다. 후자의 역할은 열 효율을 개선하고 보일러를 떠나는 "포화 증기"에 매달린 물방울을 제거하는 것입니다.증기는 과열기를 떠날 때 과열기의 드라이 헤더를 빠져나와 증기 파이프를 통과하여 왕복 엔진의 실린더에 인접한 증기 상자로 들어갑니다.각 스팀 체스트 내부에는 스팀 체스트를 실린더 공간의 끝에 연결하는 포트를 통해 스팀을 분배하는 슬라이딩 밸브가 있습니다.밸브의 역할은 두 가지입니다. 즉, 증기의 신규 투여량을 인정하는 것과 증기가 작업을 완료하면 사용된 증기를 배출하는 것입니다.

실린더는 이중으로 작용하며 증기는 피스톤의 각 측면으로 차례로 유입됩니다.2기통 기관차에서는 차량 양쪽에 실린더가 하나씩 있습니다.크랭크는 위상이 90° 어긋나게 설정됩니다.구동 휠을 완전히 회전하는 동안 증기는 4번의 동력 스트로크를 제공하며, 각 실린더는 회전당 2번의 증기 분사를 받습니다.첫 번째 스트로크는 피스톤의 앞쪽으로, 두 번째 스트로크는 피스톤의 뒤쪽으로 진행되므로 두 번의 작업 스트로크가 필요합니다.따라서 두 실린더의 각 피스톤 면에 증기가 두 번 전달되면 구동 휠이 완전히 회전하게 됩니다.각각의 피스톤은 커넥팅 로드에 의해 양측의 구동축에 부착되고, 구동륜은 결합 로드에 의해 서로 연결되어 메인 드라이버로부터 다른 바퀴로 동력을 전달합니다.두 개의 "데드 센터"에서 커넥팅 로드가 구동 휠의 크랭크 핀과 같은 축에 있을 때 커넥팅 로드는 휠에 토크를 가하지 않습니다.따라서 두 크랭크셋이 동시에 "죽은 중심"에 있을 수 있고 휠이 이 위치에서 멈추어야 한다면 기관차가 움직이기 시작할 수 없습니다.따라서 크랭크 핀은 휠에 서로 90° 각도로 부착되므로 한 번에 한쪽만 데드 센터에 있을 수 있습니다.

각 피스톤은 크로스헤드, 커넥팅 로드(미국의 메인 로드) 및 구동 휠(미국의 메인 드라이버)의 크랭크 핀을 통해 또는 구동 축의 크랭크로 동력을 전달합니다.증기 체스트에서 밸브의 움직임은 구동 액슬 또는 크랭크 핀에서 작동되는 일련의 로드 및 링크를 통해 제어됩니다. 밸브 기어에는 엔진 후진, 밸브 이동 및 배기 이벤트 타이밍 조정을 가능하게 하는 장치가 포함됩니다.차단 지점은 밸브가 증기 포트를 차단하여 증기를 "차단"하고 증기가 실린더에 유입되는 스트로크의 비율을 결정하는 순간을 결정합니다. 예를 들어 50% 차단 시 피스톤 스트로크의 절반 동안 증기가 허용됩니다.스트로크의 나머지 부분은 증기의 팽창력에 의해 구동됩니다.차단기를 조심스럽게 사용하면 증기를 경제적으로 사용할 수 있고 연료 및 물 소비를 줄일 수 있습니다.따라서 컷오프를 제어하는 후진 레버(미국의 존슨 바), 또는 스크류 리버스(장착된 경우)는 자동차의 기어 변속과 유사한 기능을 수행합니다. 최대 컷오프는 서 있는 시동에서 끌어내기 위해 사용되는 반면, 10% 이하의 컷오프는 다음과 같습니다.n 순항하여 트랙션 노력을 감소시켜 연료/^[28]물 소비량을 줄입니다.

배기 증기는 굴뚝을 통해 기관차 밖으로 향하며, 송풍관이라고 하는 노즐을 통해 증기 기관차의 익숙한 "커핑" 소리를 냅니다.송풍관은 스모크 박스 내부의 전략적 지점에 배치되며, 동시에 보일러를 통해 흡입된 연소 가스와 증기 폭발의 작용에 의해 화격자를 통과합니다.증기와 배기 가스인 두 스트림의 결합은 증기 기관차의 효율성에 매우 중요하며 굴뚝의 내부 프로파일(또는 엄밀하게 말하면 이젝터)은 신중한 설계와 조정이 필요합니다.이 문제는 많은 엔지니어들에 의해 집중적인 연구의 대상이 되어 왔습니다(그리고 종종 다른 엔지니어들에 의해 무시되기도 하며, 때로는 재앙적인 결과를 초래하기도 합니다).배기 압력에 따라 가뭄이 달라진다는 것은 전력 공급과 발전이 자동으로 자율 조정된다는 것을 의미합니다.무엇보다도 연소를 위해 충분한 흡입력을 확보하는 동시에 배기 가스와 입자를 충분히 소비할 수 있는 시간을 확보하는 것이 균형을 이루어야 합니다.과거에는 강한 가뭄이 화격자에서 불을 들어 올리거나, 불에 타지 않은 연료, 먼지, 오염물질의 분출을 야기할 수 있었는데, 이는 증기기관차가 탐탁지 않은 평판을 가지고 있었습니다.또한 배기의 펌핑 작용은 증기를 받는 피스톤 측에 역압을 가하는 역효과를 가져 실린더 출력을 다소 감소시킵니다.Chapelon, Giesl 및 Porta와 같은 엔지니어들이 열 효율성을 크게 개선하고 유지^[29] 보수 시간과 ^[30]오염을 크게 감소시키면서 배기 가스 배출기를 설계하는 것은 특정 과학이 되었습니다.일부 초기 가솔린/등유 트랙터 제조업체(Advance-Rumey/Hart-Parr)에서도 유사한 시스템이 사용되었습니다. 배기 가스량이 냉각 타워를 통해 배출되어 증기 배기가 라디에이터를 통과하는 공기를 더 많이 끌어들일 수 있었습니다.

런닝기어

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주행 기어에는 브레이크 기어, 휠 세트, 액슬 박스, 스프링 및 커넥팅 로드와 밸브 기어를 포함한 모션이 포함됩니다.피스톤에서 레일로 동력을 전달하는 것과 차량으로서 기관차가 곡선, 점 및 궤도의 불규칙성을 협상할 수 있는 것은 무엇보다 중요합니다.0rpm부터 위쪽으로 왕복 동력을 레일에 직접 인가해야 하기 때문에 부드러운 레일 표면에 구동 휠이 부착되는 문제가 발생합니다.접착 중량은 기관차의 중량 베어링이 주행 바퀴에서 차지하는 부분입니다.이는 한 쌍의 구동 휠이 액슬 하중을 최대한 활용할 수 있는 경우, 즉 접착 중량에서 개별적으로 차지하는 비중이 더욱 효과적입니다.영국에서는 판 스프링의 끝을 연결하는 보의 균등화 작업이 종종 복잡한 문제로 여겨져 왔지만, 보가 장착된 기관차는 대개 바퀴가 미끄러져 견인력을 잃을 가능성이 적었습니다.구동 차축과 구동 차축 사이, 그리고 구동 차축과 트럭 사이의 레버를 균등화하는 서스펜션은 고르지 않은 선로에서 운행할 때 휠 하중을 일정하게 유지하는 북미 기관차의 표준 관행이었습니다.

모든 바퀴가 함께 결합된 총 접착력을 가진 기관차는 일반적으로 속도에서 안정성이 부족합니다.이에 대응하기 위해 기관차는 종종 이륜 트럭 또는 스프링/역방향 로커/기어 롤러 중심의 4륜 대차에 장착된 동력이 없는 운반 바퀴를 장착합니다.이는 일반적으로 메인프레임의 폭을 초과할 때 앞쪽의 실린더 또는 뒤쪽의 화실에서 무게가 증가합니다.견고한 섀시에 여러 개의 결합 휠이 있는 기관차는 과도한 플랜지 마모와 레일의 마모, 선로 확산 및 휠 상승 탈선을 유발하는 팽팽한 곡선에서 허용할 수 없는 플랜지 힘을 갖게 됩니다.한가지 해결책은 차축의 플랜지를 제거하거나 얇게 하는 것이었습니다.더 일반적인 것은 차축 엔드 플레이를 제공하고 스프링 또는 경사면 중력 장치로 측면 운동 제어를 사용하는 것이었습니다.

철도는 일반적으로 유지보수 비용을 줄이기 위해 차축이 적은 기관차를 선호했습니다.필요한 차축의 수는 해당 철도의 최대 차축 하중에 따라 결정되었습니다.건설업자는 일반적으로 철도의 최대 차축 하중에 어느 한 차축의 최대 중량을 수용할 수 있을 때까지 차축을 추가합니다.두 개의 리드 차축, 두 개의 구동 차축, 그리고 한 개의 후행 차축의 바퀴 배열을 가진 기관차는 고속 기계였습니다.고속에서 추적이 잘 되기 위해서는 리드 액슬 2개가 필요했습니다.구동 차축 2개는 3개, 4개, 5개 또는 6개의 결합 차축보다 왕복 질량이 낮았습니다.따라서 왕복 질량이 더 낮았기 때문에 매우 빠른 속도로 회전할 수 있었습니다.트레일링 액슬은 거대한 화실을 지지할 수 있었기 때문에 4-4-2(아메리칸 타입 애틀랜틱)의 바퀴 배열을 가진 대부분의 기관차는 자유 증기선이라고 불렸고 스로틀 설정에 관계없이 증기 압력을 유지할 수 있었습니다.

섀시

섀시 또는 기관차 프레임은 보일러가 장착되는 주요 구조물이며 주행 기어의 다양한 요소를 통합합니다.보일러는 스모크 박스 아래와 보일러 배럴 앞의 "안장"에 견고하게 장착되어 있지만, 뒤쪽의 소방 박스는 뜨거울 때 팽창할 수 있도록 앞과 뒤로 미끄러지도록 허용됩니다.

유럽의 기관차들은 보통 "플레이트 프레임"을 사용하는데, 두 개의 수직 플랫 플레이트가 주 섀시를 형성하며, 각 끝에 다양한 스페이서와 버퍼 빔이 있어 단단한 구조를 형성합니다.프레임 사이에 내부 실린더가 장착될 때, 플레이트 프레임은 주요 지지 요소를 형성하는 하나의 대형 주조물입니다.축 상자는 프레임에 부착된 "뿔 블록"^[31]이라고 불리는 두꺼운 거미줄에 대항하여 약간의 스프링 서스펜션을 제공하기 위해 위아래로 미끄러집니다.

수년간 미국의 관행은 스모크박스 안장/실린더 구조와 드래그 빔이 통합된 내장형 바 프레임을 사용하는 것이었습니다.1920년대에는 "초강력"의 도입으로 주강 기관차 침대가 일반적인 것이 되었고, 프레임, 스프링 행거, 모션 브라켓, 스모크박스 안장, 실린더 블록을 하나의 복잡하고 견고하지만 무거운 주조물로 통합했습니다.용접된 관형골조를 이용한 SNCF 설계 연구는 30%의 ^[32]경량화를 가진 강성골조를 제공하였습니다.

연료와 물

일반적으로, 가장 큰 기관차는 물과 연료를 운반하는 입찰기에 영구적으로 결합됩니다.종종 더 짧은 거리에서 작업하는 기관차는 연료가 없는 벙커에 연료를 운반하고 탱크에 담긴 물은 보일러 옆에 배치됩니다.탱크는 두 개의 탱크와 나란히 있는 탱크(사이드 탱크 또는 패니어 탱크), 하나는 위에 있는 탱크(슬레드 탱크) 또는 프레임 사이에 있는 탱크(웰 탱크)를 포함하여 다양한 구성으로 구성될 수 있습니다.

사용되는 연료는 철도가 경제적으로 이용할 수 있는 것에 달려 있었습니다.영국과 유럽의 다른 지역에서는 석탄의 풍부한 공급이 증기 기관의 초기부터 이것을 명백한 선택으로 만들었습니다.1870년까지 ^[33]미국의 대부분의 기관차는 나무를 태웠으나, 동부 숲이 개간되면서 석탄은 점차 더 널리 사용되어 증기 기관차에서 전 세계적으로 우세한 연료가 되었습니다.사탕수수 농사를 짓는 철도는 설탕 정제의 부산물인 바가스를 태웠습니다.미국에서 기름의 준비된 공급가능성과 낮은 가격은 1900년 이후 남서부 철도, 특히 남태평양의 인기있는 증기기관차 연료로 만들었습니다.호주 빅토리아 주에서는 제2차 세계 대전 이후 많은 증기 기관차가 중유 연소로 전환되었습니다.독일, 러시아, 호주, 영국 철도는 석탄가루를 이용해 기관차를 불태우는 실험을 했습니다.

제2차 세계 대전 동안, 많은 스위스 증기 기관차가 전기 가열 보일러를 사용하도록 개조되어 팬터그래프가 있는 가공선에서 수집된 약 480 kW의 전력을 소비했습니다.이 기관차들은 전기 기관차들보다 상당히 덜 효율적이었습니다. 스위스가 전쟁 때문에 석탄 부족을 겪고 있었기 때문에 사용되었지만 풍부한 ^[34]수력 발전에 접근할 수 있었습니다.

스위스, 아르헨티나, 호주의 많은 관광 노선과 유산 기관차들이 가벼운 디젤 타입의 ^[35]기름을 사용해 왔습니다.

물은 물 크레인이나 갠트리와 연결된 전용 급수탑에서 정지된 장소와 기관차 창고에서 공급되었습니다.영국, 미국, 프랑스에서는 일부 본선에 수조(미국의 선로 팬)를 설치하여 악천후로 인해 수조를 가득 채운 빗물이나 눈이 녹아 기관차가 멈추지 않고 급수를 보충할 수 있도록 했습니다.이것은 대형 탱크 엔진의 경우 텐더 또는 리어 워터 탱크 아래에 장착된 전개식 "물 스쿱"을 사용함으로써 달성되었습니다. 소방관이 원격으로 스쿱을 수조로 내리고, 엔진의 속도가 물을 탱크 안으로 밀어 넣었으며, 스쿱이 가득 차면 다시 들어 올렸습니다.

물은 증기 기관차의 운행에 필수적입니다.스웬겔의 주장대로:

일반적인 물질 중 가장 높은 비열을 가지고 있습니다. 즉, 동일한 질량의 강철 또는 구리를 동일한 온도로 가열하여 저장하는 것보다 주어진 온도로 물을 가열하여 저장하는 열 에너지가 더 많습니다.또한 증기화(증기 형성)의 특성은 온도를 높이지 않고 추가 에너지를 저장합니다. 물은 연료의 열 에너지를 기계적 ^[36]에너지로 변환하는 데 매우 만족스러운 매개체입니다.

Swengel은 계속해서 "낮은 온도와 비교적 낮은 보일러 출력"에서 좋은 물과 정기적인 보일러 세척은 비록 유지보수가 높았지만 허용되는 관행이었다고 언급했습니다.그러나 증기 압력이 증가함에 따라 보일러에서 "발포" 또는 "프라이밍" 문제가 발생했습니다. 물에 용해된 고체가 보일러 내부에 "튼튼한 피부의 기포"를 형성하고, 이것은 다시 증기 배관으로 운반되어 실린더 헤드를 날려버릴 수 있습니다.이 문제를 극복하기 위해 뜨거운 미네랄이 농축된 물이 보일러에서 주기적으로 낭비(날아내려가기)되었습니다.증기 압력이 높아지면 보일러 밖으로 물을 더 많이 불어내야 했습니다.끓는 물에 의해 생성된 산소는 보일러를 공격하고 증기압이 증가하면 보일러 내부에 녹이 발생하는 비율(산화철)이 증가합니다.이 문제를 극복하는 데 도움이 되는 한 가지 방법은 물 처리였습니다.스웬겔은 이러한 문제들이 ^[36]철도의 전기화에 대한 관심에 기여했다고 제안했습니다.

1970년대에 L.D. Porta는 보일러 내부를 청결하게 유지하고 부식을 방지할 뿐만 아니라 물 표면에 증기가 생성되면서 여과되는 컴팩트한 "이불"을 형성하도록 폼을 변형시키는 정교한 시스템의 중중화학수처리(Porta Treatment)를 개발하였고,순수한 상태를 유지하고 ^[37][38]물과 현탁 연마재의 실린더로 이월되는 것을 방지합니다.

일부 증기 기관차는 그랜드 캐년 철도 4960, 그랜드 캐년 철도 29, 미국 설탕 148, 그리고 디즈니랜드 ^{[39][40][41][42][43][44][45]}철도 기관차와 같은 사용된 식용유와 같은 대체 연료로 운행되어 왔습니다.

크루

증기 기관차는 보통 보일러 뒷머리에서 제어되고, 승무원들은 보통 택시에 의해 요소들로부터 보호됩니다.보통 증기 기관차를 운전하려면 최소 2명의 승무원이 필요합니다.하나는 기관사 또는 기관사(북미)로서 기관차의 시동, 정지, 속도를 제어하는 역할을 담당하며, 소방관은 화재 유지, 증기압 조절, 보일러 및 연수 수위 감시를 담당합니다.운영 인프라와 인력의 역사적 손실로 인해, 본선에서 운행되는 보존형 증기 기관차는 종종 열차와 함께 이동하는 지원 승무원을 보유하게 됩니다.

부속품 및 기구

모든 기관차에는 다양한 기구가 장착되어 있습니다.이 중 일부는 증기 기관의 작동과 직접적인 관련이 있으며, 다른 일부는 신호 전달, 열차 제어 또는 기타 목적을 위한 것입니다.미국에서 연방 철도청은 안전 문제를 해결하기 위해 수년간 특정 기기의 사용을 의무화했습니다.가장 일반적인 어플라이언스는 다음과 같습니다.

증기 펌프 및 분사기

피스톤에 작업 행정을 전달한 후 증기로 배출되는 물을 교체하기 위해 물(급수)을 보일러로 전달해야 합니다.보일러가 가동 중에 압력을 받기 때문에 급수는 증기압 이상의 압력으로 보일러 내부로 강제 투입되어야 하므로 일종의 펌프가 필요합니다.가장 초기의 기관차에는 수동식 펌프로 충분했습니다.이후의 엔진은 피스톤(축 펌프)의 움직임에 의해 구동되는 펌프를 사용했는데, 이 펌프는 작동이 간단하고 신뢰할 수 있으며 많은 양의 물을 처리할 수 있었지만 기관차가 움직일 때만 작동했고 빠른 속도로 밸브 기어와 피스톤 로드에 과부하가 걸릴 수 있었습니다.증기 분사기는 나중에 펌프를 대체했고 일부 엔진은 터보펌프로 전환했습니다.표준 관행은 보일러에 물을 공급하기 위해 두 개의 독립적인 시스템을 사용하도록 진화했습니다. 두 개의 증기 인젝터 또는 보다 보수적인 설계로, 서비스 속도로 작동할 때 액슬 펌프와 정지 상태일 때 또는 저속일 때 보일러에 물을 채우는 증기 인젝터.20세기까지 거의 모든 신형 기관차는 증기 분사기만 사용했습니다. 한 분사기는 보일러 자체에서 바로 "활기 있는" 증기를 공급받고 다른 한 분사기는 기관차의 실린더에서 배출되는 증기를 사용했습니다.(다른 방법으로 낭비되는 증기를 사용했기 때문에) 더 효율적이었지만 기관차가 움직이고 조정기가 열려 있을 때만 사용할 수 있었습니다.급수가 고온일 경우 인젝터가 신뢰할 수 없게 되어 급수히터가 있는 기관차, 탱크가 보일러와 접촉하는 탱크 기관차, 응축 기관차는 왕복 증기펌프나 터보펌프를 사용하기도 했습니다.

워터 게이지 또는 워터 글라스로 알려진 수직 유리 튜브는 보일러 내 물의 수준을 보여주며 보일러가 연소되는 동안 항상 주의 깊게 관찰됩니다.1870년대 이전에는 승무원의 손이 닿는 곳에 보일러에 일련의 트라이 콕을 장착하는 것이 일반적이었습니다. 각 트라이 콕(최소 2개, 보통 3개가 장착됨)은 다른 레벨에 장착되었습니다.각 트라이콕을 열고 증기 또는 물이 그것을 통해 배출되는지 확인함으로써 보일러의 물의 양을 제한된 정확도로 추정할 수 있었습니다.보일러 압력이 높아짐에 따라 트라이콕의 사용이 점점 더 위험해졌으며 밸브가 스케일이나 침전물로 막혀 잘못된 판독값을 제공하기 쉬웠습니다.이것은 그들이 조준경으로 대체하는 계기가 되었습니다.인젝터와 마찬가지로 별도의 피팅이 있는 두 개의 글라스를 설치하여 독립적인 판독값을 제공합니다.

보일러단열

파이프 및 보일러 단열재는 "래깅"(lagging)^[46]으로, 이는 쿠퍼가 나무통 ^[47]보루를 뜻하는 용어에서 유래했습니다.최초의 증기 기관차 중 두 대는 보일러를 단열하기 위해 나무로 된 래깅을 사용했습니다: ^[3]1812년에 지어진 최초의 상업적으로 성공한 증기 기관차인 살라망카(Salamanca)와 공공 철도 노선에서 승객을 운송한 최초의 증기 기관차인 로코모션 1호(Locomotion No.1).보일러가 단열되지 않으면 많은 양의 열이 낭비됩니다.초기의 기관차는 지연, 나무 기둥 모양, 보일러 배럴을 따라 길게 설치된 후, 고리, 금속 밴드 등을 사용했으며, 용어와 방법은 협동 조합에서 나온 것입니다.

개선된 단열 방법에는 키젤구르와 같은 다공성 광물을 포함하는 두꺼운 페이스트를 도포하거나 마그네시아 ^[48]블록과 같은 단열 화합물의 모양 블록을 부착하는 것이 포함되었습니다.증기의 후기에는 석면 섬유로 채워진 꿰맨 석면 천의 매트리스가 보일러에 닿지 않도록 분리기 위에 고정되었습니다.하지만, 석면은 현재 대부분의 나라에서 건강상의 이유로 금지되어 있습니다.가장 일반적인 현대 재료는 유리 양모 또는 알루미늄 ^{[citation needed]}호일로 된 포장입니다.

래깅은 보일러 의류 또는 클리닝으로 알려진 밀착된 시트 금속^[49] 케이스에 의해 보호됩니다.

효과적인 래깅은 불이 없는 기관차에 특히 중요하지만, 최근에는 L.D.의 영향을 받고 있습니다.포르타(Porta)는 실린더 끝단 및 실린더와 메인프레임 사이의 마주보는 부분과 같이 열을 발산하기 쉬운 모든 표면의 모든 유형의 기관차에 대해 "과잉" 단열이 실행되었습니다.이를 통해 엔진 워밍업 시간이 크게 단축되고 전체적인 효율이 현저하게 향상됩니다.

안전밸브

초기 기관차에는 레버 끝에 매달린 무게로 조절되는 밸브가 장착되어 있었고 증기 출구는 원뿔 모양의 밸브로 정지되어 있었습니다.기관차가 선로의 요철을 지나쳐 증기를 낭비할 때 추력 레버가 튕기는 것을 막을 수 없었기 때문에 나중에 추력은 더 안정적인 스프링 적재 컬럼으로 대체되었고, 이 컬럼은 잘 알려진 스프링 스케일 제조업체인 솔터에서 공급하는 경우가 많습니다.이 장치들의 위험은 운전자들이 압력을 증가시키기 위해 팔에 무게를 더하도록 유혹을 받을 수 있다는 것이었습니다.대부분의 초기 보일러에는 카울로 보호되는 변조 방지 "잠금" 직하 볼 밸브가 장착되어 있었습니다.1850년대 후반, John Ramsbottom은 19세기 후반 동안 영국에서 인기를 끌었던 안전밸브를 소개했습니다.밸브 조작이 가능했을 뿐만 아니라 운전자가 조작하는 것은 압력을 완화하는 효과가 있을 뿐입니다.조지 리처드슨의 안전 밸브는 ^[50]1875년에 도입된 미국의 발명품으로, 압력이 최대 허용치에 도달하는 순간에만 증기를 방출하도록 설계되었습니다.이런 유형의 밸브는 현재 거의 보편적으로 사용되고 있습니다.영국의 Great Western Railway는 이 규칙의 주목할 만한 예외였는데, 그 이유는 그러한 밸브가 열림과 닫힘 사이에 압력을 덜 잃는다고 여겨졌기 때문에, 그것의 별개의 존재가 끝날 때까지 직하형을 유지했습니다.

압력계

초기 기관차는 보일러의 증기 압력을 보여주지 못했지만, 안전 밸브 암의 위치를 통해 이를 추정할 수 있었고, 이는 종종 화실 백 플레이트 위로 확장되었습니다. 스프링 기둥에 표시된 눈금은 실제 압력을 대략적으로 나타냅니다.레인힐 실험의 주최자들은 각 경쟁자들이 보일러 압력을 읽을 수 있는 적절한 메커니즘을 가지고 있어야 한다고 촉구했고, 스티븐슨은 그의 로켓을 위해 굴뚝 옆에 설치된 투시창이 있는 9피트짜리 수직 수은 튜브를 고안했습니다.압력이 포인터에 연결된 놋쇠나 청동으로 된 타원형의 감긴 관을 바로 세우는 부르동관 게이지는 1849년 도입되어 빠르게 받아들여져 오늘날에도 ^[51]사용되고 있습니다.일부 기관차에는 증기 상자에 압력계가 추가로 장착되어 있습니다.그러면 운전자가 시동 시 휠 슬립을 방지할 수 있으며, 레귤레이터 개방이 너무 클 경우 경고를 받을 수 있습니다.

스파크 방지기 및 스모크 박스

스파크 방지기 및 자동 청소 스모크 박스

나무 연소기는 많은 양의 날아다니는 불꽃을 내뿜기 때문에 일반적으로 연기 더미에 수용된 효율적인 불꽃 방지 장치가 필요합니다.다양한 유형이 ^[52]장착되었으며, 가장 일반적인 초기 유형은 굴뚝 파이프 입구 앞에 배치된 원뿔 모양의 디플렉터와 넓은 스택 출구를 덮는 와이어 스크린이 통합된 보닛 스택입니다.더 효율적인 설계는 1850년에 특허를 받은 Radley and Hunter 원심 스택(일반적으로 다이아몬드 스택으로 알려짐)으로, 챔버 내에서 소용돌이 효과를 유도하도록 지향된 배플을 통합하여 불씨가 연소되어 재로 바닥으로 떨어지도록 했습니다.자동 세척 스모크 박스에서는 반대의 효과가 발생했습니다. 연도 가스가 일련의 편향기 플레이트를 타격할 수 있도록 함으로써 송풍이 손상되지 않도록 각도를 조정함으로써 큰 입자는 송풍과 함께 분출될 작은 조각으로 부서졌습니다.작동이 끝날 때 손으로 제거하기 위해 스모크 박스의 바닥에 안착하는 것이 아니라,체포기와 마찬가지로 큰 ^[53]불씨를 유지하기 위해 스크린이 통합되었습니다.

자동 세척 스모크 박스가 장착된 영국 철도 표준 클래스의 기관차는 스모크 박스 도어 하단에 "S.C."라고 표시된 작은 주조 타원형 플레이트로 식별되었습니다.이 엔진들은 각기 다른 폐기 절차를 필요로 했고, 이 플레이트는 창고 직원들에게 이러한 필요성을 강조했습니다.

스토커즈

기관차 성능을 제한하는 요소는 연료가 불 속으로 공급되는 속도입니다.20세기 초에 몇몇 기관차들은 너무 커져서 소방관이 석탄을 빨리 ^[49]삽으로 퍼낼 수 없었습니다.미국에서는 다양한 증기 동력 기계식 스토커가 표준 장비가 되어 호주와 남아프리카를 포함한 다른 곳에서도 채택되어 사용되었습니다.

급수가열

냉수를 보일러에 도입하면 전력이 절감되고, 1920년대부터 다양한 히터가 통합되었습니다.기관차의 가장 일반적인 유형은 배기 증기 공급 온수기로, 배기의 일부를 보일러 또는 스모크 박스 위에 설치된 작은 탱크를 통해 또는 연질 탱크로 배관했습니다. 따뜻한 물은 작은 보조 증기 펌프를 통해 보일러로 전달되어야 했습니다.희귀 이코노마이저 타입은 배기가스에서 잔열을 추출한다는 점에서 차이가 있었습니다.이러한 예로는 Franco-Crossti 보일러에서 볼 수 있는 예열 드럼을 들 수 있습니다.

또한 활증기 및 배기 증기 분사기를 사용하면 보일러 급수의 예열을 약간이나마 지원할 수 있지만, 활증기 분사기에 효율적인 이점은 없습니다.이러한 예열은 냉수가 직접 유입될 때 보일러가 겪을 수 있는 열충격도 줄여줍니다.이는 물이 보일러의 가장 높은 부분으로 유입되어 일련의 트레이를 통해 흘러내리게 되는 상부 공급에 의해 더욱 도움이 됩니다.조지 잭슨 처치워드(George Jackson Churchward)는 이 배열을 그의 홈리스 원뿔 보일러의 최고급에 맞추었습니다.런던, 브라이튼 & 사우스 코스트 철도와 같은 다른 영국의 노선들은 일부 기관차들을 주식구보다 앞쪽으로 분리된 돔 안에 탑 피드를 장착했습니다.

콘덴서 및 물 재공급

증기 기관차는 개방된 순환으로 작동하기 때문에 물을 많이 소비하며, 정지 및 해양 증기 기관이 하는 것처럼 폐루프에서 증기를 재활용하는 것이 아니라 1회 사용 후 즉시 증기를 배출합니다.물은 지속적인 물류 문제였고, 응축 엔진은 사막 지역에서 사용하기 위해 고안되었습니다.이 엔진들은 연소기 안에 거대한 방열기를 가지고 있었고, 연소기에서 증기를 배출하는 대신 포착되어 다시 연소기로 전달되어 응축되었습니다.실린더 윤활 오일은 배출된 증기에서 제거되었는데, 이는 보일러에서 발포로 인해 실린더 내로 물이 유입되어 비압축성으로 인해 손상이 발생하는 프라이밍(priming) 현상을 방지하기 위함입니다.콘덴서를 사용한 가장 주목할 ^[54]만한 엔진은 1950년대부터 1980년대까지 남아프리카의 카루 사막을 가로질러 작동했습니다.

일부 영국과 미국의 기관차는 이동 중에 "물탱크"(미국의 선로 팬)에서 물을 모으는 스쿠프를 장착하고 있었기 때문에 물을 위한 정지를 피할 수 있었습니다.미국에서는 소규모 지역사회에 충전시설이 없는 경우가 많았습니다.철도의 초창기 동안, 승무원들은 냇가 옆에 멈춰서 가죽 양동이를 이용해 냇가를 채웠습니다.이것은 "저크 워터"로 알려져 있었고, "저크 워터 타운"(오늘날 ^[55]조롱거리로 여겨지는 작은 마을을 의미함)이라는 용어로 이어졌습니다.오스트레일리아와 남아프리카 공화국에서 건조한 지역의 기관차들은 큰 크기의 텐더로 운행되었고, 어떤 기관차들은 때때로 "캔틴" 또는 오스트레일리아(특히 뉴사우스웨일스)에서 "워터 진"이라고 불리는 추가적인 물차를 가지고 있었습니다.

런던 메트로폴리탄 철도와 같은 지하 철도에서 작업하는 증기 기관차에는 증기가 철도 터널로 빠져나가는 것을 방지하기 위한 응축 장치가 설치되었습니다.이것들은 1960년대 초까지도 킹스 크로스와 무어게이트 사이에서 여전히 사용되고 있었습니다.

제동

증기 기관차는 보통 열차의 나머지 부분과는 독립적인 자체 제동 장치를 가지고 있습니다.기관차 브레이크는 주행 휠 트레드를 누르는 대형 슈를 사용합니다.에어 브레이크 또는 스팀 브레이크 중 하나일 수 있습니다.또한 다른 제동 시스템에 동력을 공급하기 위한 증기 압력이 없을 때 기관차를 정지 상태로 유지하기 위한 핸드 브레이크가 거의 항상 장착되어 있습니다.

기관차 전용 브레이크로 제공되는 제한된 제동력 때문에, 많은 증기 기관차에는 열차 브레이크가 장착되었습니다.이것들은 에어 브레이크와 진공 브레이크라는 두 가지 주요한 종류로 나왔습니다.이것은 기관사가 열차 안의 모든 차량의 브레이크를 제어할 수 있게 해주었습니다.

조지 웨스팅하우스(George Westinghouse)가 발명한 에어 브레이크는 보일러 측면에 장착된 증기 구동 공기 압축기를 사용하여 브레이크 ^[56]시스템에 전원을 공급하는 데 필요한 압축 공기를 생성합니다.에어 브레이크는 증기 시대 동안 대부분의 국가에서 열차 제동의 주요한 형태였습니다.

진공 브레이크는 에어 펌프 대신 증기로 작동하는 이젝터가 엔진에 장착되어 브레이크 시스템에 전원을 공급하는 데 필요한 진공 상태를 만드는 것으로, 에어 브레이크에 대한 주요 경쟁사였습니다.보조 이젝터 또는 크로스헤드 진공 펌프는 캐리지와 웨건 사이의 파이프 연결부의 작은 누출로부터 시스템의 진공을 유지하는 데 사용됩니다.진공 브레이크는 증기 시대 동안 영국과 인도, 남아프리카 공화국과 같은 그 방식을 채택한 나라들에서 주요한 열차 제동의 형태였습니다.

증기 기관차에는 비가 오거나 차가운 날씨에 견인력과 제동력을 향상시키기 위해 레일 위에 모래를 쌓을 수 있는 샌드박스가 장착되어 있습니다.미국 기관차에서는 샌드박스, 즉 샌드돔이 보통 보일러 위에 장착됩니다.영국에서는 제한된 적재 게이지가 이를 배제하기 때문에 샌드박스가 러닝 플레이트 바로 위 또는 바로 아래에 장착됩니다.

윤활

초기 기관차의 피스톤과 밸브는 기관사들이 폭발 파이프 아래로 톨로우 덩어리를 떨어뜨려 윤활되었습니다.물질을 전달하는 더 정교한 방법이 곧 개발되었습니다.탈로우는 실린더 벽에 잘 밀착되어 물의 작용에 저항하는 데 미네랄 오일보다 더 효과적입니다.현대 증기 실린더 오일 ^[57][58][59]제형의 구성 요소로 남아 있습니다.

속도와 거리가 증가함에 따라 증기 공급 장치에 두꺼운 미네랄 오일을 주입하는 메커니즘이 개발되었습니다.첫 번째로, 캡에 장착된 변위 윤활기는 밀폐된 오일 용기에 응축되는 증기의 흐름을 제어하여 사용합니다.응축된 증기에서 나온 물이 오일을 파이프로 대체합니다.이 장치는 공급 속도를 확인하기 위해 보통 안경을 장착합니다.나중의 방법은 크로스헤드 중 하나에서 작동하는 기계식 펌프를 사용합니다.두 경우 모두 오일의 공급은 기관차의 속도에 비례합니다.

프레임 구성 요소(축 베어링, 혼 블록 및 보기 피벗)를 윤활하는 작업은 모세관 작용에 따라 달라집니다. 워스트 원사의 트림은 오일 탱크에서 ^[60]각 구성 요소로 이어지는 파이프로 바뀝니다.공급되는 오일의 속도는 기관차의 속도가 아닌 실 뭉치의 크기에 의해 제어되므로 정지 상태에서 (와이어에 장착된) 트림을 제거해야 합니다.그러나 종착역 플랫폼과 같은 정기적인 정류장에서는 오일이 트랙으로 이동하는 경로를 찾는 것이 여전히 문제가 될 수 있습니다.

크랭크핀과 크로스헤드 베어링은 작은 컵 모양의 오일 저장고를 운반합니다.이들은 베어링 표면에 공급 파이프가 있어 정상적인 충전 레벨 이상으로 시작하거나, 헐거운 핀에 의해 닫힌 상태로 유지되므로 기관차가 움직일 때만 오일이 들어갑니다.영국에서는 간단한 코르크 마개로 컵을 닫지만, 공기를 허용하기 위해 구멍이 뚫린 지팡이 조각을 사용합니다.윤활이 실패하고 과도한 가열 또는 마모가 ^[61]발생할 경우 경고하기 위해 베어링 금속에 자극성 오일(아니세이드 또는 마늘)이 포함된 작은 캡슐을 사용하는 것이 일반적입니다.

송풍기

기관차가 동력을 받아 운행할 때, 배기 증기가 연통에 의해 굴뚝 위로 향하게 하여 불에 끌리는 바람이 생깁니다.가뭄이 없으면 불길이 빠르게 잦아들면서 증기압이 떨어질 것으로 보입니다.기관차가 정지하거나 조정기가 닫힌 상태에서 타력 주행을 하는 경우, 드라우트를 생성할 배기 증기가 없기 때문에 블로워를 통해 드라우트를 유지합니다.이것은 굴뚝의 바닥이나 송풍 파이프 오리피스 주위에 배치된 고리로, 굴뚝 위로 향하는 여러 개의 작은 증기 노즐이 들어 있습니다.이 노즐은 보일러에서 직접 증기를 공급받아 블로워 밸브에 의해 제어됩니다.레귤레이터가 열려 있으면 블로워 밸브가 닫힙니다. 운전자가 레귤레이터를 닫으려고 하면 블로워 밸브를 먼저 엽니다.조절기가 닫히기 전에 송풍기를 여는 것이 중요합니다. 불에 끌리지 않으면 대기 공기가 굴뚝으로 흘러내려 보일러 튜브를 통과하는 뜨거운 가스의 흐름이 반대로 전환되고 불 자체가 불 구멍을 통해 발판으로 송풍되기 때문입니다.승무원들에게 심각한 결과를 초래할 겁니다압력 충격 때문에 기관차가 터널에 들어갈 때 역풍의 위험이 더 높습니다.또한, 송풍기는 기관사의 임무를 시작할 때 증기가 상승될 때, 운전자가 화재에 대한 견인력을 증가시켜야 할 때, 그리고 운전자의 ^[62]시야에서 연기를 제거하기 위해 사용됩니다.

블로우백은 꽤 흔했습니다.1955년 던스테이블 근처에서 일어난 사고에 대한 보고서에서 조사관은 "1953년에 엔진 결함으로 인해 발생하지 않은 23건의 사례가 보고되었으며, 이로 인해 26명의 엔지니어가 부상을 입었습니다.1954년에는 발생 건수와 부상자 수가 같았고 사망자도 ^[63]1명 발생했습니다."2012년 BR Standard Class 7,70013 Oliver Cromwell 사건에서 입증된 바와 같이, 그들은 여전히 문제로 남아 있습니다.

버퍼

영국과 유럽(구소련 국가 제외)에서 기관차는 압축 하중("버핏")^[64]을 흡수하기 위해 각 끝에 완충 장치가 있습니다.열차를 끌어당기는 장력 부하(드레인 힘)는 커플링 시스템에 의해 전달됩니다.이와 함께 기관차와 열차 사이의 느슨한 상태를 제어하고, 사소한 충격을 흡수하며, 밀어내는 움직임을 위한 베어링 지점을 제공합니다.

캐나다와 미국에서는 기관차와 객차 사이의 모든 힘이 커플러(특히 재니 커플러, 미국 철도 차량의 긴 표준 기준)와 그와 관련된 드래프트 기어를 통해 다루어지는데, 이는 약간의 느슨한 움직임을 가능하게 합니다.기관차의 앞쪽과 뒤쪽 모서리에 있는 "폴링 포켓(poling pocket)"이라고 불리는 작은 보조개들은 기관차와 ^[65]객차 사이에 있는 막대를 사용하여 객차들이 인접한 선로로 밀릴 수 있게 했습니다.영국과 유럽에서는 북미 스타일의 "버키아이"와 구르는 재고품 사이의 힘을 다루는 다른 커플러들이 점점 인기를 얻고 있습니다.

파일럿츠

유럽과 뉴사우스웨일스를 포함한 몇몇 철도 시스템에서는 불필요한 것으로 여겨졌지만, 보통 기관차의 앞쪽 끝에 조종사가 고정되어 있었습니다.쟁기 모양으로, 때때로 "소 잡는 사람"이라고도 불리는, 그것들은 꽤 컸고, 소, 들소, 다른 동물들이나 나무의 팔다리와 같은 장애물들을 트랙에서 제거하도록 설계되었습니다.길 잃은 소는 잡을 수 없었지만, 이 독특한 물건들은 증기가 끝날 때까지 기관차에 남아 있었습니다.엔진을 바꾸는 것은 보통 조종사를 풋보드라고 알려진 작은 계단으로 대체합니다.많은 시스템이 파일럿과 다른 디자인 기능을 사용하여 독특한 외관을 연출했습니다.

헤드라이트

야간 운행이 시작되었을 때, 일부 국가의 철도 회사들은 기관사가 열차 앞에 놓여있는 것을 볼 수 있게 하거나 다른 나라들이 기관차를 볼 수 있게 하기 위해 그들의 기관차를 조명을 설치했습니다.헤드라이트는 원래 기름이나 아세틸렌 램프였지만, 1880년대 후반에 전기 아크 램프가 사용 가능해지자, 그것들은 빠르게 오래된 종류들을 대체했습니다.

영국은 밝은 전조등이 야간 시야에 영향을 주기 때문에 채택하지 않았고, 세마포 신호와 열차의 각 종착역에서 사용되는 저강도 오일 램프를 가릴 수 있어 특히 혼잡한 선로에서 신호 누락의 위험성을 높였습니다.기관차의 정지 거리도 보통 전조등의 거리보다 훨씬 더 길었고, 철도는 신호가 잘 잡혔고 가축과 사람들이 그것 위로 빠져나가는 것을 막기 위해 완전히 울타리가 쳐져 있어서 밝은 램프의 필요성이 거의 사라졌습니다.따라서 저강도의 오일 램프가 계속 사용되었으며, 각 열차의 등급을 나타내기 위해 기관차의 앞쪽에 배치되었습니다.4개의 "램프 다리미"(램프를 놓을 브래킷)가 제공되었습니다. 하나는 굴뚝 아래에, 세 개는 버퍼 빔의 상부를 가로질러 균등하게 배치되었습니다.이에 대한 예외는 남부 철도와 그 구성원들이었습니다. 그들은 스모크 박스의 양쪽에 여분의 램프 철을 추가했고, 램프(또는 낮에는 흰색 원형 판)의 배열은 철도 직원에게 열차의 출발지와 목적지를 알려주었습니다.모든 차량에서, 동등한 램프가 기관차의 뒤쪽에 제공되거나 기관차가 연하거나 벙커 퍼스트로 운행될 때를 위해 제공되었습니다.

일부 국가에서는 전국 네트워크에서 유산 증기 운영이 계속되고 있습니다.일부 철도 당국은 낮 시간을 포함해 항상 강력한 전조등을 켜도록 의무화했습니다.이것은 대중이나 선로 작업자들에게 활성 열차를 더 알리기 위해서였습니다.

벨과 호루라기

기관차는 증기 기관차의 초기부터 종소리와 증기 호루라기를 사용했습니다.미국, 인도, 캐나다에서는 열차 운행을 알리는 종소리가 울려 퍼졌습니다.모든 노선이 법적으로 울타리가 ^[66]쳐져 있는 영국에서, 벨은 도로 위를 달리는 철도(즉, 울타리가 쳐져 있지 않은), 예를 들어 도로의 측면이나 조선소의 전차로에서만 요구되었습니다.결과적으로, 영국의 소수의 기관차만이 종을 운반했습니다.호루라기는 직원들에게 신호를 보내고 경고를 주기 위해 사용됩니다.기관차가 사용되는 지역에 따라, 호루라기는 장거리에서 임박한 도착을 경고하거나 보다 지역화된 사용을 위해 설계될 수 있습니다.

초기의 종소리와 휘파람 소리는 당김줄과 레버를 통해 울렸습니다.자동 벨링기는 1910년 ^[67]이후 미국에서 널리 사용되었습니다.

자동제어

20세기 초부터 독일과 영국 같은 나라의 운영 회사들은 자동 경고 시스템(AWS)을 갖춘 기관차를 설치하기 시작했는데, 이는 "주의"할 때 신호가 전달되면 자동으로 브레이크를 작동시킵니다.영국에서는 1956년에 이것들이 의무화되었습니다.미국에서도 펜실베니아 철도는 기관차에 이러한 ^{[citation needed]}장치를 장착했습니다.

부스터 엔진

부스터 엔진은 시동에 추가적인 견인력을 제공하는 보조 증기 엔진이었습니다.그것은 저속 장치로, 대개는 후행 트럭에 장착됩니다.30km/h와 같은 저속에서 아이들러 기어를 통해 분리되었습니다.부스터는 미국에서 널리 사용되었고 영국과 프랑스에서 실험적으로 시도되었습니다.6대의 Kb 4-8-4 기관차에 부스터가 장착되어 있었으며, 이는 세계에서 유일하게 3피트 6인치(1,067mm) 게이지 엔진이 장착되어 있습니다.

부스터 엔진은 또한 미국의 부드러운 트럭에 장착되었고 보조 기관차로 알려져 있습니다.2개, 심지어 3개의 트럭 차축을 사이드 로드를 이용해 연결해 저속 운행에 ^[68]그쳤습니다.

방화문

화구는 석탄이 첨가되지 않을 때 화구를 덮는 데 사용됩니다.그것은 두 가지 목적을 수행합니다. 첫째, 불 위로 공기가 유입되는 것을 방지하고 오히려 불 위로 공기가 유입되도록 합니다.두 번째 목적은 열차 승무원들을 후려침으로부터 보호하는 것입니다.그러나, 일부 공기가 화재의 상부("2차 공기"라고 함)를 통과하여 화재에 의해 생성된 가스의 연소를 완료할 수 있는 수단이 있습니다.

방화문은 다양한 디자인으로 제공되는데, 가장 기본적인 것은 한 쪽에 힌지가 달려 있고 발판 위에서 스윙으로 열 수 있는 단일 조각입니다.이 디자인은 두 가지 이슈가 있습니다.첫째, 발판에 공간을 많이 차지하고, 둘째, 통풍구가 완전히 닫히는 경향이 있어서 2차 공기를 차단합니다.이를 보완하기 위해 일부 기관차에는 방화문이 완전히 닫히지 않도록 하는 래치가 장착되어 있는 반면, 다른 기관차에는 2차 공기가 통과할 수 있도록 도어에 작은 환기구가 있습니다.화실 내부로 개방되는 방화문을 설계하여 발판에 발생하는 불편을 방지하는 방안이 고려되었으나, 이러한 방화문은 화재의 완전한 열기에 노출되어 변형될 가능성이 높아 무용지물이 될 수 있습니다.

좀 더 인기 있는 종류의 방화문은 하나의 레버에 의해 작동되는 2피스 슬라이딩 도어로 구성되어 있습니다.방화문 위와 아래에는 문을 따라 이어지는 선로가 있습니다.이러한 트랙은 파편에 의해 끼이기 쉬우므로 앞서 설명한 스윙 도어보다 도어를 여는 데 더 많은 노력이 필요합니다.이를 해결하기 위해 일부 화재 도어는 증기 또는 공기 실린더를 사용하여 도어를 여는 동력식 작동을 사용합니다.이 중 상단 모서리에서 회전하는 버터플라이 도어는 ^[69]도어를 여는 실린더에 낮은 저항을 제공합니다.

변주곡

철도가 효율성과 성능을 개선하기 위해 노력하면서 기본 기관차에 많은 변형이 발생했습니다.

실린더

초기의 증기 기관차는 두 개의 실린더를 가지고 있었는데, 하나는 양쪽에 있었고, 이 관행은 가장 간단한 배치로 지속되었습니다.실린더는 메인프레임("내부" 실린더라고 함) 사이에 장착되거나 프레임 및 구동 휠("외부" 실린더) 외부에 장착될 수 있습니다.내부 실린더는 구동 액슬에 내장된 크랭크를 구동하고, 외부 실린더는 구동 액슬에 대한 연장으로 크랭크를 구동합니다.

이후의 디자인은 더 고른 전력 주기와 더 높은 전력 ^[70]출력을 위해 프레임 내부와 외부에 장착된 세 개 또는 네 개의 실린더를 사용했습니다.이는 더 복잡한 밸브 기어와 증가된 유지보수 요구사항을 희생시켰습니다.어떤 경우에는 세 번째 실린더가 단순히 외부 실린더의 직경을 줄이기 위해 내부에 추가되었습니다. 따라서 적재 게이지가 제한된 라인(예: SR K1 및 U1 클래스)에서 사용하기 위해 기관차의 폭을 줄였습니다.

1930년에서 1950년 사이에 제작된 대부분의 영국 급행-여객 기관차는 3개 또는 4개의 실린더(예: GWR 6000 클래스, LMS 대관식 클래스, SR 머천트 네이비 클래스, LNER 그레슬리 클래스 A3)를 가진 4-6-0 또는 4-6-2 유형이었습니다.1951년부터 영국 철도 표준급 증기 기관차 999량 중 1량을 제외한 모든 차량이 2기통 구성을 사용하여 유지보수가 용이해졌습니다.

밸브 기어

초기의 기관차는 전진 또는 후진 ^[51]시에 전력을 공급하는 단순한 밸브 기어를 사용했습니다.곧 Stephenson 밸브 기어는 운전자가 컷오프를 제어할 수 있게 해주었습니다. 이는 Walshaerts 밸브 기어와 유사한 패턴으로 대체되었습니다.슬라이드 밸브와 외부 출입구를 사용한 초기 기관차 설계는 비교적 쉽게 만들 수 있었지만 비효율적이고 ^[51]마모되기 쉬웠습니다.결국 슬라이드 밸브는 내부 수용 피스톤 밸브로 대체되었지만 20세기에는 포핏 밸브(정지식 엔진에 일반적으로 사용되는)를 적용하려는 시도가 있었습니다.스티븐슨 밸브 기어는 일반적으로 프레임 내에 배치되어 유지보수를 위해 접근하기 어려웠습니다. 이후 프레임 외부에 적용된 패턴은 보다 쉽게 눈에 띄고 유지보수할 수 있었습니다.

컴파운딩

복합 기관차는 1876년부터 사용되었으며, 증기를 별도의 실린더를 통해 두 배 이상 팽창시켜 실린더 냉각으로 인한 열 손실을 줄였습니다.복합 기관차는 오랜 기간 지속적인 노력이 필요한 열차에서 특히 유용했습니다.앙드레 샤퐁이 1929년부터 재건하면서 얻은 극적인 권력 증가에 복합적인 기여를 했습니다.일반적으로 적용되는 것은 관절식 기관차로, 가장 일반적인 것은 아나톨 맬릿(Anatole Mallet)이 설계한 것으로, 고압 스테이지가 보일러 프레임에 직접 부착되어 있습니다. 이 앞에는 저압 엔진이 자체 프레임에 피벗되어 있어 후방 ^[71]엔진에서 배기 가스를 흡수합니다.

관절형 기관차

매우 강력한 기관차는 출력이 낮은 기관차보다 더 긴 경향이 있지만, 긴 강성 프레임 설계는 협궤 철도에서 흔히 볼 수 있는 촘촘한 곡선에는 적용할 수 없습니다.이러한 문제점을 극복하기 위해 다관절 기관차를 위한 다양한 설계가 개발되었습니다.몰레와 개럿이 가장 인기있는 두가지였습니다.그들은 보일러 하나와 엔진 유닛 두 개(기통과 구동 바퀴 세트)를 가지고 있었습니다. Garratt의 엔진 유닛 두 개는 회전 프레임 위에 있었고, Mallet의 엔진 유닛 중 하나는 회전 프레임 위에 있었고 다른 하나는 보일러 유닛 아래에 고정되어 있었습니다.세 번째 엔진 유닛을 입찰 아래에 두고 몇 대의 트리플엑스 기관차도 설계되었습니다.다른 덜 일반적인 변형으로는 Fairlie 기관차가 있는데, 두 개의 별도 엔진 유닛과 함께 두 개의 보일러가 하나의 프레임에 연속적으로 설치되어 있었습니다.

듀플렉스 타입

두 개의 엔진을 하나의 단단한 프레임에 포함하는 이중 기관차도 시도되었지만 눈에 띄게 성공적이지는 않았습니다.예를 들어, 매우 빠른 주행을 위해 설계된 4-4-4-4 펜실베니아 철도 클래스 T1은 ^[72]경력 내내 반복적이고 궁극적으로 수정할 수 없는 미끄러짐 문제를 겪었습니다.

기어드 기관차

높은 시동 토크와 낮은 속도가 요구되는 기관차의 경우, 기존의 직접 구동 방식은 부적절했습니다.샤이, 클라이맥스, 하이슬러와 같은 "기어드" 증기 기관차는 산업, 벌목, 광산, 채석 철도에서 이러한 요구를 충족시키기 위해 개발되었습니다.이 세 가지 유형의 공통적인 특징은 크랭크축과 구동축 사이에 감속 기어와 구동축이 있다는 점이었습니다.이러한 배치를 통해 엔진은 1:1의 비율을 보이는 기존 설계에 비해 주행 휠보다 훨씬 빠른 속도로 주행할 수 있었습니다.

택시 앞으로

남태평양 철도의 미국에서는 택시와 화실을 기관차 앞쪽에 두고 연선을 스모크박스 뒤쪽에 두고 일련의 택시 전진 기관차를 생산하여 엔진이 뒤로 달리는 것처럼 보였습니다.이것은 오직 기름을 이용해서만 가능했습니다.남태평양은 기관차가 산 터널과 눈 창고를 통과할 때 엔진 운전자가 호흡할 수 있도록 연기가 없는 공기를 제공하기 위해 이 디자인을 선택했습니다.또 다른 변형은 캐멀백 기관차로, 택시는 보일러를 따라 중간에 위치했습니다.영국에서 Oliver Bulleid는 1940년대 후반 국유화 과정에서 SR Leader급 기관차를 개발했습니다.기관차는 시험이 많이 이루어졌지만, 몇몇 설계상의 결함(석탄발열, 슬리브 밸브 등)은 이 기관차와 다른 부분 제작된 기관차들이 폐기되었음을 의미했습니다.Bulleid는 택시 포워드 디자인을 아일랜드로 가져갔고, 국유화 후 이주하여 "터프버너"를 개발했습니다.이 기관차는 더 성공적이었지만, 아일랜드 철도의 디젤화로 인해 폐기되었습니다.

유일하게 보존된 택시 전진 기관차는 캘리포니아 새크라멘토에 있는 서던 퍼시픽 4294입니다.

프랑스에서, 세대의 하일만 기관차는 택시 포워드 디자인으로 만들어졌습니다.

증기터빈

증기 터빈은 증기 기관차의 작동과 효율을 향상시키기 위한 시도로 만들어졌습니다.여러 나라에서 직접 구동 및 전기 변속기를 사용한 증기 터빈 실험은 대부분 ^[49]성공적이지 못한 것으로 드러났습니다.런던, 미들랜드, 스코티시 철도는 증기 ^[49]터빈의 효율성을 증명하기 위한 크게 성공적인 시도인 터보모티브를 제작했습니다.제2차 세계대전의 발발이 없었다면, 더 많은 것들이 지어졌을지도 모릅니다.터보모티브는 1935년부터 1949년까지 운행되었으며, 이 때 많은 부품이 교체되어야 했기 때문에 "일회성" 기관차라는 비경제적인 제안을 받았습니다.미국에서는 유니언 퍼시픽, 체서피크 & 오하이오, 노퍽 & 웨스턴 철도가 모두 터빈 전기 기관차를 만들었습니다.펜실베이니아 철도(PRR)는 터빈 기관차도 만들었지만, 직접 구동 기어박스가 장착되어 있었습니다.그러나 먼지, 진동, 디자인 결함 또는 저속에서의 비효율로 인해 모든 디자인이 실패했습니다.마지막으로 남은 것은 1958년 1월에 퇴역한 N&W였습니다.유일하게 성공적인 설계는 TGOJ MT3로, 스웨덴의 그렝게스베르크에서 옥셀뢰순 항구로 철광석을 운반하는 데 사용되었습니다.제대로 작동했음에도 불구하고, 단지 3개만 지어졌습니다.그 중 두 개는 스웨덴의 박물관에서 작업 순서대로 보존되어 있습니다.

불이 없는 기관차

불이 없는 기관차에서 보일러는 정지된 보일러에서 증기(실제로는 끓는점보다 훨씬 높은 온도(212°F)의 물)로 충전되는 증기 어큐뮬레이터를 대체합니다.화재 위험이 높은 곳(정유 공장 등), 청결이 중요한 곳(식품 생산 공장 등) 또는 증기를 쉽게 구할 수 있는 곳(예: 증기가 부산물이거나 저렴하게 구할 수 있는 제지 공장 및 발전소 등)에 불이 없는 기관차가 사용되었습니다.수상 선박("보일러")은 화재가 발생한 기관차와 마찬가지로 단열이 심합니다.물이 다 끓을 때까지 온도가 ^{[citation needed]}떨어질 때를 제외하고는 증기압이 떨어지지 않습니다.

불이 없는 또 다른 종류의 기관차는 압축공기 ^{[citation needed]}기관차입니다.

혼합전력

증기 디젤 하이브리드 기관차

증기 및 디젤 추진력을 모두 사용하는 혼합 동력 기관차는 러시아, 영국 및 이탈리아에서 생산되었습니다.

전기 증기 기관차

이상한 조건(석탄 부족, 풍부한 수력)에서 스위스의 일부 기관차는 전기를 사용하여 보일러를 가열하도록 개조하여 전기 증기 ^[73]기관차로 만들었습니다.

증기기관차

증기 전기 기관차는 디젤 엔진 대신 증기 엔진이 발전기를 구동하는 것을 제외하고는 디젤 전기 기관차와 같이 전기 변속기를 사용합니다.그러한 세 대의 기관차는 1890년대에 프랑스의 기술자인 Jean Jacques Heilmann[fr]에 의해 만들어졌습니다.

분류

증기 기관차는 바퀴 배열에 따라 분류됩니다.이를 위한 두 가지 주요 시스템은 Whyte 표기법과 UIC 분류입니다.

대부분의 영어권 국가와 영연방 국가에서 사용되는 Whyte 표기법은 각 바퀴 세트를 숫자로 나타냅니다.이러한 수치는 일반적으로 동력이 없는 선행 휠의 수를 나타냈고, 그 다음으로 구동 휠의 수(때로는 여러 그룹으로 나뉘기도 함), 그리고 동력이 없는 후행 휠의 수를 나타냈습니다.예를 들어, 4개의 피동 휠만 있는 야드 엔진은 0-4-0 휠 배열로 분류됩니다.4륜 선두 트럭에 이어 6개의 구동 바퀴와 2륜 후행 트럭이 있는 기관차는 4-6-2로 분류됩니다.각기 다른 배치에는 보통 배치의 첫 번째 용도를 반영하는 이름이 붙었습니다. 예를 들어, "Santa Fe" 유형(2-10-2)은 애치슨, 토페카 및 산타페 철도를 위해 처음으로 건설되었기 때문에 그렇게 불립니다.이런 이름들은 비공식적으로 지어졌고 지역과 심지어 정치에 따라서도 다양했습니다.

UIC 분류는 영국을 제외한 유럽 국가에서 주로 사용됩니다.비구동 휠에 대한 숫자와 구동 휠에 대한 대문자(A=1, B=2 등)가 있는 연속적인 한 쌍의 휠(비공식적으로 "축")을 지정합니다.따라서 Whyte 4-6-2 지정은 2-C-1 UIC 지정과 동등합니다.

많은 철도에서, 기관차들은 등급별로 편성되어 있었습니다.이들은 서로 대체가 가능한 기관차를 광범위하게 표현했지만, 가장 일반적인 종류는 하나의 설계를 표현했습니다.규칙적으로 클래스에는 일반적으로 휠 배열을 기반으로 하는 일종의 코드가 할당되었습니다.클래스는 일반적으로 퍼그(Pug, 작은 회전 기관차)와 같은 별명도 얻었는데,^[74][75] 이는 기관차의 주목할 만한 (때로는 무료) 특징을 나타냅니다.

성능

측정.

증기 기관차 시대에는 일반적으로 두 가지 기관차 성능 척도가 적용되었습니다.처음에 기관차는 견인력으로 평가되었으며, 이는 ^[36]레일헤드에서 구동 바퀴가 한 바퀴 회전하는 동안 발생하는 평균 힘으로 정의되었습니다.이는 전체 피스톤 면적에 보일러 압력의 85%를 곱하고(실린더 위 증기 체스트에서 약간 낮은 압력을 반영하는 경험칙) 피스톤 행정에 대한 드라이버 직경의 비율로 나누어 대략적으로 계산할 수 있습니다.하지만 정확한 공식은

${\displaystyle t={\frac {cPd^{2}s}{D}},}$

어디에d실린더의 보어(보어)(인치),s실린더 스트로크는 인치 단위입니다.P보일러 압력은 제곱인치당 파운드 단위입니다D운전 휠의 직경(인치)이며,c는 효과적인 ^[76]컷오프에 따라 결정되는 요소입니다.미국에서는.c는 일반적으로 0.85로 설정되지만 최대 컷오프가 50~75%로 제한된 엔진에서는 더 낮습니다.

운전자의 한 번의 혁명 동안 모든 노력이 일정하지 않기 때문에 견인력은 단지 "평균적인" 힘일 뿐입니다.사이클의 일부 지점에서는 한 피스톤만 회전 모멘트를 발휘하고 다른 지점에서는 두 피스톤이 모두 작동합니다.모든 보일러가 시동 시 최대의 전력을 공급하는 것은 아니며, 회전 속도가 ^[36]증가함에 따라 견인력도 감소합니다.

견인력(tractive effort)은 기관차가 주어진 ^[36]영역에서 지배 등급에 대해 매우 낮은 속도로 출발하거나 견인할 수 있는 가장 무거운 하중을 측정하는 것입니다.그러나, 더 빠른 상품들과 더 무거운 여객 열차들을 운행하기 위한 압력이 증가함에 따라, 트랙션 노력은 속도를 고려하지 않았기 때문에 불충분한 성능 척도로 여겨졌습니다.그래서 20세기에 기관차는 출력에 따라 등급이 매겨지기 시작했습니다.다양한 계산과 공식이 적용되었지만, 일반적인 철도에서는 실제 도로 시험에서 속도에서의 견인력을 측정하기 위해 동력계 자동차를 사용했습니다.

영국 철도 회사들은 견인차 마력에 대한 수치를 공개하는 것을 꺼려왔고, 대신에 보통 지속적인 노력에 의존해 왔습니다.

휠 배열과의 관계

분류는 기관차 성능과 간접적으로 연결됩니다.나머지 기관차의 적절한 비율이 주어지면 동력 출력은 불의 크기에 따라 결정되며 유연탄 연료 기관차의 경우 화격자 면적에 따라 결정됩니다.현대의 비복합 기관차는 보통 화격자 1평방피트당 40마력의 출력을 낼 수 있습니다.트랙션 힘은 앞서 언급한 바와 같이 보일러 압력, 실린더 비율 및 구동 휠의 크기에 따라 크게 결정됩니다.그러나 구동 휠의 무게("접착 중량"이라고 함)에 의해서도 제한되며, 이는 견인력의 4배 이상의 ^[49]노력이 필요합니다.

기관차의 중량은 동력 출력에 대략 비례합니다. 필요한 차축 수는 이 중량을 기관차가 사용될 선로의 차축 부하 한계로 나눈 값으로 결정됩니다.구동 휠의 수는 접착 중량에서 동일한 방식으로 도출되며, 나머지 액슬은 선행 ^[49]및 후행 대차가 차지합니다.일반적으로 여객 기관차는 속도를 높이기 위해 2축 선두 대차를 가지고 있었습니다. 반면에 20세기에 화격자와 화격자의 크기가 크게 증가한 것은 후행 대차가 지원을 요청하는 것을 의미했습니다.유럽에서는 단일 액슬 트럭의 회전 운동이 전방 구동 액슬의 측면 변위를 제어하는 비셀 대차의 여러 변형을 일부 사용했습니다(한 경우에는 두 번째 액슬도 마찬가지).이것은 주로 8커플 급행 및 혼합 교통 기관차에 적용되었으며, 전체 기관차 휠베이스를 제한하고 부착 중량을 최대화하면서 곡선 협상 능력을 크게 향상시켰습니다.

일반적으로 션팅 엔진(미국: 스위칭 엔진)은 트랙킹 작업을 최대화하고 휠베이스를 줄이기 위해 선행 및 후행 대차를 생략했습니다.속도는 중요하지 않았습니다. 견인력을 위해 가장 작은 엔진을 만드는 것(따라서 연료 소비가 가장 적습니다)이 가장 중요했습니다.구동 바퀴는 작았고 보통 보일러의 주요 부분뿐만 아니라 화실을 지탱했습니다.은행 엔진(미국: 도우미 엔진)은 휠베이스 제한이 적용되지 않는 것을 제외하고는 션트 엔진의 원칙을 따르는 경향이 있으므로 은행 엔진은 더 많은 구동 휠을 갖는 경향이 있었습니다.미국에서는 이 과정을 통해 많은 종동 바퀴를 가진 Mallet 타입 엔진이 탄생했고, 엔진의 안내가 더 문제가 되면서 선행 및 후행 대차를 획득하는 경향이 있었습니다.

19세기 후반에 기관차 유형이 다양해지기 시작하면서, 화물 엔진 디자인은 처음에는 견인력을 강조한 반면, 여객 엔진 디자인은 속도를 강조했습니다.시간이 지남에 따라 화물 기관차의 크기가 커졌고, 그에 따라 전체 차축의 수가 증가했습니다. 선두 대차는 보통 단일 차축이었지만, 후행 트럭은 더 이상 운전 바퀴 사이나 위에 들어갈 수 없는 더 큰 화실을 지지하기 위해 더 큰 기관차에 추가되었습니다.승객용 기관차는 왕복 부품이 이동해야 하는 속도를 제한하기 위해 2개의 차축, 더 적은 구동 차축, 그리고 매우 큰 구동 바퀴를 가진 선도 대차를 가지고 있었습니다.

1920년대에 미국에서 집중은 마력으로 바뀌었고, 리마 기관차가 추진하는 "슈퍼 파워" 개념으로 전형화되었지만, 1차 세계 대전 이후 증기가 끝날 때까지 견인차 노력이 여전히 주요 고려 사항이었습니다.화물 열차는 더 빨리 달리도록 설계된 반면, 여객 기관차는 더 무거운 짐을 속도로 끌 필요가 있었습니다.이는 기관차의 나머지 부분을 변경하지 않고 화격자와 화격자의 크기를 증가시켜 후행 트럭에 두 번째 축을 추가해야 함으로써 달성되었습니다.화물 2-8-2는 2-8-4가 되었고, 화물 2-10-2는 2-10-4가 되었습니다.마찬가지로 승객 4-6-2는 4-6-4가 되었습니다.미국에서는 이로 인해 화물 서비스와 ^[77]여객 서비스 모두에 사용되는 다목적 4-8-4와 4-6-6-4 관절형 구성이 융합되었습니다.몰레 기관차는 뱅크 엔진에서 훨씬 더 큰 화실을 가진 거대한 메인 라인 기관차로 진화하면서 비슷한 변화를 겪었습니다. 그들의 구동 바퀴 또한 더 빠른 운행을 가능하게 하기 위해 크기가 커졌습니다.

제조하다

최고급 클래스

세계에서 가장 많이 제작된 단일 등급의 증기 기관차는 0-10-0 러시아 기관차 클래스 E 증기 기관차로, 러시아 및 체코슬로바키아, 독일, 스웨덴, 헝가리 및 폴란드와 같은 기타 국가에서 약 11,000대가 생산됩니다.1890년에서 1928년 사이에 제작된 9,129량의 기관차가 러시아의 O급 기관차입니다.독일 DRB Class 52-10-0 Kriegslok에서 약 7,000대가 생산되었습니다.

영국에서는 GWR 5700 클래스 중 863개가 제작되었으며, 런던 및 노스웨스턴 철도의 DX 클래스 중 943개가 제작되었으며, 이 중에는 랭커셔 및 요크셔 ^[78]철도용으로 제작된 86개의 엔진도 포함되어 있습니다.

영국

1923년 그룹법 이전에 영국의 생산은 혼합되어 있었습니다.더 큰 철도 회사들은 그들의 작업장에서 기관차를 만들었고, 더 작은 것들과 산업계의 관심사들은 외부 건설업자들에게 기관차를 주문했습니다.주요 철도 회사들이 시행하는 주택 건설 정책으로 인해 외부 건설자들에게 큰 시장이 존재했습니다.미리 그룹화된 작업의 예로는 미들랜드와 그레이트 노던 조인트 철도의 기관차 일부를 유지 및 제작한 멜튼 컨스터블의 작업이 있습니다.다른 작품으로는 보스턴(초기 GNR 건물)과 호리치 웍스(Horwich Works)가 있습니다.

1923년에서 1947년 사이에 빅 4 철도 회사들(그레이트 웨스턴 철도, 런던, 미들랜드 & 스코티시 철도, 런던 & 노스이스턴 철도, 서던 철도)은 모두 자신들의 기관차의 대부분을 만들었습니다.자체 작업이 완전히 점유되었을 때(또는 전시 ^[79]중 정부가 표준화한 결과) 외부 건설업체로부터 기관차를 구입하는 것만 가능했습니다.

1948년부터, British Railways (BR)는 이전의 Big Four 회사 (현재 "Regions"로 지정됨)들이 그들만의 디자인을 계속 생산하는 것을 허용했지만, 또한 각 지역의 최고의 기능을 결합한 것으로 추정되는 다양한 표준 기관차를 만들었습니다.1955년에 디젤화 정책이 채택되었지만, BR은 1960년까지 새로운 증기 기관차를 계속 제작했으며, 최종 엔진은 이브닝 스타(^[80]Evening Star)로 명명되었습니다.

몇몇 독립적인 제조사들은 몇 년 더 증기 기관차를 생산했는데, 1971년 훈슬렛이 마지막으로 영국에서 만든 산업용 증기 기관차를 만들었습니다.이후 몇몇 전문 제조업체들이 협궤 및 소형 철도용 소형 기관차를 지속적으로 생산하고 있지만, 이들의 주요 시장이 관광 및 유산 철도 분야이기 때문에 이러한 기관차에 대한 수요는 제한적입니다.2008년 11월, 새로운 건설 본선 증기 기관차인 60163 토네이도가 영국 본선에서 최종적인 전세 및 투어용으로 테스트되었습니다.

스웨덴

19세기와 20세기 초반에는 대부분의 스웨덴 증기기관차가 영국에서 생산되었습니다.그러나 이후 대부분의 증기 기관차는 트롤헤탄의 NOHAB와 팔룬의 ASJ를 포함한 지역 공장에서 제작되었습니다.가장 성공적인 유형 중 하나는 프로이센 수업 P8에서 영감을 받은 수업 "B" (4-6-0)였습니다.스웨덴의 증기기관차들 중 많은 것들이 냉전시대에 전쟁에 대비하여 보존되었습니다.1990년대에 이 증기 기관차는 비영리 협회나 해외에 판매되었으며, 이 때문에 스웨덴의 B급, S급(2-6-4), E2급(2-8-0) 기관차는 현재 영국, 네덜란드, 독일, 캐나다에서 볼 수 있습니다.

미국

미국 철도를 위한 기관차는 증기 기관의 초기를 제외하고는 거의 수입이 거의 없는 미국에서 거의 항상 만들어졌습니다.이것은 유럽의 높은 시장 밀도와 대조적으로, 처음에는 많은 작은 시장들이 먼 거리에 위치했던 미국 시장의 기본적인 차이 때문이었습니다.값싸고 투박한 기관차가 필요했고, 값싸게 건설되고 유지되는 선로를 멀리 갈 수 있었습니다.엔진 제조가 대규모로 이루어지면 현지 요구 사항과 트랙 조건에 맞게 맞춤 제작해야 하는 엔진을 해외에서 구입할 경우 이점이 거의 없었습니다.유럽과 미국 원산의 엔진 설계 개선은 일반적으로 매우 보수적이고 느리게 변화하는 시장에서 정당화될 수 있을 때 제조업체에 의해 통합되었습니다.제1차 세계 대전 중에 제작된 USRA 표준 기관차를 제외하고, 미국에서는 증기 기관차 제작이 항상 반맞춤형으로 이루어졌습니다.철도는 일부 기본적인 설계 특징이 항상 존재했지만, 특정 요구 사항에 맞춘 기관차를 주문했습니다.철도는 몇 가지 특정한 특징을 발달시켰는데, 예를 들어 펜실베니아 철도와 그레이트 노던 철도는 벨파이어 ^[81]소방서를 선호했습니다.미국에서, 대규모의 제조업자들은 거의 모든 철도회사들을 위한 기관차를 만들었지만, 비록 거의 모든 주요 철도들이 무거운 수리를 할 수 있는 상점들과 일부 철도들을 가지고 있었습니다 (예를 들어, 노퍽과 웨스턴 철도 그리고 펜실베니아 철도)두 개의 설립 상점이 있는 곳)은 전적으로 그들 자신의 ^[82][83]가게에 기관차를 만들었습니다.미국에서 기관차를 생산하는 회사로는 볼드윈 로코모티브 웍스(Baldwin Locomotive Works), 아메리칸 로코모티브 컴퍼니(ALCO), 리마 로코모티브 웍스(Lima Locomotive Works) 등이 있습니다.모두 합쳐 1830년에서 1950년 사이에 16만 대가 넘는 증기 기관차가 미국에서 만들어졌고, 볼드윈이 거의 70,^[84]000대에 달하는 가장 큰 비중을 차지했습니다.

증기 기관차는 디젤 전기 엔진에 비해 정기적이고 빈번한 서비스 및 정비가 필요했습니다(유럽과 미국에서는 정부의 규제를 받는 간격으로 종종).오버홀 중에 정기적으로 변경 및 업그레이드가 발생했습니다.새 기기가 추가되거나, 만족스럽지 못한 기능이 제거되거나, 실린더가 개선되거나 교체되었습니다.보일러를 포함한 기관차의 거의 모든 부분이 교체되거나 개량되었습니다.서비스나 업그레이드가 너무 비싸지면 기관차는 매각되거나 ^{[citation needed]}퇴역했습니다.볼티모어 철도와 오하이오 철도에서 2-10-2 기관차 2대가 해체되었고, 보일러는 2대의 새로운 T-4-8-2 기관차에 장착되었고, 나머지 바퀴 기계는 새로운 보일러와 함께 U-0-0 전동기 한 쌍으로 만들어졌습니다.Union Pacific의 3기통 4-10-2 엔진 함대는 높은 유지보수 문제로 인해 1942년에 2기통 엔진으로 개조되었습니다.

호주.

시드니에서 클라이드 엔지니어링과 에블리 철도 워크샵은 모두 뉴사우스웨일스 정부 철도를 위한 증기 기관차를 만들었습니다.여기에는 C38 클래스 4-6-2가 포함됩니다. 처음 5대는 클라이드에서 제작되었으며 나머지 25대의 기관차는 뉴캐슬 근처의 에블리(13대)와 카디프 워크샵(12대)에서 제작되었습니다.퀸즈랜드에서는 현지에서 Walkers에 의해 증기 기관차가 제작되었습니다.마찬가지로 사우스오스트레일리아 철도(South Australian Railways)는 애들레이드(Adeadelle)의 이즐링턴 철도 워크샵(Islington Railway Workshops)에서 증기 기관차를 현지에서 제작했습니다.빅토리아 철도는 뉴포트 워크샵과 벤디고에서 대부분의 기관차를 제작했으며, 초기에는 발라랏의 피닉스 주조 공장에서 기관차를 제작했습니다.뉴포트 상점에서 제작된 기관차는 협궤용으로 제작된 nA 클래스 2-6-2부터T H 클래스 4-8-4까지 다양하며, 무게는 260톤에 달합니다.하지만 호주에서 사용된 가장 큰 기관차라는 타이틀은 영국의 피코크 앤 컴퍼니(Beyer, Peacock & Company)가 만든 263톤 뉴사우스웨일스 AD60급 기관차 4-8-4+4-8-4 가랫(Garratt)^[85]에 있습니다.서호주에서 사용되는 대부분의 증기 기관차는 영국에서 제작되었지만, 일부 사례는 서호주 정부 철도의 미들랜드 철도 워크샵에서 현지에서 설계 및 제작되었습니다.WAGS급 기관차 10량(1943년 도입)은 ^[86]웨스턴오스트레일리아에서 완전히 구상, 설계, 제작된 유일한 증기 기관차였으며, 미들랜드 작업장은 호주 전역에 걸친 호주 스탠다드 개럿츠(Standard Garrats) 건설 프로그램에 특히 참여했습니다. 이 전시 기관차는 웨스턴오스트레일리아의 미들랜드에서 제작되었습니다.뉴사우스웨일스주의 alia, Clyde Engineering, 빅토리아주의 Newport, 그리고 사우스오스트레일리아주의 Islington은 호주의 모든 ^[86]주에서 다양한 서비스를 제공했습니다.

일반적으로 사용되는 증기의 끝 부분

20세기에 전기 기관차와 디젤 전기 기관차의 도입은 증기 기관차의 사용 감소의 시작을 알렸지만, ^[87]일반적인 용도에서 벗어나기까지는 시간이 걸렸습니다.1930년대에 디젤 동력(특히 전기 변속기)이 더욱 신뢰성을 갖게 되면서 북미 ^[88]지역에 발판을 마련하게 되었습니다.북미의 증기 동력으로부터의 완전한 전환은 1950년대 동안에 일어났습니다.유럽 대륙에서는 1970년대까지 대규모 전기화가 증기 동력을 대체했습니다.증기는 친숙한 기술이었고, 지역 시설에 잘 적응했으며, 또한 다양한 연료를 소비했습니다. 이것은 20세기 말까지 많은 나라에서 그것의 지속적인 사용으로 이어졌습니다.

증기 기관은 현대의 디젤 엔진에 비해 열 효율이 상당히 낮으므로,^[89] 작동을 유지하기 위해 지속적인 유지 보수와 노동력이 필요합니다.물은 철도망 전체의 많은 지점에서 필요하며, 미국, 호주, 남아프리카의 일부 지역에서 발견되는 것처럼 사막 지역에서 주요한 문제가 됩니다.물을 사용할 수 있는 곳에서는 탄산칼슘, 수산화마그네슘 및 황산칼슘으로 구성된 "스케일"이 형성될 수 있는 딱딱할 수 있습니다.칼슘 및 마그네슘 카보네이트는 배관 및 열교환기의 내부 표면에 백색의 고체로 축적되는 경향이 있습니다.이 침전은 주로 중탄산염 이온의 열분해에 의해 발생하지만 탄산염 이온이 포화 농도에 ^[90]있는 경우에도 발생합니다.그로 인한 규모의 증가는 파이프의 물의 흐름을 제한합니다.보일러에서는 퇴적물이 물로 유입되는 열 흐름을 방해하여 난방 효율이 저하되고 금속 보일러 부품이 과열될 수 있습니다.

2기통 단일 팽창 증기 기관차의 구동 바퀴의 왕복 메커니즘은 레일을 두드리는 경향이 있었고(해머 블로우 참조), 따라서 더 많은 유지보수가 필요했습니다.석탄에서 증기를 끌어올리는 것은 몇 시간이 걸렸고, 심각한 오염 문제를 일으켰습니다.석탄을 태우는 기관차는 근무 ^[91]시간 사이에 화재 청소와 재 제거가 필요했습니다.이에 비해 디젤 기관차나 전기 기관차는 맞춤형 서비스 시설의 혜택을 받았습니다.증기 기관차에서 발생하는 매연 또한 반대로 간주되었으며, 최초의 전기 및 디젤 기관차는 매연 저감 ^[92]요구 사항에 따라 개발되었지만, 특히 공회전 시 디젤 배기 매연의 가시성이 낮은 오염 수준을 고려하지 않았습니다.그러나 일부 국가에서는 전기 기관차의 동력이 발전소에서 발생하는 증기에서 얻어지는데, 발전소는 석탄으로 작동하는 경우가 많습니다.

부활

디젤 연료 가격의 급격한 상승은 증기 ^[93][94]동력을 되살리려는 여러 계획들을 촉발시켰습니다.그러나 이 중 어느 것도 생산 단계까지 나아가지 않았으며, 21세기 초 현재 증기 기관차는 세계의 일부 고립된 지역과 관광 사업에서만 운행되고 있습니다.

1975년부터 영국의 철도 애호가들은 새로운 증기 기관차를 만들기 시작했습니다.그해 트레버 바버(Trevor Barber)는 메이리온 밀(^[95]Meirion Mill) 철도를 달리는 2피트(610mm) 길이의 게이지 기관차 트릭시(Trixie)를 완성했습니다.1990년대 이후로 웨일스의 협궤 페스티니오그와 코리스 철도가 완공하면서 완공되는 새로운 건물의 수가 급격히 증가했습니다.훈슬렛 엔진 회사는 2005년에 부활하여 상업적 ^[96]기반으로 증기 기관차를 만들기 시작했습니다.2008년 ^[97][98]8월 1일 달링턴의 호프타운 웍스에서 표준궤 LNER 페퍼콘 퍼시픽 "토네이도"가 완공되어 첫 운행을 하였습니다.2008년에 ^[99]본선 서비스에 들어갔습니다.2009년 현재^[update], 소멸된 증기 기관의 작동 중인 복제품을 만드는 프로젝트가 6개 이상 진행되고 있으며, 많은 경우 다른 유형의 기존 부품을 사용하여 제작하고 있습니다.예를 들면 BR ^[100]72010 Hengist, BR Class 3MT No. 82045, BR Class 2MT No.^[101] 84030, Brighton Atlantic ^[102]Beachy Head, LMS 5551 The Unknown Warrior 프로젝트, GWR "47xx 4709, Lady of Legend, 1014 County of Glamorgan, 6880 Betton Grange 프로젝트 등이 있습니다.이러한 영국 기반의 새로운 건축 프로젝트는 미국의 펜실베니아 철도 5550^[103] 신축 프로젝트를 통해 더욱 보완됩니다.그룹의 목표 중 하나는 5550이 완성되면 4468 말라드가 보유한 증기기관차 속도 기록을 뛰어넘고 5550이 증기기관차 보존의 큰 공백을 메우는 것입니다.

1980년, 미국의 금융업자 Ross Rowland는 현대화된 석탄 화력 증기 기관차를 개발하기 위해 American Coal Enterprises를 설립했습니다.그의 ACE 3000 컨셉은 상당한 관심을 끌었지만 결코 ^[104][105]제작되지 않았습니다.

1998년, 데이비드 워데일은 그의 책 붉은 악마와 ^[106]증기의 시대의 다른 이야기에서 영국의 주요 노선에서 미래의 증기 수송 열차를 위한 고속 고효율 "슈퍼 클래스 54-6-0" 기관차의 개념을 제시했습니다.2001년에 5AT 첨단 기술 증기 기관차를 개발하고 건설하는 5AT 프로젝트가 결성되면서 이 아이디어는 공식화되었지만, 철도의 주요 지원은 받지 못했습니다.

새 빌드가 수행되는 위치는 다음과 같습니다.^{[citation needed]}

• GWR 1014 County of Glamorgan & GWR 2999 Lady of Legend, 둘 다 Didcot Railway Centre에 지어짐
• GWR 6880 Betton Grange, GWR 4709 & LMS 5551 알려지지 않은 전사, 모두 Langollen Railway에서 제작됨
• LNER 2007 프린스 오브 웨일즈 달링턴 기관차 공사
• LNER 2001 콕 오 더 노스, 돈캐스터
• 펜실베니아, 포츠타운, 펜실베니아^[103] Railway 5550
• BR 72010 헝기스트
• BR 77021, TBA
• BR 82045, 세번밸리 철도
• BR 84030 & LBSCR 32424 비치 헤드, 둘 다 블루벨 철도에 지어짐
• MS&LR/GCR 567, 러딩턴 그레이트 센트럴 철도, 노던 섹션
• VR V499, 빅토리아, 호주

2012년, 현대적인 고속 증기 기관차를 개발하고, Livio Dante Porta 등이 제안한 개선사항을 통합하고, 고체 연료로 토리프화된 바이오매스를 사용하는 것을 목표로 미국에서 지속가능한^[107] 철도를 위한 연합 프로젝트가 시작되었습니다.이 연료는 최근 미네소타 대학교의 환경 연구소(IonE)와 현대 철도 시설에서 증기 트랙션의 사용을 탐구하기 위해 설립된 단체인 지속가능한 철도 국제선(SRI)의 협력으로 개발되었습니다.이 그룹은 캔자스에 있는 이전 소유주인 그레이트 오버랜드 스테이션 뮤지엄(Great Overland Station Museum)으로부터 기부를 통해 마지막으로 살아남은(비주행) ATSF 3460급 증기 기관차(3463호)를 받았습니다.그들은 시속 210km (130mph)의 속도를 낼 수 있는 "세계에서 가장 깨끗하고 강력한 여객 기관차"를 개발하기 위한 플랫폼으로 사용하기를 희망합니다."프로젝트 130"으로 명명된 이 프로젝트는 영국의 LNER 클래스 A4468 말라드가 126mph(203km/h)로 세운 세계 증기기관차 속도 기록을 깨는 것을 목표로 하고 있습니다.그러나 이 프로젝트의 주장을 입증하는 것은 아직 보이지 않습니다.

독일에서는 현장에서 쉽게 증기를 공급받을 수 있는 발전소와 같은 소수의 불이 없는 증기 기관차가 여전히 산업 서비스에서 작동하고 있습니다.

역사적인 도시 포즈난에서 약 60킬로미터 (37마일) 떨어진 폴란드의 볼슈틴이라는 작은 마을은 증기 동력으로 당기는 정기적으로 운행되는 여객 열차를 탈 수 있는 세계의 마지막 장소입니다.Wolsztyn에 있는 기관차 창고는 세계에서 마지막입니다.볼슈틴, 포즈난, 레조 및 기타 인근 도시 간 매일 통근 서비스를 제공하는 여러 작업용 기관차가 있습니다.Wolsztyn Experience를 통해 발판 코스에 참여할 수 있습니다.세계적으로 이곳 Wolsztyn을 제외하고는 매일 비관광객용 증기 동력 통근/여객 서비스를 운영하는 곳은 남아있지 않습니다.폴란드에서 제작한 OL49급 2-6-2 범용 기관차와 PT47급 2-8-2형 1량이 정기 운행되고 있습니다.매년 5월, Wolsztyn은 매년 12대 이상의 기관차가 운행되는 증기 기관차 축제의 장소입니다.이러한 작업은 관광 또는 박물관/역사적 목적으로 수행되는 것이 아니며, PKP(Polish State Network)에서 디젤 전력으로 전환된 마지막 비디젤 철도 노선입니다.

스위스 회사 Dampflokomotiv - und Maschinenfabrik DLMAG는 1992년에서 1996년 사이에 스위스와 오스트리아의 랙 철도에 8대의 증기 기관차를 납품했습니다.그 중 4개는 현재 Brienz Rothorn 반의 주요 견인차이며, 나머지 4개는 열차의 90%를 운행하는 오스트리아의 Schafberg반을 위해 만들어졌습니다.

같은 회사는 또한 롤러 베어링, 가벼운 오일 소성 및 보일러 ^[108]단열재와 같은 개조를 통해 독일 DR Class 52.802-10-0 기관차를 새로운 표준으로 재구축했습니다.

기후 변화

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영국에서 증기 기관차의 미래 사용은 기후 변화에 대한 정부 정책 때문에 의심스럽습니다.헤리티지 철도 협회는 ^[109]석탄으로 증기 기관차를 계속 운행하기 위한 노력의 일환으로 헤리티지 철도에 관한 전당 의회 그룹과 협력하고 있습니다.

많은 관광 철도는 환경 발자국을 줄이기 위해 석유를 연소하는 증기 기관차를 사용합니다. 그리고 연료유는 기관차에 적합한 유형과 크기의 석탄보다 쉽게 구할 수 있기 때문입니다.예를 들어, 그랜드 캐년 철도는 사용된 식물성 기름으로 증기 기관차를 운행합니다.

지속 가능한 철도를 위한 연합(CSR)이라고 불리는 한 단체가 황폐화된 ^[110]바이오매스로 만들어진 환경 친화적인 석탄 대체재를 개발하고 있습니다.2019년 초, 그들은 바이오 연료의 성능을 평가하기 위해 에버렛 레일로드(Everlet Railroad)를 사용한 일련의 테스트를 수행했으며, 긍정적인 결과를 얻었습니다.바이오 연료는 ^[111]석탄보다 약간 더 빠르고 뜨겁게 연소되는 것으로 밝혀졌습니다.이 프로젝트의 목표는 주로 관광 철도에서 역사적인 증기 기관차의 지속 가능한 연료를 찾는 것이지만, CSR은 또한 미래에 충격적인 바이오매스로 구동되는 증기 기관차가 디젤 ^[110]기관차보다 환경적, 경제적으로 우수한 대안이 될 수 있다고 제안했습니다.또한, 배지를 보충할 필요 없이 소금이 들어있는 큰 통을 사용할 수 있습니다.시스템을 재충전하는 방법 중 하나는 큰 발열체가 될 수 있지만, 녹은 소금을 펌핑하여 냉각된 소금을 제거하고 훨씬 ^{[citation needed]}더 큰 통을 포함하는 시설에서 보충하는 것도 가능합니다.

대중문화 속의 증기기관차

증기 기관차는 19세기부터 대중문화에 존재해 왔습니다.'I've been working on the Railroad'와 'Ballad of John Henry'를 포함한 그 시기의 민요들은 미국 음악과 문화의 주축입니다.

많은 증기 기관차 장난감이 만들어졌고 철도 모형 제작은 인기 있는 취미입니다.

증기 기관차는 종종 허구적인 작품에서 묘사되는데, 특히 W. V. 아드라이 목사의 철도 시리즈, 왓티 파이퍼의 작은 엔진, 크리스 반 올스버그의 폴라 익스프레스, J.K.의 호그와트 익스프레스가 있습니다. 롤링의 해리포터 시리즈.그들은 또한 Awdry의 책과 Oliver Postgate가 만든 Ivor the Engine에 나오는 등장인물을 바탕으로 한 Thomas & Friends와 같은 많은 어린이 텔레비전 쇼에도 등장했습니다.

호그와트 급행열차는 해리포터 시리즈 영화에도 등장하는데, GWR 4900 Class 5972 Olton Hall이 특별한 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호그와트 호폴라 익스프레스는 동명의 애니메이션 영화에 등장합니다.

정교한 테마의 호그와트 급행열차는 플로리다의 유니버설 올랜도 리조트에 있으며, 유니버설 스튜디오의 해리포터 섹션과 어드벤처 섬 테마파크를 연결합니다.

미국 미시간주 오오소에 있는 증기 철도 연구소에서 운영하는 Pere Marquette 1225 기관차가 끄는 북극 익스프레스를 포함하여 미국의 많은 유산 철도에서 북극 익스프레스가 재현됩니다.작가 Van Allsburg에 따르면, 이 기관차가 이 이야기에 영감을 주었으며 영화 제작에 사용되었다고 합니다.

많은 컴퓨터와 비디오 게임들은 증기 기관차를 특징으로 합니다.1990년에 제작된 철도 타이쿤은 "올해 ^{[citation needed]}최고의 컴퓨터 게임 중 하나"로 선정되었습니다.

예고된 문장에 충전물로 사용되는 증기 기관차의 두 가지 주목할 만한 예가 있습니다.하나는 로코모션 1호가 전시된 달링턴의 것입니다.다른 하나는 현재 사용되지 않는 스윈던의 원래 문장으로, 기본적인 증기 ^[112][113]기관차가 전시되어 있습니다.

증기 기관차는 동전 ^{[citation needed]}수집가들에게 인기 있는 주제입니다.1950년 멕시코 은 5페소 동전의 뒷면에는 증기 기관차가 눈에 띄는 특징으로 자리잡고 있습니다.

2003년 6월 11일에 발행된 20유로짜리 비더마이어 시대 주화는 오스트리아의 첫 번째 철도 노선인 카이저 페르디난트-노르트반의 초기 모델 증기 기관차(아약스)를 겉에 보여주고 있습니다.아약스는 오늘날에도 테크니시스 박물관 빈에서 볼 수 있습니다.미국 유타주를 대표하는 이 구역은 1869년 프로몬토리 정상회담에서 처음으로 대륙횡단철도가 만난 기념식을 50개의 스테이트 쿼터 프로그램의 일환으로 묘사하고 있습니다.이 동전은 황금 스파이크가 움직이는 동안 각 회사의 증기 기관차들이 서로 마주보고 있는 의식에서 나온 대중적인 이미지를 재현합니다.

미야자와 겐지의 소설 은하철도의 ^[114]밤은 별들 사이를 이동하는 증기기관차에 대한 생각을 중심으로 하고 있습니다.미야자와의 소설은 후에 마츠모토 레이지의 "갤럭시 익스프레스 999" 시리즈에 영감을 주었습니다.

또 다른 일본 텔레비전 프랜차이즈 슈퍼 센타이는 증기 기관차를 기반으로 한 괴물들을 특징으로 합니다.

메가맨 시리즈 5탄의 로봇 마스터 차지맨은 증기 기관차를 기반으로 합니다.

참고 항목

일반적

증기기관차의 종류

메모들

참고문헌

서지학

• Broggie, Michael (2014). Walt Disney's Railroad Story: The Small-Scale Fascination That Led to a Full-Scale Kingdom (4th ed.). The Donning Company Publishers. ISBN 978-1-57864-914-3.

추가열람

외부 링크

라이브러리 리소스정보 증기기관차

라이브러리의 리소스 다른 라이브러리의 리소스

• 증기 열차를 축하하는 BBC 기록보관소의 TV 및 라디오 프로그램
• 북미지역 생존 증기기관차 데이터베이스
• 영국 유산 철도 및 보존 기관차 데이터베이스
• 고급 증기 트랙션 트러스트
• 영국 증기기관차 사진