Locomotiva a vapor

41 018 do Deutsche Reichsbahn no plano inclinado, novembro de 2016
Locomotiva 41 018 da classe DR 41 no Plano Inclinado , 2016
41 018 no plano inclinado com 01 1066 como locomotiva deslizante (Vídeo, 49,2 MiB)
Locomotiva a vapor de trem de carga 52 7596 da EFZ em Rottweil

A locomotiva a vapor ( vapor curto , como metáfora também Dampfross ) é um desenho do motor , de vapor d'água é acionado. Além do projeto padrão difundido com gerador de vapor e motor a vapor de pistão com chassi de acionamento por manivela , existem projetos especiais, como locomotivas sem fogo , locomotivas a vapor de engrenagem, aquelas com acionamento de eixo único ou turbina, condensador e locomotivas de alta pressão.

As locomotivas a vapor foram os primeiros veículos ferroviários autopropelidos e movidos a máquina e dominaram o transporte ferroviário desde o seu início até meados do século XX. As locomotivas a vapor também foram responsáveis ​​pelo rápido desenvolvimento da tecnologia de transporte que agora se iniciava, bem como do comércio nacional e internacional . Com o advento de tecnologias de propulsão mais modernas, as locomotivas a vapor foram gradualmente substituídas por veículos de tração a diesel e elétricos devido à sua eficiência comparativamente pobre e devido aos altos custos de operação, manutenção e reparo . A construção de novas locomotivas a vapor é uma exceção desde o último quartel do século XX.

Tecnologia da locomotiva a vapor

As locomotivas a vapor foram construídas em um grande número de diferentes tipos e variantes. A seção a seguir descreve principalmente o projeto do padrão europeu do século 20 com uma caldeira tubular clássica e motor a vapor de pistão. Versões diferentes podem ser encontradas no artigo locomotiva a vapor (tipo) .

Estrutura construtiva geral

Conjuntos de uma locomotiva tenra com o arranjo de rodas 1'C1 '
Conjuntos de uma locomotiva tenra com o arranjo de roda 1'C1 ':
  1. Concurso com abastecimento de água e carvão
  2. Táxi de motorista
  3. Apito de vapor
  4. Haste de controle
  5. Válvula de segurança da caldeira
  6. Turbo gerador / alternador
  7. Caixa de areia com tubos de queda de areia (aqui projetada como uma cúpula de areia )
  8. Puxar regulador
  9. Steam dome
  10. Bomba de ar para o freio de ar
  11. Câmara de fumaça
  12. Tubo de entrada
  13. Porta da câmara de fumaça
  14. Corrimão
  15. Conjunto de roda de reboque
  16. Circulação
  17. Quadro da locomotiva
  18. Ferro de suspensão de freio
  19. Tubo de queda de areia
  20. Haste de acoplamento
  21. controle externo
  22. Biela
  23. Haste do pistão
  24. Cilindro de vapor
  25. Slide (controle interno)
  26. Corpo da válvula
  27. Caixa de fogo
  28. Canos de aquecimento e fumaça
  29. Caldeira longa
  30. Elementos de superaquecedor
  31. Regulador de válvula de vapor úmido
  32. Caixa de coleta de vapor
  33. Chaminé / chaminé
  34. Faróis
  35. Mangueira do freio
  36. Tanque de água
  37. Caixa de carvão
  38. Local de ferrugem
  39. Cinzeiro
  40. Rolamentos da caixa de eixo
  41. Alavanca de compensação
  42. Pacote de mola
  43. Rodas de acionamento e acoplamento
  44. Peça de pressão
  45. Tubo vertical e cabeça de maçarico (vazão)
  46. Rodado
  47. acoplamento
Quadro da locomotiva com caldeira embutida

As locomotivas a vapor do projeto padrão consistem principalmente na caldeira a vapor , na qual o vapor é gerado a partir da água usando a energia de aquecimento do combustível, uma máquina a vapor de pistão que converte a energia da pressão do vapor em energia cinética mecânica, o chassi com estrutura e conjuntos de rodas e cabine de motorista para operar a máquina. O abastecimento de combustível e água necessário é realizado na própria locomotiva ( locomotiva tanque ) ou em um veículo permanentemente acoplado a ela, o tender ( locomotiva tender ).

A caldeira a vapor com a caixa de incêndio embutida , a máquina a vapor e a cabine do motorista são montadas no chassi da locomotiva . Esta estrutura é suportada pelo conjunto de rodas motrizes , os conjuntos de rodas acoplados conectados por hastes de acoplamento e muitas vezes conjuntos de rodas não motorizadas adicionais . A máquina a vapor de pistão geralmente tem dois, mas também três e quatro cilindros , que são fixados lateralmente na parte externa ou (e) dentro da estrutura. Os movimentos oscilantes das hastes de pistão são transmitidos aos pinos de manivela dos conjuntos de rodas por meio das hastes de acionamento e, assim, convertidos em um movimento rotativo.

Geração de vapor e conversão de energia

Nas locomotivas a vapor, a energia térmica é convertida em energia cinética . Na maioria dos casos, trata-se de um sistema aberto no qual o vapor é liberado na atmosfera como vapor de exaustão após o trabalho nos cilindros de vapor . No caso das máquinas de exaustão, ele passa primeiro por uma zarabatana para atiçar o fogo . No caso de locomotivas de condensação , por outro lado, o vapor de escape é alimentada a uma condensação de concurso , onde é liquefeito novamente e disponível novamente como água de alimentação da caldeira .

Iluminação

Locomotivas a vapor obtêm sua energia primária a partir da combustão do combustível que eles carregam . Na maioria dos casos, são carvão ou óleo pesado , mas também madeira , pó de carvão , turfa e óleo mineral . A caldeira assim aquecida gera o vapor para a máquina a vapor a partir da água . As locomotivas a vapor geralmente têm um forno de grelha com uma cama de fogo plana. Pó de carvão, óleo pesado ou mineral não requerem um sistema de grelha, mas são queimados em uma caixa de fogo especial com queimadores adequados . O óleo pesado tem que ser pré-aquecido com trocadores de calor e é atomizado e queimado no queimador com um jato de vapor superaquecido. O pó de carvão é trazido com ar comprimido ou sugado pela pressão negativa na caixa de fogo completamente fechada. Locomotivas de manobra com aquecimento de caldeira elétrica (adicional) são conhecidas da Suíça, com suas muitas rotas eletrificadas .

Caixa de cinzas tipo Stühren

O fornecimento de ar fresco para a combustão ocorre por meio de aletas de ar ajustáveis ​​no cinzeiro , onde os resíduos da combustão também são coletados na queima de combustíveis sólidos. Para um melhor suprimento de ar quando o cinzeiro está cheio, os cinzeiros do tipo Stühren são instalados nas modernas locomotivas Reko , que permitem que o ar seja fornecido diretamente sob a grelha, independente de quão cheia esteja. Com outros tipos de queima, o ar necessário é trazido através de bolsos, fendas especiais ou através dos queimadores (queima de carvão pulverizado).

O maçarico já desenvolvido pela Trevithick e instalado na câmara de fumaça é indispensável para abanar o fogo e completar a combustão . O vapor de exaustão da máquina é direcionado para a chaminé por meio de um bico, a cabeça do maçarico. O jato de vapor de exaustão preenche completamente a seção transversal da chaminé e, de acordo com o princípio do injetor, arrasta fumaça e gases de pirólise . Isso cria uma pressão negativa na câmara de fumaça, que é propagada através da fumaça e dos tubos de aquecimento para a caixa de fogo. O ar fresco que flui através do cinzeiro e da grelha fornece a ventilação necessária para o fogo. É vantajoso que este sistema se auto-regule porque mais vapor de exaustão é expelido com maior consumo de vapor e, portanto, uma pressão negativa mais alta é criada. Como o vapor de exaustão da máquina a vapor está disponível apenas com o veículo em movimento, um soprador auxiliar também é instalado para manter o fogo aceso quando o veículo está parado ou em marcha lenta . Consiste em um anel tubular com furos finos colocados centralmente ao redor da cabeça do maçarico e, se necessário, é alimentado com vapor úmido diretamente da caldeira. Antes da introdução do soprador auxiliar, as locomotivas a vapor eram desacopladas e movidas para frente e para trás durante longos períodos de inatividade, a fim de manter a pressão da caldeira desejada. Uma câmara de fumaça absolutamente hermética e penetrações de tubo estreitas são necessárias para uma ventilação de fogo ideal e uma combustão completa e econômica.

Um supressor de faíscas é construído na câmara de fumaça para que nenhum pedaço grande de brasa ou resíduo de combustão possa sair pela chaminé durante uma jornada extenuante. Consiste em uma malha de arame que envolve completamente a parte inferior da chaminé que se projeta para a câmara de fumaça e a cabeça do maçarico. Uma placa defletora suspensa na parede do tubo garante que o dispositivo seja autolimpante.

Projetos especiais de locomotivas a vapor que não são equipadas com este sistema (turbina e locomotivas de condensado) têm ventiladores de tiragem induzida especialmente ajustáveis ​​para atiçar o fogo. Para aumentar a eficiência térmica das locomotivas a vapor, o austríaco Adolph Giesl-Gieslingen melhorou o sistema clássico de tiragem induzida consideravelmente em 1951 com o ejetor Giesl em sua homenagem . O resultado foi uma economia de combustível de 8% a 12%.

Caldeira a vapor

Corte a caldeira da locomotiva a vapor
Imagem térmica em cor falsa de uma locomotiva a vapor
Caldeira de câmara de combustão tipo 39E durante reparo na forja de caldeira em DLW Meiningen, (2003)
Disposição do superaquecedor na caldeira
Parede do tubo da câmara de fumaça com aberturas para 36 tubos de fumaça e 112 tubos de aquecimento
Como funciona uma máquina a vapor de pistão ( controle Heusinger-Walschaerts )
Motores de um SBB C 5/6 com controle Heusinger-Walschaerts

Uma caldeira de água de grande capacidade com muitos tubos de aquecimento é mais adequada para gerar o vapor de água necessário nas condições operacionais em constante mudança nas operações ferroviárias. Tal caldeira tem uma grande superfície de evaporação e é insensível a extrações irregulares de vapor e às flutuações de pressão e nível de água associadas. A caldeira clássica de locomotiva a vapor consiste na caldeira em pé com a caixa de fogo totalmente envolvida por uma camisa de água , a caldeira longa , que geralmente consiste em várias seções da caldeira , e a câmara de fumaça com sistema de tiragem induzida embutido e chaminé para abanar o fogo . Este princípio de construção é a chamada caldeira de tubo Stephenson .

Na caixa de fogo, o calor gerado durante a combustão é transferido diretamente para as paredes da caixa de fogo e a água da caldeira circulando atrás delas. Fala-se aqui da superfície de aquecimento radiante . Os gases de combustão quentes resultantes fluem então através dos tubos de aquecimento embutidos na caldeira longa e transferem o calor para as paredes dos tubos. A soma da área das paredes do tubo forma a superfície de aquecimento do tubo . No caso de locomotivas a vapor superaquecidas, são instalados tubos de fumaça com um diâmetro significativamente maior, além dos tubos de aquecimento. Os elementos do superaquecedor , nos quais o vapor gerado na caldeira é seco e posteriormente aquecido, são inseridos nesses tubos de fumaça . O vapor quente , que já chega a 400 graus Celsius em operação de locomotiva, garante uma maior eficiência das locomotivas a vapor devido ao seu melhor comportamento de condensação e expansão .

Para extrair o vapor o mais seco possível e evitar o transbordamento da água da caldeira, há uma ou duas cúpulas de vapor no topo da caldeira longa . O regulador de vapor úmido responsável por regular o suprimento de vapor para a máquina é geralmente construído em uma cúpula de vapor . O vapor úmido gerado, com temperatura de 170 a 210 graus Celsius dependendo da sobrepressão da caldeira, é uma mistura de vapor e das mais finas gotas de água.

As locomotivas a vapor alemãs geralmente trabalham com sobrepressões de caldeira de 12 a 16  bar . A produção de locomotivas de média pressão com 20 a 25 bar e locomotivas de alta pressão com até 400 bar de pressão de caldeira foi limitada principalmente a alguns espécimes devido às propriedades do material que não eram controláveis ​​na época. Muitas dessas máquinas foram posteriormente convertidas em locomotivas de pressão normal. A pressão da caldeira é limitada por pelo menos duas válvulas de segurança da caldeira de designs diferentes, que liberam o vapor para o ambiente aberto de maneira controlada quando a pressão máxima permitida é excedida.

As locomotivas a vapor modernas têm uma caldeira com câmara de combustão mais eficiente . Projetos especiais como a caldeira de tubo de chama , a caldeira Brotan ou a caldeira de tubo corrugado não poderiam prevalecer.

Motor a vapor de pistão da locomotiva a vapor

Cilindro e pistão

bloco de cilindro esquerdo, corte aberto

No caso de locomotivas com regulador de vapor úmido, o vapor extraído na cúpula de vapor passa primeiro pela válvula do regulador e a partir daí entra na câmara de vapor úmido da caixa coletora de vapor na câmara de fumaça. A partir daqui, ele é alimentado para os tubos do superaquecedor, onde é aquecido a temperaturas de cerca de 370 graus Celsius. O vapor superaquecido atinge então a câmara de vapor superaquecido da caixa coletora de vapor e de lá para o tubo de entrada principal da máquina a vapor. Se um regulador de vapor superaquecido for usado em vez do regulador de vapor úmido, o vapor superaquecido da câmara de vapor superaquecido da caixa de coleta de vapor atinge o tubo de entrada principal da máquina a vapor através da válvula reguladora de vapor superaquecido. O vapor se expande nos cilindros da máquina a vapor de pistão, movendo os pistões . Dessa forma, a energia térmica armazenada no vapor é convertida em energia mecânica.

As locomotivas a vapor são de dupla ação porque podem ser invertidas e porque uma locomotiva deve ser capaz de partir de qualquer posição com total esforço de tração. Os pistões nos cilindros da máquina a vapor são alimentados alternadamente com vapor pela frente e por trás. O movimento alternativo dos pistões é transmitido às rodas motrizes por meio das hastes de acionamento e, portanto, convertido em um movimento giratório.

Para que a locomotiva a vapor possa começar a se mover mesmo quando a manivela está em uma posição de ponto morto , os pinos da manivela das rodas opostas em um eixo são deslocados um do outro. O ângulo de deslocamento para máquinas de dois e quatro cilindros é um quarto de volta ou 90 °, para máquinas de três cilindros é geralmente um terço de volta ou 120 °.

Componentes de um controle Heusinger-Walschaerts:
1 - contra-manivela,
2 - braço oscilante,
3 - haste de controle,
4 - ferro suspenso,
5, 6 - alavanca de lançamento ,
7 - braço oscilante,
8 -
haste deslizante, 9 - fixação do guiador na cruzeta,
10 - guia da haste deslizante,
11 - Guiador,
12 - alavanca de avanço,
13 - haste deslizante ,
14 - deslizamento do pistão

direção

O sistema de controle consiste em um balancim , contra-manivela, haste deslizante, alavanca de avanço, cruzeta, cilindro de controle com corrediça de pistão, cilindro de vapor e haste de controle.

O ajuste da potência e, portanto, do consumo de vapor às mudanças das condições de operação é realizado com um controle adicional . Seus principais componentes são os cilindros deslizantes com pistões deslizantes presos ao cilindro de trabalho. Eles controlam o lado e a quantidade de vapor que entra no cilindro de trabalho. Em contraste com os controles deslizantes planos, os controles da válvula de pistão possuem um fluxo interno.

Durante a operação, as bobinas de controle avançam alternadamente o movimento do pistão de trabalho. A corrediça abre o cilindro e o vapor flui para dentro. Após cerca de um terço do percurso do pistão, a corrediça bloqueia o influxo. A energia presente no vapor impulsiona o pistão através da expansão até seu ponto morto. O movimento contínuo e variável do slide é realizado por uma articulação de controle que está conectada à articulação da unidade. Definindo o controle de forma variável, z. B. alcançar um alto esforço de tração inicial por meio de um longo enchimento com vapor ao longo do caminho do pistão. Ao reduzir os tempos de enchimento em alta velocidade, o consumo de vapor por curso do pistão é reduzido ao nível necessário. Como a expansão do vapor agora é mais usada, a eficiência energética melhora.

O motorista define o controle da cabine do motorista com uma manivela ou com uma alavanca de controle, que é fixada na respectiva posição por detentores, em que o ponto de articulação da articulação de controle e, assim, o curso do slide é ajustado no braço oscilante . Em particular com locomotivas mais novas e articuladas, a reversão é acionada com ar comprimido. O segundo elemento de controle, além do ajuste do slide, é a válvula reguladora na cabine do motorista, que ajusta a pressão do vapor para os cilindros.

O comando tem, assim, dois pontos finais do ajuste: por um lado, o comando totalmente configurado com uma pressão de vapor na qual as rodas da locomotiva simplesmente não giram, o que é importante na partida. Por outro lado, o controle minimamente projetado com pressão total do vapor para atingir o ótimo econômico com a máxima expansão possível nos cilindros.

No meio, há vários estados operacionais, nos quais depende da experiência e do instinto do maquinista para encontrar o ponto de utilização ideal de energia com o ajuste do controle. A direção de deslocamento pode ser invertida invertendo a sequência de enchimento; um conjunto de canais de vapor em sentidos opostos durante a condução pode ser utilizada para a travagem (sentido anti-vapor de travagem ).

trem de pouso

Conjuntos de rodas, eixo único e tração de dois eixos

Jogo da roda motriz (esquerda) e jogo da roda acoplada (direita) ainda sem pneus da roda
Rodas prontas para instalar

Apenas em casos raros os veículos ferroviários têm rodas soltas em seus eixos. Os dois centros das rodas são quase sempre montados de forma que não possam girar em um eixo de rodado (também chamado incorretamente de eixo de eixo). Na construção clássica de locomotivas a vapor, os corpos das rodas foram projetados principalmente como estrelas de roda (rodas com raios). Os pneus das rodas com o perfil de funcionamento real ( flange da roda , banda de rodagem) são encolhidos nas estrelas da roda . Esta unidade completa, que também é complementada com rolamentos de eixo no caso de vagões , é chamada de conjunto de rodas . No caso das locomotivas a vapor, é feita uma distinção entre os conjuntos de rodas motriz, engatar e girar. Os conjuntos de rodas acionadas e acopladas são conjuntos de rodas acionadas. Embora o conjunto de rodas motrizes para absorver as forças transmitidas pelas hastes de transmissão seja particularmente sólido e esteja firmemente montado na estrutura da locomotiva, os conjuntos de rodas de acoplamento podem ser projetados para serem mais leves e móveis lateralmente na estrutura. O movimento linear gerado pela máquina a vapor é convertido em um movimento rotativo no conjunto de rodas motrizes como um elemento do mecanismo de manivela . O fluxo de potência ocorre das hastes de acionamento para os pinos de acionamento ou o eixo do rodado projetado como um virabrequim e via hastes de acoplamento para os pinos de acoplamento de quaisquer conjuntos de rodas acoplados. Como um projeto especial, os conjuntos de rodas acopladas externas, móveis lateralmente, eram acionados por engrenagens em alguns tipos de locomotivas de múltiplos eixos de movimento lento para melhorar a capacidade de arco. O chamado acionamento por eixo Luttermöller só se provou de forma limitada devido à sua estrutura complicada e à grande necessidade de reparos.

Treibradsatz uma locomotiva de perfuração com dois eixos, eixo como uma cambota para o cilindro central, coloquialmente chamado de eixo Kropf

Enquanto as locomotivas a vapor nos primeiros dias funcionavam com um ou dois conjuntos de rodas acopladas, o aumento no tamanho e na massa das locomotivas que veio com o desenvolvimento das máquinas teve que ser combatido com a instalação de conjuntos adicionais de acoplamento ou rodas giratórias. Essa era a única maneira de garantir que a massa do veículo fosse distribuída uniformemente pela estrada , dependendo da carga por eixo permitida . O tamanho dos conjuntos de roda motriz e acoplado foi limitado pelo perfil de folga e o projeto estrutural da locomotiva. Outro critério era a velocidade teoricamente máxima possível do pistão de 7 a 9 m / se a velocidade resultante dos jogos das rodas motrizes. Até então, acreditava-se que o balanceamento de massa necessário do acionamento da manivela ainda poderia ser dominado. A experiência mostra que velocidades de até 400 min -1 para conjuntos de rodas em motores convencionais, onde a potência é transmitida por meio de hastes de transmissão e de acoplamento, são consideradas gerenciáveis. Além disso, os engenheiros esperavam grandes problemas com o balanceamento de massa e a lubrificação, especialmente das peças que se moviam a vapor. O limite superior máximo de 2300 mm de diâmetro do círculo de corrida foi considerado como tendo sido alcançado nas locomotivas a vapor modernas na Alemanha com as locomotivas das séries 05 e 61 . O 61 002 de três cilindros foi reconstruído como 18 201 , e desde 1970 02 0201.

As locomotivas a vapor com dois cilindros a vapor são geralmente acionadas por um conjunto de roda motriz (tradicionalmente chamado de eixo único ). No caso de locomotivas com três (triplos) ou quatro cilindros (quádruplos), além da tração em um conjunto de roda motriz (referida como tração de eixo único por Borries no caso de locomotivas compostas ), uma tração em dois conjuntos de rodas motrizes (tração de dois eixos , também conhecida como tração de dois eixos do tipo de Glehn para máquinas compostas ).

Para alcançar um maior esforço de tração , as locomotivas de carga potentes têm muitos conjuntos de rodas acopladas com rodas relativamente pequenas. Isso foi possível pelo designer austríaco Karl Gölsdorf . Ele provou que o funcionamento suave é possível graças aos conjuntos de engrenagens de acoplamento de deslocamento lateral. O primeiro cinco acoplador que ele desenvolveu foi a bem- sucedida série 180 kkStB . Assim como a carga máxima do rodado, o número de rodados que podem ser acoplados em uma estrutura rígida também é limitado. Na prática, foram implementadas máquinas com seis conjuntos de rodas acopladas montadas em uma estrutura, por exemplo, na Alemanha, a série K de Württemberg , a série posterior 59 da Deutsche Reichsbahn. A Bulgarian State Railways tinha duas séries com as sequências de eixos F e 1'F2 ' em uso, e os seis acopladores também rodavam em Java. Apenas uma vez foi uma tentativa malsucedida com um sete acoplador feita com a série SŽD АА 20 . Com quadros de várias partes e outras soluções especiais, foi feita uma tentativa de acomodar o maior número possível de conjuntos de rodas acopladas. Os tipos mais conhecidos de locomotivas articuladas são os tipos Mallet , Meyer , Garratt e Fairlie .

Caldeiras de alto desempenho atingem comprimentos e dimensões que não podem ser transportados apenas pelos conjuntos de rodas acopladas. Além disso, as propriedades de funcionamento de máquinas com massas salientes excessivamente grandes não são mais satisfatórias em velocidades mais altas. Isso foi notado muito cedo com as máquinas de caldeiras longas de Stephenson . Por conseguinte, foi iniciada-se equipar as locomotivas, com adicionais sem alimentação conjuntos de rodas . Isso permitiu que as massas salientes da câmara de fumaça e dos blocos de cilindros, bem como a caldeira vertical, fossem efetivamente reduzidas. Os rodados traseiros também permitem colocar a caixa do fogo e o cinzeiro atrás dos rodados acoplados, tornando-os maiores e mais potentes. Para melhorar a execução da curva, os conjuntos de rodas logo foram movidos lateralmente e, posteriormente, ajustáveis ​​radialmente em vários designs. Dispositivos de reinicialização melhoram a orientação do veículo na curva, especialmente se os gerentes estiverem distribuídos em vários conjuntos de rodas. Por esse motivo, um bogie de corrida principal foi usado, especialmente para máquinas de alta velocidade , ou um conjunto de rodas de corrida ajustável radialmente foi combinado com o primeiro conjunto de rodas acopladas com deslocamento lateral em um quadro de direção Krauss-Helmholtz . Por causa do espaço necessário para o cinzeiro, os conjuntos de rodas traseiras das locomotivas macias são em sua maioria " eixos Adam " sem timão ou estruturas de reboque delta montadas externamente . Em locomotivas tanque , propriedades de giro idênticas em ambas as direções são geralmente mais importantes, e é por isso que muitas vezes têm um trem de giro simétrico. O quadro de direção sob o cinzeiro é aceito neste caso.

Balanceamento de massa

Motor com contrapesos fundidos de tamanhos diferentes nas rodas

As massas alternadas dos pistões, bem como do pistão, das hastes de acionamento e de acoplamento causam desequilíbrios consideráveis ​​quando são convertidas em movimento rotativo , o que leva a locomotiva a funcionar de maneira irregular. Os movimentos do pistão de uma máquina de dois cilindros não compensam um ao outro porque eles não funcionam por meio período, mas por um quarto do período . Com contrapesos nas rodas, essas forças podem ser parcialmente, mas não totalmente, compensadas.

O desequilíbrio causado pelas massas giratórias das hastes de acoplamento e dos pinos de manivela pode ser completamente compensado por contrapesos, de modo que o problema z. B. não ocorre em locomotivas elétricas mais antigas com acionamento por haste e outro motor rotativo. Para compensar as massas alternadas de uma máquina a vapor de pistão, no entanto, os contrapesos devem ser aumentados, o que, por sua vez, leva a um novo desequilíbrio das rodas. Como resultado, os trilhos podem se desgastar mais fortemente em certos pontos e, em altas velocidades, pode ocorrer até mesmo uma perda de contato roda-trilho, o chamado salto das rodas. Um compromisso prático no projeto surgiu para compensar apenas cerca de 30 a 50% das massas alternadas. Em baixas velocidades e onde há pouca demanda por conforto, como no transporte de mercadorias, isso às vezes foi completamente dispensado.

Muito mais importante, entretanto, era o mais amplo equilíbrio de massa possível de locomotivas de movimento rápido. Aqui, o problema já foi reduzido por projetos com mais de dois cilindros. Quase todas as locomotivas de alta velocidade, portanto, tinham motores com três ou quatro cilindros.

Unidades auxiliares

Ar comprimido para os freios

Bomba de ar de dois estágios

Os freios das locomotivas a vapor consistem principalmente em freios de bloqueio nas rodas de acoplamento e, no caso das máquinas de alta velocidade, também nos rodados, que inicialmente eram operados manualmente, posteriormente com vapor e, a partir de 1900, principalmente com ar comprimido . Para gerar ar comprimido, as locomotivas a vapor receberam uma bomba de ar a vapor e vários tanques de ar principais e auxiliares para o fornecimento de ar comprimido.

Vapor para aquecimento de trens

No desenvolvimento posterior, eles foram equipados com dispositivos de aquecimento a vapor para aquecimento confortável de vagões de passageiros . O vapor de aquecimento necessário para isso era fornecido aos sistemas de aquecimento individuais da locomotiva por meio de uma linha de aquecimento que passava por todos os carros.

Na locomotiva, o vapor úmido é retirado diretamente da caldeira usando uma válvula de ajuste e alimentado para a conexão de aquecimento dianteira ou traseira da locomotiva por meio de uma válvula de três vias que pode ser operada a partir da cabine do motorista ou uma válvula de interruptor (em locomotivas padrão ) Uma válvula de segurança (4,5 a 5 bar) e um manômetro completam o sistema de aquecimento a vapor da locomotiva.

Fonte de energia elétrica

Com a introdução da iluminação elétrica e, posteriormente, de equipamentos adicionais, como o controle de trens , tornou-se necessário garantir um fornecimento permanente e confiável de energia elétrica. Nas primeiras tentativas, pequenos motores a vapor de pistão foram usados ​​no tender, mas sua regulação exigiu muita atenção do foguista. O fornecimento de energia só se tornou prático com a introdução de turbo geradores centrífugos . Como as locomotivas e vagões podem ser usados ​​livremente, o fornecimento por meio de geradores de eixo prevaleceu para vagões de passageiros de bitola padrão. É por isso que as locomotivas a vapor alemãs de bitola regular têm apenas geradores com 0,5 quilowatts para autossuficiência. As tensões alternadas com frequências de 500, 1000 e 2000 Hertz necessárias para o controle da tensão puntiforme foram geradas inicialmente por enrolamentos adicionais. Em redes fechadas, por exemplo, as ferrovias de bitola estreita na Saxônia, turbo geradores muito maiores com uma potência de 10 kW são usados. Eles abastecem todo o trem de vagões.

Fornecimento de materiais operacionais

Abastecimento de água

Tenderlok a Preßnitztalbahn, a companhia de água em Wasserkran
Vista em corte: tender com dispositivo de coleta; LNWR 1862

Durante o acionamento, o vapor gerado na caldeira a partir da água de alimentação é expelido para o meio ambiente pela maçarica e pela chaminé após a execução dos trabalhos nos cilindros. Uma pequena parte do vapor é consumida pelo funcionamento das máquinas auxiliares, como a bomba de ar ou o turbo gerador ou por perdas de vapor devido a válvulas de drenagem abertas ou válvulas de segurança de sopro. O nível da água na caldeira deve, portanto, ser reabastecido em intervalos ou constantemente dependendo da carga. O abastecimento de água para sobremesas é necessário em recipientes de água na moldura, na lateral da caldeira ou em uma caixa transportada que está nas estações de abastecimento de água . As locomotivas tanque britânicas, em particular, também tinham "tanques de sela" em torno da longa caldeira.

Para viagens longas e ininterruptas, como a do Flying Scotsman de Londres a Edimburgo ou a da New York Central Railroad , foram usados ​​tubos vazados, que foram baixados em calhas especiais no meio da via durante a viagem . A pressão dinâmica criada pela velocidade de condução empurrou a água através dos tubos para o tanque de água do tender.

Para viagens em trechos longos e áridos, por exemplo na Argentina, na União Soviética e mais tarde também na África do Sul, foram desenvolvidas tendas de condensação a partir da década de 1930 , nas quais grande parte do vapor de exaustão poderia ser usado novamente para alimentar a caldeira após condensação. Na Alemanha, muitas locomotivas classe 52 para uso em áreas áridas da União Soviética ocupada foram construídas com esta tecnologia. A tecnologia de condensação levou a uma economia de água de mais de 90%, mas não foi econômica devido aos altos custos de manutenção em áreas com reservas de água suficientes. Como o vapor de exaustão nas locomotivas de condensado não estava disponível para atiçar o fogo por meio de maçarico, um ventilador especial de tiragem induzida foi necessário na câmara de fumaça. Um efeito colateral positivo durante a guerra foi que as locomotivas com um dispositivo de condensação, especialmente em climas frios, não podiam ser detectadas tão facilmente por aeronaves voando baixo por causa da baixa pluma de vapor.

Uma vez que a caldeira está sob pressão durante o funcionamento, o abastecimento de água deve ser feito com bombas especiais. Nos primeiros dias, isso geralmente era feito com bombas de êmbolo ou de acionamento. Estes eram operados por meio de um eixo excêntrico ou virabrequim enquanto a locomotiva estava em movimento. A vantagem desse método é que a taxa de entrega é aproximadamente proporcional à distância percorrida. A taxa de entrega foi ajustada usando uma linha de bypass controlável. No caso de uma longa paralisação ou longas viagens em inclinações íngremes (maior necessidade de vapor), a locomotiva tinha que se desacoplar do trem e se mover para frente e para trás em uma pista livre até que o nível da água atingisse novamente a altura desejada.

As locomotivas a vapor modernas devem possuir dois dispositivos de alimentação que funcionem independentemente um do outro para garantir o nível mínimo de água na caldeira, o que é necessário por questões de segurança. Bombas de alimentação de pistão e bombas injetoras são usadas para encher a caldeira pressurizada . Nas bombas de pistão, um pistão de vapor aciona um pequeno pistão de água que empurra a água para a chaleira. Com o injetor ou a bomba de jato de vapor, um jato de vapor puxa a água com ele para a câmara do injetor, aquece e empurra para a sala da caldeira.

A desvantagem das bombas de pistão é que a chaleira é alimentada com água fria sem pré-aquecimento. Na entrada de água da caldeira, a diferença de temperatura causava grandes tensões térmicas no material. Por volta de 1900, a água fria de alimentação do concurso foi passada por pré-aquecedores (depois pré-aquecedores de superfície , mais tarde pré-aquecedores mistos ) e pré - aquecida a cerca de 80 a 90 graus Celsius pelo vapor de exaustão. Como a alimentação a frio deve ser evitada e os pré-aquecedores funcionam apenas durante a condução devido à sua dependência do vapor de exaustão, um dos dois dispositivos de alimentação da caldeira deve ser uma bomba de jato de vapor. Em alguns países, por exemplo na ex-URSS e na Polônia, as bombas de pistão foram amplamente dispensadas e quase todas as locomotivas foram equipadas apenas com bombas a jato.

O nível correto de água na caldeira a vapor também é verificado com dois visores de trabalho independentes e torneiras do aquecedor da locomotiva. Um nível de água muito baixo pode levar ao estouro da chaleira e, se o nível de água estiver muito alto, há o risco de a água líquida ser carregada com danos sérios subsequentes ao superaquecedor e aos cilindros. Especialmente no cilindro, mesmo a menor quantidade de água causa um golpe de aríete : O espaço entre o pistão no centro morto e a base do cilindro é tão pequeno que o pistão em movimento literalmente se rompe da tampa do cilindro devido à água incompressível no cilindro .

A água de alimentação da caldeira é tratada para garantir a segurança operacional e economia da locomotiva a vapor. Em particular, a formação de incrustação é evitada pelo fato de que os formadores de incrustação afundam (precipitam) na caldeira devido aos aditivos químicos e formam uma camada semelhante a lama ( tratamento interno de água de alimentação ). Esse sedimento pode ser lavado regularmente pela válvula de purga , mesmo durante a passagem pelo aquecedor. Além disso, a caldeira é lavada em intervalos maiores.

Abastecimento de combustível

Os combustíveis utilizados (principalmente carvão , carvão parcialmente pulverizado , madeira , turfa ou óleos diversos) são, assim como o abastecimento de água, em contêineres na locomotiva ou vagão de trem transportado. Normalmente, o carvão e outros combustíveis sólidos eram removidos do contêiner de armazenamento pelo aquecedor da locomotiva manualmente ou com uma pá e transportados através do buraco de fogo para a caixa de fogo .

Para aliviar o pessoal operacional, os tipos individuais de locomotivas também foram equipados com um sistema mecânico de carregamento do forno, o chamado foguista . Os sistemas de fogões consistiam principalmente em transportadores de parafuso que transportavam o combustível do contêiner de carvão por meio de tubos para a caixa de incêndio. Os transportadores helicoidais eram acionados por uma máquina a vapor e podiam ser ajustados e revertidos com precisão de acordo com a necessidade de combustível.

No caso da queima de óleo, o combustível pré-aquecido é soprado para dentro da caixa de fogo através de um ou mais queimadores (disposição e design diferente dependendo do tipo de construção) usando um jato de vapor ajustável. As locomotivas de pó de carvão funcionam de forma diferente, em que o pó de carvão finamente moído é aspirado através da subpressão existente na caixa de fogo, que é vedada por todos os lados, ou soprado com ar comprimido. Ocasionalmente, estava na memória locomotivas a vapor , um ferro em brasa nas plantas de ferro-gusa - laje depositada na locomotiva. Com esse calor, a locomotiva poderia rodar por cerca de duas horas.

Guiando a locomotiva

Cabine de motorista do “Prussian P8” , vista lateral do foguista.
abaixo da porta corta-fogo, bem no meio do calendário do livro

Normalmente, a cabine de uma locomotiva a vapor fica na parte de trás do chassi, atrás da caixa de fogo. A partir daí, geralmente é controlado por duas pessoas. O maquinista tem um lugar fixo (assento) na lateral onde o controle, o regulador, a válvula de freio do maquinista e dispositivos adicionais, como o sistema de controle do trem, estão localizados. Na Europa continental, geralmente fica à direita; nas Ilhas Britânicas, geralmente fica à esquerda. De lá, ele observa a rota e os sinais e controla o movimento da locomotiva e do trem. O aquecedor monitora e opera principalmente o disparo e a geração de vapor (reposição de combustível e água, geração de pressão), introduzindo combustível na caixa de incêndio. O foguista auxilia o motorista no monitoramento dos sinais por meio de mensagens e confirmações. O assento do foguista fica do lado oposto da cabine do motorista.

Inicialmente, o motorista do motor e o foguista ficaram em uma plataforma desprotegida atrás da caixa de incêndio. Com o aumento das velocidades, tornou-se essencial adicionar um quebra-vento e pelo menos um teto curto. A introdução da cabine do maquinista fechada remonta ao pioneiro da ferrovia Max Maria von Weber , que conhecia os esforços do maquinista e do foguista por experiência própria , principalmente no inverno , e o descreveu em sua obra literária . No entanto, mesmo assim, os assentos ainda eram vistos como "conforto inédito" e prejudiciais à atenção dada à observação da rota.

Formar trens de tração significava dispositivos de sinalização entre carros de controle experimentando e doando locomotivas que, em sua operação, para o telégrafo do motor lembrava uma viagem marítima. Isso foi praticado com sucesso em 1936 com os trens aerodinâmicos da Ferrovia Lübeck-Büchener . No entanto, isso exigia uma composição de trem fixa, o que restringia o uso livre das locomotivas e, portanto, não foi prosseguido.

Padrões, limites de desenvolvimento, projetos especiais

Desenvolvimentos padrão

Locomotiva padrão alemã série 41 como uma locomotiva de conversão da Deutsche Bundesbahn

O projeto mais comum e mais simples da locomotiva a vapor tinha um a dois conjuntos de rodas na frente e, em seguida, três a cinco conjuntos de rodas motrizes acopladas e, possivelmente, um conjunto de rodas sob a cabine do motorista. A máquina a vapor consistia em uma caldeira com geração de vapor úmido ou superaquecido e dois cilindros de dupla ação com única expansão de vapor.

As locomotivas a vapor ELNA foram construídas na Alemanha na década de 1920 . A abreviatura ELNA significa Engerer Locomotive Standards Committee . As locomotivas devem poder ser produzidas e operadas de forma mais econômica por meio da padronização.

Sob o nome de locomotivas padrão , as locomotivas a vapor foram desenvolvidas e construídas para o Deutsche Reichsbahn a partir de 1925 sob a direção de Richard Paul Wagner , que era então o chefe de projeto do Reichsbahn Central Office . Decidiu-se substituir as locomotivas ferroviárias regionais comprovadas por novos desenvolvimentos. Os principais motivos foram a padronização e o uso de componentes uniformes. Não apenas componentes como conjuntos de rodas, rolamentos, bombas, tubos de fumaça, blocos de cilindros e acessórios foram padronizados, mas também materiais como placas de caldeira e materiais de estrutura. Isso significava que muitas peças também eram intercambiáveis ​​nas séries de modelos, o que simplificou o armazenamento e tornou a manutenção mais barata. A primeira locomotiva padrão foi a DR classe 01 como 2'C1 'h2. Ambas as administrações ferroviárias estaduais alemãs do pós-guerra se basearam nessas padronizações; No entanto, as construções do pós-guerra foram criadas de acordo com os princípios de construção mais recentes, especialmente em tecnologia de soldagem.

Limites gerais

Tamanhos

O desempenho da locomotiva a vapor é determinado pelo diâmetro e curso do pistão , pressão do vapor, número de cilindros, número de rodas motrizes e o diâmetro das rodas. No entanto, todos esses parâmetros só podem ser alterados de forma limitada.

O diâmetro da roda é decisivo para a velocidade máxima possível devido às velocidades do pistão que só podem ser controladas de forma limitada e às velocidades do motor associadas. No entanto, não pode ser aumentado à vontade sem prejudicar o tamanho da caldeira e, portanto, a força de tração ou ultrapassar o limite do veículo . As massas alternadas no mecanismo de manivela não podem ser completamente compensadas, especialmente em motores de dois cilindros, o que leva a um funcionamento irregular, especialmente em velocidades mais altas. Além disso, os grandes diâmetros das rodas motrizes reduzem o esforço de tração inicial e a possível aceleração devido às relações de alavanca menos favoráveis.

A maioria das locomotivas a vapor modernas possui caldeiras com pressão operacional de 16 a 20 bar. Os geradores de vapor com maior pressão de vapor (até 60 bar) exigiam trabalhos de manutenção mais complexos a longo prazo, por isso não podiam ser usados ​​em locomotivas.

Por razões estruturais, o número de cilindros em tipos padrão só pode ser aumentado para um máximo de quatro. São máquinas triplas e quádruplas com expansão simples de vapor, nas quais todos os cilindros recebem vapor de caldeira, e máquinas compostas com cilindros de alta pressão e cilindros de baixa pressão a jusante. Com o princípio do composto, a energia térmica do vapor é melhor aproveitada e os motores de três e principalmente quatro cilindros permitem um balanceamento de massa significativamente melhor.

No entanto, como isso aumentou os custos de manutenção, as locomotivas com dois ou três cilindros e apenas um estágio de expansão acabaram prevalecendo. Especialmente as ferrovias nos EUA, Inglaterra e norte da Alemanha, onde o carvão era relativamente barato e facilmente disponível, não tiveram a maior eficiência. França, Suíça e as ferrovias do sul da Alemanha, que adquiriram locomotivas compostas até o fim da tração a vapor ou até o fim de sua independência, fizeram o oposto. A DB também modernizou trinta locomotivas compostas de quatro cilindros originalmente bávaras para a série 18.6 enquanto a tração estava sendo alterada.

Serviços
Por André Chapelon criou 242 A 1 da SNCF com Kylchap -Saugzuganlage é considerada a locomotiva a vapor mais poderosa já construída na Europa

Nas condições da Europa Central, foram construídas locomotivas que atingiram velocidades máximas de mais de 200 km / h em corridas de teste ( Deutsche Reichsbahn - locomotiva 05 002 e a locomotiva britânica LNER Mallard ). Com máquinas compostas, foram alcançadas saídas indicadas de até 5300 HP (4000 kW) ( SNCF 242 A1 , França). Em termos de relação potência / peso (massa por potência), a 240 P da SNCF francesa, como a 242 A1 de André Chapelon , foi considerada a locomotiva mais potente.

As maiores locomotivas a vapor do mundo eram as locomotivas macete e triplex das ferrovias americanas. Sob a estrutura e o tender, essas locomotivas tinham até três motores independentes de dois cilindros. Praticamente todas as grandes e modernas locomotivas a vapor dos Estados Unidos tinham saídas de 5.000 a 8.000 HP (4.000 a 6.000 kW), o que foi possível devido às dimensões e massas comparativamente grandes.

As locomotivas da classe S-1b ("Niagara") do New York Central transportavam trens com 22 vagões expressos Pullman com massa superior a 1600 t na planície a 161 km / h em operação diária. Em test drives, essa carga chegou a chegar a 193 km / h. Os trens IC e EC de hoje pesam apenas cerca da metade. A série S-1b também detém o recorde de quilometragem mensal para locomotivas a vapor. Trens como os mencionados acima, que percorreram a rota de 1.485 quilômetros de Harmon, NY a Chicago, sem trocar de locomotiva, percorreram mais de 44.000 quilômetros.

Para a máquina classe S1 da ferrovia da Pensilvânia , 193,2 km / h ou 120  mph foi especificado como a velocidade máxima operacional regular, mas a meta não foi alcançada, trens com massa de 1000 toneladas a 100 mph ou 161 km / h para transporte.

A manutenção muito trabalhosa das locomotivas a vapor (operação da locomotiva por dois homens, pessoal de lavagem e outros), os testes e manutenção muito intensivos e demorados da locomotiva (lavagem da caldeira a cada dois dias até um máximo de semanalmente), as inspeções estatutárias da caldeira a vapor devido ao risco de explosões da caldeira e o desenvolvimento paralelo de locomotivas elétricas e a diesel levaram ao descomissionamento de locomotivas a vapor em quase todas as ferrovias do mundo na década de 1970. Mas também o baixo nível de eficiência , que geralmente ficava em torno de oito a dez por cento, e a poluição da fuligem do carvão fizeram com que as locomotivas a vapor desaparecessem cada vez mais de cena. No entanto, as possibilidades estruturais da locomotiva a vapor ainda não estavam totalmente esgotadas naquela época.

Desenvolvimentos especiais

Requisitos mais elevados, condições favoráveis ​​ou menos favoráveis, levaram a projetos especiais de locomotivas a vapor. Devem ser mencionadas aqui as locomotivas Crampton , que no início eram muito difundidas na França e na Alemanha , as locomotivas Mallet e Garratt que surgiram depois, bem como as variantes de tração. Uma visão geral abrangente está listada em locomotiva a vapor (tipo) .

Operação

Para a operação de locomotivas a vapor, são necessários diversos edifícios e medidas, que modelam e modelam sua aparência na época e nas ferrovias que utilizam locomotivas a vapor. Isso incluiu galpões de locomotivas , em particular galpões redondos , torres de água e sistemas de carvão , mas também a limpeza em grande escala dos trilhos para evitar incêndios florestais e no campo causados ​​por faíscas voadoras .

visão histórica

A locomotiva a vapor foi o tipo de locomotiva original e predominante. Foi o primeiro dispositivo de tração que conseguiu combinar maior desempenho com um design compacto e, assim, propiciou a disseminação bem-sucedida do sistema ferroviário.

Desenvolvimentos do Forerunner

O desenvolvimento da locomotiva a vapor foi baseado em vários desenvolvimentos anteriores. O primeiro estágio foi a máquina a vapor inventada por Thomas Newcomen , na qual um volante retornava o cilindro à sua posição original após cada curso de trabalho . O próximo passo foi quando James Watt deixou o vapor agir alternadamente em ambos os lados do frasco. Até então, as máquinas a vapor funcionavam com apenas uma ligeira sobrepressão em relação à pressão atmosférica ambiente. Quando Richard Trevithick desenvolveu uma máquina a vapor que funcionava três a quatro vezes mais alta do que a pressão atmosférica, tornou-se possível construir uma máquina de trabalho poderosa que era compacta o suficiente para caber em um veículo. Isso foi feito pela primeira vez por Nicholas Cugnot em 1769 e também por Richard Trevithick em 1801 e 1803, cada um dos quais construiu um vagão a vapor . Com a ajuda da máquina a vapor, um movimento de deslocamento espacialmente ilimitado tornou-se possível, e foi então apenas um pequeno passo para substituir os sistemas de tração de cabo operados a vapor que já existiam nas minas por um carro a vapor colocado nos trilhos.

Primeiras locomotivas a vapor sobre trilhos

Locomotiva Trevithicks de 1804 (modelo)
Locomotiva “Rocket” no Museu da Ciência de Londres

Em 1804, Richard Trevithick construiu a primeira locomotiva a vapor a funcionar sobre trilhos. Ela provou ser funcional, mas os trilhos de ferro fundido, que não foram projetados para sua massa, quebraram sob a locomotiva.

Por volta dessa época, houve várias tentativas de desenvolver locomotivas a vapor em minas inglesas na Cornualha e ao redor do campo de carvão do nordeste da Inglaterra em torno de Newcastle upon Tyne , incluindo: por Timothy Hackworth de 1808, John Blenkinsop 1812, William Hedley 1813, George Stephenson 1814 e outros. Em 1825, a linha ferroviária entre Stockton e Darlington , Inglaterra, iniciada por Edward Pease , foi inaugurada com uma locomotiva de George Stephenson e ao mesmo tempo o primeiro transporte de passageiros foi realizado com um trem puxado por locomotiva.

Para a ferrovia planejada entre Liverpool e Manchester , a famosa corrida Rainhill foi realizada em outubro de 1829 , na qual a locomotiva mais adequada seria determinada. Das cinco locomotivas "reais" participantes, venceram a corrida do Foguete de Robert Stephenson , que atingiu o pico em 50 km de percurso a uma velocidade máxima de 48 km / h - esse foi o fator decisivo - sobreviveu como a única corrida sem falhas. O “Sans Pareil” de Timothy Hackworth, também na competição, teve cilindros fundidos na oficina de Robert Stephenson, um dos quais explodiu logo após o início da corrida - uma falha bastante “regular” na época. Em 15 de setembro de 1830, a linha entre Liverpool e Manchester foi aberta, com o vitorioso "Rocket" e o "Sans Pareil" entrando em operação.

Nos Estados Unidos , o coronel John Stevens demonstrou um motor de tração a vapor em uma pista anular em Hoboken , Nova Jersey , em 1826 . Em 1830, Peter Cooper construiu a Tom Thumb, a primeira locomotiva a vapor da América para uma ferrovia pública, e em 24 de setembro de 1831, a DeWitt Clinton , a primeira locomotiva programada dos EUA entre Albany e Schenectady, entrou em serviço por volta de 50 km / h. O John Bull , que foi fabricado na Inglaterra e enviado para a América, também merece destaque . Também foi colocado em serviço em 1831, retirado em 1866 e posto a funcionar pela última vez em 1981, agora com 150 anos. É uma das últimas máquinas herdadas do início da era das locomotivas a vapor.

A primeira linha ferroviária do continente europeu com operação a vapor foi a linha Saint-Étienne - Lyon na França desde 1831 . A Bélgica , cujo primeiro trem a vapor foi inaugurado em 5 de maio de 1835 entre Bruxelas e Mechelen , teve a rede ferroviária mais densa do continente até meados do século XIX.

Na Alemanha e na Confederação Alemã , a primeira locomotiva a vapor a viajar em junho de 1816 foi uma máquina do tipo Blenkinsop, que foi construída por Johann Friedrich Krigar na Real Fundição de Ferro em Berlim, em um circuito no pátio da fábrica. Foi a primeira locomotiva construída na Europa continental e o primeiro transporte de passageiros a vapor, já que os espectadores podiam viajar em vagões anexos mediante o pagamento de uma taxa. Está na placa de Ano Novo do Kgl. Mostra a fundição de ferro de 1816. Outra locomotiva foi construída usando o mesmo sistema em 1817 . Eles deveriam ser usados ​​nas ferrovias da mina em Königshütte (Alta Silésia) e em Luisenthal (Saar) , mas ambos não puderam ser colocados em condição operacional após o desmonte, transporte e remontagem. Em 7 de dezembro de 1835, a locomotiva Der Adler dirigiu pela primeira vez entre Nuremberg e Fürth na ferrovia Ludwig . Já era a 118ª máquina da fábrica de locomotivas Robert Stephensons e foi patenteada com a designação de tipo " Patentee ".

A " Áustria ", a primeira locomotiva da Áustria

Em 1837, durante o Império Austríaco , o primeiro trem a vapor percorreu a linha norte entre Viena-Floridsdorf e Deutsch-Wagram . A locomotiva a vapor mais antiga do mundo também opera na Áustria: a GKB 671 de 1860 nunca foi aposentada e ainda é usada para viagens especiais.

Em 1838, a terceira locomotiva a vapor Saxonia construída na Alemanha foi construída no instituto de engenharia mecânica Übigau perto de Dresden , projetada pelo Prof. Johann Andreas Schubert . A Beuth construída por August Borsig em 1844 é considerada a primeira locomotiva projetada independentemente na Alemanha . A fábrica de máquinas Georg Egestorff (posteriormente Hanomag ) entregou a primeira locomotiva a vapor "Ernst August" para a Royal Hanover State Railways em 1846 . Henschel & Sohn em Cassel (grafia na época) construiu sua primeira locomotiva Drache para a Friedrich-Wilhelms-Nordbahn em 1848 .

A primeira linha ferroviária em território suíço foi a linha Estrasburgo - Basileia , inaugurada em 1844 . Três anos depois, em 1847, a ferrovia espanhola Brötli de Zurique a Baden foi a primeira linha ferroviária suíça a abrir.

Etapas de desenvolvimento adicionais

Primeiras tentativas, sucessos e caminhos errados

As conexões entre mecânica, termodinâmica e transmissão de potência, que muitas vezes ainda não eram compreendidas na época, apesar das conquistas pioneiras dos engenheiros mecânicos, levaram a construções que muitas vezes reforçavam uma determinada propriedade, mas perdiam de vista a conexão geral entre a geração de calor, saída da caldeira, disposição das rodas e distribuição de peso.

A visão geral a seguir trata mais dos desenvolvimentos que levaram ao sucesso da construção padrão. As construções que diferem significativamente desta estão listadas em locomotiva a vapor (tipo) .

A primeira máquina de Trevithick tinha dois conjuntos de rodas , ambos acionados por uma engrenagem gigante. De acordo com a designação do arranjo de rodas alemão ou sistema de contagem, esta era uma locomotiva "B". A "Locomoção" posterior de Stephenson também era um tipo "B" com dois eixos motrizes, mas em contraste com Trevithick, Stephenson fornecia as rodas com pinos de manivela que eram conectados com hastes de acoplamento . Essa então se tornou a tração múltipla mais difundida, que pela primeira vez tornou possível amortecer as locomotivas e foi posteriormente usada também nas primeiras locomotivas elétricas e diesel . Juntamente com os cilindros verticais, no entanto, a introdução da suspensão exigiu um aumento dos espaços prejudiciais .

Locomotiva crampton

O "foguete" de Stephenson, construído em 1829, foi um retrocesso no desenvolvimento, pois tinha apenas um eixo motriz na frente e uma roda menor atrás dele (arranjo de eixos A1). A vantagem deles eram os cilindros inclinados em cerca de 45 °. Este arranjo reduziu o espaço prejudicial nos cilindros necessário para compensar a deflexão da mola e, portanto, o consumo de vapor em comparação com o arranjo de cilindro vertical habitual na época. Em uma conversão posterior, os cilindros foram abaixados ainda mais. O único eixo motriz permitiu rodas motrizes maiores para velocidades mais altas sem grandes dificuldades de construção, mas reduziu o peso de fricção da tração, o que é importante para a força de tração . A mesma inadequação estrutural foi impulsionada ainda mais 15 anos depois com as locomotivas Crampton . Os "Cramptons" tinham rodas motrizes ainda maiores, que, por razões de espaço, eram fixadas atrás da caldeira profunda e pesada sob a cabine do motorista. A bacia profunda deve causar um funcionamento suave. Isso significava que os Cramptons tinham dificuldades de partida, porque o eixo motriz de baixa carga tendia a derrapar. Uma vez que uma locomotiva do tipo Crampton colocasse o trem em funcionamento, ela poderia desenvolver velocidades consideráveis ​​com sua longa e, portanto, poderosa caldeira, que era montada em até três eixos principais sem danificar saliências.

Timothy Hackworth entendeu a conexão entre peso de atrito e força de tração ainda mais cedo e construiu o “Royal George” como um três acoplador (arranjo de roda C) já em 1827. As locomotivas de carga com três rodados acoplados permaneceram padrão por décadas.

A máquina, que foi entregue à Alemanha por Robert Stephenson em 1835 e foi chamada de “Der Adler”, foi a primeira em pistas alemãs. Esta construção simples provavelmente provou ser confiável em operação, porque locomotivas a vapor com apenas um conjunto de roda motriz foram construídas para várias ferrovias regionais alemãs até o final da década de 1860; A Ferrovia Estatal da Baviera, em particular, permaneceu fiel ao "1A1" por muito tempo.

América é pioneira na Inglaterra

Locomotiva tipo "americana" dos EUA com um arranjo de rodas de 2'B
Empire State Express

Uma peculiaridade das ferrovias americano-americanas eram os longos trechos e uma superestrutura leve projetada com pouco cuidado , o que levava a um funcionamento inquieto das locomotivas com o trem de rodagem rígido de dois eixos adotado na Inglaterra. Para combater essas dificuldades, Henry Roe Campbell desenvolveu e patenteou uma locomotiva com o arranjo de rodas 2'B ( notação americana Whyte 4-4-0), ou seja, com um bogie de dois eixos dianteiro e dois eixos acoplados , já em 1836 . Com o maior comprimento e as pequenas massas salientes, esta construção alcançou um funcionamento suave mesmo em uma superestrutura deficiente e, graças ao ajuste radial do bogie em movimento, um caminho de curva igualmente bom. Em 1884, 60% de todas as locomotivas a vapor dos Estados Unidos tinham um arranjo de rodas de 2'B n2 e eram conhecidas como "American Standard" ou "American" para abreviar. À medida que os pesos do trem aumentavam e as velocidades aumentavam, o experimentado e testado "americano" foi simplesmente ampliado e reforçado em todos os componentes para atender aos requisitos aumentados.

Do "New York Central-4-4-0" número 999 com suas rodas motrizes de 2,15 m de altura, é relatado que ele viajou em 10 de maio de 1893 com o quatro carros "Empire State Express" entre Batavia e Buffalo , Nova York , atingiu uma velocidade de 112,5 mph (181 km / h). No final do século 19, variações do "americano" foram construídas cerca de 25.000 vezes nos EUA. Na Europa, esse tipo de construção foi adotado com um atraso mais ou menos longo. Antes disso, locomotivas de passageiros com eixos 1B e 1'B eram construídas ali, principalmente com cilindros salientes que afetavam adversamente as propriedades de funcionamento.

O fim da era "americana" veio na década de 1880 com a crescente disseminação do freio a ar inventado por George Westinghouse por volta de 1869 ( patente norte-americana de 1872). Em vez dos trens com freio de mão, esses freios potentes tornaram possíveis trens mais longos e mais pesados, para os quais não era mais suficiente simplesmente construir os 2'B maiores. Isso levou a locomotivas com rodados triplos e quádruplos acoplados.

Na Europa, uma posição de caldeira profunda e estável era inicialmente preferida para locomotivas mais rápidas, mas isso era desfavorável para o arranjo de outros grandes conjuntos de rodas acopladas. Os impulsos essenciais para superar esse medo do alto centro de gravidade vieram dos Estados Unidos. Em breve, também aqui foram construídas novas locomotivas com uma posição cada vez mais elevada da caldeira, o que permitiu a utilização de diversos rodados acoplados. O engenheiro alemão Ludwig Löw von und zu Steinfurth escreveu em seu trabalho padrão sobre veículos motorizados em 1924 que era preciso aprender com a construção de locomotivas:

“A busca por um centro de gravidade baixo é exatamente o mesmo erro que sofreu com a tecnologia das locomotivas anos atrás; No passado, a caldeira da locomotiva era colocada o mais baixo possível, mas hoje está tão alta que quase não resta uma chaminé nela. É natural que um automóvel com um centro de gravidade alto caia mais facilmente do que um com um centro de gravidade baixo, mas um automóvel quase nunca cai. "

- v. Löw, Das Automobil , CW Kreidel's Verlag Berlin, 5ª edição, 1924, p. 327

Uma etapa de desenvolvimento posterior foi a introdução do princípio de máquina composta na construção de locomotivas a vapor, após isso já ter sido comprovado em navios a vapor . Aqui, a tendência do vapor de se expandir após ter sido descarregado de um primeiro estágio de trabalho é usada novamente em um segundo estágio em um cilindro de baixa pressão. O Swiss Anatole Mallet solicitou uma patente para uso em locomotivas em 1874.

Norfolk & Western 1218, locomotiva articulada de quatro cilindros com expansão a vapor

O princípio foi inicialmente usado em locomotivas com duas unidades de funcionamento e de potência separadas (" locomotivas Mallet ") conectando os pares de cilindros em série. O princípio do composto foi posteriormente aplicado também a locomotivas de estrutura única, inicialmente a locomotivas com dois cilindros. Estes eram perceptíveis devido aos diâmetros de cilindro visivelmente diferentes. Depois disso, principalmente no serviço de trem expresso, houve a mudança para as locomotivas compostas de quatro cilindros. Nessas locomotivas, o primeiro eixo motriz foi projetado como um eixo de apoio e, portanto, um virabrequim, e era acionado por dois cilindros de alta pressão localizados dentro do chassi. Do lado de fora do quadro estavam os cilindros maiores de baixa pressão que funcionavam da maneira usual nos pinos da manivela do segundo conjunto de roda motriz (tipo De-Glehn com tração de dois eixos ). O terceiro conjunto de rodas motrizes que normalmente estava presente estava conectado às duas dianteiras pelas hastes de acoplamento externas usuais. August von Borries , por outro lado, projetou locomotivas com tração de eixo único em sua homenagem, em que todos os quatro cilindros atuam sobre um conjunto de rodas motrizes. A carga mais alta no eixo de apoio é contrabalançada por um balanceamento de massa mais simples, e os cilindros de alta e baixa pressão podem ser dispostos mais facilmente em um plano, o que encurta os caminhos do vapor. As locomotivas compostas exigiam um dispositivo especial de partida. Isso significa que o (s) cilindro (s) de baixa pressão também recebem vapor vivo na partida, e a máquina trabalha com simples expansão de vapor. Se a máquina estiver em movimento, ela será alterada para o efeito composto.

Com locomotivas maiores, surgiu o problema de arquear locomotivas de estrutura rígida. Em 1884, Anatole Mallet patenteou novamente o projeto de locomotiva curvilínea conhecido hoje sob seu nome com dois motores, um dos quais pode ser girado ou movido lateralmente. Como resultado, um total de cerca de 150 locomotivas Mallet foram construídas para muitas ferrovias estaduais alemãs no final do século XIX . No entanto, o princípio do macete só atingiu seu pico nos EUA . Embora o tipo de martelo fosse usado principalmente na Europa para locomotivas menores, também era usado lá para locomotivas muito grandes, mas em muitos casos apenas com expansão de vapor simples, ou seja, sem o efeito composto dos grupos de motor. Isso evitou o ponto fraco dos macetes com motores compostos na forma de grupos separados de motores de alta e baixa pressão, ou seja, a derrapagem alternada de ambos os grupos de motores.

O 180.01 do KkStB

Para melhorar a capacidade de se mover em curvas, os flanges das rodas dos conjuntos de rodas motrizes externas às vezes eram feitos com uma espessura enfraquecida, a fim de reduzir a pressão sobre a locomotiva em trilhos curvos. No entanto, flanges de roda enfraquecidos nos rodados finais dificilmente guiam a máquina na pista, o comprimento curto provoca um funcionamento irregular. Eixos motrizes flangeados também foram usados ​​para melhorar o deslocamento da folha. Após investigações preliminares por von Helmholtz , o austríaco Karl Gölsdorf usou pela primeira vez eixos de acoplamento móveis lateralmente para grandes locomotivas de estrutura rígida. Isso basicamente resolveu o problema da capacidade de grandes e potentes locomotivas de estrutura rígida de se moverem em curvas, parcialmente em conjunto com o enfraquecimento do flange da roda e conjuntos de rodas individuais sem flange.

O último componente que faltava para a locomotiva a vapor moderna era o desenvolvimento do superaquecedor , que possibilitava aumentar a temperatura do vapor a ponto de não haver perdas por condensação durante a expansão no cilindro . Aqui o engenheiro e engenheiro mecânico alemão Wilhelm Schmidt deu o passo decisivo com a invenção do superaquecedor, com o qual o vapor superaquecido a temperaturas de 350 ° C poderia ser produzido operacionalmente na caldeira da máquina a vapor. Isso permitiu que a eficiência térmica da máquina a vapor fosse reduzida à metade. Em 1897, as duas primeiras locomotivas (uma S 3 e uma P 4) com superaquecedores de tubo de chama foram entregues à Prussian State Railways.

Destaques de desenvolvimento

Locomotiva tipo "pacífico"

Outro desenvolvimento notável e bem-sucedido foi o tipo de locomotiva a vapor "Pacific" com o arranjo de rodas 2'C1 'ou a designação americana 4-6-2. Originou-se novamente nos EUA e foi particularmente difundido quando a massa dos trens aumentou por volta de 1910 devido aos vagões de aço e não podiam mais ser manuseados pelos tipos 2'B e 2'B1.

Depois que a Baldwin nos EUA entregou uma locomotiva com o arranjo de rodas 2'C1 'para a Nova Zelândia pela primeira vez em 1901, uma locomotiva com o mesmo arranjo de rodas foi entregue à Missouri-Pacific Railway em 1902 por Brooks, uma subsidiária posterior da ALCO veio do apelido "Pacífico". Também foi benéfico para o desenvolvimento e propagação do "Pacífico" que, ao mesmo tempo, a aplicação do princípio do vapor superaquecido com superaquecedor começou, que com este tipo junto com a caixa de fogo maior e a caldeira mais longa levou a um aumento repentino de desempenho, que por muito tempo levou a novos desenvolvimentos As locomotivas Express eram supérfluas. Diz-se que mais de 10.000 locomotivas com o arranjo de eixos "Pacífico" foram construídas somente na América do Norte.

Locomotiva articulada D1'h4 norte-americana (1'D), design USRA de 1919

No final dos anos 1930 e 1940, os picos técnicos de tração a vapor foram alcançados com as máquinas mais poderosas, maiores e mais rápidas já construídas, as gigantescas locomotivas macete americanas e locomotivas a vapor de alta velocidade, como a alemã classe 05 ou a inglesa A4 , que foram usados ​​em unidades de teste, cada uma alcançando pouco mais de 200 km / h. Em que o »Mallard« é considerado o recorde mundial de velocidade, embora tenha atingido 202 km / h com um trem de sete carros em um trecho em declive e foi danificado no processo; A alemã 05 002 atingiu 200,4 km / h com quatro carros em trecho plano sem avarias, segundo o qual deveria realmente ter direito ao título de locomotiva a vapor mais rápida se ambas tivessem sido testadas sob os mesmos critérios.

As locomotivas de carga a vapor americanas modernas tinham saídas contínuas de até 8.000 PSi (6.000 kW, C&O série H-8, PRR série Q-2), locomotivas expressas chegavam a 6.700 PSi (5.000 kW, NYC série S-1b, "Niagara "). Eles foram construídos para serem extremamente robustos, porque com as cargas de trem altas (10.000 a 15.500 toneladas no serviço de trem de carga pesado, 1000 a 1.800 toneladas no serviço de trem expresso pesado), o "flat out" ("garrafa cheia") - operação estava na ordem do dia. Como uma locomotiva expressa ficava até 2.840 km à frente do trem (AT & SF - Classe 2900, na rota Kansas City - Amarillo - Los Angeles), a confiabilidade e a facilidade de manutenção eram fundamentais.

As locomotivas mais construídas na Alemanha foram as locomotivas de guerra da classe 55.25-58 e da classe 52 alemã . 4.995 unidades da classe 55.25-58, prussiana G8.1 foram construídas, tornando-se a locomotiva a vapor ferroviária regional mais popular, seguida pela locomotiva de passageiros P 8 com um arranjo de roda 2'C h2, que havia sido operada pela Berliner Maschinenbau AG e Linke-Hofmann Werke desde 1906 3800 cópias foram construídas em Wroclaw , das quais cerca de 500 foram entregues no exterior. A maioria dessas locomotivas foi concluída entre 1919 e 1924.

A classe 52 alemã era uma versão consideravelmente simplificada da locomotiva de carga classe 50 com um arranjo de rodas 1'E h2, das quais cerca de 6.500 foram construídas entre 1942 e 1945 para as necessidades de transporte aumentadas na Segunda Guerra Mundial . As séries 50 e 52 juntas alcançaram uma quantidade de cerca de 10.000. Além das ferrovias estatais prussianas, foram apenas as ferrovias da União Soviética que tiveram diferentes séries de locomotivas construídas em números de mais de 3.000.

Na Suíça, a C 5/6 2978 foi entregue excepcionalmente cedo, ou seja, em 1917, a última locomotiva a vapor da história da SBB. O avanço da eletrificação ajudou as locomotivas elétricas a triunfar.

A locomotiva a vapor mais moderna do mundo: 26 3450 no depósito de locomotivas Beaconsfield

A locomotiva a vapor mais moderna do mundo entrou em operação na África do Sul no início dos anos 1980. Uma locomotiva a vapor de alto desempenho da classe 25 NC, a 25NC 3450, construída por Henschel & Sohn em Kassel em 1953, foi selecionada para um programa de teste especial e os componentes principais foram alterados. Em 1981, nas oficinas de Salt River na Cidade do Cabo, ela obteve um sistema de tiragem induzida Lempor com duas chaminés, entre as quais foi instalado o pré-aquecedor. A caixa de incêndio foi convertida em Sistema de Combustão do Produtor de Gás (GPCS) pelo engenheiro argentino Livio Dante Porta. As linhas de vapor foram otimizadas para reduzir as perdas de fluxo. O engenheiro David Wardale foi o responsável por toda a reforma. A locomotiva recebeu o novo número de classe 26 , mas manteve o número da companhia. As tentativas subsequentes duraram dois anos. Resultado: economia drástica de carvão e água em comparação com a série 25NC, bem como aumento de cerca de 40% na produção. O desempenho máximo em test drives foi de cerca de 4.500 cv a 75 km / he quase 5.000 cv a 100 km / h. A produção contínua da máquina é superior a 3000 HP. Após o término da fase de testes de dois anos, a locomotiva foi colocada em serviço regular de trens de passageiros e carga, na cor vermelha, que logo lhe valeu o nome de "Diabo Vermelho", até pelo enorme desenvolvimento de potência para uma bitola estreita. locomotiva.

Desenvolvimento de velocidade

ano Terra / ferrovia Designação de locomotiva Velocidade
[km / h]
1769 França / Paris Vagão a vapor de Cugnot 3,5-4
1825 Inglaterra / Stockton e Darlington Railway " Locomotion " de George Stephenson 24
1830 Inglaterra / Liverpool-Manchester " The Rocket " de Robert Stephenson 48
1835 Inglaterra / Liverpool-Manchester Locomotiva Sharp & Roberts Mais de 100
1890 França "Crampton No. 604 " 144
1893 Ferrovia Central dos EUA / Nova York Não. 999 181
1901 Áustria-Hungria / pista de teste perto de Viena Locomotiva de Praga 140
1907 Germany / K.Bay.Sts.B. S 2/6 154
1935 França / NORTE 3,1174 174
1935 EUA / Chicago, Milwaukee, St. Paul and Pacific Railroad Classe A No. 1 181
1936 Alemanha / Deutsche Reichsbahn 05 002 200,4
1938 Inglaterra / Londres e Ferrovia do Nordeste Classe A4 No. 4468 "Pato-real" 201,2 *
* Informação sem confirmação oficial

Sobretudo nos EUA, onde as cargas por eixo permitidas aproximadamente 50% maiores em comparação com a Europa favoreceram a construção de locomotivas potentes e robustas, tornaram-se conhecidas velocidades ocasionais que ultrapassaram os recordes mencionados na tabela, mas não foram reconhecidas por falta de confirmação oficial. Isso também se deve ao fato de que nos EUA havia um limite geral de velocidade de 193 km / h (120 mph) e as empresas ferroviárias tinham que contar com multas elevadas ou mesmo perda da concessão em caso de violação comprovada.

Provavelmente, de longe, a locomotiva a vapor mais rápida era a classe S1 No. A 6100 da Pennsylvania Railroad , uma locomotiva duplex de 3'BB3'h4 que, segundo relatos, atingiu 227,2 km / h (141,2 mph) em 1946. Embora os especialistas concordem que a locomotiva foi capaz de atingir a velocidade reivindicada, não há evidências de tal jornada. Vários detalhes fornecidos, como a data ou o procedimento pela autoridade de controle ICC, fazem com que este relatório pareça não confiável. Relatórios semelhantes, embora de fontes americanas, falam de tais velocidades em conexão com as locomotivas T1 . Nenhuma dessas locomotivas saiu com um carro de medição.

Mesmo se uma medição com cronômetros (o intervalo de tempo entre a passagem de dois pontos com uma distância conhecida, por exemplo, marcos ou pedras quilométricas, for medida) não for muito precisa, esta velocidade parece ser de aproximadamente 8.000 PSi (6.000 kW) bastante realista. O mesmo se aplica às velocidades de até 209 km / h reivindicadas para a Classe A da Chicago, Milwaukee, St. Paul & Pacific Railroad, embora a velocidade máxima desta mais moderna e maior locomotiva do Atlântico já construída ( disposição das rodas 2'B1 ') era de apenas 181 km / h.

Outros registros não oficiais, por outro lado, parecem menos confiáveis. Em 1901, por exemplo, uma locomotiva de 2'C da Savannah, Florida & Western Railway com um diâmetro de roda motriz de apenas 1854 mm teria atingido uma velocidade de 193 km / h (120 mph). Os 127,1 mph (205 km / h) que uma locomotiva Atlantic PRR classe E2 teria alcançado em 1905 também parecem implausíveis. No entanto, esse valor foi publicado pelo PRR e às vezes é considerado a velocidade mais alta que uma locomotiva a vapor já atingiu nos EUA.

Fim da era das locomotivas a vapor na Europa e nos EUA

Nos Estados Unidos , as locomotivas a diesel têm sido cada vez mais usadas desde a década de 1940 e, por meio do acoplamento de várias unidades, elas podem ser adaptadas de forma mais flexível às mudanças de requisitos em termos de tamanho e rota dos trens. Além disso, as locomotivas a diesel estavam prontas para uso mais rapidamente do que as locomotivas a vapor, que levam muitas horas para aquecer. No entanto, as locomotivas a vapor geralmente eram mantidas aquecidas durante os intervalos de operação. Nos EUA , o fim da era das locomotivas a vapor já era aparente no período entre as guerras mundiais com as últimas entregas de locomotivas a vapor para algumas empresas ferroviárias e com o declínio dos maiores fabricantes de locomotivas a vapor Baldwin , LIMA e ALCO na década de 1950 e 1960s. Essa mudança no tipo de acionamento também é conhecida como mudança na tração .

Depois que as locomotivas a vapor já estavam em retirada na Alemanha antes de 1939 e deviam ser substituídas por modernas locomotivas a diesel e especialmente elétricas, elas se tornaram mais importantes novamente na Alemanha do pós-guerra, que foi completamente destruída. As eletrificações de rotas construídas antes e durante a guerra eram em grande parte inutilizáveis, o que impossibilitava o uso generalizado de locomotivas elétricas. Na zona de ocupação soviética, mais tarde a RDA, quase todo o equipamento elétrico foi inicialmente desmontado e transportado como reparação. O atraso na eletrificação causado pelos onze anos de interrupção nunca poderia ser compensado. Devido ao aumento no preço e à escassez de combustíveis líquidos de 1981 em diante, as operações de locomotivas a vapor, que a Deutsche Reichsbahn originalmente deveria encerrar em 1975, desempenharam um papel importante na década de 1980. Mas também na República Federal da Alemanha, as locomotivas a vapor movidas a carvão doméstico ou carvão importado barato foram indispensáveis ​​por muito tempo. Um documentário de televisão contemporâneo de 1958 apontava não apenas os altos custos de combustível e manutenção, mas também: “Em contrapartida, as locomotivas a vapor têm outra vantagem, mas um tanto questionável: duram para sempre. 30, 40 e 50 anos. Elas atrapalham o progresso técnico da necessária racionalização simplesmente por não se quebrarem ”. Naquela época, 10,3 mil das 11 mil locomotivas da Estrada de Ferro Federal ainda eram aquecidas a carvão.

Na Europa central, as locomotivas a diesel não competiam tanto pelas locomotivas a vapor como nos EUA. Nos países alpinos da Áustria , Suíça e também na Baviera alemã , as locomotivas a vapor foram amplamente substituídas por locomotivas elétricas já na década de 1960 . Com sua geração de eletricidade a partir de usinas hidrelétricas, os países alpinos ofereciam condições de operação mais favoráveis ​​para eles e, vice-versa, as locomotivas elétricas ofereciam vantagens em declives acentuados devido à sobrecarga de seus motores. Além disso, em contraste com as locomotivas a vapor e a diesel que emitem gases de escape, as locomotivas elétricas quase não estabelecem limites para o comprimento dos túneis. Com o aumento da eletrificação, a operação de locomotivas a vapor também diminuiu gradualmente na Europa Central em rotas de terra plana.

Em 1956, a União Soviética anunciou que pararia de construir locomotivas a vapor. Isso se justificava pelo problemático abastecimento de água em certas regiões, bem como pela existência de jazidas próprias de petróleo. Enquanto a operação a vapor foi oficialmente interrompida na década de 1970, milhares de locomotivas a vapor foram armazenadas como uma reserva estratégica (ou, como no Oblast de Kaliningrado, regularmente sob vapor até por volta de 1992, aqui principalmente TE de bitola larga e regular, ex-DR 52). Em decorrência de problemas com o abastecimento de energia, a operação a vapor foi retomada regionalmente até cerca de 1999.

Como a primeira empresa ferroviária estatal europeia, a Dutch State Railways encerrou as operações a vapor em 1958.

Em 1967, o último trem a vapor oficial da SBB funcionou na Suíça. Apenas a ferrovia Brienz-Rothorn e a ferrovia a vapor Furka Mountain Line continuam a usar locomotivas a vapor em operação regular hoje. O Brienz-Rothorn-Bahn também adquire os recém-construídos.

A Ferrovia Federal Alemã interrompeu as operações de locomotivas a vapor em 1977; Os últimos depósitos operacionais (Bw) foram: Bw Emden e Bw Rheine, Bw Emden com as últimas viagens reais em 26 de outubro de 1977 com duas locomotivas da série 043, a última das quais, 043 903, foi desligada às 4h04. PM Como resultado, houve uma proibição de locomotivas a vapor na rede DB por algum tempo , mas isso foi gradualmente relaxado e finalmente abolido por completo. No Deutsche Reichsbahn , seu uso na bitola padrão terminou em 29 de outubro de 1988 no depósito de Halberstadt com um modelo da série 50.35. Como locomotiva de aquecimento e na planta a vapor , porém, foram utilizadas muito além disso, em casos isolados, mesmo após o ano 2000. Até o início da década de 1990, também havia locomotivas a vapor na Alemanha em algumas ferrovias de obras, mais recentemente na Eschweiler Mining Association em Alsdorf e Siersdorf, locomotivas de armazenamento a vapor ainda são usadas em algumas ferrovias de obras, por exemplo, para o transporte pesado de carvão trens na grande usina de Mannheim . Por meio da fusão da DB e da DR, a Deutsche Bahn AG assumiu algumas locomotivas a vapor de bitola estreita das ferrovias de bitola estreita Saxon e Mecklenburg. Esses bondes e seus veículos foram gradualmente vendidos a vários operadores locais até 2004, o que significa que apenas as locomotivas a vapor do museu permanecem no estoque do DB.

O ČSD encerrou a operação da locomotiva a vapor em setembro de 1981 com um evento festivo em Liberec.

Locomotivas a vapor (em uma ferrovia de cremalheira ) estavam em uso regular nas Ferrovias Federais da Áustria até 2005. O uso regular de locomotivas a vapor em ferrovias de bitola padrão terminou em 1978. Como uma reserva de ferro, entretanto, as locomotivas a vapor permaneceram no estoque da ÖBB até 1982. A operação programada a vapor terminou de forma pouco convencional, nomeadamente com a venda do último troço com operação de locomotiva a vapor - o Schafbergbahn - à Salzburg AG .

Fora da Europa e dos EUA, as locomotivas a vapor foram operadas por mais tempo e, em sua maioria, substituídas por locomotivas a diesel. Em algumas áreas, as locomotivas a vapor ainda estavam em uso após 2010, por ex. B. nos sistemas ferroviários estaduais de Mianmar e Zimbábue , bem como nas ferrovias industriais e agrícolas em Cuba , Indonésia , Bósnia-Herzegovina , Eswatini , Romênia e República Popular da China .

presença

Novas locomotivas a vapor

Novas locomotivas do zero

Novo H 2/3 movido a óleo leve do Brienz-Rothorn-Bahn

Embora o capítulo das locomotivas a vapor parecesse encerrado na década de 1970, a fábrica de máquinas suíça SLM (hoje fábrica de locomotivas a vapor DLM ) entregou três protótipos de novas locomotivas a vapor movidas a óleo leve para ferrovias com roda dentada de bitola estreita em 1992. Os veículos são usados ​​onde as locomotivas a vapor prometem receitas significativamente mais elevadas, graças à sua maior atratividade para os turistas, com custos operacionais comparáveis ​​aos das locomotivas a diesel. Em 1996, foram vendidos mais cinco, três para o austríaco Schafbergbahn e dois para o BRB.

A Transports Montreux-Vevey-Riviera vendeu a locomotiva que havia comprado em 1992 para a Brienz-Rothorn-Bahn no verão de 2004 , em vez de apenas ocasionalmente deixá-la passar sob o fio de contato no Rochers de Naye .

Nas duas ferrovias de montanha no Schafberg e no Brienzer-Rothorn, quatro máquinas DLM cada uma transporta a carga principal do tráfego. Os vagões ou locomotivas a diesel estão disponíveis apenas como reserva. As antigas locomotivas a carvão, algumas das quais com mais de 100 anos, ainda são usadas para viagens especiais, mas são muito mais caras de operar e preparar do que as novas unidades de tração.

Réplicas de locomotivas antigas

Vinte anos após o fim da construção de novas locomotivas a vapor na Alemanha - a última série de locomotivas de armazenamento a vapor para empresas industriais da RDA foi fabricada em Meiningen em 1988 - duas novas construções foram reconstruídas na fábrica de locomotivas a vapor de Meiningen em 2009 . Elas são réplicas das locomotivas alemãs de bitola estreita: por um lado, uma quarta locomotiva DR classe 99.32 foi construída para a ferrovia balnear de Molli e, por outro lado, a Associação para a Promoção das Ferrovias de Bitola Estreita Saxônica recebeu uma réplica de um saxão IC . Ambas as locomotivas foram concluídas no verão de 2009.

Em Darlington , Inglaterra , a A1 Steam Locomotive Trust reconstruiu do zero uma locomotiva a vapor 2'C1 'h3 LNER classe A1 Peppercorn . Esta locomotiva foi construída de acordo com os planos antigos da década de 1940, mas usando os materiais e métodos atuais. Ele entrou em operação em 2008. Após o sucesso da réplica, em 2014 a Trust começou a construir uma réplica de uma locomotiva P2 da classe LNER , a mais poderosa classe britânica de locomotivas de trem expresso já construída. Outras empresas ferroviárias, como B. a Ferrovia Ffestiniog já construiu locomotivas históricas ou está planejando tais projetos.

Tráfego programado e especial em países de língua alemã

As seguintes empresas ferroviárias ainda operam dentro do cronograma com locomotivas a vapor nos países de língua alemã:

A Deutsche Bahn, especialmente DB Regio AG, Verkehrsbetrieb Thuringia, também tem usado trens a vapor sazonais regulares desde 1998. As rotas expressas regionais a vapor “Rodelblitz” e “Elstertal” funcionam em vários fins de semana na Turíngia e na vizinha República Tcheca.

39 locomotivas a vapor de bitola padrão operacional foram preservadas na Alemanha. Muitos mais espécimes não podem ser encontrados em estado operacional em museus, erguidos como monumentos ou estão atualmente sendo reformados de maneira operacional.

A antiga locomotiva a vapor em operação mais rápida do mundo, a 18 201 , é propriedade da Wedler Franz Logistik desde 2019 . A locomotiva também foi usada esporadicamente na frente de trens especiais. Após o prazo expirar em maio de 2018, ele não poderá mais ser utilizado. Um novo recondicionamento nas obras da ferrovia de Neustrelitz está em andamento.

Uso de locomotivas a vapor fora dos países de língua alemã

Na Polônia , o depósito de Wolsztyn ( Wollstein ) está usando três locomotivas a vapor de bitola padrão, conforme planejado para fins turísticos, a partir de 2017

Na Bósnia-Herzegovina , as locomotivas a vapor ainda são usadas em bitolas estreitas e regulares. Os operadores são ferrovias industriais de várias minas de carvão. Status: 2017

Na República Popular da China , as locomotivas a vapor permaneceram em serviço até o século XXI. Aqui, especialmente o uso das locomotivas de trem de mercadorias pesadas da série QJ na linha Ji-Tong sobre o Jipeng Pass no norte da China, que só foi concluído em 1995, alcançou fama internacional entre os entusiastas das ferrovias. As razões para esta longa era de locomotivas a vapor na China são o suprimento de carvão barato, a manutenção simples, a mão de obra suficiente para a operação intensiva de mão-de-obra das locomotivas a vapor e a infraestrutura ainda existente. Além disso, as locomotivas a vapor existentes têm, em sua maioria, apenas alguns anos, a última locomotiva a vapor foi concluída em outubro de 1999 (SY 1772). Em geral, tenta-se interromper gradativamente a tração a vapor na China, principalmente por motivos de prestígio (eles têm vergonha das locomotivas a vapor que são supostamente "atrasadas" nos países ocidentais). O último trem de passageiros programado com tração a vapor na ferrovia JiTong funcionou em 10 de dezembro de 2005 e, no início de 2006, os últimos trens de carga foram convertidos de locomotivas a vapor para transportar locomotivas diesel da série DF4 mais antigas. Desde então, viagens regulares de locomotivas a vapor só foram realizadas em serviços de manobra e feeder em minas de carvão a céu aberto ou indústrias de processamento de carvão, em casos raros também para transporte de passageiros, a partir de 2017.

Atualmente, há uma operação regular de locomotivas a vapor fora da Europa da China , Mianmar e Índia (mais motivadas para o turismo, ver Darjeeling Himalayan Railway , entre outros ); O Zimbábue retomou as operações a vapor para serviços de manobra em 2005. Na Indonésia , as locomotivas a vapor ainda são usadas para colher cana-de-açúcar em ferrovias industriais, status: 2017. No Paraguai , ocasionalmente existem serviços de manobra a vapor, status: 2017, na Argentina vários trens de bitola estreita para serviços turísticos operam com vapor, status : 2017.

Antigas locomotivas de aquecimento

Algumas locomotivas (de museu) ainda em uso na Alemanha eram anteriormente utilizadas como sistemas de aquecimento estacionários para complexos de edifícios, por ex. B. usado em plantas industriais, edifícios ferroviários ou quartéis, etc. A fim de torná-los totalmente operacionais novamente, as peças que faltam, especialmente o câmbio e o motor, tiveram que ser adicionadas e as inspeções necessárias da caldeira e do chassi tiveram que ser realizadas a partir de 2017.

Recepção em arte e cultura

literatura

Modelagem

Filmes

Artes visuais

Adolph von Menzel: Berlin-Potsdamer Bahn
Claude Monet: chegada de um trem na Gare Saint-Lazare
Hermann Pleuer: Estação Central de Stuttgart na neve , óleo sobre tela

música

Poemas e baladas

Veja também

literatura

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  • Adolph Giesl-Gieslingen : Anatomia da locomotiva a vapor internacionalmente. Slezak, Viena 2004, ISBN 3-85416-194-8 .
  • Karl-Ernst Maedel, Alfred B. Gottwaldt: Locomotivas a vapor alemãs - a história do desenvolvimento. Transpress, Berlin 1994, ISBN 3-344-70912-7 . (Edição especial de 1999 com o mesmo ISBN).
  • C. Hamilton Ellis: The World of the Railroad. A história das locomotivas, vagões e trens de todo o mundo. Stuttgart: Franckh'sche Verlagshandlung, 1972, ISBN 3-440-03571-9 (além de uma breve visão geral das locomotivas com motores diesel-hidráulicos, uma visão geral do desenvolvimento de locomotivas a vapor; aconselhamento científico de Marie-Anne Asselberghs, Holanda, diretor do Museu Ferroviário Holandês em Utrecht e outros especialistas internacionais em ferrovias da Suécia, Itália, EUA, Japão e Alemanha)
  • Diretoria Ferroviária Federal de Hanover: 1843–1983. 140 anos da Diretoria Ferroviária de Hanover. Hannover o. J. (1983), pp. 67-71.

Links da web

Commons : Steam Locomotive  - coleção de imagens, vídeos e arquivos de áudio
Wikcionário: Locomotiva a vapor  - explicações de significados, origens das palavras, sinônimos, traduções

Evidência individual

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