外形奇特的蒸汽机车「l型蒸汽机车」

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费尔利式蒸汽机车是一种外观很神奇的铰接式蒸汽机车，其动轮通过一个转向架连接在车体上，费尔利机车分为双端式或者单端式两种。其中威尔士的菲斯蒂尼奥格铁路上的这款机车用的较多。

费尔利式蒸汽机车虽然是蒸汽机车，但是在它身上看到了很多先进的概念，该机车的很多形式一直到现代世界上大多数的内燃机车和电力机车依然还在采用，例如双转向架，全轴驱动等等。该机车也是世界上第一台提出双端构造的机车。

一、概念的提出

这种机车的概念要比马莱和加来特机车早了很多年，1864年，苏格兰工程师罗伯特·弗朗西斯·费尔利发明了这种机车并获得了专利。费尔利的头脑很先进，他认为传统的蒸汽机车构造有很大的缺陷，它们把很多重量都浪费在了没有动力的车轮上（例如导轮、从轮、煤水车轮），而机车的牵引力很大限度和动轮的配重（轴重）有一定关系，但是由于很多无动力车轮分摊了质量导致了动轮的轴重下降。而且传统的蒸汽机车还分有前端和后端，需要借助三角线或者转盘才能调头。但是费尔利式机车就可以避免这个问题，首先，机车设计成双端式锅炉，中间共用一个燃烧室，两端各有一个烟筒，机车资深携带燃料和水不单独设置煤水车，这样全车的重量就分摊在了每一组动轮上。这个独特的设计并不是费尔利最早提出来的，在他之前的1851年，一位叫约翰·科克瑞尔提出过一个叫塞拉灵机车的模型设计，并进行了模拟实验。

二、样车下线

第一台费尔利蒸汽机车制造于1865年，是由詹姆斯·克罗斯公司为尼斯和布雷肯铁路公司生产制造。然而，由于两端锅炉共用了一个燃烧室，通风不均导致了大部分热气流向了一端的锅炉，而另一半则受热不良，导致机车效率低下。因此第一台为菲斯蒂尼奥格铁路制造的费尔利“小汪德”机车两端锅炉采用了各自独立的燃烧室。

机车司机室采用了双端设计，其中司机在一端，副司机在另外一端，火箱将他们从中间隔开。两个转向架的动轮由位于燃烧室中心上方的节流阀来控制，蒸汽制动阀位于其中一端。机车由两台转向架支撑，小型机车使用双轴转向架，大型机车采用三轴转向架，气缸位于机车两端外侧，车钩以及缓冲装置和转向架相连而不是安装在机车车架上，以便机车顺利通过曲线。

早期机车的输送高压蒸汽机车管道使用内衬盘绕铜丝的软管，但是使用一段时间之后管道就会断裂。后来机车采用了刚性输送管，由金属管和球形接头来保证管道必要的柔性，这种接头类似实验室玻璃器皿中使用的接头。燃料和水装载在机车锅炉两侧的水柜里，下面是水上面是燃料。

凭借的在菲斯蒂尼奥格上那台小汪德号的成功，费尔利在1970年2月向世界各地的铁路代表团展示了这台机车，并将这项发明（窄轨铁路设计）推向了世界各地。费尔利机车销往英国各殖民地，俄罗斯帝国甚至还有早期的美国。

三、实际运用

1879年，西澳大利亚在杰拉尔顿到北安普顿的政府铁路上试运行费尔利机车，一般采用双机到四机重联方式牵引，但是没有取得太大的成功。费尔利机车真正大放异彩的国家除了本土的菲斯蒂尼奥格铁路以外还有墨西哥、新西兰和俄罗斯的外高加索铁路。

1、威尔士

1869年，费尔利的公司制造了第一台机车，就是前文提到的小汪德号，该机车在菲斯蒂尼奥格铁路上服役，该铁路轴距为1英尺11又1/2英寸（597mm），费尔利的设计让该机车的燃烧室和排渣器大小不会受到轨道轨距的限制，只会受到轴重的限制，这也是机车的成功所在。因此菲斯蒂尼奥格铁路公司从费尔利那里取得了永久许可证，可以不受限制地使用他的机车，并从中获取利润。菲斯蒂尼奥格铁路公司曾经有6台费尔利机车服役，其中有两台机车甚至一直服役到了2020年，有一台在国家铁路博物馆展出。另外预计在2021年第七台机车将投入使用，该机车被命名为詹姆斯斯普钠二世，由波士顿洛奇工厂制造。

2、美国

第一台销往美国的机车是在1872年订购，当时丹佛和瑞奥格兰德铁路公司刚刚成立，机车被该公司命名为登山者。不过这台机车也是一台四轴机车，轴列式为0-4-4-0T。在此基础上根据铁路机车运用的经验，该铁路公司提出了机车上的一些不足之处并做出了一系列的改进。为此马萨诸塞州陶顿市的梅森机械厂至少制造了一台以上的轴列为0-6-6-0T的大型费尔利机车。

3、加拿大

19世纪70年代初，布里斯托尔的阿文赛德工厂制造了5台窄轨费尔利机车，供加拿大铁路公司使用。

其中多伦多和尼皮辛铁路公司从1871年开始使用该机车，铁路公司采用了1067mm的三六轨距，一直到1883年，公司将线路改造成了1435mm准轨后停用。

安大略省的多伦多、格雷和布鲁斯铁路公司也在1872年开始交付1067mm轨距的费尔利机车。

从1872年到1902年，布里斯托尔的阿文赛德公司还制造了3台3英寸轨距（914mm）的窄轨费尔利机车，主要用于悉尼（这个悉尼是加拿大新斯科舍省东部的一个城市，并非澳大利亚悉尼）和城市储备煤矿之间的铁路牵引煤炭列车。其中赫伯·麦克唐纳编写的《布列顿角铁路：图解历史》（布列顿角大学出版社，2012年出版）一书内有过关于费尔利机车描写:“1903年初的一份铁路行业杂志指出，一批旧的机车在保护区附近被拆解，将作为垃圾处理掉。拆解机车的工作人员说，这是他们做过最困难的工作，因为机车制造的非常坚固，大多数零件都是锻造制成。”

4、墨西哥

墨西哥铁路公司（FCM）在墨西哥城到维拉克鲁兹之间的山区铁路上投入了49台轴列为0-6-6-0T的重型机车，这批机车自重125短吨（112长吨），均从英国进口。这批机车算是费尔利系列里最大牵引力最强的一批机车，进入到20世纪20年该线路电气化改造，这批费尔利机车和9F型机车都留下了令人深刻的印象。

5、爱尔兰

爱尔兰主要在大西南铁路上投入了两台单端式费尔利，没有其他资料记载。

6、新西兰

新西兰订购了4种型号的费尔利机车，分别是R型和S型的单端费尔利以及B型和E型的双端费尔利机车。这批机车订购于1870年，主要投入到国家伟大公共工程计划中修建的1067mm轨距铁路。1891年有3台S型机车被卖给了西澳大利亚铁路公司。

7、俄罗斯

俄罗斯在1871年首次引入费尔利机车，并投入到坦波夫到萨拉托夫的铁路上使用，1872年机车开始在外高加索铁路的苏拉米山口服役，这批机车也是0-6-6-0T的轴列式。第一批机车由英国的阿文赛德机车公司、约克郡机车公司和夏普图尔特公司制造。第二批机车由德国工厂在1879年制造，一批是由科洛姆纳工厂在1884年制造。最大的一台机车自重90吨，燃料采用了燃油而不是煤炭。1912年，俄罗斯把这一批机车全部归类为F型蒸汽机车，一直到1934年，苏拉米山口电气化改造，这批机车淘汰退役。

8、印度和缅甸

1879年，奥德赛文制造了25台双端费尔利机车，计划投入到第三次英阿战争。1880年，这一计划被取消，但是已经有17台机车下线了，因此这批机车由印度国营铁路公司购买，不过有一台在运往印度的途中落入海中丢失。剩下的机车计划投入在伯兰关铁路上服役，但是由于一些问题没有成功，1887年机车进入封存状态。1896年10台机车被送往缅甸，1907年4台被送往尼尔吉里山铁路并一直服役到了1914年。

四、设计缺陷

1、燃料和水

由于机车没有专门的煤水车，因此燃料和水的容量非常小，另外机车容量本来有限，费尔利机车的双端设计让这一问题更加凸显。普通的水柜式蒸汽机车在司机室后方还有一个水柜，可以额外携带一些补给，而传统的蒸汽机车更是在机车后方挂一台煤水车来供应补给。费尔利机车的司机室两侧都是燃烧室锅炉，因此无法增加空间。后来一部分机车被设计为燃油作为燃料而不是煤炭，缓解了这一问题，因此墨西哥的机车是燃油型的，菲斯蒂尼奥格铁路后期使用的机车也是燃油型的。

2、高压蒸汽输送管

早期机车采用的柔性蒸汽管来向气缸输送蒸汽，但是柔性管道很容易破损泄露。后来更换成刚性输送管加球形接头后解决。这个设计甚至影响到了后面加来特机车的设计，当初加来特机车也出现了柔性蒸汽接头漏气的现象，前往菲斯蒂尼奥格铁路公司进行了交流学习后才解决了这个问题。

3、转向架

由于传统的蒸汽机车会设置一些辅助轮对例如前导轮，从导轮等，这些导轮起到了稳定机车运行的作用，会有效减少机车在轨道上运行时的蛇形运动，并在曲线引导机车减少脱轨概率。而费尔利机车并没有设置这些辅助轮，另外由于气缸分布在费尔利机车转向架的外侧，导致转向架受力不均衡，服役了一段时间之后，机车靠近气缸的轮对会磨损的非常厉害，增加了脱轨的危险。

4、视野受限

由于司机在一侧，副司机在另一侧，因此机车在一个方向是左侧驾驶，退行就变成了右侧驾驶，这导致退行时候完全看不到信号机。

5、其他

由于蒸汽机车锅炉外侧设置了水柜，水柜又会遮挡住一部分的视野，另外由于蒸汽机车传动结构会产生锤击效应，水柜内的水会来回波动影响机车的稳定性。

五、费尔利机车的分类

1、单端式费尔利机车

这是费尔利机车的一个改造型号，特别在美国很受欢迎，说白了就是把费尔利机车拆成了两半，然后利用铰接式转向架和后方的无动力转向架相结合，保持了通过小半径曲线的能力，虽然放弃了机车的双向驾驶能力，但是获得了更高的性能。另外机车可以在驾驶室后侧设置加大的水柜甚至可以加挂一台煤水车，由于机车变成了单端司机室，2名司机不再被燃烧室分隔，可以更好的配合。单端锅炉在维护上也变得更加简单。

1869年，亚历山大·麦克唐纳公司为南部和西部铁路公司设计并制造了第一台0-4-4T单端机车，这个设计收到了美国费尔利公司持牌人威廉梅森的关注，并先后制造了146台带有梅森转向架的机车。另外在英国方面，斯温顿、马尔伯勒和安多弗铁路公司也引进了第一台0-4-4T机车，北威尔士窄轨铁路引进了3台0-6-4T轴列的机车。包括菲斯蒂尼奥格铁路公司自己也引进了0-4-4T的单端机车，转向架的分布和双端机车完全相同。

2、佩肖特博登机车

这款机车是费尔利机车的改型，是由法国炮兵队长佩肖特开发的，主要用于法国野战炮兵和要塞采用的600mm军用铁路上，这种设计的理念就是如果机车一端的锅炉或者阀门机构被损坏，机车依然可以继续运行。机车轴列式0-4-4-0T，1906年制造了大约50台，另外第一世界大战期间制造了280台，有一部分机车是由美国鲍德温工厂制造。

这批机车保留了两台，一台在法兰克福菲尔德巴恩姆博物馆，另一台在塞尔维亚的波泽加铁路博物馆。

另外关于这款车还制造了1:32的机车模型，由Scalelink公司制造。

3、费尔利改进型机车

1924年北英机车公司将一部分费尔利机车做了改造之后出售给了南非铁路。改造后的机车很像加来特式蒸汽机车，但是转向架的形式有所不同。

六、今天的费尔利机车

一直到今天，菲斯蒂尼奥格铁路公司依然保留了费尔利机车的专利，依然有2台机车处于运营状态。其中一台双端式机车被命名为大卫劳艾德乔治，这台机车是1879年制造的第一台机车，1992年对该机车进行了重制。另外一台是单端式费尔利机车，被命名为老兵默丁·埃姆里斯，由波士顿洛奇工厂于1876年制造，1927年退役，1935年机车被废弃，1999年重制。

菲斯蒂尼奥格铁路上的大多数费尔利机车都是烧煤的，1971年之后被改造成燃油机车。2005年，一台被命名为梅里内特伯爵的机车又改回了燃煤机车，但是保留了燃油燃烧器，根据改造经验，老兵默丁·埃姆里斯也在2007年改回了燃煤机车，目前这台老兵是全世界最古老的费尔利式蒸汽机车。

1、动态保存

世界上最古老的可运行费尔利机车目前保存在亨利福特博物馆，该博物馆位于密歇根州迪尔伯恩，这台轴列式0-6-4的机车于1873年，目前仍然在牵引旅游列车。

2、静态保存

前文铁道的梅里内特伯爵号保存在波士顿洛奇工厂，机车在2018年4月8日停止使用。另外一台名叫约瑟芬的双端机车被保存在新西兰奥塔哥定居者博物馆。

新西兰保留了一台R型28号单端式机车，这台机车是在1999年制造的原车复制品。另外R型271号车在1930年被拆解之后遗骸一直丢弃在奥马鲁，坎特伯雷铁路协会将零件回收后用2台R型机车的锅炉以及转向架，加上B型和E型的车架合成了一台机车。（这段我实在是翻译不过来了，介绍得太碎）

德国东部地区保留了一台双端费尔利机车，这台机车原车目前在约克国家铁路博物馆收藏，也是菲斯蒂尼奥格铁路购买的第一批机车中的一台，1885年制造。

3、重制当中

菲斯蒂尼奥格铁路正在制造一台被命名为詹姆斯·斯普纳的双端机车，2016年开始制造，2020年完工，这台机车为纪念费尔利小汪德号诞生150周年。这台机车将取代梅里内特伯爵号机车。

4、小说

儿童电视连续剧《托马斯和他的朋友们》改编，机车命名为Mighty Mac，是在斯卡洛伊窄轨铁路上的一台双端式费尔利机车。