【科普】法国国家铁路高低双压锅炉蒸汽机车尝试——2-232 P 1号蒸汽机车

文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵称：宁柳跨越）

提示

• 法国巴黎-里昂-地中海铁路公司在文中简称“PLM”⑴，巴黎-奥尔良铁路公司简称“PO”⑵，法国北方铁路公司简称“NORD”⑶，法国东方铁路公司简称“EST”，法国西部国家铁路管理局简称“ETAT”⑷，阿尔萨斯-洛林铁路管理局简称“AL”，法国国家铁路公司简称“SNCF”⑸；法国阿尔萨斯机械制造公司简称“SACM”⑹，瑞士温特图尔机车和机器制造厂简称“SLM”⑺。
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参考

• 《Les locomotives à vapeur unifiées (2) 232 R, S, U, 151 TQ, 050 TQ et les prototypes》，Bernard Collardey、André Rasserie 著
• 《French High-Pressure Locomotives.》：French High-Pressure Locomotives.
• http://www.afac.asso.fr/documents/RA-Bulletins/RA-2016-Echos-031.pdf
• https://www.tassignon.be/trains/PDF/Musso/TOME_VII/CHAPITRE_VII-XI.pdf

概述

2-232 P 1号蒸汽机车是SNCF成立之初发动“接盘”技能，接盘NORD订单采购的一台实验性蒸汽机车，其特点是配备了高压水管锅炉和低压烟管锅炉各1个，以及安装在车架内的6组18个高压汽缸。

背景

1900年，NORD从SACM订购了2台采用“大西洋”4-4-2轮式的煤水车式蒸汽机车——2.641号和2.642号机车。鉴于其出色的性能，NORD决定订购另外33台机车——2.643号~2.675号机车。然而随着旅客列车编组的增加，这些未来被SNCF定型为2-221 A型的蒸汽机车已难以应对。NORD设计师Gaston Du Bousquet奉命设计采用4-6-4轮式的新型蒸汽机车——3.1101号和3.1102号。

不过，这2台机车的锅炉有所不同——3.1101号机车采用传统的烟管锅炉，在火箱燃烧产生的热量通过大小烟管，将水加热并最终产生蒸汽；而3.1102号机车则采用水管锅炉，煤在火箱燃烧，将水管中的水加热产生蒸汽，而水和蒸汽在管内流动。

尽管Gaston Du Bousquet在1910年机车研制期间因病去世，但拉夏贝尔机务段于1911年制造了这两台机车，但这些机车的改进工作就此中止。1913年，3.1102号机车的水管锅炉被传统的烟管锅炉取代。

不过，NORD并未放弃水管锅炉蒸汽机车。

采购

1930年，PLM从德国Henschel & Sohn公司采购了1台配备了超高压水管锅炉、高压烟管锅炉和低压烟管锅炉各1个的241 B 1号蒸汽机车。1931年7月~8月的测试运行表明，241 B 1号机车至少与241 A型机车一样强大，并且在以相同速度、相同负载下，前者消耗的燃料少20%。尽管如此，考虑到241 B 1号机车锅炉过于复杂，PLM最终于1936年退役并拆毁了这台机车。

为了一定程度上解决气缸—连杆传动装置带来的可控性不高的正弦转矩，以及“锤击效应”影响机车速度的问题，以及在不加长机车长度的前提下提高机车性能，PLM于1936年3月9日，向Schneider et Cie公司订购了未来的5-232 Q 1号蒸汽轮机机车。

而NORD或许受241 B 1号机车的启发，重提水箱锅炉蒸汽机车，于同一天向SACM、Schneider et Cie公司、Fives-Lille公司以及SLM共计4家机车制造商订购了未来的2-232 P 1号高低双压锅炉蒸汽机车，以尝试通过采用不同于传统机车的另一条路线，来解决燃料消耗和功率增加的问题。

高低双压锅炉设计

2-232 P 1号机车采用高低双压锅炉设计，其中高压锅炉为水管锅炉，低压锅炉为烟管锅炉。与烟管锅炉不同的是，高压水管锅炉的压力为60 bar（61.18 kgf/cm²），负责向高压汽缸提供蒸汽；尽管如此，高压水管锅炉与烟箱之间还是设置1个压力为20 bar（20.39 kgf/cm²）、用于蒸汽加热的烟管锅炉。

与我们想象的“高压向低压流动”不同，2-232 P 1号机车的低压烟管锅炉通过水管和注水器，从煤水车水箱获得水，利用火箱燃烧产生的热量将水加热。高压给水泵和高压给水加热器，将低压烟管锅炉内的部分热水⑻分别加压加热，送至高压水管锅炉。高压水管锅炉利用火箱燃烧产生的热量，产生高压蒸汽并进行过热，送至高压汽缸。

高压汽缸设计

2-232 P 1号机车拥有6组18个功率重量比和效率更高的高压汽缸，均安装在车架内。每个动轮安装有2组并排式高压汽缸，每组3个高压汽缸并排，每个汽缸的直径与行程数据为：φ 150 mm × 255 mm。鞲鞴（活塞）以1000 r/min的转速做功，带动凸轮轴箱内的凸轮轴，继而向轴箱两边的动轮提供动力。

这样的布置，让动轮不再采用曲轴，外不用连杆，继而允许车架安装在动轮外侧，加装整流罩车体。

交付与测试

1939年初，2-232 P 1号机车离开了SACM伊尔基什-格拉芬什塔登工厂。由于当时PLM、PO、NORD和ETAT等铁路公司和管理局合并为SNCF已有1年多，因此这台机车出厂后改为交付这家“接盘侠”，成为其成立后新采购的第一台4-6-4轮式暨第一台煤水车式蒸汽机车，并开始进行测试。

然而在法国战役爆发后，2-232 P 1号机车的测试被迫中止，并被转移到位于原PLM地盘的里昂大都会乌兰车间封存。1943年，2-232 P 1号机车的测试继续进行，并于1946年进行了展示。

然而，2-232 P 1号机车尽管性能令人赞叹，但设计复杂的双压锅炉以及并排式高压汽缸，使其维护变得困难；此外，SNCF在法国解放后虽从美国和加拿大两国采购141 R型蒸汽机车，以及继续向法国国内各机车制造商订购141 P型蒸汽机车，但开始逐步推进牵引动力内燃化和电力化。

在这样的情况下，同时期接盘PLM订单采购的的5-232 Q 1号蒸汽轮机机车、接盘NORD订单采购的2-232 R型、2-232 S型和2-232 U型蒸汽机车，以及由原PO蒸汽机车设计师André Chapelon利用既有蒸汽机车改造而来的3-242 A 1号和4-160 A 1号蒸汽机车，逐渐停止测试运行。

至于2-232 P 1号机车，其于1947年前往塞纳河畔维特里测试基地进行了一系列测试后停用，最终于1949年被拆解回炉。

技术数据表

法语小知识

Basse pression：低压

Chaudière：锅炉

Haute pression：高压

Tubes à eau：水管

Tubes à fumée：烟管

注释

⑴法语：Compagnie des chemins de fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée。

⑵法语：Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans。

⑶法语：Compagnie des chemins de fer du Nord。

⑷法语：Administration des chemins de fer de l'État；Réseau de l'État。

⑸法语：Société Nationale des Chemins de fer Français。

⑹法语：Société Alsacienne de Constructions Mécaniques。

⑺德语：Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik；法语：Société Suisse pour la Construction de Locomotives et de Machines。

⑻低压烟管锅炉内的另外一部分热水，则经过辅助过热器，送至辅助给水加热器。

完稿时间：2021年5月31日

发表时间：2021年10月1日