更新换代的不同尝试：蒸汽锅炉仍旧在，只是传动改

题图为USS BB-55 北卡罗来纳，海军假日后美国第一条完成制造的战列舰。该舰使用Babcock & Wilcox公司的蒸汽锅炉以及GE公司的蒸汽轮机及相应发电设备。Babcock & Wilcox于GE也为我这个命题提供出解决方案。（乱配图癌发作。觉得北卡比鸭滑好看的只有我一个吗？）

为写电传动这个话题，在找资料的时候被引入一个被人遗忘的领域，就是蒸汽锅炉依旧在场的条件下怎样用不同的传动方式。

髪国的尝试：活塞式蒸汽机接发电机电传动

La Fusée Electrique（the Electric Rocket，电力火箭号，向1830年的火箭号致敬），由髪国的电力和蒸汽发动机工业公司于1897年制造，总设计师为Jean Jacques Heilmann。该车由一台锅炉向两个传统构型的活塞式蒸汽机供汽，蒸汽机带动发电机，给车架下8个动轮供电。轴式为D0-D0，动力输出为640到800公制马力。研发这款车的原因是铁路公司不想支付高昂的电气化改造费用，又想换种动力方式。

在此基础之上，电力和蒸汽发动机工业公司将电力火箭号的构型进一步完善化，使之从一个类似科学家造的精巧玩意变成一个像是工业品的东西。

新造的车号为CF de l'Ouest 8001 and 8002，两台车进行如下实验：拖动49吨负载以30mph（就是时速48公里）连续运行115公里。稍后又拖动250吨负载列车跑出瞬间时速100公里。

这款后来被称为Heilmann Locomotive的车，被视为后世各类电传动机车的鼻祖。纵然有不少铁路公司感兴趣，然而并没有铺开，真正等到稳定运行的电传动干线机车要到50年以后了。

在20世纪前半叶，偶有天才的工程师兼科学家拿出他们天才的作品来惊艳世界。1925年的天才算是瑞典人Fredrik Ljungström和Birger Ljungström 兄弟。他们联手发明第一种也是唯一一种量产型蒸汽轮机直驱机车，命名为Ljungström Locomotive。除了这个他们还发明不少好东西，但是跟铁路不是很相关这里就不提了。Ljungström Locomotive经过两兄弟不断改进，从1922年造出原型车开始，用了3年造出第一台成品级蒸汽轮直驱机车。

有着这样的天才的设计师，这种机车在主要客户瑞典铁路公司作为主力，一直运行到瑞典50年代电气化。部分机车甚至卖到阿根廷去跑山区线路，一直用到20世纪70年代。

英国也是我比较少提及的国家，但是他们也不是拿不出试验型机车。一战之后的英国还不算日薄西山，勉强维持着所谓“日不落帝国”的架子。在Ljungström机车的启发下，蒸汽机车技术雄厚的阴国也开始造自己的蒸汽轮机车。

1929年，LNER铁路公司（London and North Eastern Railway，伦敦和东北铁路）请Darlington Works制造一台名为LNER Class W1蒸汽轮直驱机车。这台车也不算成功，后来还是改回蒸汽机驱动。

1935年，LMS铁路公司（London,Midland & Scotland，伦敦，米德兰和苏格兰）在自己的机车工厂制造了一台蒸汽轮机机车。这种机车不像上面的瑞典机车，而是把蒸汽轮机的转轮直接安装在机车动轴上。这是一款典型英式4-6-2机车。然而英国人还是没把它当主菜，造了一台草草收场。

除了这些，英国人早在1910年就尝试过蒸汽轮电传动蒸汽机车，但是不久改为蒸汽轮直接驱动，尔后消失。1922年Armstrong Whitworth制造一台蒸汽轮电传动机车，但是次年因其拙劣的表现被拆除。

德国作为工业技术同样雄厚的国家，在那个年代也试制一些蒸汽轮直驱机车。克虏伯造了一台，发觉不是很好用，而且在战时被轰炸机拿了人头。亨舍尔拿一台普通蒸汽机车改造为蒸汽轮机车，算偷奸耍滑吧。但是德国人先是输了一战，尔后魏玛时期还在重建，等到小胡子上台又在准备二战，打到1945年小胡子在地堡里自杀，柏林城被苏联坦克和火炮强拆至渣这几十年，军工一直是工业部门重中之重，很少有精力去管铁路。

另一块大陆上，Baldwin工厂在20世纪40年代发现他们的传统蒸汽机车业务已经有点夕阳产业的味道了，因此转产新式机车势在必行。1944年，Baldwin的老客户PPR公司（Pennsylvania Railroad，宾夕法尼亚铁路）请Baldwin工厂制造一台蒸汽轮直驱机车S2。

这台车开始准备使用4-8-4轮式，但是因为锅炉和蒸汽轮实在太重被造成6-8-6轮式。不过能轻易换为三轴前导轮和后从动轮，也多亏Baldwin接盘PRR追求极速而研发的S1机车。

PRR S1也是一台超重到不得不加从动轮的车，倒是跑出133mph的极速。然而却只有一台。1939纽约世博会的明星机车，闪瞎不少人的狗眼。为了保证动力顺畅，这车把应该是四轴的动轮组系统拆成两个两轴系统，一边各一个气缸仅带动两组动轮。类似后来导弹构型的锅炉是为了减小风阻。

Baldwin还不死心，又给其他铁路公司试制蒸汽轮电传动机车。1947年，他们为C&O铁路公司（Chesapeake and Ohio）试制一台定型为 M-1的蒸汽轮电传动机车。2-C1-2-C1-2的轴式，反正看起来就是不好过弯道的。为了过弯道，前导轮转向架不以车身为回转中心，它的回转中心是连接在第一组动轮转向架上面的。这种构型倒不是美国机车第一次使用了。这款造型凶悍的机车动力也相当凶悍，蒸汽轮机能输出6400马力，发电机发电4960马力，中间的1440马力应该是传动损失，或者测量误差吧。极速达到时速160公里，强行算准高速机车。

当然，这种激进而复杂的设计必然导致可靠性相当不佳。一项统计表明这种机车连一次简单的200英里客车牵引任务都完不成，半路肯定要出故障停车。

到了50年代，有点走火入魔的Baldwin还是不死心，又试制一台蒸汽轮电传动机车。Norfolk & Western 接手这台机车，车号N&W 2300，昵称为"Jawn Henry"（它的设计师为John Henry）。这是一种4个3轴转向架的机车，单节长度111.625英尺（合33.5米），算上保姆车有161.125英尺（合48.4米），全长甚至比韶山3B双节棍还长，也比后来EMD的DD40AX长出一截，唯一能争高下的应该是毛子那堆3/4TE10系列重联车。

Baldwin这款车一样也是因为可靠性不佳导致卖不出去，卖不出去就等于无法通过营收弥补其研发费用及后续改造修理费用，等于某种程度上又是赔本赚吆喝。这种连续赔本赚吆喝，以及传动蒸汽机车销售无门的窘境，最终导致百年老店Baldwin在1956年关闭所有机车生产线，随后如没人要的孩子一样几经转手，于1972年被持股方彻底解散。还真是个悲伤的故事。

美国另外一大铁道设备制造商GE，准确的说是GE下面的轨道设备分部，因为背靠GE这颗大树，倒是活的挺滋润。铁路机车只能算卖电灯泡起家的GE涉及众多业务当中比较小的部分，真正的大头是各类电气设备，这些又细分为民用发电设备及电动设备、军用电器设备（主要客户是各大造船厂及他们的大客户美国海军，当时的美国军舰几乎全有GE的发电设备及电动设备）以及二战后的喷气式发动机设备等等。

这样一个算得上托拉斯的巨型财团一直对电气设备上火车还算上心，在1936年就与UP合作研发蒸汽轮电传动机车。合作持续两年多，于1939年5月向UP交付两台原型机车。

这车轴式2+C-C+2，其实就是三轴动力转向架还附加独立回转承重二轴转向架，和传统蒸汽机前导轮跟后承重轮一个意思。动力输出为2500马力，启动牵引力300千牛，可以跑到125mph（时速200公里）。锅炉为一台Babcock & Wilcox（就是美国战列舰锅炉的唯一制造商，和GE算友商，合作很愉快的）水管锅炉，蒸汽涡轮在达到摄氏493度的过热蒸汽，及10到11兆帕的蒸汽压力下，转速为每分钟12500转。

（感谢 @夏洛特·阿尔斯通 的提醒）这车还具备机车供电及再生制动功能。机车供电其实没啥，EMC（就是后来的GM-EMD，现在EMD是卡特彼勒旗下的公司）给UP造的M-10000系内燃流线型列车其实已经快摸到后世动车组的门槛了。关键在于再生制动。这种车其实无法如同电力机车一样把再生制动产生的电能回馈电网（自己背个电池车也不可能），所以我简单把这车认为是普通的电阻+空气散热（GE与UP自吹自擂的明信片上也只是说这是第一台电阻制动机车）。然而实际上这车的制动电阻是装在储水箱里头的，也就是电阻制动的电能拿去预先加热锅炉水，使得水在进锅炉前就有一定温度，以减少锅炉加热需要的燃料。

这车在UP试运行两年期间，UP逐渐失去这车的兴趣。这车表现好的时候相当好，其动力性能令人赞叹，但是可靠性问题一直无法解决。到了1941年这车被UP退回GE，因为UP的兴趣点又转移到其他地方，GE倒是也拿出相应方案，但是那是另外的故事了。GE拿回这车以后又修修补补转卖到东海岸New York Central 铁路公司。跑了两年又被退回GE，随后拆解。

在20世纪前半叶，全世界各种天才的设计师、发明家及工程师为了给蒸汽机换个新的传动方式做出无数努力，但是最终证明背着蒸汽锅炉是无法得到一台运行可靠而动力强劲的铁路机车的，这条路被无数次证明走不通。