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來源：互聯網

蒸汽機車（Steam 機車）是利用蒸汽機，把燃料（一般用煤）的化學能變成熱能，再變成機械能，通過搖桿和連桿裝置驅動車輪，從而使機車運行的一種火車機車，也被稱為蒸汽火車。蒸汽機車攜帶一定數量的煤和水，能獨立行駛在軌道上。蒸汽機車由鍋爐、蒸汽機、車架和走行部以及煤水車等組成。

蒸汽機車的雛形出現在19世紀前后，1814年，英國采礦工程師喬治·史蒂芬遜制造了第一臺在鐵軌上比較實用的蒸汽機車。1825年9月，世界上第一條行駛蒸汽機車的鐵路正式通車，標志著近代鐵路運輸業的開端。之后不斷發展，蒸汽機車就成為了鐵路運輸的主要工具。第二次世界大戰以后，蒸汽機車已大部分被熱效率高的內燃機車和電力機車所代替。中國于1988年末停止生產蒸汽機車。人類歷史上最后27輛尚在運營的蒸汽機車也于2005年10月30日在中國內蒙古自治區的集通鐵路正式停運。

蒸汽機車是蒸汽機在交通工具上運用的最好范例，蒸汽機車的誕生使人類加快了進入工業時代的腳步，蒸汽機車成為19世紀文化和社會進步的重要標志和關鍵工具。

發展歷程

歷史背景

隨著瓦特蒸汽機的問世，第一次工業革命迅速展開。這時，動力問題解決了，但由于各行各業都在發展，對材料和燃料的需求量大增。于是，運輸的難題又擺在人們面前。傳統的馬車運輸，由于其速度低、成本高、運量有限，已遠遠不能滿足大工業生產的需要。在18世紀末到19世紀初的幾十年里，耶維安、斯敏頓、莫多克等人投身研制蒸汽動力機車。

誕生

1769年，庫格諾為牽引火炮而制造了第一臺蒸汽機車。車身是木制的，車的前部設有一個梨型鍋爐，后面有兩個汽缸，它只在普通路面上行駛。是人類第一輛自驅動車輛，被認為是蒸汽機車的鼻祖。

1804年，英國工程師理查德·特雷維希克制成了能在鐵路上運行的第一臺蒸汽機車，取名“新城堡號”。因在環形鐵軌試車，所以被稱為第一臺鐵路蒸汽機車。這臺機車的車輪是由齒輪傳動的，擁有一個汽缸（200mm×1370mm），氣壓約為294.2kPa,車重4.5噸，能以8km/h的速度牽引10噸貨物和70名旅客，稱為當今蒸汽機車的雛形。

1814年，英國采礦工程師喬治·史蒂芬遜制造了在鐵軌上比較實用的蒸汽機車，投入他所在的礦區使用。斯蒂芬森制造的機車標志著真正的蒸汽機車的誕生。

1830年9月15日，喬治·史蒂芬遜駕駛“火箭號”機車拉一輛客車、運行速度達到58.4千米/時，創造了當時世界交通工具的最高速度。蒸汽機車的速度紀錄是由英國的4-6-2 Mallard所創下。1938年7月3日，4668號Mallard拖著六個車廂，在一個稍微下坡路段創下時速126英里（203公里）的紀錄。這被認為是蒸汽機車的速度極限。

發展

1825年9月27日，世界上第一條行駛蒸汽機車的永久性運輸設施，英國斯托克頓一達林頓鐵路正式通車。斯蒂芬森親自駕駛他同別人合作設計制造的“旅行者號”蒸汽機車在新鋪設的鐵路上試車，牽引煤車和客車組成的列車。共運行了31.8km，并獲得成功，這條鐵路的正式開業運營，標志著近代鐵路運輸業的開端。

1830年法國修筑了從圣亞田到里昂的鐵路，1835年，德國敷設了第一條從紐倫堡到菲爾特的蒸汽鐵路。1837年荷蘭修筑了阿姆斯特丹-哈連姆之間的鐵路。這樣，蒸汽機車就成為了鐵路運輸的主要工具。

第二次世界大戰以后，蒸汽機車已大部分被熱效率高的內燃機車和電力機車所代替。中國于1988年末停止生產蒸汽機車。2005年12月9日，在內蒙古大板附近的鐵道邊上，最后一列蒸汽機車執行完任務后，見證了蒸汽機車退出干線運營的最后一刻。

中國發展

中國制造的第一臺蒸汽機車是1881年開平礦務局修理廠工人根據英國工程師金達提供的圖紙，利用礦務局的起重機、鍋爐、豎井槽鋼等設備制成的六輪小型蒸汽機車。這臺機車定名為“中國火箭號”。中國最早制成并在鐵路上正式運營的蒸汽機車是唐山機車廠1903年制造的ㄇㄍ型蒸汽機車。

新中國成立后，中國一邊對現有的機車進行改造，一方面進行仿制工作，1952年7月26日，四方機車工廠試制成功了中國第一臺全新的蒸汽機車2121號，最先命名為“八一號”，后定名為解放型，代號JF。解放型蒸汽機車，曾由四方、大連市和齊齊哈爾市機車廠生產，截至1960年停造，共生產455臺。1956年9月試制成功2臺新型蒸汽機車，被命名為勝利型，代號SL，車號為601和602。

大連機車廠在對解放型蒸汽機車進行技術改造取得成功的基礎上，結合試制前進型蒸汽機車的設計經驗和新技術，于1956年完成了改進解放型蒸汽機車的現代化設計，1957年試制成功，新車被命名為建設型，代號JS。

1958年4月30日，首臺新型客運蒸汽機車在中車青島四方機車車輛股份有限公司試制成功。新車被命名為人民型，代號RM。截至1966年停產，共生產258臺。

1956年9月18日，中國自主開發的大功率干線貨運蒸汽機車在大連機車廠試制成功。新車命名為和平型，代號HP，1971年定名為前進型，代號為QJ。1965年正式定型，從1965年4月起由大同機車工廠批量生產。截至1988年12月21日停止生產，共計制造4672臺。

1958年，濟南機車廠設計并制造了躍進型調車用蒸汽機車，代號YJ。

上游型蒸汽機車是專門為工礦企業以及調車、小運轉作業設計的機車型號，是中國工礦用蒸汽機車中數量最多、生產時間最長的蒸汽機車。1959年，上游型蒸汽機車由中車大連機車車輛與唐山機車車輛廠聯合研制，最初命名為“工農型”。1960年，工農型蒸汽機車由唐山機車車輛廠修改設計，并改名為“上游型”。

工作原理

蒸汽機車的基本工作原理是燃料在爐膛里燃燒把鍋爐里的水燒成蒸汽，蒸汽在汽機里把熱能變成機械功，汽機活塞的往復運動通過曲拐搖連桿機構變成走行部分動輪的回轉運動。

基本結構

蒸汽機車主要由蒸汽機、鍋爐、車架和行走機構、司機室、煤水車等組成，蒸汽機用大氣作為冷凝器，直接把廢汽排入大氣，鍋爐常用火管式鍋爐，橫臥著的圓柱形鍋體內及火管外充滿水。煤在火室爐篦上燃燒產生的熱煙、火焰，通過火管到煙箱排出，管外的水受熱變成蒸汽，由汽包導入過熱管，成為過熱蒸汽進入蒸汽機的汽缸，并膨脹推動活塞做功。煙箱位于鍋爐前部，內有煙筒、乏氣噴口、火星網等通風和排煙裝置。鍋體頂部是聚集蒸汽的泡包。

鍋爐

鍋爐是制造和貯存蒸汽的工具，它把燃料的化學能變為蒸汽的熱能。機車鍋爐實際上是一臺火管式臥式鍋爐，它包括火箱、鍋胴、煙箱、過熱裝置以及一些附屬裝置。

火箱

其中火箱火箱位于機車的后端，是燃料充分燃燒的地方，它分內外兩層，亦即由內火箱和外火箱兩部分構成。

鍋胴

鍋胴在火箱的前面，內有大小煙管，是鍋水充分吸收熱量的地方，也就是說煤燃燒后大量熱能通過大小煙管傳給水，使水變成一定壓力的飽和蒸汽，并貯存在鍋胴上部，在鍋胴頂上遠離鍋水表面的地方設有汽包，其中主要裝有用以調節由鍋爐去汽機汽室蒸汽壓力大小的調整閥。

煙箱

煙箱位于鍋爐前端，內有與汽機汽室排氣口相通的廢汽噴口和送風器以及其他一些設備。煙箱的主要作用是利用廢汽排出的動能在煙箱內造成暫時的部分真空現象，誘導火箱內的燃氣經大小煙管吸入煙箱，從煙筒排向大氣。

過熱裝置

過熱裝置是使鍋爐內送出的蒸汽進一步干燥，并提高其溫度使之成為過熱蒸汽。過熱裝置包括一套由干燥管引入蒸汽和向左、右主蒸汽管輸出過熱蒸汽的過熱箱，以及許多插在鍋胴大煙管內部的過熱管所組成。

汽機

汽機的用途是將蒸汽的熱能轉變為機車動輪的機械功。主要由汽室與汽缸、傳動機構和閥裝置三部分組成。

汽室

汽室是蒸汽進入汽缸和作完功的廢汽排出的通道，內有一個控制每一沖程進入汽缸蒸汽量多少的汽閥，汽閥的動作受閥裝置控制。

汽缸

汽缸是蒸汽直接作功的地方，內有勾貝和勾貝桿。蒸汽使勾貝作往復運動推動十字頭、搖桿、連桿使車輪旋轉，從而使機車運行。

閥裝置閥

裝置的用途是支配汽閥的動作，以達到讓蒸汽按一定規則進入和排出汽缸，使機車根據需要前進或后退。同時它也可以根據所需牽引力的大小控制遮斷汽缸給汽的早晚（即向汽缸給汽的多少)，使之適合運行的要求。

車架走行部分

蒸汽機車走行部分由車架、輪對、軸箱、彈簧裝置、導輪、從輪、轉向架以及連接緩沖裝置組成。車架是機車的基礎，鍋爐、汽缸和其他零部件都直接或間接地安在車架上；彈簧裝置在蒸汽機車上大多使用剛性大、減振能力好的疊板彈簧。在蒸汽機車上照例是把相鄰的彈簧用均衡梁聯接成為彈簧組。

煤水車

煤水車構造除了車體以外，與普通車輛基本相同，煤水車車體上部是煤檔，有小門與司機室相通，下面是水柜，水柜內裝有許多隔板，其目的是防止機車由于速度變化而引起水位重心發生顯著變化。

特點

蒸汽機把蒸汽的熱能轉化成機械功，以驅動機車運行。蒸汽機車的最高熱效率只有8%～9%，而且在車站停車，在機務段整備、停留等仍需消耗燃料，所以實際熱效率只有5%～7%，煤水消耗量很大，需要大量的上煤和上水設備。蒸汽機車具有結構簡單、造價便宜、使用成本低廉、維修保養以及駕駛都較易掌握的優點。缺點是其熱效率低、燃料消耗需要大量的供煤給水設備、機車乘務人員的勞動強度大、條件差并在運輸途中會對環境造成明顯的污染。

主要分類

蒸汽機車可根據它的用途、輪軸排列和軌距的不同來分類。

按用途分類

客運機車：這種機車為達到高速度運行，以及在曲線和直線段運行時一樣平穩，其動輪直徑較大，在前面裝有二軸導輪轉向架，例如人民型和勝利型機車。

貨運機車：貨運機車的特點是以普通的速度牽引較重的列車。這種機車需要有較大的牽引力和粘著重量，故動輪較多，輪徑較小，汽缸直徑較大。為了引導機車安全通過曲線和承受機車前端的重量，裝置了單軸導輪轉向架，如前進型機車。

調車機車：目前我國尚無專用的定型調車機車，一般使用舊型貨運機車來代替。它主要用在編組站或調車場上進行列車的編組、解體等工作。為了便于通過道岔和半徑較小的曲線段，所以固定軸距短；為了前后了望方便和有足夠的牽引力，有較短的車身和直徑較小的車輪。

按輪軸配列分類

以輪軸配列分類，就是用導軸——動軸——從軸的數目來表示機車的類型，如前進型機車可用軸列式1-5-1表示；上游型機車可用軸列式1-4-1表示；人民型機車可用軸列式2-3-1表示等。

按照軌距分類

鐵路軌距有標準軌距（1435毫米）和窄軌距（1000、900、762毫米）兩種，所以蒸汽機車還可分為準軌蒸汽機車和窄軌蒸汽機車。在大型工程施工中，準軌蒸汽機車主要用作對外專用線上的牽引機車，如運送物資器材、施工機械等，或在場內牽引施工用的各種準軌車輛；窄軌蒸汽機車則都用于場內運輸。

文化遺產

調兵山市擁有鐵能公司退役的21臺蒸汽機車，是世界級文物，全部可上線運行，其中一臺1943年美國利瑪公司制造的大型蒸汽機車尤為珍貴，它是1945年聯合國援助中國的50臺蒸汽機車中目前國內僅存的一臺。占地3000余平方米的蒸汽機車陳列館館藏著這些珍貴的機車，現展出有四種型號、國內外不同時期生產的蒸汽機車。蒸汽機車博覽園是國家AAAA級景區、全國工業旅游示范點。

“0號”蒸汽機車是目前中國保存的最“古老”機車，曾在中國早期的唐胥鐵路(唐山—胥各莊)使用。它是英國蘇格蘭機車廠于1882年制造的，全長只有4.75米，設計速度僅為20公里/小時，機車型號為四輪式，因此又稱“四輪式”機車。“0號”蒸汽機車現存于中國鐵道博物館。

四川樂山犍為縣的嘉陽小火車是全世界唯一還在運行的老式窄軌蒸汽火車。這里軌道全長19.8公里，停靠8個站。米軌鐵路依山而修，全線共有大小彎109個，落差238.1米。