4-2-2

蒸気機関車の分類におけるホワイト表記法では、4-2-2 は2 つの車軸に4 つの先輪、1 つの車軸に 2 つの駆動輪、1 つの車軸に 2 つの従輪の車輪配置を表します。

他の同等の分類は次のとおりです。

UIC分類: 2A1

フランスの分類：211

トルコの分類：14

スイスの分類：1/4

駆動輪が 1 対しかない他の蒸気機関車と同様に、シングルとも呼ばれていました。

4-2-2 構成では、設計者は大型の機関車の重量を分散するために 8 つの車輪を使用できましたが、台車(1830 年代に発明) が普及する前は、粘着力が限られている長い固定ホイールベースができました。その結果、このタイプは 1870 年代まで比較的珍しいものでした。1841年にベルリンのボルジッヒ社が製造した最初の蒸気機関車、ボルジッヒNo. 1 は 4-2-2 でしたが、同社はすぐにより一般的な2-2-2構成に戻しました。

ロンドン・アンド・ノース・ウェスタン鉄道3020号コーンウォールは、1847年にクルー工場で4-2-2として建造されましたが、大規模な改修が行われ、1858年に2-2-2に改造されました。

この形式が有用であることが証明された唯一の分野は、急カーブがそれほど問題にならない広軌機関車であった。ダニエル・グーチは、 1847年から1855年の間に、グレート・ウェスタン鉄道向けにアイアン・デューク急行機関車クラスを29台製造した。 ^{[1]これらの}動輪の直径は8フィート (2.4 m) であった。同様の設計の機関車20台が、1849年以降、ブリストルのストザート・アンド・スローター社によってブリストル・アンド・エクセター鉄道向けに製造された。^[2]これらのクラスでは2組の先輪が独立してフレームに取り付けられているため、4-2-2ではなく(2-2)-2-2と表現されることもある。^[3]

ボギー台車を備えた最初の4-2-2機関車は、 1853年にグレート・ノーザン鉄道（GNR）のアーチボルド・スターロックによって製造された。これは7フィート0インチ（2.134メートル）のフランジレス動輪を備えていたが、脱線する傾向があり、それほど成功しなかった。^[4] 1870年代までには、台車の設計が改良されて柔軟性が高まり、設計者はこのタイプの高速標準軌急行旅客機関車を製造できるようになった。GNRでは、パトリック・スターリングが1870年から1895年の間にドンカスター工場で外シリンダー付きの機関車を53台製造し、ロンドン・キングス・クロスとヨーク間のイースト・コースト本線で使用した。北へのレース中、平均時速60マイル（97キロメートル/時）以上で走行し、直径が8フィート（2.4メートル）を超える動輪を備えていたため、エイト・フッターと呼ばれた。スターリングの後継者ヘンリー・アイヴァットは、 1898年から1901年の間にさらに12のシングルを製作し、その後、より大きな4-4-2設計に移行しました。

「シングル」（4-2-2 またはそれ以外）の魅力は、大きな単一の動輪の「ギアリング」効果により、エンジンのピストンとバルブ ギアの動作速度を比較的低く抑えながら、機関車が高速を出せることです。当時利用できる潤滑システムは比較的単純で、エンジンの可動部分の多くに、走行の前後に機関車を静止させた状態で「油を差す」必要があったため、これは重要でした。長距離の旅行では、乗務員の 1 人がランニング ボードに登って、移動中に必要な部分に油を差す必要がありました。ピストン速度が低いということは、ボイラーの蒸気需要も比較的低く、より小型で軽量なボイラーを使用できることを意味しました。

1890 年代に「大型ボイラー」設計が開発される前は、多くのボイラーは高速で運転する小型車輪の機関車に必要な蒸気供給を維持できなかったため、単輪の大型駆動輪が必要でした。時速 70 マイル (110 km/h) では、「8 フィート」単輪の駆動輪は毎分 245 回転しますが、「6 フィート」の駆動輪は毎分 327 回転します。連結輪の機関車は、駆動輪の間に連結棒があるため、転がり抵抗も大きくなります。連結棒は、名目上は同じサイズの駆動輪の直径のわずかな違いから生じるわずかですが測定可能な抵抗を引き起こします。これは、連結棒がなければ、機関車の速度が一定であれば、駆動輪はわずかに異なる速度で回転するが、連結棒と車軸によって駆動輪は同じ速度で回転するように強制され、連結棒ベアリングの結合力として追加の作業が発生することを意味していた。この力とは別に、連結棒ベアリング自体も転がり抵抗の原因となっていた。さらに、機関車の駆動車軸はそれぞれ大きな滑り軸受で支える必要があり、さらに潤滑が必要だったため、過熱による機械故障の危険性とかなりの摩擦源が生じていた。駆動車軸が 1 本しかない「シングル」エンジンは、連結された 4 本の車軸を持つエンジンよりも転がり抵抗がはるかに少なく、一定速度を達成するために必要な蒸気量が少なく、下り坂を惰性で走行する際の自由走行性も高かった。

4-2-2 の車輪配置には、他にも特別な利点がありました。前部台車は、大きなシリンダーと長いボイラーの重量を支え、単一の前部車軸の荷重制限を超えると同時に、高速での優れた安定性とコーナリングも実現しました。後部の駆動車軸と車輪による制限がないため、小さな単一の従車軸で支えられた広くて深い火室を使用でき、優れた蒸気生成特性と大きな灰受けを提供し、これらの機関車を高速で長距離走行に適したものにしました。

スターリングの「8フィート」機関車は非常に成功したが、ケンブリッジシャーとヨーク渓谷の主に直線で平坦なGNR本線に最も適していた。他の鉄道会社は徐々に、最高速度を犠牲にしてより優れた牽引力を提供する4-4-0機関車に元の「シングル」機関車を置き換えていった。しかし、1886年にミッドランド鉄道のダービー工場のマネージャーであったフランシス・ホルトが、機関車の乗務員が迅速かつ効果的にホイールスピンを止めることができる実用的な形式の蒸気研磨装置を発明した。これによりミッドランドは特徴的なシリンダー内「スピナー」の形で「シングル」を復活させることになった。 1887年から1900年の間に、サミュエル・ウェイト・ジョンソンによる5つの設計に基づいて85台が製造された。^[5] 115クラスの1台、No. 673がヨークの国立鉄道博物館に現存している。ホルトの発明と同時期に、いわゆる北への競争が行われていた。これは、ロンドンとエディンバラ間の東海岸と西海岸のルートで鉄道会社のグループが、最速の移動時間を競い合ったものだった。西海岸ルートの部分では、カレドニアン鉄道は独自の 4-2-2の 123 号を使用していた。これは、鉄道の輸送ニーズを満たすためではなく、1886 年のエディンバラ万国博覧会の展示品として 1885 年に製造されたもので、現在では時代遅れとなっている 4-2-2 の「シングル」レイアウトを使用していた。しかし、北への競争中に使用された 123 号の高速性能と信頼性により、他の機関車技術者は、特に新しい蒸気サンダーと組み合わせた場合のシングルドライバーエンジンの利点を再考することになった (123 号には、圧縮空気で動作する同様のサンディングシステムがあった)。

これらの要因により、1880年代と1890年代には、急行旅客輸送用の「シングル」への関心が再び高まりました。グレート・ウェスタン鉄道のウィリアム・ディーンは、1893年から1899年にかけて、標準軌の3031 アキレス級を50両製造しました。 ^[6] 3065号デューク・オブ・コノートは、1904年5月9日にプリマスからパディントンまでオーシャン・メール急行列車が227分で走行するという記録破りに貢献しました。この列車はブリストルで3440号シティ・オブ・トルロから列車を引き継ぎ、パディントンまでの行程を99分46秒で完了しました。1900年までに、平均列車積載量はサンダーを装備した「シングル」の能力を超えていたため、開発は中止されました。 GNRでは、スターリングの有名な「8フィート」機関車は、ヘンリー・アイヴァットが設計した「クロンダイク」4-4-2機関車に置き換えられるまで、4-4-0の複線化を必要としていました。一方、ミッドランド鉄道では、サミュエル・ジョンソンが「スピナー」に代わる強力な複合4-4-0を開発しました。

英国におけるその他の注目すべき4-2-2 の例としては、石油ボイラーのパイオニアであるジェームズ・ホールデンが開発した初期の石油燃焼機関車である GER クラス P43 がある。英国で最後に設計された「単発」機関車は、グレート・セントラル鉄道のクラス 13 で、1900年に同社のロンドンへの新本線用にハリー・ポリットが設計した。グレート・セントラル鉄道のアイヴァット クラス A5 単発機関車は、グレート・セントラル機関車より前に設計され、1901 年も引き続き運行され、英国で運行された同種の機関車としては最後のものとなった。

TDジュダ機関車は、1863 年にクック機関車工場で4-2-4として製造されました。セントラル パシフィック鉄道で使用するために購入され、1872 年に 4-2-2 として改造されました。

1900 年までに、急行列車の典型的な積載量は 4-2-2 機関車の能力を超えていたため、この構成は4-4-2に置き換えられました。

1910年、イギリスの機関車製造会社カー・スチュアート社は、上海・南京鉄道向けに、重量120トン、動輪長7フィートの4-2-2機関車4両を製造した。^{[7] [8]}これらは記録に残る最後の「単式」機関車であり、おそらく最大のものであった。

• ウィンチェスター、クラレンス編 (1936)、「いくつかの有名なシングル」、Railway Wonders of the World、pp. 1091–1099有名なシングルのイラスト付き説明