テンダー（鉄道）

炭水車または石炭車（米国のみ）は、燃料（木材、石炭、石油、焙焼バイオマス）と水を積んで蒸気機関車に牽引される特別な鉄道車両です。蒸気機関車は燃料に比べて大量の水を消費するため、長距離を走行させるには炭水車が必要です。炭水車を牽引する機関車は炭水機関車と呼ばれます。炭水車を持たず、燃料と水をすべて車内に積載する機関車は、タンク機関車またはタンクエンジンと呼ばれます。

通路炭水車は、片側に通路があり、乗務員の交代を即座に行うことができる機関車炭水車です。

ブレーキテンダーは重量があり、主にブレーキ効率を高めるために使用されるテンダーです。

最も大きな蒸気機関車は、水と燃料を運ぶ炭水車に牽引棒で半永久的に連結されています。使用される燃料源は、その地域で経済的に入手可能なものによって異なります。英国とヨーロッパの一部では、蒸気機関の初期の頃から石炭が豊富にあったため、これが当然の選択でした。米国では、東部の森林のほとんどが伐採されるまで、1850年頃まで、機関車の大部分は木材を燃やしていました。その後、石炭燃焼がより広く普及し、木材燃焼は田舎と伐採地域に限定されました。

1800 年代半ばまでに、ほとんどの蒸気機関車の炭水車は、燃料庫 (石炭または木材を保管) と、それを囲む U 字型 (上から見て) のウォーター ジャケットで構成されていました。炭水車の全体的な形状は通常長方形でした。石炭を保管する燃料庫は、石炭へのアクセスを容易にするために、機関車に向かって下向きに傾斜していました。炭水車の水と燃料の容量の比率は、通常、燃料よりも水の方が入手しやすいため、各燃料ストップに対して 2 つの給水ストップを基準としていました。1 ポンド (0.45 kg) の石炭で、6 ポンド (0.7 ガロン) (2.7 kg) の水を蒸気に変えることができます。したがって、炭水車の容量比率は通常、10,000 ガロン (38,000 L) の水に対して 7 トン (14,000 lb) (6,400 kg) の石炭に近いものでした。^[1]

炭水車内の水は、給水所や機関車基地で、給水クレーンまたはガントリーに接続された専用の給水塔から補給されました。炭水車の水補給は、機関車の火、蒸気圧、燃料と水の供給を維持する責任を持つ火夫の仕事です。

炭水車で運ばれた水は、運転中に消費された水を補充するためにボイラーに押し込む必要があります。初期のエンジンでは、ピストンの動きで駆動するポンプが使用されていました。後に、蒸気インジェクターがポンプに取って代わり、一部のエンジンではターボポンプが使用されました。

英国、米国、フランスでは、機関車が移動中に水を補給できるように、一部の幹線に給水溝（米国ではトラックパン）が設置されていました。炭水車の下に、または大型タンク機関車の場合は後部の給水タンクに「給水スコップ」が取り付けられ、機関助手が遠隔操作でスコップを給水溝に下ろし、機関車の速度で水がタンクに押し上げられ、スコップが満杯になると引き上げられました。

炭水車の燃料と水の容量は、通常、消費量に比例しますが、例外もあります。ペンシルバニア鉄道とニューヨーク・セントラル鉄道は、多くの路線でトラックパンを使用して、機関車が高速で水を汲み上げられるようにしました。その結果、これらの炭水車の水タンクは比例してかなり小さくなりました。

英国では、四大鉄道のうち 3 社が給水桶を使用していた。例外はサザン鉄道だった。主な理由は、サザン鉄道の運行の大半が、水柱から水を汲める駅に頻繁に停車する、短距離の通勤、郊外、田舎のサービスに基づいていたためである。サザン鉄道がロンドンへの路線を第三軌条システムで電化する決定をしたことも、給水桶の設置を非現実的にした。長距離急行列車が運行されていたソールズベリー以西の旧ロンドン・アンド・サウス・ウェスタン鉄道の路線でのみ、給水桶の不足が問題となった。給水桶を設置する代わりに、L&SWR (およびサザン鉄道) は、2 軸台車 1 組で走行する、水容量 4,000 ガロン (18,200 L) の大容量炭水車を急行機関車に装備した。これらは鉄道員の間で「給水車」炭水車として知られていた。

復水式蒸気機関車は、排気蒸気を給水に凝縮して再利用するように設計されました。主な利点は水の節約ですが、排気で失われる熱の多くがボイラーに注入される水を予熱するために使用されるため、エンジンの熱効率も向上します。 ^[2] 場合によっては、排気ガスの雲を取り除き、視界を改善するためだけに復水が採用されました。^[2]

凝縮に対する原始的なアプローチは、単に使用済みの蒸気を炭水車タンクに注入し、冷却には大量の水に頼るというものだった。 ^[2]南アフリカ鉄道の クラス 25機関車に使用されているような、より洗練された炭水車は、水タンクの大部分を巨大なラジエーターに置き換え、その中で蒸気を冷却して凝縮させた。排気蒸気は油水分離器を通過した後、炭水車に送られ、そこでラジエーター ファンを駆動する低圧タービンを駆動した。次に蒸気はラジエーターに送られた。凝縮液は別のタービン駆動ポンプによってボイラーに注入された。^[3]これはかなり複雑な機械で、通常は排気蒸気を煙突に吹き込むことで得られる排気ドラフトを提供するために、煙室に別のタービンも必要だった。^[3]最終的に、SAR の例はラジエーターを長い水タンクに置き換えることで、従来の機関車に改造された。^[4]

機関車の性能を制限する要因は、燃料を火に投入する速度です。火夫のほとんどの時間は、蒸気圧を一定に保つために機関車の火室に薪を投げ込んだり、石炭をシャベルでかき入れたりすることに費やされます。20世紀初頭には、機関車が大きくなりすぎて、火夫が石炭をシャベルでかき入れる速度が追いつかなくなってしまいました。^[5] その結果、米国では、さまざまな蒸気駆動の機械式ストーカー（通常は燃料庫と火室の間にオーガーフィードを使用）が標準装備となり、オーストラリアや南アフリカを含む他の地域でも採用されました。

鉄道の初期の頃、炭水車は長方形の箱で、石炭や木材用の貯蔵庫が U 字型のウォーター ジャケットで囲まれていました。この形状は、多くの石炭燃焼機関車で蒸気機関車の終焉まで維持されました。石油燃焼機関車では、貯蔵庫の代わりに燃料タンクが使用されました。運用上の理由から、構造を節約する試みとして、この設計のバリエーションが作られました。

1901年初頭、コーネリアス・ヴァンダービルト3世は新しいタイプの炭水車の特許を申請した。^{[6]ヴァンダービルトは}ニューヨーク・セントラル鉄道 の創設者の曾孫であり、彼の炭水車はタンク車のような円筒形の車体で、前端に燃料貯蔵庫が備え付けられていた。この設計はすぐにアメリカの多くの鉄道会社で石油燃焼機関車や石炭燃焼機関車に採用された。^{[1] [7]}

長方形の炭水車と比較すると、円筒形のヴァンダービルト炭水車はより強く、より軽く、表面積に対してより多くの燃料を保持できました。ヴァンダービルト炭水車を使用したことで知られる鉄道会社は次のとおりです。^[1]

• ボルチモア＆オハイオ
• カナダ国立
• グランドトランクウエスタン
• グレートノーザン鉄道
• サザンパシフィック
• ユニオン・パシフィック
• ハンガリー国鉄(MÁV クラス 203) ^[8]
• ニュージーランド鉄道局（NZR ABクラス、NZR Jクラス、NZR Gクラス（1928年）。
• ナッシュビル・チャタヌーガ・セントルイス鉄道
• シーボードエアライン鉄道
• 南アフリカ鉄道

石油燃焼エンジンに特有の形状は「ホエールバック」テンダー（「タートルバック」または「ローフ」テンダーとも呼ばれる）である。これは丸い面を上にしたほぼ半円筒形で、タンクの前部には石油が、残りの部分には水が入る。この形状は特にサザン・パシフィックと関連していた。^[1]

アメリカ合衆国では、車両入換サービス用の機関車に傾斜した背面を持つ炭水車がよく使われた。これは、車両入換時に機関車の後方を機関士が見やすくするためである。炭水車の水タンクは操車場で頻繁に補充できるため、水容量の減少は問題にならなかった。[ ^{1] 1880年代には、多くの機関車製造業者が小型}入換機関車にこの設計の炭水車を提供していた。^{[9] [10]}

1928年5月1日のロンドン・アンド・ノース・イースタン鉄道のノンストップ・フライング・スコッツマン・サービスの開始に際し、10台の特別な炭水車が製造された。この炭水車には、炭水車タンク内の狭い通路を通って列車から機関車にアクセスできる手段と、先頭車両と機関車を結ぶ柔軟なベローズ接続が備わっていた。炭水車の右側面に沿って走る通路は、高さ5フィート (1.52 m)、幅18インチ (0.46 m) であった。1938年まで、さらに通路炭水車が間隔を置いて製造され、最終的に22台になった。さまざまな時期に、それらはクラスA1、A3、A4 、およびW1の機関車に連結されていたが、1948年末までには、すべてがクラスA4の機関車で走行していた。^{[11] [12]} A4機関車で走行中に乗務員交代を行うための通路炭水車の使用は、1953年の英国運輸省の映画『エリザベス朝特急』（ロンドン・エディンバラ間の別の直通列車の名前）で紹介されている。

水車は、イギリスのロンドン・アンド・サウス・ウェスタン鉄道が使用していた大容量の炭水車の一種である。通常のイギリスの6輪炭水車とは異なり、内部にベアリングを備えたダブルボギー設計であった。車輪が非常に目立つため、独特の外観を呈していた。^[13]

水だけを入れる追加の炭水車は「水筒」または「補助炭水車」と呼ばれます。蒸気機関車時代には、これらはあまり使われませんでした。水タンクは線路に沿って一定間隔で設置されていたため、ほとんどの場合、水筒は不要でした。しかし、水筒が経済的であることが証明された時期もありました。ノーフォーク・アンド・ウェスタン鉄道は、石炭列車、定刻貨物列車、急行貨物列車、商品貨物列車に、巨大な2-8-8-2 Y クラスおよび2-6-6-4 A クラス機関車で水筒を使用しました。水筒を使用すると、給水所の 1 つを省略でき、列車が停止状態から坂を登るのを避けることができました。現在、ユニオン・パシフィック鉄道は、観光列車に蒸気機関車844 号と4014 号で 2 つの水筒を使用しています。蒸気機関車が引退したときに、線路脇のタンクは事実上すべて撤去されました。今日では、消火栓接続が使用され、タンクの充填がはるかに遅くなります。食堂により、停車駅間の移動距離が長くなります。

水のないヌラボー平原を横断するトランスオーストラリア鉄道でも水車が使われていた。ニューサウスウェールズ州ではこれらの車両は「ジン」と呼ばれ、主に乾燥した西部地域といくつかの支線で使用されていた。現在は給水ポイントが少ないため、文化遺産巡りの旅でよく使われている。2019年から2020年にかけての壊滅的な山火事シーズン中、シドニー南部のサールミアにある鉄道交通博物館近くの町が火災で壊滅した際、博物館のディーゼル機関車が2台のジンを牽引し、消防用タンクローリーの補給に役立った。

イギリスでは、1960 年代後半から 1970 年代前半にかけて、愛好者の遠足の際に保存されていたフライング スコッツマンに水筒が取り付けられていました。長距離急行列車に水を供給していた給水桶は、鉄道網のディーゼル化の際に撤去されていました。2009 年 7 月 25 日、ビターンは2 台目の炭水車を使用してキングス クロスからヨークまで 188 マイルをノンストップで走行しました。イギリスの鉄道は米国の鉄道よりもずっと短い傾向があるため、水筒は経済的ではありませんでした。

ディーゼル機関車には炭水車が使用されることもある。これは通常、機関車に接続する燃料ラインと、炭水車の後ろの機関車を遠隔操作できるようにするMU接続を備えたタンク車である。バーリントン・ノーザン鉄道は、燃料が高価な遠隔地で燃料炭水車を使用した。ディーゼル燃料は安く購入でき、炭水車に積むことができた。一般的な構成は、2 台のEMD SD40-2とその間に炭水車が連結されたものである。炭水車の一部はバーリントン・ノーザン・サンタフェ鉄道との合併後も生き残り、黒と緑の BN 色を維持している。サザン・パシフィック鉄道もディーゼル機関車用の燃料炭水車を短期間実験した。一部の炭水車には燃料タンクがあり、連結された機関車、特にディーゼル機関車の老朽化により退役した機関車から改造されたものの燃料炭水車として機能する。

ユニオンパシフィック鉄道はタービンに燃料炭水車を使用していました。これらの炭水車は元々蒸気機関車で使用されていましたが、その後、重質の「バンカー C」燃料油を収容できるように改造されました。燃料容量は約 23,000 ガロン (87,000 リットル) でした。タービンが廃止されると、炭水車の一部は水を収容できるように改造され、蒸気機関車の水筒として使用されました。

燃料テンダーは鉄道会社、特にスーラインにとって論争の的となってきた^[要出典]。1970 年代後半、鉄道会社の経営陣はシカゴで燃料テンダーに燃料を補給し、その燃料をウィスコンシン州ショアハムに輸送する方が安いことに気付いた。こうすることで鉄道会社は燃料に追加の税金を払う必要がなくなり、このシステムは 1980 年代半ばまで続けられた。イリノイ州とウィスコンシン州が鉄道会社の行動に気付くと、鉄道での燃料輸送にトラック運転手に課せられている道路税と同額を課す法案が可決された。こうすることでテンダーによる燃料輸送の利点が完全に打ち消され、スーラインはひそかにこの慣行を撤回した。

液化天然ガスを運ぶための炭水車も開発されており、ディーゼル機関車を液化天然ガス燃料で走行するように改造した。^[14]

イギリスの鉄道では、ブレーキ炭水車は初期の本線ディーゼル機関車で使用された低くて重い貨車であった。1台または2台が機関車の前または後ろに連結され、未装備または部分的に装備された貨物列車（自動ブレーキが装備されていない貨車で編成された列車）を牽引するときに追加のブレーキ力を提供した。 ^{[15] [16]}新しいディーゼル機関車は蒸気機関車に比べて軽量であるため、牽引力（したがって列車牽引能力）は同等であるが、ブレーキ能力は劣るため、ブレーキ炭水車が必要であった。 ^[17]もともと北東イングランドで使用することを意図しており、そこでは通常機関車によって推進（押す）され、後に他の地域でも使用された。南部地域では通常、機関車の後ろに牽引された。^[15]

炭水車は中空の箱型で、押すときに運転手の視界を遮らない程度に低くなっていた。車体は自動ブレーキを備えた旧客車台車2台で運ばれた。^[18]車体にはスクラップ鋼が詰められ、車重は35ポンドにまで増加した。+1 ⁄ 2 – 37+1 ⁄ 2トン; その結果、利用可能なブレーキ力が増加しました。 ^[16]列車のクラスを示す機関車のヘッドコードディスクを表示するために、両端に4つのランプブラケットが設けられていました。走行中は、テンダーが機関車の前部を隠し、ヘッドコードも見えなくなります。

1964年から65年頃に導入されたが、1980年代に未装備の列車を使用する慣行が廃止されたため使用されなくなった。保存された車両はなかったが、グレート・セントラル鉄道でMk1回廊客車の残骸から稼働中のレプリカが製造され、ブレーキ・テンダー・シーケンスの次の番号であるB964122が与えられた。^[19]

初期のイギリスの蒸気機関車には、動力付き炭水車が装備されていた。石炭と水を積めるだけでなく、より大きな牽引力を得るために機関車から動力を供給される車輪も付いていた。これらは経済的な理由から廃止された。そのような装備の機関車で作業する鉄道員は、事実上2台の機関車を走らせているのだから追加料金を要求したからである。しかし、このコンセプトはレイヴングラス・アンド・エスクデイル鉄道のリバー・マイトで再び試され、ガレット機関車はこの原理の延長とみなすことができる。動力付き炭水車は米国の三連式機関車にも搭載されていたが、炭水車の質量が一定でなかったため、この実験は成功とはみなされなかった。動力付き炭水車は、シェイ、クライマックス、ハイスラーなどのギア付き伐採用蒸気機関車では、急勾配や重い列車のために追加の牽引力が必要となったため、広く使用された。

現在、スラッグはディーゼル電気機関車で使用されています。スラッグには牽引モーターが付いており、機関車の原動機から電気を引き出して追加の牽引力を提供します。

ドイツでは、炭水車が炭水車を押して後進する際に適度な速度を出せるようにすることに配慮が払われました。たとえば、多数のDRB クラス 50 ( 2-10-0 ) 機関車は、どちらの方向にも時速 80 キロメートル (50 mph) で走行でき、転回設備のない支線でよく使用されました。

ドイツの機関車に関して混乱を招く可能性があるのは、ドイツ語でTenderlokomotive がタンク機関車を意味することです。別個の牽引式炭水車を備えた機関車はSchlepptenderlokomotiveです。

場合によっては、特に終点にターンテーブルやY字型の分岐器などの折り返し設備のない支線では、炭水車が列車を先導し、機関車は後進することもあった。そのような場合には、前照灯（米国）またはヘッドコードランプ/ディスクが炭水車の先端に設置された。機関車の乗務員は、風から保護し、石炭の粉塵が運転室に吹き込まれるのを防ぐために、しばしば運転室の屋根の後ろから炭水車の前部にかけて防水シート（または、機関車の防風シートがあればそれ）を張り巡らせた。炭水車が先に動く頻度が高いように設計された炭水車には、固定された運転室パネルと窓が取り付けられていることが多く、ほぼ完全に密閉された運転室となっていた。

• 石炭貯蔵庫

• Lustig, David (2023-10-16). 「蒸気機関車の炭水車には独自の生命がある」.列車. 2023-10-17閲覧。

ウィキメディア・コモンズには、蒸気機関車の炭水車に関連するメディアがあります。

ウィキメディア・コモンズには、ディーゼルブレーキテンダーに関連するメディアがあります。

• 米国の機関車入札