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ロンドン・アンド・ノース・イースタン鉄道(LNER)のグレスリー A1 型と A3 型は、ナイジェル・グレスリーが旅客輸送用に設計した4-6-2「パシフィック」型蒸気機関車です。当初はグレート・ノーザン鉄道(GNR) で使用する予定でしたが、 1923 年の合併後に LNER の標準設計となりました。A1 から A3 へのクラス指定の変更は、同じシャーシに過熱面積の大きい高圧ボイラーとシリンダー径のわずかな縮小が取り付けられたことを反映しており、機関車の重量と出力の増加につながりました。最終的に、A1 型機関車のうち 1 両を除いてすべてがこのように改造され、4470 号機は完全にA1/1 型に改造されました。
機関車の名前は様々な由来から付けられた。最初の機関車「グレート・ノーザン」は、親会社にちなんで名付けられた。他の機関車には鉄道の高官の名前が付けられたが、ほとんどは有名な競走馬の名前が付けられた。そのうちの1両は、同社で最も有名な長距離旅客列車「フライング・スコッツマン」にちなんで名付けられた。
同型機で現存するのは4472号機「フライング・スコッツマン」のみで、国立鉄道博物館の国立コレクションに保存されている。
新型パシフィック型機関車は、 1911年にグレート・ノーザン鉄道の主任機械技師となったナイジェル・グレスリーの設計に基づき、1922年にドンカスター工場で製造された。その目的は、イヴァット式大型ボイラー搭載のアトランティック型機関車では限界に達しつつあった幹線急行列車を、補助なしで牽引できる機関車を開発することであった。
グレスリーが1915年に最初に着手したパシフィック型機関車は、イヴァット・アトランティック設計の4気筒版を延長したものであった。[ 2 ]最終的に設計に行き詰まっていることに気づいた彼は、1914年に登場したアメリカのペンシルバニア鉄道の新型K4パシフィック型機関車をモデルにした。これは、1910年にアルコ社のシェネクタディ主任顧問技師フランシス・J・コールの下で科学的に開発された一連の試作機[ 3 ]と、同じくコールが設計した1911年のペンシルバニア鉄道のK29アルコ試作機[ 4 ]を基に改良されたものであった。これらの機関車の説明は当時イギリスの技術専門誌に掲載され、グレスリーは最新の機関車を設計するために必要な要素を得ることができた。
GNR初のパシフィック型機関車2両、1470グレート・ノーザンと1471サー・フレデリック・バンベリーは1922年に導入された。[ 1 ]グレート・ノーザンの取締役会はさらに10両の「1470型」機関車を発注し、1923年のLNER設立時にはドンカスターで製造中であった。これには、後に同型機関車の中で唯一現存する4472フライング・スコッツマン（当時は名前がなく、番号は1472）も含まれていた。 [ 5 ] [ 6 ]
コールのアルコ試作機の背後にある哲学に沿って、グレスリー・パシフィックは、大きなボイラーと広い火室で大きな火格子面積を確保し、LNERの積載限界まで製造されました。火室は低く設置され、後部支持車軸に載っていました。しかし、ペンシルバニアK4とは異なり、火室は平らな上面のベルペール型ではなく、グレート・ノーザンの伝統に沿った丸い上面のものでした。アメリカのタイプと共通する特徴は、火室の後部に向かって下向きのプロファイルと、ボイラーが前部に向かって先細りになっていることでした。熱伝達とガスの流れは、火室スペースからボイラー胴体に向かって前方に伸びる燃焼室の使用と、ボイラー管の長さが19フィート（5.8m ）に制限されていることで助けられました。これらはK4型から受け継がれた特徴ですが、初期のコール試作機には見られませんでした。[ 7 ]ボイラー圧力は1平方インチあたり180ポンド（1.24MPa ）でした。
1470型パシフィックは、グレート・ノーザン鉄道でグレスリーのユニバーサル3気筒レイアウトを採用した3番目の機関車タイプでした。[ 1 ] [ 8 ] 3つの気筒すべてが中央の連結車軸を駆動しました。外側のクランクは120°に設定され、内側のクランクは約7度ずらして内側のシリンダーの1:8の傾斜を可能にしました。この均等間隔からのわずかなずれは、SECRのハロルド・ホルクロフトの提案であり、外側のシリンダーを完全に水平にすることができました。グレスリーの共役弁装置は、2つの外側弁スピンドルから内側弁スピンドルの動きを得ました。これにより、フレーム間のアクセスできない中間弁装置セットがなくなりました。ペンシルバニア鉄道がすぐに放棄したK4の特徴は、珍しい3バーバージョンのレアードスライドバーでした。[ 9 ]しかし、グレスリーはこのタイプのスライドバーを全ての機関車に採用し、後にブライドがパシフィック型機関車に、リドルズが英国鉄道の標準設計に採用した。
グレート・ノーザン鉄道は、1923年の鉄道統合の結果、他のいくつかの鉄道と合併してLNERを創設した。グレスリーは、英国の「ビッグ・フォー」鉄道会社の中で2番目に大きい新会社の主任機械技師に任命された。[ 1 ]標準化の必要性を認識したグレスリーは、LNER本線の標準急行旅客機関車としてGNRパシフィック設計を採用し、LNER機関車分類システム内で「A1」と指定した。この選択は、「 A2 」に分類された同等のノース・イースタン鉄道（NER）パシフィックとの比較試験の後に行われた。1923年から1925年の間に51両のA1機関車が製造され、20両はノース・ブリティッシュ・ロコモティブ社、残りはドンカスター工場で製造された。しかし、グレスリーのパシフィックはグレート・ノーザン鉄道の範囲内で動作するように設計されており、最大距離は200マイル（322 km）未満であった。[ 1 ]編成後、機関車はさらに移動する必要がありました。
1924年、4472号機「フライング・スコッツマン」（この機会に番号と名前が変更された）は、グレート・ウェスタン鉄道（GWR）キャッスル級の最初の車両である4073号機「カーフィリー・キャッスル」とともに、ウェンブリーで開催された大英帝国博覧会で展示された。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
その後の数ヶ月間、2つの鉄道会社は2つのタイプの比較交換試験を実施し、グレート・ウェスタンが4079ペンデニス・キャッスルで勝利を収めた。[ 1 ] [ 13 ] LNERは試験から貴重な教訓を得て、1926年から4477ゲイ・クルセイダーで一連の改造を実施した。弁装置の変更には、グレート・ウェスタンの慣行に従ってラップの増加とストロークの延長が含まれており、これにより蒸気の膨張特性をより十分に活用し、排気からの背圧を低減することができ、性能と経済性が向上した。達成された石炭と水の消費の節約により、180 psi (1.24 MPa )パシフィックは、以前は不可能だった長距離ノンストップ走行を行うことができるようになった。続いて弁装置の完全な再設計が行われ、1927年に2555センテナリーに適用され、残りの同型機も順次改造された。[ 14 ]バルブ装置を改造した機関車は、バルブのストロークが長くなったため、より長いコンビネーションレバーのためのスペースを確保するために、シリンダー上のランニングプレートがわずかに高くなっていた。1927年には、4480号機エンタープライズに220psiのボイラーが取り付けられ、別の改造が行われた。これに続いて、比較のためにシリンダー径と過熱器のサイズにバリエーションを持たせた他の2台の機関車も改造された。これにより、グレスリーはチャーチワードの慣習から外れ、過熱要素を含む大きなチューブの数を増やした。高温ガスと接触する過熱器の表面積が大きくなると、蒸気温度が上昇した。（より大きな過熱器の存在は、煙室の両側にある四角いカバーから識別でき、この特徴は機関車がその後も保持した）。
A1型として製造された機関車のほとんど（および後にA3型として製造されたすべての機関車：下記参照）は、機関車と列車の両方に真空ブレーキを備えていました。しかし、LNERは主にNERからウェスティングハウスブレーキ付きの客車を相当数引き継いでおり、これらの客車で構成された列車を牽引できる機関車を用意する必要がありました。そのため、1923年にLNERが発注した40両のA1型機関車のうち15両（2568～82号機）は、列車ブレーキにウェスティングハウスブレーキと真空ブレーキの両方を備えており、これらの機関車のブレーキもウェスティングハウスブレーキでした。1928年、LNERは真空ブレーキに標準化することを決定し、その後ウェスティングハウスブレーキ付きの客車の数が減少するにつれて、ウェスティングハウスブレーキ付きの機関車の必要性も減少しました。ウェスティングハウス製ブレーキを搭載した15両のA1は、1933年から1935年の間に真空ブレーキに改造された。[ 15 ]
1920年代後半にA1型に対して行われた様々な実験と改良の結果、新しいA3型「スーパーパシフィック」が誕生し、その最初の例が2743号機フェルステッドであった。[ 1 ]この機関車は1928年8月に登場し、220psi（1.52MPa）のボイラー、19インチ（483mm ）のシリンダー、過熱度の増加、ロングトラベルバルブ、改良された潤滑、および重量配分の変更を備えていた。[ 16 ]もう一つの新しい開発は、右ハンドルから左ハンドルへの変更であり、右利きの機関助手には不便であったが、視認信号にはより便利であったため、以前のすべての機関車が改造された。
27両のA3は新造され、後部ボイラーリングの上に設置された楕円形の蒸気収集器「バンジョードーム」 [ 17 ]を備えた新型ボイラーを除いて、ほとんど変更はありませんでした。 [ 18 ]最初のバンジョードームは1934年のCock o' the Northのケーシングの下に隠されており、[ 19 ]その後A4ストリームライナーで使用されました。最後の9両のA3パシフィックは1935年にこの装置で製造され、エドワード・トンプソンがCMEを務めていた短い期間を除いて、1949年まで新しい機関車に適用されるすべてのLNERの大型で広い火室ボイラーの標準装備となりました。バンジョードームは、彼が嫌っていたグレスリーの特徴の1つでした。[ 1 ]また、A3の交換用ボイラーにも適用されました。
元々のクラスA1機関車はすべて最終的にクラスA3仕様に改造されましたが、[ i ]それは1949年まで続く長いプロセスでした。60068 Sir Vistoが最後に改造された機関車でした。[ 20 ]左ハンドルへの変更にはさらに時間がかかり、1950年代まで続きました。
新しい標準タイプが決定したにもかかわらず、グレスリーは個々の機関車で実験を続け、その実験の1つとして、 A1 2576 The White KnightとA3 2580 ShotoverにACFI給水加熱器が設置された。しかし、効率の向上は不十分と判断され、最終的にこの装置は取り外された。[ 21 ] 1935年、2544 Lembergは蒸気通路を自動的に調整する設計のトロフィモフピストンバルブを受け取った。 [ 22 ]
A3s 2747 Coronachと 2751 Humorist は、ロンドン・ミッドランド・アンド・スコティッシュ鉄道(LMS)で視界不良による事故が発生した後、煙の偏向試験を受けました。これには、煙突周辺の煙室上部の改造が含まれていました。当初は、煙室のラッパー全体を残して空気ダクトを形成し、煙突の後ろに出口を設けていましたが、これは効果がないことが分かりました。次に 2751 Humoristで行われた実験では、ラッパーの上部を切り取りましたが、空気の流れを上向きに導く傾斜板は残し、煙を機関車の上に持ち上げました。元の煙突は二重煙突管に交換され、機関車が動いているときに空気の流れを集中させるように角度をつけた小型の偏向板が両側に追加されました。[ 23 ] [ 24 ]
通常の単煙突パシフィック型機関車では、煙を持ち上げるための装置は優先事項ではなかった。しかし、二重煙突を備え、1937年に二重キルチャップ排気装置を装備した「ヒューモリスト」は、この点で依然として問題を抱えており、常に煙突の両側に小さな翼状の構造物があった。最終的に、1950年代にペッパーコーン型偏向板が取り付けられた。
A1 パシフィック型機関車は、1920 年代初頭の性能要求を満たしました。1471号機「サー・フレデリック・バンベリー」がロンドンからグランサムまでの105 マイル (169 km ) を平均時速 51.8 マイル (83.4 km/h) で600ロングトン(610 t 、670ショートトン)の20 両編成の列車を牽引したテスト走行で示されたように、 A1 パシフィック型機関車は、アトランティック型の前身機関車の能力を超える積載量を単独で牽引できることは確かでした。しかし、これは石炭の消費量が多く、全体的な性能は設計の究極的な可能性をはるかに下回っていました。[ 25 ]これは主に、標準的なグレスリー式連動機構と長い弁ストロークを組み合わせた最初の機関車であった、以前の3 気筒 2-6-0 設計からの退化によるものでした。[ 26 ]しかし、特に大型の 2:1 レバーのメインベアリングには必要なボールレースがまだ取り付けられていなかったため、部品がすぐに早期摩耗するという実際的な問題が発生しました。過剰な「遊び」により、中間バルブのオーバートラベルが大きくなり、エンドカバーに当たり始めました。これを防ぐために、このギアをパシフィックに適用する際、グレスリーはバルブのストロークを短くするという手段に頼りましたが、これは高速走行時の排気を詰まらせ、石炭の消費量を増加させ、機関車の革新的な設計によって得られた利点のほとんどを打ち消してしまいました。[ 25 ]しかし、グレート ウェスタンにヒントを得たバルブの改造を取り入れることで、石炭と水の消費量の節約が実現し、180 psi パシフィックは以前は不可能だった長距離のノンストップ走行を行うことができました。
最初にして最も劇的な成果は1928年に起こり、パシフィック型機関車が毎日、ロンドンとエディンバラ間の392マイル（631km ）をノンストップで走るフライング・スコッツマン列車の牽引に駆り出された。当初は3両のA1と2両のA3が交代でこのサービスを担当した。改造によりA1型機関車はより高い速度を出すことが可能になり、その証拠は1933年に高速3両編成のディーゼル気動車サービスが検討された際に示された。乗客の収容能力が限られるため、6両編成で同様のサービス速度で蒸気機関車牽引を行うことが提案された。改造されたA1型機関車4472号機フライング・スコッツマンでロンドンとリーズ間の往復試運転が行われた。 6両の客車を牽引して208ロングトン（211トン、233ショートトン）の帰路で、リンカンシャーのリトル・バイサムのすぐ外で600ヤード（549メートル）強の間、時速100マイル（160キロ）に達した。[ 24 ]この速度は以前にも主張されており、特にグレート・ウェスタン鉄道の機関車3440号「シティ・オブ・トゥルーロ」によるものがあったが、この1933年の走行は一般的に、信頼できる記録として初めて確認された事例と考えられている。 1935年にニューカッスル・アポン・タインまで往復する試運転で、A3 2750パピルスは、同じ場所で217 ロングトン (220 t、243 ショートトン)を牽引し、時速 108 マイル (174 km/h)に達し、 12.5マイル (20.1 km) 連続して100 mph (161 km/h)以上の速度を維持しました。これは、フランスのシャペロン パシフィックと並ぶ、非流線型機関車の世界記録です。[ 27 ]
グレスリーV2型機関車と同様に、パシフィック型機関車も第二次世界大戦中に整備不足に悩まされたが、これは設計上の想定外の状況であった。[ 28 ]機関車の性能が著しく低下した後、整備班によって弁装置の過度の摩耗が発見された。[ 28 ]このため、弁装置やその他の機関車の部品に改良が加えられ、効率が向上し、他の場所で労働力が必要な時期には、より少ない整備で済むようになった。これらの改良により、機関車は戦時中、平時の整備基準が回復するまで、より効率的に運行することができた。[ 28 ]
戦後、グレスリーの3気筒駆動方式は、多くの実用上の問題を引き起こし続けた。その根本原因は、内側のコネクティングロッドが先頭の連結軸を避けるためのスペースを確保するために、内側のシリンダーを急角度に傾ける必要があったこと、そして同時に、内側のバルブスピンドルは、その動きの源となる外側のバルブスピンドルと平行でなければならなかったことである。この問題は、ホルクロフトが「ポートのねじれ」（シリンダーに出入りする蒸気通路）と呼んだ方法で克服された。その結果、これらの通路の長さは一般的に推奨されているよりも長くなり、「デッドスペース」が増加し、さらに排気通路が短くなった。結果として、中央のシリンダーの動作条件は外側のシリンダーの動作条件とはかなり異なるものとなった。問題の一因は、外側のバルブスピンドルの延長が、連動するバルブギアによって増幅されることであった。[ 29 ]設計段階では予想されていたものの、全体的な結果として、速度が上がると内側のシリンダーが他の 2 つよりも多くの出力を出す傾向があり、内側のコネクティングロッドベアリング、特に大端部に過負荷がかかり、過熱して故障する恐れがあった。長年にわたり、この慢性的な問題を解決するためにさまざまな実験が試みられ、蒸気機関車の時代末期になってようやく、グレート・ウェスタン社の大端部ベアリングの潤滑と製造方法に真の解決策が見出された。[ 30 ]硬くて感度の低いレギュレーターや、メンテナンスを妨げる全体的な設計上の欠陥など、他の問題も残っていた。[ 29 ]
こうした状況や、より新しいパシフィック型機関車の導入にもかかわらず、1950年代半ばにはグレスリー型機関車がイーストコースト本線の急行旅客サービスで事実上の独占状態を維持し、1960年代が近づくにつれて、1920年代に匹敵する一連の改良が再び行われた。その中で最も重要なのは、フランス製の二重キルチャップ排気システムの装着であり、これはキングスクロス機関車庫の地区動力主任補佐官PNタウンエンドが1956年から粘り強く働きかけた結果である。 [ 31 ]これらの改良により排気背圧が大幅に低減され、機関車の経済性と走行性が向上し、また火管が清潔に保たれ、ターンアラウンドタイムが短縮されたため、より集中的なディーゼル機関車の運用にも適合するようになった。[ 32 ]キルチャップ方式は、A4流線型パシフィック型機関車にはすでに広く採用されていたが、非流線型のA3型機関車では、排気が柔らかいため、煙や蒸気が運転士の前方視界に入り込んでしまうという問題があった。その解決策として、細長いドイツ式の煙除け板が採用され、A3型機関車の後期の外観を多少変えた。[ 33 ]
これらの機関車には4種類のボイラーが使用されていました。それらは、1928年に初めて発行され、各主要工場ごとに別々に発行されていた図面集に取って代わったLNERボイラー図面集のページ番号で知られていました。[ 34 ]
オリジナルの A1 は、スターリング時代に遡る設計の石炭レールを備えた伝統的なグレート ノーザン タイプの炭水車に連結されていました。A1 のバリエーションは、8 輪バージョンを大幅に拡大したもので、8 ロング トン (8.13 t、8.96 ショート トン)の石炭と5,000 インペリアル ガロン (23,000 L、6,000 USガロン)の水を積載できました。1928 年、新しいノンストップのフライング スコッツマン列車用に新しい特殊なタイプの炭水車が製造されました。この炭水車には通路接続と水タンクを通るアクセス トンネルがありました。[ 41 ]これは、上部が内側に湾曲した高い側板を備えたより近代的な設計で、石炭容量は9 ロング トン (9.14 t、10.08 ショート トン)でした。1 トンの石炭を追加で積載できるように、この特定のシリーズには 1 本の石炭レールが設けられましたが、後に不要と判断されました。これらの通路付き炭水車は10両製造され、そのうち6両は当初既存のA1形機関車に連結され、残りは1928～29年に製造された10両のA3形機関車のうち4両に連結され、残りの6両のA3形機関車はA1形機関車からグレート・ノーザン型炭水車を中古で受け取った。1930～35年の17両のA3形機関車には、同様の設計の通路なしバージョンが続き、石炭積載量は8トンで石炭レールはなかった。A4形機関車が導入された後、10両の通路付き炭水車はその形機関車に移され、A1形とA3形機関車ではA4形機関車から同数の流線型の通路なし炭水車に置き換えられた。炭水車はオーバーホール中に機関車間で頻繁に交換され、一部の機関車は4種類の炭水車すべてを一度に使用していた。[ 42 ]両タイプの後続シリーズでは、以前のスポークホイールではなくディスクホイールが採用された。[ 24 ]
グレート・ノーザン鉄道が発注した最初の 12 両の A1 には、GNR 番号 1470〜81 が与えられ、そのうちのいくつか (新造時の番号 1480/1 を含む) は、類似番号の他の LNER 機関車と区別するためにグループ化された後に接尾辞「N」が付けられました。 12 両すべてが 1924〜25 年の間に 4470〜4481 に改番されました。 LNER が発注した 67 両の機関車には、2543〜82 (クラス A1)、2500〜8、2595〜9、2743〜52、2795〜7 (クラス A3) の番号が付けられましたが、番号順ではありませんでした。 1943 年の間に、番号 500〜578 は製造順に割り当てられましたが、1924 年にノース・ブリティッシュが製造した 20 両は、同時期にドンカスターで製造された 20 両より後でした。 1946年1月から4月にかけて、この計画に基づいて20両の機関車が番号変更されたが、その後計画が修正され、旧番号4470が新番号113になることを除いて、全車両が1925年以降のLNER番号と同じ順序で35～113番になった。英国国鉄の下では、番号は60000増加して60035～113になった。[ 51 ]
1925年8月まで、当時運用されていた52両の機関車のうち、名前が付けられていたのはわずか8両で、そのうち4両は新造時に付けられたものだった。
1925年8月から1926年2月の間に、A1クラスの残りのすべての車両に名前が付けられました。A3クラスとして製造された27両の機関車はすべて新造時から名前が付けられました。[ 52 ] [ 53 ]
試作機関車である60113号機「グレート・ノーザン」は、エドワード・トンプソンによって事実上新しい設計に改造された。最初に廃車されたのは1959年の60104号機「ソラリオ」だった。それ以外は、この形式は1961年までそのまま残され、急行旅客列車の運行に使われていた。英国鉄道によって最後に廃車されたのは、1966年1月の60052号機「プリンス・パラティン」だった。 [ 54 ] 60103号機「フライング・スコッツマン」は1963年に廃車され、その後多くの所有者を経て、現在はヨークの国立鉄道博物館に保存されている。
保存されているグレスリー A1/A3 クラスの唯一の例は、4472 (60103)フライング スコッツマンです。この機関車は 1963 年にイギリス国鉄での運用から外され、スクラップから救われた後、保存のためにアラン ペグラーに売却されました。オーバーホール後、スコッツマンは、1968 年の有名なロンドン-エディンバラ間のノンストップ運行を含む、数多くの鉄道ツアーで使用されました。複数の個人所有者が運行を試みましたが、破産し、2004 年に大々的に宣伝された呼びかけにより、フライング スコッツマンはヨークの国立鉄道博物館に購入され、現在は国立コレクションの一部となっています。[ 55 ]スコッツマンは現在、国立鉄道博物館の鉄道ツアーで使用され、イギリス各地の保存鉄道に登場しており、「最も有名な蒸気機関車」であると主張され、イギリスの蒸気機関車と鉄道保存運動のシンボルとなっています。[ 56 ]
4472フライング・スコッツマンは、廃車となった姉妹機関車 2506サーモントラウトのシリンダー部品とボイラーを使用しており、これらはサーモントラウトが廃車になった際にアラン・ペグラーがスコッツマンのために取得したものです。同様に、ペグラーはハーベスターが廃車になる前に、ブリティッシュ・レールウェイズから2573ハーベスターの炭水車も購入し、炭水車をスクラップから救いました。通路接続と広いフットプレート面積のため、現在スコッツマンが使用している炭水車はこれです。 [ 57 ]
鉄道模型会社のTri-ang、そして後にHornbyは、1960年代からほぼ途切れることなく、グレスリーA1型とA3型の両方のOOゲージ模型を製造してきた。2000年代には、Hornbyは初期のLNERクラスA4模型のシャーシを再利用して、ライブスチーム版も製造した。Trix、そして後にLiliputは、OOゲージで機関車駆動版と炭水車駆動版の両方を製造した。現在はBachmannが所有しているが、これらの模型は復活していない。他のメーカーは、Minitrix、Graham Farish、Dapol（Nゲージ）、Bassett-Lowke（Oゲージ）など、他のスケールで模型を製造している。[ 58 ]
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