フェアリー機関車

フェアリー機関車は、台車に駆動輪が付いている連結式 蒸気機関車の一種です。ロバート・フランシス・フェアリーによって発明されました。機関車は両端が連結されたタイプ (ダブルフェアリー) と片端が連結されたタイプ (シングルフェアリー) があります。両端が連結されたフェアリーのほとんどは、車輪配置が0-4-4-0Tまたは0-6-6-0Tでした。すべてタンク機関車でした。

フェアリー機関車は現在、歴史的鉄道でのみ使用されていますが、世界中のディーゼル機関車と電気機関車の大部分は、すべての車軸が駆動される 2 つの動力台車というフェアリーの基本形式に従っています。また、フェアリーの両端駆動コンセプトに従っているものも多く、両方向に同じように駆動できます。

スコットランドの技術者ロバート・フランシス・フェアリーは、1864年にその設計の特許を取得しました。彼は、従来の機関車のパターンには重大な欠陥があると確信していました。従来の方法では、動力のない車輪（機関車が発揮できる最大の牽引力は、駆動輪の重量の関数です）と、機関車の粘着重量に寄与することなく燃料と水を運ぶだけの炭水車に重量が浪費されていました。さらに、標準的な機関車には前後があり、長時間の後進運転を想定しておらず、そのため各終点に ターンテーブルまたはY字型構造が必要でした。

フェアリーの答えは、両端が空洞になっている蒸気機関車でした。これは、燃料と水をすべて機関車に搭載し、すべての車軸を駆動するものです。両端が空洞になっているボイラーがあり、中央に火室が 1 つ、両端に 煙室が1 つずつあります。

フェアリーは、双発エンジンを設計・製造した最初の技術者ではなかった。1850年にベルギーの会社、ジョン・コッカリル社は、 2つの独立して連結された駆動台車を備えたセランと呼ばれる双発ボイラー機関車を製造した。フェアリーの設計とはいくつか異なる点があり、特に緩衝器が台車ではなく運搬フレームに固定されていたこと、台車が4本の運搬ピンを使用してフレームに取り付けられていたため連結の度合いが制限されていたことなどが注目された。セランは失敗作であり、ロバート・フェアリーは1860年代に自身の設計を生み出した時点ではおそらくそのことに気付いていなかった。^[1] 1860年代初頭、グレート・ノーザン鉄道の機関車監督であったアーチボルド・スターロックは、グレート・ノーザン鉄道の蒸気機関車の炭水車の下で動力台車の実験を行った。これらは最終的には成功しなかったが、フェアリーはスターロックの研究と、1856年に始まったグレート・インディアン・ペニンシュラ鉄道のボー・ガート坂道での背中合わせの機関車の使用に影響を受けた^。[2]

最初の機関車はプログレスで、1865年にジェームス・クロス・アンド・カンパニーがニース・アンド・ブレコン鉄道向けに製造した。^[3]しかし、ボイラーの両半分からの通風を1つの火室に通す方式はうまくいかなかった。火からの高温ガスのほとんどがボイラーの片側を通過する傾向があったため、もう片側は蒸気発生にほとんど貢献せず、非効率的だった。最初のフェスティニオグ鉄道のリトル・ワンダーは、間にウォータージャケットを挟んだ別々の火室を持ち、はるかに優れたものとなった。

機関車の運転手（米国では機関士）は機関車の片側で作業し、機関助手は反対側で作業した。両者は火室で隔てられていた。両方の動力台車の調整器は火室の中央上部に配置され、蒸気ブレーキ弁は一方の端にあった。

機関車は下部で、2 台の旋回動力台車 (米国ではトラック) で支えられており、すべての車輪が駆動されていました。小型の機関車は 4 輪台車、大型の機関車は 6 輪台車でした。各動力台車のシリンダーは、機関車の端に向かって外側を向いていました。連結器とバッファー(取り付けられている場合) は、機関車のフレームではなく台車に取り付けられていたため、線路の曲率に合わせて旋回しました。

蒸気はフレキシブル チューブを介してシリンダーに送られました。当初はコイル状の銅管が使用されていましたが、使用期間が経過すると破損するようになりました。その後の機関車には、実験室のガラス器具で使用されるものと同様の金属製のボール ソケット ジョイントによって必要な柔軟性が確保された、剛性の接続チューブが採用されました。

燃料と水は機関車に積まれ、水は各ボイラーの横にあるサイドタンクに、燃料はボイラーの上にある燃料庫に積まれました。

フェスティニオグ鉄道のリトル ワンダーの成功を武器に、フェアリーは 1870 年 2 月に世界各地の有力な代表団を前にフェスティニオグ鉄道で一連の非常に成功したデモンストレーションを実施しました。これにより、彼の発明 (およびそれに基づく狭軌鉄道のコンセプト) は世界中に広まりました。

機関車は多くのイギリス植民地、ロシア帝国向けに製造され、米国向けにも 1 台製造されました。

1879年、ジェラルトンからノーザンプトンまでの西オーストラリア州初の政府鉄道路線では、2台のダブルフェアリーをそれぞれ3台目と4台目の動力として利用したが、あまり成功しなかった。フェスティニオグ鉄道以外では、フェアリー機関車が実際に成功したのは、メキシコ、ニュージーランド、ロシア（トランスコーカサス鉄道）のみであった。

1869年、ロバート・フェアリーの会社は、北ウェールズの狭軌スレート鉄道であるフェスティニオグ鉄道向けにリトルワンダーと名付けられた機関車を製造しました。フェスティニオグは、 1フィート 11インチの鉄道としては初のものでした。 +フェスティニオグ鉄道は、機関車を使用するために1 ⁄ 2 インチ(597 mm火室と灰受けはフレームや線路の幅に制限されず、全体の積載軌間。リトルワンダーは大成功を収めたため、フェアリーは、路線とフェアリー機関車の成功を宣伝に利用する見返りに、フェスティニオグ鉄道会社に機関車の特許を制限なく使用する永久ライセンスを与えた。当初の運行中、フェスティニオグは合計5台のフェアリー機関車を所有しており、そのうち1台は英国国立コレクション。鉄道が展示再開されて以来、ボストンロッジのワークショップでは3台の新しいダブルフェアリーを製造しており、最新のものはメリオネス伯爵に代わって運行を開始したジェームズ・スプーナーII。^[4][5]

アメリカで販売された機関車は、1872年に新設されたデンバー・アンド・リオグランデ鉄道向けに発注され、「マウンテニア」と名付けられた。アメリカの狭軌鉄道で運行された唯一のダブルフェアリーであった。これは4輪台車を備えた小型の機関車で、 0-4-4-0 T構成であった。^[6]鉄道会社の機関車に関する経験は典型的なものであり、フェアリーが従来の機関車のいくつかの問題を解決したにもかかわらず、彼自身で新しい問題を生み出したことを示している。少なくとも1台のダブルフェアリー0-6-6-0 T ヤヌス（写真）がマサチューセッツ州トーントンのメイソンマシンワークスで製造され、リーハイバレー鉄道で運行された。

1870 年代初頭 、ブリストルのエイボンサイド機関車会社によって、カナダの鉄道で使用するために 5 台の狭軌フェアリー パテント機関車が製造されました。

トロント・アンド・ニピシング鉄道は、1871年から4フィート 8インチ（1,067 mm）ゲージのフェアリー線を1本使用していたが、+1883年に1 ⁄ 2 インチ（1,435 mm）標準軌になりました。

オンタリオ州のトロント・グレイ・アンド・ブルース鉄道も、 1872年に納入された3フィート6インチ( 1,067 mm ) ゲージのフェアリー機関車を1台使用していました。

ケープブレトン島では、ブリストルのエイボンサイド社が製造した3両の3フィート( 914 mm ) 軌間のフェアリー・パテント機関車が、1872年から1902年までシドニーとリザーブ鉱山の間で石炭を運搬するために使用されました。ハーブ・マクドナルドの著書「ケープブレトン鉄道：図解歴史」（ケープブレトン大学出版、2012年）には、「1903年初頭に発行された鉄道業界誌には、『古い両端連結式の機関車は最近リザーブ鉱山で解体され、古い廃品として処分される予定だ。解体した機械工によると、機関車は非常に頑丈に作られており、部品のほとんどが鍛造で作られていたため、これまで取り組んだ仕事の中で最も困難なものだった』と書かれている」と記載されています。

メキシコでは、メキシコ鉄道（FCM）がメキシコシティとベラクルス間の山岳地帯の路線でフェアリー機関車を使用していた。この路線では、イギリスから49台の巨大な0-6-6-0 Tフェアリー機関車（1台あたり約125米トン（112英トン、113 t）の重さ）が輸入された。当時そこで製造された中で最大かつ最も強力な機関車であり、1920年代に路線が電化されるまで使用された。牽引力の数値（下表を参照）は、比較的新しい機関車（ BRスタンダードクラス9Fなど）と比較して著しく高い。

ロルト^[7]は次のように書いている。

「...フェアリーの最も熱心な支持者となったのはメキシコ鉄道でした。1871年、この会社のために12 輪のエイボンサイドフェアリーが 3 台製造されました。コルドバとメキシコのオリサバ山脈のボカ デル モンテ山頂 (7,923 フィート (2,415 メートル))間の本線の急勾配区間の交通を処理するためでした。距離は 108 マイル (174 km) です。フェアリーは非常に成功し、エイボンサイドや他の英国の建設業者が 40 年間にわたってメキシコに供給した 50 台以上のフェアリーの先駆けとなりました。」

デュラント^[8]はより懐疑的な見解を示した。

「製造された最大のフェアリーは、メキシカーノ鉄道向けの 102 ショートトン (91 ロングトン、93 t) の例です。その印象的なプロポーションにもかかわらず、これらの機関車には過熱装置や最新のバルブ配置がなく、すぐに電化に置き換えられました。」

^{この表は機関車の詳細を簡単に示しています。詳細な仕様はsteamlocomotive.com [9]}で確認できます。

鍵：

• 日付 = バッチ内の最初の機関車の製造日。納品は数年にわたって行われた可能性があります。
• n/k = 不明
• TE = 牽引力

デュラントは、1911年にヴァルカン鋳造所（VF）で製造されたFCM番号184の写真（ English Electric提供）を示しています。これは、奇妙なことに片側のみに装備されている研磨ドームを除けば、典型的な英国風の外観です。このFCM番号183の写真[1]は、Wayback Machineで2011年7月11日にアーカイブされてお​​り 、明らかにアメリカ風の外観の機関車を示しています。これがVFの機関車の1つであれば、間違いなく大幅に改造されています。

VF エンジンは、ほぼ間違いなく石油燃焼式として製造されました。デュラントの本の写真は、工場で撮影された新品状態のエンジンの写真のようで、ボイラーの上に長方形のタンクが取り付けられています。これは石油燃焼式フェアリーの通常の配置です。ボイラーの熱で石油が温かく保たれ、寒い天候でも粘度が高くなりすぎないようにしました。

• グレート・サザン・アンド・ウェスタン鉄道には2両のフェアリー号があった。^{[10] [11]}

ニュージーランドでは、 1870年代にRクラスとSクラスのシングルフェアリーとBクラスとEクラスのダブルフェアリーが、国土開拓のためのジュリアス・フォーゲルの1870年の「大公共事業」計画に基づいて建設された狭軌（3フィート6インチまたは1,067ミリメートル）システムで使用するために注文されました。Sクラスのフェアリーのうち3台は1891年に西オーストラリア政府鉄道に売却されました。 ^[12]

ロシアでは、フェアリーはタンボフとサラトフの間の線路（1871年 - 1887年）と、トランスコーカサス鉄道のスラミ峠（1872年以降）で使用されていました。これらの機関車は、メキシコで使用されていたものと同様に、0-6-6-0 T構成でした。最初のものはイギリス（エイボンサイドエンジン会社、ヨークシャーエンジン会社、シャープ、スチュワートアンドカンパニー）で製造され、2番目のトランシェはドイツの工場で製造され（1879年）、最後のトランシェは、ロシア国鉄向けにコロメンスキー工場（コロムナ）でライセンスを受けて（1884年）17台が製造されました。最大の機関車の重量は90トンで、石油を燃料としていました。1912年には、ロシアのすべてのフェアリーがシリーズFに含められ、スラミ峠の線路が電化された1934年まで使用されました。

1879年、エイボンサイド機関車会社は、第三次アフガン戦争で使用するために25台のダブルフェアリーを製造した。この注文は1880年にキャンセルされたが、17台の機関車はすでに製造されており、インドが購入した。ただし、1台はインドへの輸送中に海上で失われた。残りの機関車はボランパス鉄道で使用されたが、成功せず、1887年に保管された。10台は1896年にビルマに送られ、他の4台は1907年にニルギリ山岳鉄道に送られた。ニルギリの機関車は少なくとも1914年までそこで使用された。^{[13] [14]}

燃料と水の容量は、機関車のレイアウトによって制限される。フェアリーの設計では、運転室の後ろに燃料庫を設置できる通常のタンク機関車よりも燃料供給のためのスペースが少ない。中央の運転室からアクセスできないため、固形燃料を炭水車で運ぶことはできない。後にブレイドのリーダークラス機関車がそうであったように、石炭の代わりに燃料油を使用していれば、燃料供給が限られていることは問題にならなかっただろう。メキシコ向けの大型フェアリーのいくつか (上記参照) は石油燃料で、石油燃料は近年フェスティニオグ鉄道で使用されている。

各旋回エンジンのシリンダーに出入りするフレキシブル蒸気パイプは漏れやすく、電力を無駄にしていた。これらの問題は部分的に解決された。ロルトは、1909年にガレット機関車の蒸気密閉フレキシブル蒸気接続部の設計と構築で遭遇した困難は、フェスティニオグ鉄道向けに製造されたフェアリー機関車の球状蒸気ジョイントを研究した後、ベイヤー、ピーコック＆カンパニーの設計者によって解決されたと記録している。^[15]

蒸気機関車の動力のない車輪は、直線軌道を走行する際に機関車がふらついたり「ハンティング」したりする傾向を減らし、機関車をカーブに導き、それによって脱線を減らします。初期のフェアリーは線路上で荒れる傾向があり、本来よりも脱線しやすかったです。フェスティニオグ鉄道の最初のフェアリーリトル ワンダーは、使用から20年も経たないうちに摩耗しました。問題の大部分は動力台車の使用ではなく、その設計上の欠陥、特にシリンダーのバランスを取るために台車後端に重りがなかったことによるものでした。^{[16]その後のFR機関車は線路上ではるかに乗りやすくなりました。すべてのFRフェアリーは、オリジナルの}ジョージ イングランド社製の0-4-0機関車 と比較して、踏み板の乗り心地がスムーズであるという評判がありました。

運転手は火室の片側にいて、機関助手は反対側にいます。その結果、機関車は一方向では左ハンドル、他方向では右ハンドルになります。これにより、信号の視認性が低下する可能性があります。

フェアリーの派生型で、特に米国で人気があったのはシングルフェアリーで、基本的にはダブルフェアリーの半分で、ボイラーが 1 つ、片側に運転台があり、運転台の下に動力のない台車と連結された 1 つの連接式動力台車があり、急カーブを曲がる能力を維持していました。この設計では、ダブルフェアリーの双方向性は放棄されましたが、運転台の後方に大型の燃料庫と水タンクを置く能力と、必要に応じて後続の炭水車を使用する可能性を取り戻しました。従来の単一のボイラーにより、メンテナンスが安価になり、乗務員の分離がなくなりました。

最初のシングルフェアリー機関車は0-4-4 Tで、 1869年にグレートサザンアンドウェスタン鉄道のためにアレクサンダーマクドネルによって設計・製造された。^[17]

この設計は、米国におけるフェアリーのライセンシーであるウィリアム・メイソンに特に好評で、メイソンはこの設計の派生型であるメイソン・ボギー機関車を約146両製造した。英国では、スウィンドン・マールボロ・アンド・アンドーバー鉄道が1両のフェアリー0-4-4 T を、ノース・ウェールズ狭軌鉄道が3両の0-6-4 Tを使用した。フェスティニオグ鉄道は、象徴的なダブルフェアリーのほかに、0-4-4 Tシングルフェアリー機関車を所有しており、その動力台車はダブルフェアリーで使用されているものと基本的に同じである。

英国と米国では、シングルフェアリーが両国でヨーロッパのワルシャート弁装置を採用した最初の機関車でした。当時一般的だったスティーブンソンリンクギアは、フレーム間に複数の偏心器を使用していましたが、ワルシャートギアはフレームとコネクティングロッドの外側に取り付けられていました。フェアリーシステムでは、台車のピボット用にフレーム間にこのスペースが必要だったため、これは有利でした。

ペショー・ブルドン機関車はフェアリー型の最終開発品である。ペショー・ブルドンはフランス 砲兵隊のペショー大尉によって600 mm（1フィート 11インチ）砲で動作するように開発された。+フェアリー機関車は、野戦砲兵隊や要塞に関連した、 1950 年代(5 ⁄ 8 インチ基弁装置式が敵の砲火で損傷しても機関車は運行を継続できるという信念に基づいて選択されました^[要出典]フェアリーとペショー・ブルドンの主な違いは、後者には蒸気ドーム。製造されたのは0-4-4-0 T の設計 1 式のみです。1906 年に約 50 台が製造され、第一次世界大戦アメリカのボールドウィン機関車工場さらに 280 台が製造されました。

保存

2つの例が保存されており、1つはドイツのドレスデン交通博物館から貸し出されてフランクフルト鉄道博物館に保管されています^[18]、もう1つはセルビアのポゼガ鉄道博物館に保管されています^[19]。

モデル

スケールリンク社はペショー・ブルドン機関車の1:32スケールモデルを製造している。^[20]

改良型フェアリーは、1924 年にノース ブリティッシュ ロコモティブ カンパニーによって南アフリカ鉄道に導入されました。外観はガレット機関車に似ていますが、ボイラー、燃料タンク、水タンクがすべて、動力台車に軸支された単一のフレームに取り付けられています。この配置は、燃料タンクと水タンクが動力台車に直接取り付けられているガレットとは異なります。

ウェールズのフェスティニオグ鉄道は、今でもフェアリー機関車を使用している。稼働状態のダブルフェアリーが3台ある。このうち最新のジェームズ・スプーナーは、1870年のリトルワンダーの試験から153周年を記念して、 2023年にフェスティニオグのボストンロッジ工場で製造された。1879年のメルディン・エムリスは、ボストンロッジで製造された最初の機関車である。フェスティニオグはまた、1876年から1927年まで、シングルフェアリーであるタリアセンを所有し、運用していた。これは1935年に廃車となったが、1999年にボストンロッジでレプリカが製造された。

フェスティニオグ鉄道のフェアリーは石炭を燃料として設計されました。1971年の試験の後、他のフェスティニオグ鉄道の機関車と同様に、石油を燃料とするように改造されました。2005年、アール・オブ・メリオネスは石油燃料として製造されましたが、石炭燃料に改造されました。 ^[21] この改造が成功した結果、FRフェアリーの中で最も古いメルディン・エムリスは2007年に石炭燃料に戻されました。^[22]

現在も運行されている最も古いフェアリーは、ミシガン州ディアボーンのヘンリー・フォード博物館に保存されているメイソン・ボギーです。0-6-4 T の機関車は 1873 年に製造され、現在でも夏季には観光列車で乗客を運んでいます。

ダブルフェアリー機関車アール・オブ・メリオネスは現在、1979年に製造されたボストンロッジ工場に保存されています。2018年4月8日に運用から外れました。^{[23] [信頼できない情報源]}ダブルフェアリージョセフィン（ダニーデン・ポート・チャーマーズ鉄道2号機、NZR E 175、PWD #504）は、ニュージーランドのダニーデンにあるオタゴ開拓者博物館に保存されており、シングルフェアリーのR 28はリーフトンに保存されています。R 28は、現存する唯一のオリジナルの英国シングルフェアリーで、フェスティノグのタリアセンは1999年に製造されたレプリカです。別のRクラス271番の残骸は、海岸浸食から鉄道操車場を保護するために1930年にオアマルに廃棄され、それ以来オアマル蒸気鉄道修復協会の所有となっています。さらに2基のRクラスボイラーと、BクラスとEクラスのダブルフェアリーからそれぞれ1基ずつの動力台車2基が、クライストチャーチのフェリーミード鉄道にあるカンタベリー鉄道協会によって保管されています。

東ドイツには、ダブルフェアリー路面電車型機関車も保存されており、オリジナルのフェスティニオグ機関車のうちの1台、 1885年製のリビングストン・トンプソンは、ヨークの国立鉄道博物館に展示されています。

牧師 W. オードリーの「きかんしゃトーマス」シリーズに基づいた子供向けテレビ番組「きかんしゃトーマス」では、マイティ マックは狭軌のスカーロイ鉄道のダブル フェアリー号です。

• 連結式機関車
• 南西アフリカのツイン機関車

ウィキメディア・コモンズには、フェアリー機関車に関連するメディアがあります。

• アボット、ローランド AS (1970)。フェアリー機関車。ニュートン・アボット、デヴォン、イギリス：デイビッド＆チャールズ。ISBN 978-0-7153-4902-1。
• ビンズ、ドナルド (2001)。フェアリー連節機関車: 第 1 巻 - アメリカ大陸について。スキップトン: トラックサイド パブリケーションズ。ISBN 978-1-900095-16-7。
• フェアリー、RF（1969）[1864.]。機関車エンジンの現状と将来。ロンドン：ジョン・キング＆カンパニー、693、クイーン・ストリート、EC — フェスティニオグ鉄道会社（1969年）により再版・出版。
• フェアリー、RF（1982）[1872]。鉄道の有無：ゲージの戦いの復活。ロンドン：エフィンガム・ウィルソン、ロイヤル・エクスチェンジ — オハイオ州のRailhead Publicationsにより複製（1982年頃）。
• スチュワート、WW (1974)。蒸気が王様だったころ。ウェリントン：AH & AW Reed Ltd。ISBN 978-0-589-00382-1。