蒸気機関車が走行できる理由は？
蒸気機関車が走行できる理由ですが、まず火室で石炭等の燃料を効率よく燃やして、高温の燃焼ガスを作ります。火室で発生した燃焼ガスの持つ熱エネルギーを利用して水を沸騰させ、ボイラーで高温高圧の蒸気を作ります。各種弁装置でシリンダーに送る蒸気の方向や量を制御します。シリンダーで蒸気のエネルギーを往復運動のエネルギーに変えます。ロッドと動輪でシリンダーの往復運動を回転運動に変換し駆動力を発生させることにより、蒸気機関車が走行できます。
国鉄5490形蒸気機関車 5490形は、かつて日本国有鉄道の前身である鉄道院に在籍した蒸気機関車である。
1882年(明治15年)に、2両がイギリスのベイヤー・ピーコック社 (Beyer, Peacock & Co. Ltd., Gorton Foundry) で製造され、官設鉄道が輸入した蒸気機関車(製造番号2159, 2160)である。
後に5300形となったテンダー機関車2両とともに輸入された、車軸配置4-4-0 (2B) で2気筒単式の飽和式タンク機関車であったが、1884年(明治17年)8月に神戸工場でテンダー機関車に改造された。中心ピンを左右にスライドできるようにして曲線通過を容易としたアダムズ式ボギー台車を採用した先台車やボイラーの火室を挟む形の動輪配置、ならびに斜めに取付けられたシリンダやそれに沿うように前方に向かって斜めにはね上がったランボードなど、のちに大増備される5500形系列の原型となった形式である。
鉄道車両の歴史 アメリカで最初の蒸気機関車は、技術者のホレイショ・アレンがイギリスから購入した「スタウアブリッジ・ライオン」であった。アレンはイギリスに渡って鉄道技術の習得を行い、4両の機関車を発注して帰国した。このうち、フォスター・ラストリック・アンド・カンパニーが納入した機関車が1829年8月8日、アメリカで初めての蒸気機関車の走行を行った。この機関車をデラウェア・アンド・ハドソン鉄道で使用しようとしたが、イギリス製の機関車は重すぎて線路が耐えられず、機関車の利用は断念されることになった。
アレンは続いてサウスカロライナ鉄道の技師長に就任し、アメリカ独自の機関車の製造に取り組んだ。船舶用ボイラーで実績のあったニューヨークのウェストポイント・ファウンドリー社 (West Point Foundry) に発注が行われ、フラットな車両の上に船舶用の縦型ボイラーを載せたような機関車が完成した。1830年に完成したこの車両は「ベスト・フレンド・オブ・チャールストン号」 (Best Friend of Charleston) と名づけられ、11月から試験運転を行い翌1831年1月15日からアメリカで初めての公共用蒸気鉄道として運転が開始された。リバプール・アンド・マンチェスター鉄道から遅れることわずか4か月であった。ただし、縦型のボイラーは車両限界による高さの制限を受けるためあまり増えることなく、ヨーロッパと同じように横型のボイラーを搭載した機関車が発達していった。
イギリスからの機関車の輸入はしばらく続けられた。モホーク・アンド・ハドソン鉄道の技師長、ジョン・ジャービスは、ロバート・スチーブンソン社からプラネット型の7.5 トン機関車を輸入した。しかしイギリス仕様で造られた機関車は重くスプリングも硬く、アメリカの貧弱な線路には適合しなかった。これを改良するために、2軸のボギー台車を取り付けるアイデアが生まれた。このアイデア自体はイギリスで既に存在していたが、イギリスの良好な線路では必要がなく、実現されていなかった。ロバート・スチーブンソンからこのアイデアを教えられたジャービスは、プラネット型の1軸の先輪を2軸の先台車に置き換えることにし、1832年にウェストポイント社製の機関車「ブラザージョナサン号」が完成した。この機関車は、先台車の働きにより重量バランスが改善されてレールに吸い付くように走り、カーブでは先台車が機関車
国鉄9750形蒸気機関車 1924年に廃車となった9856が、鉄道博物館(後の交通博物館)に保存された。同機は、大宮工場で車体の各部を切開して内部構造がわかるようにされた。鉄道博物館が万世橋に移転してからは、台座の上に載せて動輪とピストンを動かし、下からも観察できるようになっていたが、C57135が隣に展示されることとなった際に台から降ろされ稼働展示はとりやめられた(なお、展示台はプラットホームに改装された)。1945年(昭和20年)5月25日の東京大空襲でボイラー部分に焼夷弾が命中したが、奇跡的に不発に終わった。このときの落下跡は今なお車体(炭水車後端部)に残されている。2006年(平成18年)に交通博物館が閉館した後は、2007年(平成19年)10月にさいたま市大宮区に開館した鉄道博物館に移され、日本に現存する唯一のマレー式機関車として、再び動輪とピストンを動かして下からも観察できるように展示している。
9856を除く9750形、9800形、9850形は、全て廃車後、解体処分された。
狭軌 初めて記録された鉄道は、ゲオルク・アグリーコラの1556年作 「デ・レ・メタリカ」(日本語で「金属について」)に登場している。この書籍に登場する鉄道は、ボヘミアの鉱山にあり、軌間は約2フィート(約610mm)であった。16世紀、鉄道は主にヨーロッパ中の鉱山で手押しされた狭軌の線路に限られていた。17世紀、鉱山鉄道は地上への輸送を提供するために拡張された。これらの路線は鉱山を近くの輸送ポイント(通常は運河または他の水路)に接続する工業用であった。これらの鉄道は通常、開発元の鉱山鉄道と同じ軌間で建設された。
1802年にリチャード・トレビシックによってコールブルックデールカンパニーのため製造された世界初の蒸気機関車は、914mm軌間のプレートウェイを走行した。商業的に初めての蒸気機関車は、1812年に製造されたマシュー・マレーのサラマンカ(英語版)で、リーズにあるミドルトン鉄道(軌間1245 mm)で利用された。サラマンカは初めてのラック式鉄道の機関車でもあった。1820年代と1830年代、イギリスの多くの産業向けの狭軌鉄道が蒸気機関車を使用していた。1842年、イギリス国外で初めての狭軌の蒸気機関車がベルギーにあるアントワープ - ゲント鉄道(軌間1100 mm)で製造された。旅客輸送用の狭軌鉄道で蒸気機関車が初めて使用されたのは1865年で、フェスティニオグ鉄道が、旅客輸送のために導入した。
多くの狭軌鉄道は工業企業の一部であり、一般輸送ではなく、主に専用鉄道として機能していた。これらの産業用狭軌鉄道の一般的な用途には、採掘、伐採、建設、トンネル掘削、採石、および農産物の運搬が含まれている。狭軌による広範囲のネットワークが世界の多くの地域で構築された。19世紀の森林伐採作業では、製材所から市場に丸太を輸送するために狭軌の鉄道がよく使われていた。キューバ、フィジー、ジャワ、フィリピン、オーストラリアクイーンズランド州では、現在も重要なサトウキビ鉄道が運行されており、トンネルの建設には狭軌の鉄道が一般的に使用されている。
列車 列車は複数の車両を連結して運転されることがあり、このことを「編成を組む」などと呼び、組み合わせた車両を指して編成と呼ぶ。編成には、列車として具備するべき前述の条件に加えて、動力装置、電源系統、サービス設備などの制約もある。
機関車が客貨車を牽引する動力集中方式の場合は、牽引定数が問題となる。列車ダイヤで定められた時刻を守って列車を運転するためには一定の速度以上で走行する必要があり、運転対象路線にある勾配と機関車の性能から、牽引する編成の重量は一定の範囲内に収まっている必要がある。編成の各車両に動力が分散している電車方式(動力分散方式)の列車では、運転を想定している路線の勾配に合わせて、動力車の比率(MT比)を決める必要がある。
列車暖房においては、蒸気暖房の時代には蒸気機関車またはそれ以外の機関車では蒸気発生装置から蒸気を供給して暖房を行っており、蒸気発生装置のない電気機関車・ディーゼル機関車では暖房を使えなかった。電気暖房においても、機関車に電気暖房用の送電設備、客車にそれに対応したヒーターが搭載されている必要があり、対応しなければ暖房を使えないという制約がある。冷房の面でも、冷房装置とそれに対応した電源がなければ冷房を使えない。
蒸気自動車 ホワイト スチーマーはオハイオ州クリーブランドで1900年から1910年までホワイトモーター会社で生産された。
おそらく最も有名で最も多く販売した会社がスタンレーである。生産は1896年から1924年まで行われ、特に1899年から1905年までの販売台数は全てのガソリン車を上回っていた(2番目はコロンビア電気自動車)。スタンレーはコンパクトな煙管式ボイラーと単純な複動式2気筒エンジンを搭載した。蒸気エンジンはアイドリングの必要がなく、発進から最高速まで理想的な右肩下がりのトルクを発揮するため、クラッチも変速機も使用せずに後輪を直接駆動する。1914年までスタンレー蒸気自動車は排気蒸気を大気中に放出していたが、頻繁に水タンクに補給が必要だったので1914年以降は復水器を備えて水の消費を抑えた。
ヨーロッパやアメリカにはサーカス団のような移動遊園地があった。今日の縁日や遊園地で見られるような、占星術やタロット占い、またはボールを投げて標的を倒すようなアーケードゲームが主流だったが、目玉にはメリーゴーラウンドがあり、電飾でデコレーションした蒸気自動車が、フライホイールで発電し、それを動力として作動する。ニュートラルにした蒸気自動車がシュッシュッと煙を上げながら、メリーゴーラウンドや賑やかな電飾を灯したため、当時はスチーム・ゴーラウンドと呼ばれ、人気を博した。日本では栃木県壬生町にある「おもちゃのまちバンダイミュージアム」所蔵のペンデル・プリンセス号にその面影が見られる。
999号 1.および2.の描写は、テレビ版および劇場版第1作・第2作の製作スタッフがかなりの年齢になるまで、現役で稼動している蒸気機関車を見て育っている世代であり、中型 - 大型の蒸気機関車の動きを知っていたからで、アニメ製作に当たっては製作スタッフが実際に梅小路蒸気機関車館に動態保存されているC62 2号機(通称「スワロー・エンゼル」)を取材したと言われる。それに対し3.の描写は、近年の作品のスタッフはほとんどが蒸気機関車を知らないか、知っていても小学校低学年程度までという世代であり、大型蒸気機関車の動きを知らなかったためだと考えられる。
だが、999号はメーテル曰くあくまでも「演出」としてC62形蒸気機関車の形状を模したものであり、実際には「高度な科学技術で作られた最新鋭の超近代化宇宙列車」なのであるから、必ずしも本物のC62と同様に動く必要はないともいえる。とはいえ停車駅の構内では通常の駅同様に線路があり、緊急時など垂直に離着陸する場合を除き惑星内の軌道への進入時には動輪を使用している。宇宙空間の空間軌道上でも基本的に走行中は動輪も駆動しており、また空転で引き出しが出来ない描写もあった。TV版および劇場版第2作では急減速時に車輪から火花が散っている。原作ではトラブルに見舞われたとき、「シリンダーが動かない」「ピストンが動かせない」と機関車が悲鳴を上げる場面もあった。
日本の蒸気機関車史 1893年(明治26年)にイギリス人技術者の指揮の下、日本初の国産機関車である860形(A9形)が鉄道庁神戸工場で製造された。
そして1902年(明治35年)には汽車製造がイギリス製のA8形を模倣して230形(A10形)を量産している。
複式蒸気機関車は動力効率が高いとして当時先進国で採用され始め、山陽鉄道や関西鉄道の輸入機にも採用されたが、勾配や曲線が多く、連続して同一割合の蒸気を消費するような運転が少ないため、実際の運転では複式蒸気機関車に期待される高い効率を得るのは困難であった。また強い引力を必要とする発車時や急勾配では、単式として扱わねばならないなどの運転操作上の難しさもあって、左右高低圧の複式機関車は一部形式のみの使用に終わった。