有什么办法可以让蒸汽火车活过来呢？ 第1页

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蒸汽机车进入正线运转，在技术上并不存在特别多的难题。电气化区间可能会造成接触网老化速度加快，但是并不会造成结露/挂冰。目前在正线上运营蒸汽机车比较多的国家有英国，南非，美国等。国内目前运行的蒸汽机车基本上都是属于调车/支线小运转，正线基本上已经没有了，不过很多国铁站点依然有让蒸汽机车维持运转的能力。

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先说下国外的情况：

北美：

Class 2/3级的小型铁路公司保留蒸汽机车运转的非常多，例如当年从集通铁路购买QJ级的Iowa Interstate (衣阿华州际) 等，Class 1级的官方运转目前只有Union Pacific (联合太平洋)。

图 1. Union Pacific FEF-3 Class No. 844 (i)

英国：

英国铁路私营化之后，部分难以盈利的/技术规格老化的区间被出售给私人变成遗产铁路(Heitage Railway)，这些私营的线路里保留了不少当年英国国铁退役的蒸汽机车，也有从国外买进来的，比如从中国买进来的KD6。目前大部分进入正线的长途蒸汽机车牵引的运转都是由大英铁路博物馆负责协调/维护的。

自从1960年起，英国铁路系统不再引入蒸汽机车，但是94年一个由车迷发起的基金会历时14年重新造了台新的蒸汽机车（图2）。

图 2. British Railways A1 Class 60163 "Tornado" (ii)

图 3. British Railways Standard Class 7 70013 "Oliver Cromwell" (iii)

如果题主考虑的是让蒸汽机车进入国铁正线运转的话，应当要先解决这几个问题：
1. 线路标准（例如曲线半径和限界）
2. 机车交路（如何保证机车的可用性和可靠性？如果一个比较长的交路的话调度可能是个问题）
3. 联控设备 （机车信号，以及列尾装置）
4. 机务设施（蒸汽机维修保养和内燃/电力没有可比性）

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1. 单独讨论限界的话，大部分区间都是可以对蒸汽机车比较友好的；然而因为蒸汽机车排气对于背压要求比较高，长大隧道和低净空区间对于长期性运转并不合适。另外因为机车走行部受车架限制大，某些新建机务段可能并不具有容纳蒸汽机车的能力；蒸汽机车整备只能在侧线进行，然而这存在一个未知的安全风险，以及效率也是个问题。
2. 机车交路一直是蒸汽机车的软肋，但是客货分离后蒸汽走既有线的调度问题可能还好解决，但是这时候续航又是个问题；国内基本上都是小运转就和续航本身的关系非常大。英国/南非等是有既有设施未淘汰，北美的做法是加挂一节煤水车（实际上主要是装水）。后者可能对于国内之后的正线蒸汽机车运转更具有参考性。以及蒸汽机车本身不能经常熄炉，不然对于锅炉寿命影响非常大，长期的燃料费用也是非常可观的￥￥￥。
3. 联控和列尾…只能指望甲方push乙方工程师了，理论上难度并不是很大，然而蒸汽机车制动机和内燃/电力不一样：压缩机做功来源是蒸汽，另外蒸汽司机本身的操作已经很多了，如何确保不添堵又是一个问题。
4. 主要的问题在于架修厂和转向设备（人字线/回车盘），蒸汽机车理论上可以后退，但是在运转中是非常避讳的一件事，因为瞭望条件不够；另外因为结构本身的问题，蒸汽机车的完全检修需要把机车吊起来（更换轮对之类的）。不少蒸汽机车都到了大修的年龄，以至于需要非常彻底的维修才能保证安全。到达寿命的部件需要被替换，以及性能劣化的部件需要补强，在缺乏大规模生产的情况下成本非常高。（尤其是轮对等铸造件需要非常精密；另外机车的踏面制造难度也是非常高。）

另外 @懒洋洋 提到的滑动轴承的问题实际上是限于解放时期的工业生产能力，大部分机车使用滑动轴承是为了避免过于复杂的维护；实际上满铁的部分机车（SL7/SL8型）都是滚动轴承，在沈局一直用到80年代末期，现在被博物馆收藏了。

其实维护的问题非常早就出现了，尤其是英国；为了省人工和成本干脆就让一批机车干脆进厂重建一次，所以有不少打着重建(Rebuilt)旗号，但是各个性能指标和旧型差距非常大的机车。

不差钱的土豪选择这么干：

图 4, 图 5 . 等待大修中的Union Pacific Big Boy 4014 (iv, v)

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可能的实现方案

保留现有的机车队伍可能是一个临时的低成本解决方案，然而保养起来的困难程度很可能导致后续经营不了了之...因为成本和人力都吃不消。

如果参照英国人的套路重建一批QJ/JS也是可以，一个是因为很多机车构造年龄比较低（QJ/JS都是80年代末期停产），另外一个是保有量非常大。但是为了经济性/环保法规要求方面考虑，应该重新改造锅炉。具体的提升应该包括而不限于：燃烧方式（波特炉改造在QJ上进行过试验，但是没有投入后续生产），锅炉压力，过热器，乏汽装置等...这样一个是可以降低运营成本，另外也可以针对目前或者未来的铁路系统进行某些功能上的预留。另外煤水车应该优先考虑设计成两节以上来维持比较长的续航距离。以及较大的空间在某些程度上也允许进行机供化改造。北美的部分机车为了维持经济性允许通过消防水管进行上水的工作，然而在缺乏上水设备的地区，多节（2-3节）煤水车可以减少不必要的技术停车从而在某种程度上提高运行可靠性和燃料经济性。

图 6. 运转中的Union Pacific FEF-3 Class No. 844，注意煤水车后面附加的6轴水车。即使原配水车可以装载89吨水，但是在干旱缺水的大盆地地区依然不是足够可靠的。

凝汽式煤水车也可以考虑，但是某些情况下可能会损失牵引效率。凝汽式设计也可能带来某些不必要的复杂装置，满铁在41年曾经对机车进行过凝汽式改造，实验续航能达到1600公里，但是并没有继续量产。目前还在少量使用的只剩下南非铁路25型凝汽式蒸汽机车/SAR Class 25。

要解决燃料的问题应该从燃烧本身进行考虑。锅炉的设计应该以考虑多种燃料，但是以固体燃料为主以适应国内目前多煤少油的环境。可能的方法包括但不限于流化床和煤气化改造，但是流化床燃烧对于燃料的适应性更合适，；另外由于整个过程在火箱内完成，相对来说更加节省燃料。但是缺点在于对于背压要求高，以及需要考虑脱硫的问题。即使是使用秸秆类的生物质燃料，硫含量占干重的平均值也在0.38%左右。目前可行的方案可能是直接使用碳酸钙进行脱硫，但是缺点在于可能会提高灰分。对于煤气化的好处来说，首先是不需要除渣（没有灰份）；其次是可以直接附加内燃机进行机供化改造（从锅炉引入低参数蒸汽也是可行的方案，但是因为没有成品可能会有安全性/可靠性/实用性上的问题）。

但是实际上考虑到和现有的使用场景对应的话，重新测绘或者使用RM/SL 7/SL 8/KF型的图纸进行建造可能是更合适的方案。重载电气化铁路的下基本上很难用蒸汽机车牵引货运列车，国内以前已有的几种客运/混合型机车可以具有更高的运行速度（110-130 km/h），改造锅炉等结构件，达到可靠性要求之后，应该可以适应既有线的运行-调度机制。

暂时的结论

如果能把蒸汽机车引入正线牵引的话，应该在达到整备/维修条件下，同时具有修理厂。但是考虑到蒸汽机车存量少，维修大的糟糕现状，修理厂基本上也应该具有制造蒸汽机车的能力。远期的话应该参照和借鉴60-80年代国外最后一代设计的经验和教训和国内的运转经验重新做一批图纸，在可能的条件下维持小批量，但是可持续性的几种型号的生产。

引用来源：

i. Union Pacific Steam. (n.d.). Retrieved December 20, 2017, from https://www.up.com/aboutup/special_trains/steam/index.shtml

ii. “LNER Peppercorn Class A1 60163 Tornado.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 Dec. 2017, LNER Peppercorn Class A1 60163 Tornado.

iii. 由D Rawlings - 自己的作品，CC BY 2.5，File:OliverCromwell.JPG - Wikimedia Commons

vi. UP: Steam Update: Refurbishing an Articulated Locomotive Requires Plenty of Flexibility, https://www.up.com/aboutup/community/inside_track/steam-update-08-25-2017.htm.

v. UP: Steam Update: With Disassembly Complete, Big Boy Fabrication Underway, https://www.up.com/aboutup/community/inside_track/steam-update-2-1-2017.htm.

vi. 04_15_09_162xp_-_Flickr_-_drewj1946.jpg: Drew Jacksich from San Jose, CA, The Republic of California derivative work: Bruce1ee CC BY-SA 2.0，File:Union Pacific 844, Painted Rocks, NV, 2009 (crop).jpg