Locomotora de hadas

Una locomotora Fairlie es un tipo de locomotora de vapor articulada que tiene las ruedas motrices sobre bogies. La locomotora puede ser de dos extremos (un Fairlie doble) o de un solo extremo (un Fairlie simple). Las hadas son las más famosas asociadas con el Ferrocarril Ffestiniog en el norte de Gales.

Si bien las locomotoras Fairlie ahora se usan solo en los ferrocarriles tradicionales, la gran mayoría de las locomotoras diésel y eléctricas en el mundo actual siguen una forma no muy diferente a la Fairlie: dos camiones motorizados con todos los ejes accionados, y muchos también siguen el El concepto de dos extremos de Fairlie, capaz de ser conducido igualmente bien en ambas direcciones.

Desarrollo del diseño

El ingeniero escocés Robert Francis Fairlie patentó su diseño en 1864. Se había convencido de que el patrón convencional de locomotora era seriamente deficiente; desperdiciaron peso en ruedas sin motor (el máximo esfuerzo de tracción que puede ejercer una locomotora está en función del peso sobre sus ruedas motrices) y en un ténder que no hacía más que transportar combustible y agua sin contribuir al peso adhesivo de la locomotora. Además, la locomotora estándar tenía una parte delantera y trasera, y no estaba diseñada para una conducción prolongada en reversa, por lo que requería una plataforma giratoria o una estrella en cada terminal.

La respuesta de Fairlie fue una locomotora de vapor de dos extremos, que transportaba todo su combustible y agua a bordo de la locomotora y con cada eje accionado. Tenía una caldera de dos extremos, con una caja de fuego en el centro y una caja de humo en cada extremo.

Predecesores

Fairlie no fue el primer ingeniero en diseñar y construir un motor doble. En 1850, la compañía belga John Cockerill & Co construyó una locomotora de doble caldera llamada Seraing que presentaba dos bogies de conducción articulados de forma independiente. Tenía varias diferencias con el diseño de Fairlie, en particular, los amortiguadores estaban fijados al bastidor de transporte, no a los bogies, y los bogies estaban unidos al bastidor mediante cuatro pasadores de transporte, lo que restringía el grado de articulación. Seraing fue un fracaso y Robert Fairlie probablemente no lo sabía cuando produjo su diseño en la década de 1860. A principios de la década de 1860, Archibald Sturrock, el superintendente de locomotoras del Great Northern Railway, experimentó con bogies motorizados bajo los ténderes de las locomotoras de vapor GNR. Si bien estos no tuvieron éxito en última instancia, Fairlie fue influenciado por el trabajo de Sturrock y por el uso de locomotoras consecutivas en la pendiente de Bhor Ghat en el Gran Ferrocarril de la Península India a partir de 1856.

Caja de fuego

La primera locomotora fue The Progress, construida en 1865 por James Cross and Company para Neath and Brecon Railway. Sin embargo, tener el tiro de ambas mitades de la caldera a través de una cámara de combustión no tuvo éxito. Había una tendencia a que la mayoría de los gases calientes del fuego pasaran por la mitad de la caldera, por lo que la otra mitad contribuía poco a la generación de vapor y era ineficiente. El primero, Festiniog Railway Little Wonder, tenía cámaras de combustión separadas con una camisa de agua entre ellas y resultó mucho más exitosa.

Controles

El conductor de la locomotora (EE. UU.: ingeniero) trabajaba en un lado de la locomotora y el bombero en el otro; las cajas de fuego los separaban. Los reguladores de ambos bogies de potencia estaban ubicados sobre el centro de las cámaras de combustión, con la válvula del freno de vapor en un extremo.

Bogies de potencia

Debajo, la locomotora se apoyaba en dos bogies motorizados giratorios (EE. UU.: camiones), con todas las ruedas motrices; las locomotoras más pequeñas tenían bogies de cuatro ruedas, mientras que las más grandes tenían seis ruedas. Los cilindros de cada bogie de potencia apuntaban hacia afuera, hacia los extremos de la locomotora. Los acopladores y los topes (cuando estaban instalados) estaban montados en los bogies, no en el bastidor de la locomotora, de modo que giraban con la curvatura de la vía.

Suministro de vapor

El vapor llegaba a los cilindros a través de tubos flexibles. Inicialmente, se trataba de un tubo de cobre enrollado, pero se rompía después de un período de uso. Las locomotoras posteriores tenían tubos de conexión rígidos con la flexibilidad necesaria proporcionada por juntas de rótula de metal similares a las que se usan en la cristalería de laboratorio.

Combustible y agua

El combustible y el agua se transportaban en la locomotora, en tanques laterales al lado de cada caldera para el agua y búnkeres para el combustible por encima de ellos.

Ejemplos en uso

Armada con el éxito de Little Wonder en el Ffestiniog, Fairlie organizó una serie de demostraciones muy exitosas en la línea Ffestiniog en febrero de 1870 ante delegaciones de alto nivel de muchas partes del mundo. Esto vendió su invento (y el concepto del ferrocarril de vía estrecha en el que se basaba) en todo el mundo.

Se construyeron locomotoras para muchas colonias británicas, para el Imperio Ruso e incluso un ejemplo para los Estados Unidos.

En 1879, la primera línea ferroviaria del gobierno en Australia Occidental desde Geraldton a Northampton utilizó dos Fairlies dobles como su tercer y cuarto elementos de fuerza motriz, respectivamente, pero sin mucho éxito. Los únicos usos realmente exitosos de la locomotora Fairlie, aparte del Ferrocarril Ffestiniog, fueron en México, Nueva Zelanda y Rusia (en el Ferrocarril Transcaucásico).

Gales

En 1869, la compañía de Robert Fairlie construyó una locomotora llamada Little Wonder para el Ferrocarril Ffestiniog, un ferrocarril de pizarra de vía estrecha en el norte de Gales. El Ffestiniog fue el primer ferrocarril de ancho de vía de 1 pie 11+1⁄2 pulgadas (597 mm) que utilizó locomotoras. El diseño de Fairlie significó que las cámaras de combustión y los ceniceros no estuvieran restringidos por el ancho del marco o de la pista, sino solo por el ancho de carga general. Little Wonder tuvo tanto éxito que Fairlie otorgó a Festiniog Railway Company una licencia perpetua para usar su patente de locomotora sin restricciones, a cambio de usar la línea y el éxito de sus locomotoras Fairlie en su publicidad. El Ffestiniog pasó a poseer un total de seis locomotoras Fairlie, con dos en servicio en 2020 y una en exhibición en el Museo Nacional del Ferrocarril. Un séptimo, James Spooner II, está actualmente en construcción en sus talleres en Boston Lodge y está previsto que entre en servicio cuando se retire Earl of Merioneth.

Estados Unidos

La locomotora vendida en los EE. UU. se encargó para el recién construido Ferrocarril de Denver y Río Grande en 1872 y se llamó "Mountaineer". Fue el único Double Fairlie que operó en un ferrocarril estadounidense de vía estrecha. Esta era una locomotora más pequeña con bogies de cuatro ruedas, lo que le otorgaba una configuración 0-4-4-0T. La experiencia del ferrocarril con la locomotora fue típica y una indicación del hecho de que, aunque Fairlie había eliminado varios problemas de la locomotora convencional, había introducido otros nuevos propios. Al menos un Fairlie doble 0-6-6-0T Janus (en la foto) fue construido por Mason Machine Works en Taunton, Massachusetts.

Canadá

A principios de la década de 1870, Avonside Engine Company, Bristol, construyó cinco locomotoras Fairlie Patent de vía estrecha para uso de los ferrocarriles canadienses.

El ferrocarril de Toronto y Nipissing utilizó un solo Fairlie de 3 pies y 6 pulgadas (1067 mm) de ancho desde 1871 hasta que la línea se convirtió en 4 ft 8+1⁄2 in (1435 mm) calibre estándar en 1883.

El ferrocarril Toronto, Gray y Bruce de Ontario también utilizó una locomotora Fairlie de 3 pies 6 pulgadas (1067 mm), entregada en 1872.

En la isla del Cabo Bretón, tres locomotoras Fairlie Patent de trocha 3 pies (914 mm) construidas por Bristol's Avonside Company se utilizó para transportar carbón entre Sydney y Reserve Mines desde 1872 hasta 1902. El libro de Herb MacDonald "Cape Breton Railways: An Illustrated History" (Cape Breton University Press, 2012) afirma que "una revista de la industria ferroviaria publicada a principios de 1903 indicó que 'las viejas locomotoras de dos extremos... se han desmontado recientemente en la Reserva y se desecharán de como chatarra vieja. Los maquinistas que los desarmaron dicen que fue el trabajo más difícil que jamás hayan realizado, ya que los motores tenían una construcción muy sólida y las piezas en su mayoría estaban hechas de forja.

México

En México, el Ferrocarril Mexicano (FCM) usó Fairlies en un tramo montañoso de la línea entre la Ciudad de México y Veracruz, donde 49 enormes 0-6-6-0T Fairlies que pesan Se importaron de Inglaterra alrededor de 125 toneladas cortas (112 toneladas largas; 113 t) cada una. Las locomotoras más grandes y potentes construidas allí hasta entonces, se utilizaron hasta que se electrificó la línea en la década de 1920. Las cifras de esfuerzo de tracción (consulte la tabla a continuación) son notablemente altas en comparación con las locomotoras relativamente modernas (como la BR Standard Class 9F).

Rolt escribió:

"... era el ferrocarril mexicano que se convirtió en el más fiel de Fairlie. Tres Fairlies Avonside de doce ruedas fueron construidos para esta compañía en 1871 para trabajar el tráfico en la sección marcadamente clasificada de la línea principal entre Córdoba y los 7,923 pies (2,415 m). Boca del Monte, Cumbre de México en las montañas de Orizaba, a una distancia de 108 millas (174 km). Tan exitosos fueron que fueron los precursores de no menos de cincuenta Fairlies suministrados a México por Avonside y otros constructores británicos durante un período de cuarenta años".

Durrant adoptó una visión más escéptica:

"Las mayores hadas construidas fueron...102-short-ton (91-long-ton; 93 t) ejemplos para el ferrocarril Mexicano...A pesar de sus impresionantes proporciones, estos motores fueron desprovistos de supercalentadores o arreglos de válvula modernos y pronto fueron reemplazados por electrificación".

Esta tabla muestra breves detalles de las locomotoras. Las especificaciones detalladas se pueden encontrar en steamlocomotive.com

Clave:

• Fecha = fecha de construcción de la primera locomotora en lotes. La entrega puede haberse difundido durante varios años
• n/k = not known
• T.E. = esfuerzo tractivo

Durrant muestra una fotografía (acreditada a English Electric) del FCM número 184, construido por Vulcan Foundry (VF) en 1911. Tiene un aspecto típicamente británico, excepto por la cúpula de lijado que, curiosamente, se encuentra en un solo extremo. Esta fotografía de FCM número 183 [1] Archivado el 11 de julio de 2011 en Wayback Machine. muestra una locomotora de aspecto claramente americano. Si es uno de los motores VF, ciertamente ha sido reconstruido en gran medida.

Es casi seguro que los motores VF se fabricaron con combustible de petróleo. La fotografía en el libro de Durrant parece una fotografía de fábrica que muestra el motor en condiciones nuevas y hay tanques rectangulares encima de las calderas, que era la disposición habitual en los Fairlies alimentados con petróleo. El calor de las calderas mantuvo el aceite caliente y evitó que se volviera demasiado viscoso en climas fríos.

Irlanda

• El Gran Ferrocarril Sur y Oeste tenía dos Fairlies individuales.

Nueva Zelanda

En Nueva Zelanda, los Fairlies sencillos de clase R y clase S y los Fairlies dobles de clase B y clase E se encargaron en la década de 1870 para su uso en vías estrechas (3 ft 6 in o 1,067 mm) construido bajo el proyecto de 'Grandes Obras Públicas' de Julius Vogel de 1870. Programa de apertura del país. Tres de los Fairlies de la clase S se vendieron a los Ferrocarriles del Gobierno de Australia Occidental en 1891.

Rusia

En Rusia, las hadas se utilizaron en una línea entre Tambov y Saratov (1871–1887) y en el paso de Surami del Ferrocarril Transcaucásico (desde 1872). Estas locomotoras, al igual que las que se usan en México, tenían una configuración 0-6-6-0T. El primero de ellos fue construido en Inglaterra (Avonside Engine Company, Yorkshire Engine Company y Sharp, Stewart and Company), el segundo tramo fue fabricado por fábricas alemanas (1879), el último - 17 para los Ferrocarriles Estatales Rusos por Kolomensky Works, Kolomna (1884) bajo licencia. Las locomotoras más grandes pesaban 90 toneladas y funcionaban con petróleo. En 1912, todas las hadas de Rusia se incluyeron en la serie F y se usaron hasta 1934, cuando se electrificó la línea a través del paso de Surami.

India y Birmania

En 1879, Avonside Engine Company construyó 25 Double Fairlies destinados al servicio en la Tercera Guerra Anglo-Afgana. El pedido se canceló en 1880, pero ya se habían construido 17 locomotoras y India las compró, aunque una se perdió en el mar durante el tránsito a India. Las locomotoras restantes trabajaron en Bolān Pass Railway pero no tuvieron éxito y se almacenaron en 1887. Diez fueron a Birmania en 1896 y otras cuatro fueron enviadas al Nilgiri Mountain Railway en 1907. Las locomotoras Nilgiri trabajaron allí hasta al menos 1914.

Problemas con el diseño

Combustible y agua

Lo más crítico fue la ausencia de una licitación, lo que significa que la capacidad de combustible y agua era muy pequeña. Una locomotora ya es un lugar lleno de gente, y el diseño de Fairlie dio incluso menos espacio para colocar sus suministros que una locomotora cisterna normal, que al menos tiene un espacio detrás de la cabina del conductor para llenar. Además, la posición central de la cabina significaba que era difícil agregar un ténder más tarde. Como sucedió más tarde con las locomotoras de la clase Leader de Bulleid, el suministro limitado de combustible no habría sido un problema si se hubiera utilizado fueloil en lugar de carbón. Algunas de las hadas grandes para México (ver arriba) fueron alimentadas con petróleo y, en tiempos recientes, se ha utilizado la combustión de petróleo en el Ferrocarril Ffestiniog (ver más abajo).

Tubos de vapor

También eran problemáticas las tuberías de vapor flexibles hacia y desde los cilindros de cada motor giratorio; como en todas las demás locomotoras articuladas del siglo XIX, eran propensas a fugas y desperdicio de energía. Estos problemas fueron parcialmente resueltos. Rolt registra que las dificultades encontradas en 1909 con el diseño y la construcción de conexiones de vapor flexibles y herméticas para la locomotora Garratt fueron resueltas por Beyer, Peacock & Los diseñadores de la empresa después de estudiar una descripción de las juntas de vapor esféricas utilizadas en una locomotora Fairlie construida para el Ferrocarril Ffestiniog seguido de una visita al FR para observar estas locomotoras en funcionamiento.

Bogies de potencia

Otro problema residía en los bogies de potencia; había una buena razón para las ruedas sin motor en una locomotora de vapor, ya que cumplían la función de estabilizar la locomotora, reduciendo su tendencia a deambular o 'cazar'; al rodar por vías rectas, y conducir la locomotora a las curvas y, por lo tanto, reducir los descarrilamientos. Los primeros Fairlies tenían una tendencia a ser rudos, rudos en la pista por la que viajaban y más propensos a descarrilarse de lo que deberían haber sido. Esto fue cierto en parte con Little Wonder, que fue desgastado y reemplazado por el FR después de menos de veinte años' uso intensivo En gran medida, el problema no era el uso de bogies de potencia, sino fallas en su diseño y, especialmente, la ausencia de pesos en los extremos traseros de los bogies para contrarrestar los cilindros. Los motores FR posteriores fueron mucho más fáciles en la pista. Todos los FR Fairlies han tenido la reputación de tener un andar suave en el reposapiés en comparación con los motores 0-4-0 originales de George England and Co. construidos.

Visibilidad

El conductor está a un lado de la cámara de combustión y el bombero al otro. Como resultado, la locomotora tiene el volante a la izquierda en un sentido y el volante a la derecha en el otro. Esto no ayudaría con la visibilidad de las señales.

Resumen

La visión de Fairlie estaba limitada por las limitaciones de la locomotora de vapor: su sed de agua y las fuerzas desequilibrantes de sus pistones de accionamiento directo.

Locomotora sencilla Fairlie

Una variación del Fairlie que disfrutó de cierta popularidad, especialmente en los Estados Unidos, fue el Fairlie simple, esencialmente medio Fairlie doble, con una caldera, una cabina en un extremo y un solo bogie motorizado articulado combinado con un motor no motorizado. bogie debajo de la cabina, manteniendo la capacidad de negociar curvas cerradas. Este diseño abandonó la naturaleza bidireccional del Fairlie doble, pero recuperó la capacidad de tener un gran búnker y un tanque de agua detrás de la cabina, y la posibilidad de utilizar un ténder remolcado si fuera necesario. La única caldera convencional abarató el mantenimiento y acabó con la separación de la tripulación.

La primera locomotora Single Fairlie fue una 0-4-4T diseñada y construida por Alexander McDonnell para Great Southern & Ferrocarril occidental en 1869.

El diseño fue especialmente popular entre William Mason, el licenciatario de Fairlie en los Estados Unidos, que construyó unas 146 locomotoras Mason Bogie, que eran una variante de este diseño. En el Reino Unido, Swindon, Marlborough and Andover Railway utilizó un solo Fairlie 0-4-4T y tres 0-6-4Ts por los Ferrocarriles de Vía Estrecha del Norte de Gales. Además de sus icónicas Fairlies dobles, el ferrocarril Ffestiniog también tiene una locomotora Fairlie simple 0-4-4T, cuyo bogie de potencia es esencialmente el mismo que el que utilizan sus trenes dobles. Hadas.

Tanto en el Reino Unido como en los EE. UU., las Fairlies individuales fueron las primeras locomotoras de cada país en utilizar el mecanismo de válvulas europeo Walschaerts. El engranaje de enlace de Stephenson, que era habitual en ese momento, usaba múltiples excéntricas entre los bastidores, pero el engranaje de Walschaerts estaba montado fuera de borda de los bastidores y las bielas. Esto resultó ventajoso porque el sistema Fairlie requería este espacio entre los bastidores para el pivote del bogie.

Locomotora Péchot-Bourdon

La locomotora Péchot-Bourdon fue el desarrollo final del tipo Fairlie. El Péchot-Bourdon fue desarrollado por el Capitán Péchot de la artillería francesa para operar en 600 mm (1 ft 11+5⁄8 in) vías férreas asociadas con artillería de campaña y fortalezas. El diseño se eligió con la creencia de que si el fuego enemigo dañaba una caldera o un juego de válvulas, la locomotora podría seguir funcionando. La principal diferencia entre Fairlie y Péchot-Bourdon es que este último solo tenía una cúpula de vapor. Solo se construyó un diseño, un 0-4-4-0T. Aproximadamente cincuenta ejemplos se construyeron en 1906, y otros 280 se construyeron durante la Primera Guerra Mundial, algunos por American Baldwin Locomotive Works.

Preservación

Se conservan dos ejemplos, uno en Frankfurter Feldbahnmuseum prestado por el Museo del Transporte de Dresden, Alemania, y otro en Serbia en el Museo del Ferrocarril de Pozega.

Modelos

Scalelink produce un modelo a escala 1:32 de la locomotora Péchot-Bourdon.

Locomotora Fairlie modificada

La Fairlie modificada fue introducida por North British Locomotive Company a South African Railways en 1924. Era similar en apariencia a una locomotora Garratt pero la caldera, los tanques de combustible y agua estaban montados en un bastidor único que giraba sobre los bogies de potencia. Esta disposición se diferencia de la Garratt en que los depósitos de agua y combustible se montan directamente sobre los bogies de potencia.

Hadas hoy

Operativo

El Ferrocarril Ffestiniog en Gales todavía utiliza las locomotoras patentadas de Fairlie hasta el día de hoy; tiene dos Fairlie dobles y una Fairlie simple en funcionamiento. La locomotora Fairlie doble más reciente, David Lloyd George, se construyó en 1992 en la propia fábrica de Boston Lodge de Ffestiniog. El veterano Merddin Emrys de 1879 fue el primer motor que se construyó en Boston Lodge. El Ffestiniog también fue propietario y operó Taliesin, un solo Fairlie, de 1876 a 1927. Fue desguazado en 1935, pero se construyó una réplica en Boston Lodge en 1999.

Las Hadas del Ferrocarril Ffestiniog fueron diseñadas para quemar carbón. Después de las pruebas en 1971, al igual que la mayoría de los otros motores Ffestiniog, se modificaron para quemar aceite. En 2005, Earl of Merioneth se convirtió a carbón después de haber sido construido como quemador de aceite. El éxito de esta conversión dio como resultado que Merddin Emrys, el más antiguo de los FR Fairlies, se reconvirtiera de nuevo a la quema de carbón en 2007.

El Fairlie más antiguo que sigue en funcionamiento es un Mason Bogie conservado en el Museo Henry Ford en Dearborn, Michigan. La locomotora 0-6-4 fue construida en 1873 y todavía transporta pasajeros en un tren turístico durante la temporada de verano.

No operativo

La locomotora Double Fairlie The Earl of Merioneth ahora se conserva en Boston Lodge Works, donde se construyó en 1979. Se retiró del servicio el 8 de abril de 2018. Double Fairlie Josephine (Dunedin & Port Chalmers Railway #2, NZR E 175, PWD #504) se conserva en Dunedin, Nueva Zelanda's, Otago Settlers' Museum, y R 28 una sola Fairlie, en Reefton. La R 28 es la única Fairlie individual británica original que ha sobrevivido, la Taliesin de Festinog es una réplica construida en 1999. Los restos de otra, la clase R número 271, fueron arrojados a Oamaru para protegerlos. los patios de ferrocarril contra la erosión costera en 1930, y desde entonces ha pasado a ser propiedad de Oamaru Steam & Sociedad de Restauración Ferroviaria. La Canterbury Railway Society tiene dos calderas de clase R más y dos bogies de potencia de cada uno de los Fairlies dobles de clase B y E en su Ferrymead Railway en Christchurch.

También se conserva una locomotora doble tipo tranvía Fairlie en el este de Alemania, y una de las locomotoras Festiniog originales, Livingston Thompson de 1885, se encuentra en el Museo Nacional del Ferrocarril de York.

En construcción

Ffestiniog Railway está construyendo un nuevo Fairlie doble, que se llamará James Spooner. La locomotora se anunció en 2016, con una fecha prevista de finalización de 2020, el 150 aniversario de las pruebas de Little Wonder' de 1870. Será un reemplazo para Earl of Merioneth. yo>.

En la ficción

En la serie de televisión infantil Thomas & Friends, basada en The Railway Series del reverendo W. Awdry, Mighty Mac es una Fairlie doble en el Skarloey Railway de vía estrecha.