legfelül A Southern Pacific GS-4 4449 a kaliforniai Brocknál, 1991. április 28-án Brian Solomon felvétele [2]-ből lejjebb Az SP AC-6 4-8-8-2, "cab forward" (a vezetőfülke elöl), Baldwin által épített mozdonya 1930-ban Ciscóban, Kaliforniában Otto C. Pretty felvétele a Denver Public Library Western History Departmentben, [3]-ból

legfelül A SP F-3 Decapod mozdonya a menetrend szerinti 780-as számú vonattal a San Joaquin völgyben Tom Gildersleeve gyűjteménye [4]-ből lejjebb Az Union Pacific 844-ese egy históriai tehervonattal 1989 szeptemberében a nebraskai Grand Islandnél Brian Solomon felvétele [2]-ből

A mozdonyok ereje megváltoztatta Amerikát. Ahogy a vonatok mérete nőtt, úgy növekedett az amerikai gazdaság is. A nagyobb és nehezebb vonatokat a mozdonyok egyre nagyobb sebességgel vontatták, ezzel nem csak az eljutási időt csökkentették, de a hálózat kapacitását is növelték, mert ha egy vonat gyorsabban szabadítja fel a pályát, hamarabb indulhat a következő. Felismerve a vasúttársaságok igényét, a mozdonygyárak a legelső időktől kezdve egyre erősebb és gyorsabb mozdonyokat gyártottak.

1. rész:  A kezdetektől a superpowerig

A gőzmozdonyfejlesztés hosszú időszakaszában  úgy születtek erősebb mozdonyok, hogy nagyobbakat és nehezebbeket építettek. Az első gőzösök kicsi, néhány tonnás gépek voltak, a legelső Amerikában működő mozdonyok egyike, az 1831-ben készült De Witt Clinton, 0-4-0 (B) tengelyelrendezéssel 4 és fél tonna súlyú volt. 1860-ban az akkor tipikus mozdony, az American (4-4-0, 2'B) már 30 tonna, az 1900-as évek mozdonyai 90 tonnásak, és 1910-ben az osztott főkeretes, 2-8-8-2 ( (1'D)'D1' ) tengelyelrendezésű mozdonya 195 tonnát nyomott. A mozdonysúly (és teljesítmény) exponenciális növekedését a növekvő gazdaság nagyobb szállítási igénye okozta, melynek kielégítése visszahatott a gazdaságra is. Másik kölcsönhatás a nagyobb mozdonysúlyok, a vasúti pálya és a pályaelemek  teherbírása között volt. A nagyobb és erősebb mozdony drágább, és ott termel a vasút számára nagyobb bevételt, ahol nagyobb a forgalom, ez pedig a fővonal hálózat. Ezeknek a vágányát, hídjait és rendező pályaudvarait erősebbre, nagyobb teherbírásúra és nagyobb kapacitásúra építették át. A korábban használt könnyebb, kisebb teljesítményű mozdonyok visszaszorultak a mellékvonalakra, ahol a pálya és a hidak kisebb teherbírása biztosította a túlélésüket. Sok vasúttársaság a mellékvonalain napi forgalomban történelmi gőzmozdonyokat járatott, amiket csak a könnyű vonali dízelmozdonyok váltottak le. A XIX. század közepén jóformán minden vonatot American (4-4-0) mozdony vontatott. Azok a vasúttársaságok, melyek nehéz vonatokkal a magas hegységek különösen nagy emelkedőit járták, elsőként rendeltek vagy gyártottak a feladatra specializált, nagyobb teljesítményű és több hajtott kerekű mozdonyt. Ezzel elkezdődött a gőzmozdonyok feladatra szabása, 1890-re a gőzmozdonyok nagy mértékben célra alakítottak lettek. Néhány vasúttársaság tucatnyi mozdonyosztályt használt, mindet más-más célra. Akkoriban a mozdonygyártással nem rendelkező vasúttársaságok tervrajz köteggel a hónuk alatt mentek a gyárba új mozdonyt rendelni. (Ezért érte a társaságokat sokként az Electro-motive Division (EMD) kezdeti gyártmányfejlesztési stratégiája, ami Ford mintájára azt mondta, hogy minden vasút olyan dízelmozdonyt kaphat, amilyet akar, ha 1350 LE-s és négytengelyes mozdonyt akar.)

A De Witt Clinton, az Amerikában vontató első gőzösök egyike John P. Hankey Collection [3]-ból        A Pennsylvania vasút kísérleti duplex mozdonya Jay Williams collection [2]-ből

1937-ben a Baltimore & Ohio építette az első amerikai duplex, a 4-4-4-4             tengelyelrendezésű, George H. Emerson nevű mozdonyt Bruce Fales felvétele Jay Williams gyűjteményéből, [3]-ból A tervezőjéről elnevezett, vízcsöves tűzszekrényű mozdonynak nincs minden hajtott kereke csatlórúddal összekötve, hanem az első két kerékpárt az első, a hátsókat a tűzszekrény alatti hengerek hajtják. Ezzel a megoldással jelentős súlycsökkenést értek el. A mozdony fényképe 1937. október 10-én Baltimore-ban készült.

A gőzmozdony-tervezők szűk ösvényen jártak. A mozdonynak a kívánt sebességgel kellett vontatnia olyan súlyú vonatot olyan pályán, amire tervezték. A kisebb teljesítményű mozdony vonata az emelkedőn drága toló szolgálatot kívánt. Másrészt a túl nagy, túl nehéz vagy túl erős mozdony hátrányokkal jár, többletköltséggel, és a legkisebb hátrány az erőforrás pocsékolás. Az egyre nagyobbá váló tehervonatok mellett a személyvonatok is nehezedtek: a több kocsi mellett többletsúlyt jelentett a kocsik acélosodása, egy teljesen acél építésű kocsi 13%-kal nehezebb a tisztán fa építésűnél. A gőzmozdony konstruktőrök munkáját nagyban segítette a technológia fejlődése, a nagy szakítószilárdságú (ezért kopásálló) acél ötvözetek, a mély tűzszekrényhez szükséges gépi tüzelőberendezésnek, a stokernek a léte, a gördülőcsapágy és a jól működő tápvíz melegítő. Tervezők és gyártók sietve alkalmazták ezeket az újításokat, mert érezték, hogy közeledik a dízelmozdony, és ezzel a gőzös korszak vége.

Megjelenik a superpower mozdonytervezési elv

Egy továbbfejlesztett Mikado (2-8-2, 1'D1')

A lehetőségek élénkítik az innovációs tevékenységet, és egy üzletágban az új jövevény gyakran előnyre tesz szert olyan ötletek megvalósításában, melyek fölött a már megállapodott résztvevők átsiklanak. A Lima Locomotive Works az 1920-as évek elején új jövevény volt a nagy mozdonyok piacán, a  legkisebb és legfiatalabb a három nagy mozdonygyár között. Hogy számottevő részt hasíthasson ki magának a piacból, átlépett a hagyományokon, hogy jobb gőzmozdonyt építhessen. Bár a Lima 1916 óta létezett, a gyökerei 1869-ig nyúlnak vissza, az elődei 1880 óta különleges, fogaskerekes hajtású gőzösöket, a Shay-eket, 1911-től pedig hagyományos mozdonyokat építettek. Az 1920-as években a Lima mégis fiatalnak számított a Baldwin mozdonygyár mellett, mely akkor a világ legnagyobbjai között volt, és az American Locomotive Company (Alco) mellett, mely 1901-ben több független gép- és mozdonygyár egyesülésével jött létre, hogy sikeresebben konkuráljanak a Baldwinnnal. A Baldwin és az Alco uralta a mozdonyrendelések nagy részét, kis szeletet hagyva a Limának. A Lima mérnökei ringbe szálltak, és jobb mozdony tervezésébe fogtak. Az I. világháború után az amerikai vasutak nagyobb teherforgalommal és erősebb konkurenciával szembesültek, mivel a közúti szállítás növekvő részt hasított ki magának a teherszállításból.

A személy-, és különösen az expresszvonatok voltak a közönség figyelmének a középpontjában, bár a bevétel a teherszállításból jött, igaz, hogy egyre csökkenő mértékben: a "less-than-carload" (kevesebb mint egy vagonnyi áru) szállítási forgalom komoly mértékben visszaesett, mivel a teherautók elvitték az ilyen üzlet nagy részét. Minden életképes vasúttársaság fejlesztette a személyszállítását, míg 1830-ban a tipikus utazási sebesség óránként 10-15 mérföld volt, ez 1920-ra 70-80 mérföldre (110-130 km/h-ra) nőtt. A teherszállítás jól jövedelmezett, és a tehervonatok nem voltak gyorsak. Az I. világháború időszakában a 2-8-0 Consolidationök, a 2-8-2 Mikádók és a 2-10-2 Santa Fe-k erős, nagy teljesítményű mozdonyok voltak és viszonylag lassan vontattak. Ahogy a teherautók szorongatták a vasutakat, igyekeztek a tehervonataikat gyorsabbá tenni. Az Alco háromhengeres, és az osztott főkeretes kompaundokból, a Mallet-ekből négyhengeres ikergépekké átépített gőzösöket kínált. Fogytak is, de a legsikeresebbek a Lima superpower mozdonyai lettek, melyek nem voltak jelentősen bonyolultabb vagy nagyobb gépek, mégis drámaian megnőtt a teljesítményük, így a sebességük is. Ez a fejlesztés leginkább William E. Woodardnek köszönhető.

A XX. század első felében William E. Woodard az Egyesült Államokban jelentős gőzmozdony tervező volt. Dolgozott mind az Alcónak, mind a Baldwinnak, mielőtt 1916-ban a Limához ment. Terve a piacon lévőknél jobb mozdonyokat tervezni, ezzel megnövelni a Lima piaci részesedését. Ahelyett, hogy a meglévőknél jóval nagyobb és nehezebb mozdonyt tervezett volna, ami akkor általános szokás volt, olyat alkotott, amely jelentős súlynövekedés nélkül jobban teljesített, így a vasutak a pálya átépítése nélkül. nagyobb terheket szállíthattak. A Lima egyik legjelentősebb vevője a New York Central társaság volt, az egyik legnagyobb vasút Amerikában. A NYC elégedett volt a gyár korai termékeivel, és erősen érdeklődött a gyors tehermozdonyok iránt. A New York - Chicago négyvágányú vonal Amerika legforgalmasabb vasútvonala volt, zsúfolva személy- és tehervonatokkal. A NYC a 4-8-2 Mohawkok használatával úttörő volt a gyorsteher vonatok közlekedtetésében ezen a vonalon. A NYC a fejlesztés irányát nem hosszabb, így nehezebb vonatok járatásában, hanem a szokásos vonatok gyorsabb vontatásában jelölte meg. Ezt sikerrel tette, így a NYC elterjesztette a gyorsteher vonatait az egész hálózatán. Pályájának nehéz szakasza volt a Bostont és Albanyt összekötő vonal, a hálózatának a legszigorúbb emelkedőjével. A társaság itt Mallet (osztott főkeretes és kompaund) és 2-10-2 Santa Fe mozdonyokat járatott. A 20-as évek elején Amerikában a 2-8-2 Mikado volt a szabvány tehervonati mozdony. A NYC H-7e típusjellel ilyen mozdonyok százait járatta, az Alcótól vette őket.

1922-ben Woodard egy új tervvel kereste meg a NYC-t, hogy az rendeljen a Limától egy kísérleti Mikádót. A H-10 típus csak 1,8%-kal, 3 tonnával lett nehezebb, mint a H-7e, mégis, a hátsó forgóvázban elhelyezett boosternek (rásegítőnek) is köszönhetően a vonóereje 74.500 font (33.800 kp) lett, a H-7e-énél 25%-kal több. A mozdony több mint kétszeres,30-35 mérföld óránkénti sebességgel vontatott. A NYC úgy látta, hogy a Lima a számára igazi győztest kínált. Az új mozdony, a H-10 hengerei kicsivel lettek nagyobbak, más méretei nem változtak jelentősen a H-7e-hez képest, sikerét a nagyobb tűzszekrénynek és sok fejlesztésnek és technikai újításnak köszönhette. Akkorra olcsóbban lehetett kapni a piacon a jobb minőségű ötvözött acélokat, amit gyártás közben a mikroszkópos fényképfelvételekkel szigorúbb minőségellenőrzés alatt tartottak. Hőkezelt vanádiumacélt használtak a lengő mozgást végző alkatrészekhez, a hajtó- és a csatlórudakhoz is. A mozdonyon továbbfejlesztett túlhevítő volt, és frissgőz lövettyű helyett dugattyús, Elesco típusú tápvíz melegítős kazántápláló volt, a mozdony elejére helyezett gőzszabályzó pedig a hatásfokot javította. A New York Central kivételesen elégedett volt az új Mikado típussal, és elképesztően nagy mennyiséget, 302-t rendelt belőle, bár a Limától csak 115-öt 8,3 millió dollárért, Woodard és a Lima mégis elégedett volt. Megnyerte az első csatát.

A Berkshire, a 2-8-4 (1'D2')

1924-ben Woodard a 2-8-2-es, H-10-es Mikadója továbbfejlesztéséhez fogott. A hatásfok 10-20%-os növelését is célul tűzte ki. A formálódó mozdonynak a típusa A-1, a tengelyelrendezése az akkor szokatlan 2-8-4 (1'D2') lett,  az elrendezésnek a neve pedig Berkshire.

1'D2' (2-8-4), a Berkshire mozdonytípus Az első Berkshire mozdonyt a Lima gyár mérnöke, William E. Woodard tervezte. Arra a kérdése kereste a választ, hogy "Mi lesz, ha még tovább növeljük az égőfelületet?" A nagyobb rostély és tűzszekrény kéttengelyes hátsó futó forgóvázat kívánt, természetesen beépített boosterrel (rásegítővel) látták el, és nagyobb kazán kellett a hengerek folyamatos gőzellátásához. Az eredmény az A-1 típus lett, 16.9 atm kazánnyomással. A mozdony kiválóan teljesített a Boston & Albany vasút vonalán a Berkshire Hills emelkedőin, és a név rajta ragadt, a B&A pedig 45 mozdonyt rendelt. A Berkshire-eket 24 éven át gyártották az egyes vasutak igényeihez igazítva többféle hengerátmérővel. Sikerét annak is köszönhette, hogy alkalmazta a superpower elvet: a számottevően nagy gőzfejlesztő kapacitást és az ehhez méretezett fő alkatrészeket.

2-8-4, Berkshire, a Lima A-1-ese Lima fotó [1]-ből A mozdony egyéb nevei: Lima (a Boston & Maine-nél), Kanawha (a Chesapeake & Ohiónál). Az utolsó ilyen mozdonyt a Lima gyártotta a Nickel Plate részére 1949-ben. Legtovább a Santa Fe használt ilyen mozdonyt, 1954-ig.

Ez a Berkshire valóban erős tehervonati mozdonynak látszik J. R. Quinn gyűjteménye [2]-ből A Berkshire sikere a nagy tűzszekrény és az ehhez igazodó méretű kazán, ezek lehetővé tették nehéz tehervonatok nagy sebességű vontatását, miközben nem fogyott el a gőze. A képen 1938-ban egy már 12 éves, Lima gyártotta A-1-es tehervonatot vontat az Englishman's ívben New York államban, a Boston & Albany vonalának nyugati végén. A Lima első A-1-ei először ezen a vasúton bizonyítottak.

Az A-1-es a H-10-nek, a továbbfejlesztett Mikadónak minden modern felszerelésével ellátott és megnövelt teljesítményű mozdony lett. A 390.000 font (176,9 tonna) súlyú, és az előd, a H-10-esnél egy harmaddal nagyobb tűzszekrényes mozdony hajtott tengelyeinek a terhelése csak 1%-kal volt több a H-10-esénél, a többi súlytöbbletet a hátsó futó forgóváz második tengelye hordozta. A hajtott kerekek átmérője azonos volt a H-10-eséivel. Az A-1 híres volt a célszerű megjelenéséről. Az elejét az Elesco tápvíz melegítő uralta, az oldalképét az óriási kazán, mely a vezetőfülke tetejéig ért, a csövezés és a nagy kazánon a szerelvények elhelyezése egy erős, célszerű tehervonati gép képét mutatta. Az első A-1-est Woodard a New York Central új, Selkirk Yardjára vitte. A NYC kedvelte a versenyt: elindított kelet felé egy H-10-est a szokásos méretű tehervonattal, egy órával később az A-1 követte kicsit nagyobb súlyú tehervonatot vontatva. Az A-1 teljesítménye annyival nagyobb volt, hogy 50 mérföld megtételénél megelőzte a H-10-es vonatát. A Lima elsőként erre a mozdonyra használta a superpower jelzőt, és a gőzösök új generációjának tekintette.

A Lima A-1-ese arról a vidékről kapta a nevét, ahol elsőként bizonyította kiváló képességeit. A New York Centralre is jó benyomást tett a mozdony, 25-öt rendelt, és átvette az A-1 típusjelét is. A Lima ezeket 1926-ban szállította le, 1927-ben még húszat és '30-ban 10-et. Ez a 10 A-1c típusjelet kapott, kissé változtatott külalakkal, amiért a személyzet "sport modell"-nek hívta. A Berkshire uralta a B&A vasút teherforgalmát, és hamarosan máshol is elterjedt, az Illinois Central megvette a bemutató mozdonyt és még ötvenet rendelt, és több más vasút is vett.

Bár a Berkshire-eket gyors hegymászó mozdonynak tekintették, a sebességük csak 35-40 mérföld (55-65 km) volt óránként. A Nickel Plate Road vasúttársaság nagyobb átmérőjű hajtott kerekeket használt, így ott a mozdony 70 mérföld (110 km) óránkénti sebességű gyorstehereket vontatott.

A Texas,  a 2-10-4 (1'E2')-es mozdony

Woodard a szép sikerei ellenére sem pihent a babérjain. A 2-8-4 elrendezésű mozdonyának kiváló tulajdonságai hatására a bevált elvek szerint továbbfejlesztette a mozdonyt, és öt kapcsolt kerekűt tervezett. Számottevően nagyobb vonóerőt célzott meg, ésszerű mértékű tengelyterheléssel. 1925-ben, éppen az első Berkshire kiszállítása előtt a Lima épített egy 2-10-4 (1'E2') mozdonyt a Texas & Pacific vasút számára. A tengelyelrendezés innen kapta a nevét, mely illett egy nagy és erős mozdonyhoz. Nem ez volt az első 5 kapcsolt kerekű mozdony az USÁ-ban. Néhány évvel korábban a Santa Fe vasút épített ilyen kísérleti mozdonyt, 2-10-0-s Decapod-ot és 2-10-2-es Santa Fe-t. Mindkettőnek több hátránya is volt. Viszonylag kis hajtott kerekeik voltak, mivel kis sebességű teher vontatásra tervezték őket. A kis kerekeken nem lehetett elég nagy ellensúlyokat elhelyezni, a  kiegyensúlyozatlanság rongálta a pályát és terhelte a mozdony saját alkatrészeit is. A nagy dugattyúnyomás nagyon terhelte a főkeretet és a hengereket. Öt kapcsolt kerekű géphez nagy henger kellett, ami gyorsan kimerítette a hagyományos kazánt. Woodard az új mozdonyával akarta kiküszöbölni ezeket a hibákat. A Texas nagy mértékben hasonlított az A-1-es Berkshire-höz. Az elejét éppúgy uralta az Elesco tápvíz melegítő, ennek is 63 hüvelyk (1600 mm) átmérőjű hajtott kerekekei és ugyanakkora felszínű égéstere. A Texas kazánnyomása kicsivel nagyobb volt, mint az A-1-esé. Bár a 2-10-4-es mozdony súlyosabb volt, a tengelynyomása a több hajtott kerekével elhanyagolható mértékben nőtt. A kis súlyú lengő alkatrészek kiküszöbölték a Santa Fe mozdonyok rossz dinamikus viselkedését.

A Central Vermont Railway No. 701, Texas mozdonya a vermonti Essex Junctionnél tehervonatot vontat a mozdonyszínen keresztül 1948. február 2-án Philip R. Hastings, Tim Doherty gyűjteménye, [2]-ből

A Texas & Pacific rendkívül elégedett volt a Lima mozdonyával, hetvenet vett belőle. A Chesapeake & Ohio továbbfejlesztette a Texas-t, egy, az Erie társaság által használt ilyen mozdony alá nagyobb átmérőjű hajtott kerekeket tett. A nagyobb kerekeket jobban ki lehetett egyensúlyozni, és csökkent a mérföldenkénti kerék fordulatszám is. A jobb kiegyensúlyozással jóval nagyobb sebességre engedélyezhették azt a mozdonyt. A Texas mozdony sikere hatására a Santa Fe vasút is visszatért az öt kapcsolt kerekű gépekhez, a legnagyobb Texas-ok egyikét rendelte, 74 hüvelyk (1880 mm) hajtott kerék átmérővel, 21,8 atm kazánnyomással és 42.200 kp vonóerővel. A mozdony 64 km/h-nál a vonórúdján 5.600 LE-t teljesített. Nagy kalandja volt a Texas típusnak a Pennsylvania Railroadnál. Ez a társaság híres volt arról, hogy a többitől eltérő utakon járt. Bár "Standard Railroad"-nak nevezte magát, szakértők szerint csak egyben volt szabványos: a nyomtávban.

A Pennsy a '20-as és a '30-as években ellenállt a superpower mozdonyoknak, ehelyett saját, hagyományos mozdonyait fejlesztgette és finomította, miközben nagy fővonali villamosítási programot is folytatott. Ez sok öregecske gőzöst felszabadított. A '30-as évek közepén duplex mozdony fejlesztésbe kezdett. (A duplexek nem osztott főkeretes mozdonyok, melyeknek két komplett gépezetük van.) A II. világháború alatt a Pennsy nagy mozdonyhiánnyal küzdött, és személy- és tehervonati duplex mozdony fejlesztésbe akart kezdeni, de a War Production Board (a háborús gyártás[irányító] testület) megakadályozta ezt, és utasította a Pennsyt, hogy válasszon hagyományosabb típust. Ez az utasítás arra irányította a társaságot, hogy a Chesapeake & Ohio nagyon sikeres Texas mozdonyát vegye át. Sok gőzmozdony szakértő véleménye, hogy a Pensylvania Class J, 2-10-4 mozdonya az egyik legjobb, amely ott futott, és sokkal sikeresebb volt, mint a Pennsynek a II. világháború után fejlesztett duplex mozdonyai.

Források:   George H. Drury (Compiled): Guide to North American Steam Locomtives [1] Brian Solomon: Super Steam Locomotives [2] Brian Solomon: American Steam Locomotive  [3] Robert J. Church: Southern Pacific Ten-Coupled Locomotives [4]

manhattani        2020. június 26.

2. rész: A Duplex mozdonyok 3. rész: Az osztott főkeretes mozdonyok