Před osmdesáti lety vznikl na rýsovacích prknech konstrukčního oddělení americké společnosti Union Pacific Railroad projekt mohutné parní lokomotivy s tažnou silou přes 600 kN. Byla určena speciálně pro vozbu těžkých nákladních vlaků o hmotnosti přesahující 4000 tun přes pohoří Wasatch mezi státy Utah a Wyoming na americké Transkontinentální železnici. Přinášíme 2. část našeho článku o těchto impozantních lokomotivách.

Výškové poměry na trati přes Wasatch Range sice nebyly tak náročné jako na jiných horských drahách, ale jednalo se o hlavní koridor v síti Union Pacific s hustou nákladní i osobní dopravou. V souvislosti s přechodem na válečnou výrobu na samém počátku čtyřicátých let bylo nezbytné zde zajistit rychlost všech vlaků alespoň 50 km/h. Jednalo se o dva traťové úseky, a sice o 283 kilometrů dlouhou trať z Ogdenu v Utahu stoupající Weber Canyonem a dál Echo Canyonem přes Evanston až k tunelu Aspen do výšky 2225 m a pak vedoucí dolů do Green River ve výšce 1859 m n. m. ve státě Wyoming. Dále šlo o stokilometrový úsek mezi Laramie (2184 m n. m.) a Cheyenne (1848 m n. m.) ve Wyomingu, na kterém trať procházela tunelem Hermosa ve výšce 2442 m. Union Pacific proto potřebovala lokomotivu, která by takové jízdní doby zajistila a nepotřebovala na cestu "přes kopec" přípřež či postrk, což způsobovalo značné ekonomické ztráty nehledě na to, že přípřežní lokomotivy bylo třeba efektivně využít jako traťové jinde. Teprve po válce přistoupila Union Pacific k zásadní modernizaci tohoto úseku, když v letech 1952-1953 vystavěla s nákladem 16 mil. $ novou jednokolejnou trať nazvanou Harriman Cutoff, která je obchvatem Sherman Hill a původní dráhu doplňuje. Je sice o 17 kilometrů delší, ale se stoupáním jen 8,2 ‰ a podařilo se tak zkrátit jízdní dobu o 15 minut.

Z důvodů, které jsme zmínili v první části, byl "Big Boy" konstruován jako lokomotiva s děleným pojezdem. Nejednalo se ale, stejně jako u mnoha novějších kloubových lokomotiv v USA, o typ Mallet, protože jeho parní stroje nebyly sdružené a pracovaly s jednoduchou expanzí páry. Zvolená konfigurace (2´D)´D2´ (nebo 4-8-8-4 podle Whytova zápisu) je jedinečná a nebyla použita u žádné jiné lokomotivy. Přední dvounápravový běhoun typu Bissel s dvojkolími o průměru 914 mm a první čtyři hnací a spřažená dvojkolí o průměru 1727 mm byly na samostatném podvozku v přední části lokomotivy. Jeho otočný kloub byl za posledním spřaženým dvojkolím. Druhá čtveřice hnacích a spřažených dvojkolí opět o průměru 1727 mm a zadní běhoun se dvěma dvojkolími o průměru 1067 mm byly pevně umístěny v zadní části rámu. Dvojkolí byla uložena tříbodově a střed otáčení lokomotivy při průjezdu oblouky byl v místě čtvrtého dvojkolí, které na rozdíl od ostatních nemělo možnost bočního posuvu. Přední běhoun a první dvojkolí navedly stroj do oblouku a druhé a třetí dvojkolí se bočním posunutím přizpůsobilo. Čtvrté dvojkolí řídilo pohyb zadní části lokomotivy. "Big Boy" projížděl oblouky plynule bez kmitů charakteristických pro mnoho parních lokomotiv. Odpružení pojezdu bylo pomocí listových pružnic doplněných v místech jejich ukotvení k rámu vinutými pružinami o průměru 203,2 mm (8 palců), což umožnilo neustálé vyrovnávání hmotnosti lokomotivy tak, aby se pojezd přizpůsoboval koleji s minimálním úbytkem adheze. Veškerá ložiska byla valivá. Rámy včetně válců byly celistvými odlitky. K zadnímu rámu byl připevněn kotel, topeniště a budka strojvedoucího. Topeniště mělo rozměry 5,97 x 2,44 m s plochou roštu 13,96 m2 (13,94 u řady 4884-2). Jako palivo sloužilo nízkojakostní černé uhlí z dolů společnosti Union Pacific Coal Company v Rock Springs ve Wyomingu a spalování probíhalo při teplotě kolem 1100 °C. K přikládání sloužil mechanický přikladač typu MB od společnosti Standard Stoker Co., Inc. Ve snaze omezit délku lokomotivy musela být poslední dvě spřažená dvojkolí umístěna pod topeništěm. Z toho důvodu nebylo možné použít šikmý rošt, ale rošt plochý s méně efektivním tahem. Proto byla mezi topeništěm a zadním kouřovodem vytvořena spalovací komora, která umožnila dokonalejší spalování a zvětšila povrchovou plochu topeniště. Válcový kotel u řady 4884-1 měl 184 žárnic o průměru 57,2 a 75 kouřovek o průměru 101,6 mm, u řady 4884-2 to bylo 212 žárnic o průměru 57,2 a 73 kouřovek o průměru 127 mm. Jejich délka 6,7 m byla na samé hranici přípustnosti vzhledem k tepelné roztažnosti použitého materiálu, voda čerpaná v Utahu a ve Wyomingu byla navíc dost tvrdá a proto nebyla neobvyklá výměna trubek po roce nebo dokonce každých šest měsíců. Lokomotivy čísel 4000 až 4019 měly výhřevnou plochu 547,1 m2, u řady 4884-2 pak 534,85 m2. Mokrá nasycená pára o tlaku 20,7 bar a teplotě 215 °C byla vedena do přehřívače, kde byla přeměněna na suchou přehřátou páru. Řada 4884-1 měla přehřívač typu E s povrchem 229,1 m2, ten byl později nahrazen typem A s povrchem 189,87 m2, který byl použit u řady 4884-2. Činnost parního stroje byla řízena rozvodem, jaký roku 1844 zkonstruoval a dal si patentovat belgický inženýr Egide Walschaerts. Objem válce byl na přední straně 232 litrů, na zadní 219 litrů (část objemu zde zaujímala pístní tyč), zdvih pístu byl 813 mm. Válce byly odlity společně s rámem, píst a dutá (vrtaná) pístní tyč dlouhá 2723 mm byly vykovány. Budka strojvedoucího (tady je opravdu vhodnější termín "kabina") byla velmi prostorná. Její podlaha byla 2,5 metru nad kolejemi a byla v ní čtyři pohodlná nastavitelná sedadla. Kabina byla izolovaná, vytápěná a na předních oknech opatřena odmrazovači. Systém dveří patentovaný společností Jabelmann poskytoval dobrou ochranu před projevy zimy v Utahu a ve Wyomingu. V případě potřeby mohla kabina po přidání dalších dvou nouzových sedadel pojmout až šest osob. Lokomotivní četa ale byla běžně trojčlenná a tvořili ji strojvedoucí, topič a brzdař. "Big Boy" byl také vybaven čtyřmi mazacími lisy Nathan Manufacturing Type DV-7, po dvou na každém boku. Ty na pravé straně dodávaly ventilový olej do všech míst vyžadujících tento typ maziva, z levé strany přiváděly olej do určených bodů pojezdu a takto bylo ošetřeno celkem 123 mazacích míst.

"Big Boy" byl konstruován pro rychlost 130 km/h, ale nejvyšší zdokumentovaná hodnota byla 116 km/h. A pravděpodobně nikdy v pravidelném provozu nepřekračovala 90 km/h. Při jízdě s těžkým nákladním vlakem na strmém gradientu klesla rychlost i na pouhých 20 km/h při nejvyšší tažné síle 602,2 kN. Díky konstrukční rychlosti 130 km/h byly jednotlivé díly navrženy tak, aby spolehlivě snesly vyšší namáhání než při obvyklém vedení nákladního vlaku rychlostí 66 km/h. Při této rychlosti byl výkon na spřáhle 4690 kW, čemuž odpovídá výkon parních strojů asi 5337 kW. Při jednom otočení hnacích dvojkolí ujela lokomotiva 5,4 m a to při rychlosti 66 km/h znamená 203 otáček každého dvojkolí za minutu. Každý píst za tu dobu vykonal 404 zdvihů a válci tak procházelo 364,5 m3 páry za minutu. Pro zlepšení adheze bylo každé hnací a spřažené dvojkolí vybaveno pískovači. Zásoba písku byla nesena ve dvou písečnících umístěných nahoře na kotli, v každém bylo 1814 kg písku. Všechny stroje řady 4884-1 i 4884-2 měly celkovou délku přes spřáhla 40470 mm, přičemž samotná lokomotiva je dlouhá 25990 mm. Její výška je 4940 mm a při šířce 3400 mm byly žebříky a madla zapuštěny tak, aby tento rozměr nebyl překročen. Hmotnost prvních dvaceti strojů, tedy čísel 4000 až 4019, byla 345,6 t u lokomotivy a 193,9 t pro tendr, což znamená celkovou hmotnost 539,5 t. Pět strojů vyrobených v roce 1944 (čísla 4020 - 4024) mělo hmotnost vyšší, konkrétně 350,3 t lokomotiva a 198 t tendr, tedy celkově úctyhodných 548,3 t. Nápravové zatížení u lokomotiv "Big Boy" bylo 30,75 t, což je v porovnání s dnešními evropskými tratěmi vysoká hodnota (snad jen s výjimkou železnorudné dráhy Kiruna - Narvik s povoleným zatížením 30 t na nápravu, po úpravě tratě bude 32 t).

K lokomotivám "Big Boy" čísel 4000 až 4019 byly připojovány tendry řady 25-C-1, druhá série (čísla 4020 - 4024) měla tendry řady 25-C-4. Měly 7 dvojkolí o průměru 1070 mm, přičemž první dvě byla na samostatném podvozku. Díky tomuto pojezdu byly tendry označovány jako typ "stonožka". Byly 14480 mm dlouhé, 2921 mm vysoké a 3302 mm široké. Tendr 25-C-1 byl konstruován tak, aby "Big Boy" odvezl bez zastavení vlak o hmotnosti 3600 tun na trase 65 km mezi Ogdenem a Echo, takže měl kapacitu 90850 l vody a 25,4 t uhlí. Druhá řada tendrů uvezla 94635 l vody a 25,5 t uhlí. V průběhu čtyřicátých let byly zvýšeny postranice přidáním "ohrádky" vysoké 254 mm, čímž se zvýšila kapacita o 3630 kg uhlí na celkových 29,03 t. Plně naložený vážil 198 tun. Vnější viditelný rozdíl mezi oběma tendry je v umístění řad nýtů. Obě řady tendrů byly vzájemně zaměnitelné, což také bylo v provozu běžně využíváno.

Mým cílem bylo přinést pokud možno ucelené a zajímavé informace o této lokomotivě, pozoruhodné jak svým konstrukčním pojetím, rozměrovými a výkonovými parametry, tak i okolnostmi svého vzniku a průběhu provozního nasazení. Nepatří tady, stejně jako americké železnice obecně, k příliš známým tématům, a proto doufám, že jsem alespoň trochu a snad i zajímavě přispěl k jejich poznávání.
19.7.2020


Special thanks to Dr. Richard C. Leonard for providing rare photos from his amazing Richard Leonard's Rail Archive


Text: Denda60
Foto: Dr. Richard C. Leonard, David V. Leonard, Otto C. Perry, archiv Denda60