概要
4000型蒸気機関車は、ユニオン・パシフィック鉄道が1941年から1945年にかけて製作した、車軸配置4-8-8-4の貨物用テンダー機関車である。BigBoyという愛称と、世界最大の蒸気機関車であることで知られる。
開発経緯
1936年、ユニオンパシフィック鉄道は貨物列車の高速化のため車軸配置4-6-6-4の「チャレンジャー」と呼ばれる関節式機関車を導入したが、オグデン-ワサッチ山脈間の急勾配では重連運転か補機の必要があり、その付け替えは列車の高速化を阻害していた。この問題の解消のためユニオンパシフィック鉄道は新型機関車を計画。3300トンの長編成貨物列車を牽いて11.4‰の勾配を超え、平坦線を100km/hで走行する強力な機関車を求めた。設計にはチャレンジャーが参考にされ、単式関節式、二軸の先従台車など、基本的なところを踏襲しつつ、動軸を6つから8つに増やすことで動輪上重量を増加させたり、ボイラーを拡大したりすることで、要求の達成を目指した。
構造
足回り
1727mmの動輪を四軸備えた走り装置を二つ備える。前部のものはカーブに合わせて首を振るが、後部のものはボイラーと固定されている。これは関節式機関車の一形式であるマレー式に酷似しているが、厳密には異なり、マレー式は後部シリンダで膨張したあとの低圧蒸気を前部シリンダで使いまわす複式なのに対して、本機の場合は前後に高圧蒸気を送り込む単式である。
後者は前者に対して熱効率で劣るものの、高圧蒸気を膨張させるための巨大なシリンダを備えないため走行特性が良く、高速走行に向いているという利点がある。
また本機では前部台車に左右動のみを許すことで勾配での安定性を増している。
ボイラー
最大外径2707mm、長さ6705mmの巨大なボイラーを備える。使用圧力が21kg/cm2と高いため、板厚は34mmもある。低品質なワイオミング産の石炭を燃やすため火格子面積は14m2ときわめて大きくとられ、投炭はもちろん自動給炭機が行い、一時間に11トンもの石炭を燃焼させた。
火室が大きく、また細長いため、のちに重油専燃式に改造された機体は熱不均等で火室に歪みを生じ、そのすべてが石炭燃焼式に戻された。
[こちらの動画>https://www.youtube.com/watch?v=soqs08duJ0g]の3:30~3:50では、本機の煙管取り付け部を見ることができるが、形状はほぼ半円で、ボイラー径に対して面積が小さい。特大のボイラーを動輪上に載せたことで重心が高くなったので、それを是正するために水面を下げた結果である。またボイラーそのものも火格子面積に比べればむしろ小さいもので、ガス通過面積の小ささと長煙管との二重苦で強大な通風を要したはずである。
大煙管は通過抵抗の大きいシュミットE式で直径101mmのものを75本備えていたが、のちにシュミットA式で139mmのものに改められ、同時に本数を73本に減じた。
煙突
高さ247mmの煙突を二本備える。ボイラー内の通風を作るブラストノズルは煙突一つ当たりに4本、全部で8本あり、排気はここからペチコート(裾の広がった筒のようなもの)の中に吹き込まれ、広がった裾から周りの煙を吸いだす。そしてこの中にはさらに4つのペチコートがあり、これによってより大量の煙を効率よく排出できる。
運用
1941年、オグデン-グリーンリバー間に配備された本機は11.4‰の勾配を走破し、設計の目的を無事に達成した。1943年には性能試験のため測定車を牽いてオグデン-エバンストン間の122.2kmを数回走行し、最大で6290馬力を発揮することがわかった。また本機は11.4‰で3300トンを牽引するよう設計されていたが、試験では3800トンを牽引して平均29~32km/hで走行し、想定を上回る高性能を実証した。乗務員からも扱いやすいと評され、本機の牽引重量は長期の運用の中で数回増加した。
戦後、石炭の価格上昇と人件費の高騰、そしてディーゼル機関車の台頭から本機は線路を追われ、1959年7月21日の今朝に運行を終了した。
復活
2019年、ユニオンパシフィック鉄道は14号機を修復し、観光列車としての運行を開始。
大陸横断鉄道の完成から150周年を記念してツアーに派遣された。
