Lokomotywa parowa (parowóz) – lokomotywa napędzana silnikami parowymi. Para pochodzi z kotła opalanego najczęściej węglem^[1].

Pierwszą lokomotywę parową zbudował w 1804 roku Richard Trevithick. Za wynalazcę współczesnej lokomotywy parowej uważa się George’a Stephensona. Jego parowóz Rakieta (Rocket) z 1829 r. stał się pierwowzorem wszystkich dalszych konstrukcji.

Ostatnią regularną linię zwykłego ruchu pasażerskiego w Europie obsługiwaną przez lokomotywy parowe zamknięto 31 marca 2014. Było to połączenie Wolsztyn – Leszno w Polsce^[2]. Połączenie to zostało reaktywowane od dnia 15 maja 2017r.^[3]

Klasyfikacja

Pod względem przeznaczenia lokomotywy parowe można podzielić ogólnie na pasażerskie i towarowe. Podziałowi temu, oznaczającemu do prowadzenia jakich pociągów są przystosowane, odpowiadają ich cechy konstrukcyjne, przede wszystkim układ osi i wielkość kół. Pociągi pasażerskie są na ogół lżejsze, natomiast do ich prowadzenia wymagana jest duża prędkość, przez co preferowane były konstrukcje posiadające koła napędowe o dużej średnicy^[4]. W przypadku lokomotyw towarowych znaczenie miała duża siła pociągowa, co prowadziło do zwiększania liczby kół napędowych, mających mniejszą średnicę^[4]. Część lokomotyw parowych była wyspecjalizowana do tak określonych zadań, a część miała bardziej uniwersalne charakterystyki, dopuszczające stosowanie do różnych rodzajów pociągów. Szczególną odmianą lokomotyw parowych pasażerskich są pośpieszne, optymalizowane do większych prędkości i posiadające koła o największych średnicach. Odmianą lokomotyw towarowych są lokomotywy manewrowe i przemysłowe, służące do przetaczania składów na niewielkie odległości – najczęściej tendrzaki, zabierające mniejszy zapas paliwa i wody i przystosowane do jazdy w obu kierunkach. Specyficzną grupę pod względem cech konstrukcyjnych stanowią lokomotywy parowe wąskotorowe, zbliżone do towarowych, lecz w zasadzie nie dzielone z uwagi na przeznaczenie wobec małych rozwijanych prędkości.

Podstawowym sposobem klasyfikacji lokomotyw parowych jest ich podział z uwagi na układ osi, oznaczany w różnych państwach literami i cyframi, samymi cyframi lub nazwami opisowymi^[5]. Na przykład układ z dwoma osiami tocznymi z przodu, trzema osiami wiązanymi i jedną osią toczną z tyłu, oddawany graficznie jako ooOOOo, określany jest jako 2'C1' w notacji niemieckiej (stosowanej w większości Europy, w tym w Polsce), 2-3-1 w notacji rosyjskiej (spotykanej także w Polsce), 4-6-2 w notacji anglosaskiej Whyte, 231 we francuskiej i nosi nazwę Pacific w USA^[5]. W polskim systemie oznaczeń parowozów normalnotorowych dwie lub trzy litery oznaczenia serii zawierają od razu informacje o przeznaczeniu lokomotywy i jej układzie osi (pierwsza litera O oznacza parowozy osobowe, P– pospieszne, T – towarowe, a ostatnia to kod układu osi).

Pod względem rozróżnienia gdzie przewożony jest zapas paliwa i wody do kotła, lokomotywy parowe dzielą się na stanowiące większość parowozy z tendrem doczepnym, mieszczącym paliwo i wodę, oraz parowozy beztendrowe (tendrzaki), przewożące zapas paliwa i wody na lokomotywie. Zaletą tendrzaków jest lepsze przystosowanie do jazdy w obu kierunkach, natomiast mają one mniejszy zasięg bez uzupełniania wody i paliwa.

Z punktu widzenia konstrukcji można wyodrębnić lokomotywy parowe w układzie klasycznym i rozmaite inne konstrukcje, przede wszystkim parowozy wieloczłonowe (systemów Malleta, Garrata, Meyera, Fairliego, Shaya), parowozy kolei zębatej i parowozy bezogniowe^[6].

Historia

Pierwsze próby

Po opracowaniu przez Jamesa Watta w latach 70. XVIII wieku udanej maszyny parowej – stacjonarnego silnika parowego, różni konstruktorzy podjęli próby budowy pojazdów o napędzie parowym, zarówno drogowych, jak i szynowych. Pociągi do tej pory były ciągnięte jedynie przez konie, często po drewnianych lub nawet kamiennych szynach. Pierwszy działający drogowy pojazd parowy został skonstruowany przez Nicolasa Cugnota w 1770 r., lecz dopiero na początku XIX wieku prace te nabrały intensywności. Wczesne konstrukcje stanowiły wyraz poszukiwań konstruktorów i nie były praktyczne, co wiązało się także z poziomem technologii, który jednak szybko wzrastał. Pierwsza lokomotywa parowa została skonstruowana przez Richarda Trevithicka na bazie jego silnika parowego – poziomy cylinder napędzał dwie osie za pośrednictwem koła zamachowego i kół zębatych. Została ona zademonstrowana, ciągnąc pociąg z ładunkiem i pasażerami w lutym 1804 roku, lecz nie była praktyczna i pozostała eksperymentem. Problemy stwarzała także mała wytrzymałość nawet najlepszych ówczesnych żelaznych szyn^[7].

Początkowo konstruktorzy mieli wątpliwości co do przyczepności kół na gładkim torze, stąd Matthew Murray skonstruował w 1811 r. lokomotywę poruszaną kołem zębatym, współpracującą z zębatką ułożoną wzdłuż toru, według patentu Johna Blenkinsopa. Pomimo zbudowania kilku sztuk, późniejsze konstrukcje wykazały, że parowóz o odpowiednim i równomiernym nacisku na szyny, posiada wystarczającą przyczepność na gładkim torze, aby ciągnąć wagony^[7]. Zupełnie nieudana była koncepcja Williama Bruntona z 1813, w której parowóz odpychał się od ziemi dźwigniami na wzór nóg konia. Stosunkowo udaną konstrukcją wczesnej lokomotywy był natomiast Puffing Billy konstrukcji Williama Hedleya z 1814 roku, jeżdżący po gładkim torze. Również w 1814 roku swój pierwszy parowóz zbudował konstruktor-samouk George Stephenson, a w 1823 roku otworzył on wraz z synem Robertem pierwszą na świecie fabrykę parowozów^[7]. Powstawały w tym okresie także inne konstrukcje, lecz wczesne lokomotywy były używane jedynie do celów przemysłowych, głównie w kopalniach, wożąc na krótkich trasach wagony z węglem. Dopiero w 1825 roku powstała w Anglii pierwsza kolej użytku publicznego, ze Stockton do Darlington, ciągnięta przez parowóz Stephensona, nazwany później Locomotion^[8]. Wczesne konstrukcje parowozów wykorzystywały kotły płomienicowe – w których gorące gazy w drodze do komina przepływały przez tylko jedną rurę ogniową dużej średnicy (płomienicę), często wygiętą w formie litery U dla zwiększenia powierzchni ogrzewalnej^[9]. W 1827 roku Timothy Hackworth wynalazł wylot zużytej pary przez dyszę w osi komina, polepszającą ciąg^[9] (zastosowaną w jego parowozie Royal George, zbudowanym w układzie z trzema osiami wiązanymi).

Za przełomową konstrukcję jest powszechnie uważany parowóz Rocket (Rakieta) George’a Stephensona, który w 1829 roku wygrał konkurs w Rainhill, na parowóz dla linii Manchester – Liverpool. Łączył on umiejętnie najlepsze dotychczasowe rozwiązania, wprowadzając nowość w postaci kotła z 25 płomieniówkami – cienkimi rurami ogniowymi, którymi przepływały gorące gazy, wydajniej podgrzewając wodę^[9]. Parowóz Rocket miał zasadnicze podzespoły, które w unowocześnionej formie dotrwały do końca ery parowozów, przede wszystkim kocioł płomieniówkowy, odsprężynowane osie, napęd przenoszony bezpośrednio z silników na korby kół przesunięte względem siebie o 90° i dyszę pary odlotowej w kominie^[10]. Rozwiązania te były następnie powielane i ulepszane w dalszych konstrukcjach lokomotyw, masowo już budowanych w latach 30. XIX wieku. Również klasyczny stał się układ konstrukcyjny prezentowany przez Rakietę – kocioł o poziomym walczaku, z dymnicą i kominem umieszczonymi w przedniej części, a paleniskiem i pomostem dla obsługi w tylnej części, z której to strony był doczepiony specjalny wagon na węgiel i wodę – tender. W 1830 pojawił się kolejny parowóz Stephensona typu Planet, z cylindrami poziomo umieszczonymi pod kotłem, napędzającymi wykorbioną oś napędną (układ osi 1A)^[11]. Poziome lub lekko nachylone umieszczenie cylindrów stało się następnie powszechnym standardem, aczkolwiek napęd za pomocą osi wykorbionej został później w większości wyparty przez napęd za pomocą korb na zewnętrznej powierzchni kół.

Rozwój

Lokomotywy parowe podlegały rozwojowi technicznemu i doskonaleniu do końca produkcji, zachowując jednak na ogół zasadę działania i główne części analogiczne, jak w parowozie Rocket. Początkowo obsada lokomotyw nie była niczym chroniona, później zaczęły się pojawiać czołowe ściany osłaniające tylko przed wiatrem. Dopiero około połowy XIX wieku parowozy zaczęły być powszechnie wyposażane w budkę, chroniącą maszynistę i palacza przed wpływami atmosferycznymi, chociaż w wielu krajach jeszcze przez dziesięciolecia stosowano budki szczątkowe lub częściowo odkryte, a np. w USA już w latach 40. XIX wieku stosowano obszerne zamknięte budki^[12].

Dążenie do osiągania większej mocy prowadziło do zwiększania rozmiarów, a co za tym idzie, powierzchni ogrzewalnej kotła, który mógł w ten sposób wytwarzać więcej pary. Postęp techniczny z kolei umożliwiał zwiększanie roboczego ciśnienia pary. Rosnąca masa i wymiary kotłów wymuszały natomiast zwiększanie liczby osi, przez dodawanie osi napędowych lub osi tocznych. Osie toczne zarazem polepszały prowadzenie lokomotywy w łukach, pozwalając na zwiększenie prędkości, co było szczególnie istotne w parowozach pasażerskich. Potrzeba przeniesienia rosnącej mocy na koła i uzyskania większej siły pociągowej, zwłaszcza w parowozach towarowych, prowadziła zaś do zwiększania liczby osi napędowych, istotnych z punktu widzenia masy przyczepnej parowozu (masy przenoszonej na zestawy napędowe). Równolegle stosowano szyny o coraz większej wytrzymałości, pozwalającej na zwiększanie nacisku na osie, wpływającego na przyczepność, a tym samym siłę pociągową parowozu. W latach 50. XIX wieku upowszechniły się parowozy towarowe z trzema osiami wiązanymi (układ osi C, w Polsce oznaczane serią Th)^[13]. Od lat 60. XIX wieku stopniowo zaczęły je uzupełniać, a następnie pod koniec stulecia wypierać parowozy z czterema osiami wiązanymi^[14] (układ osi D, np. popularne serie lokomotyw O, G7, G8, kkStB 73, w Polsce oznaczane serią Tp). Rosnące kotły spowodowały, że od końcówki XIX wieku rozpoczęto budować parowozy towarowe z przednią osią toczną (układ osi 1'D, w Polsce: Tr)^[15], uzupełnione, lecz nigdy do końca nie wyparte przez parowozy z pięcioma osiami wiązanymi (układ osi E, np. serie lokomotyw E, G10, kkStB 80, w Polsce oznaczane Tw) oraz szczególnie popularne parowozy z osią toczną i pięcioma osiami wiązanymi (1'E, w Polsce oznaczane Ty, np. serie Ty2, Ty23, Ty51). Oprócz tych, najczęstszych w Europie, stosowano też inne konfiguracje kół parowozów towarowych; jednakże parowozy jednoczłonowe z większą liczbą osi wiązanych, niż pięć, były spotykane sporadycznie (głównie w USA).

Parowozy osobowe, zwłaszcza pociągów pośpiesznych, miały na przestrzeni XIX wieku tylko jedną lub dwie osie napędowe, z kołami o dużej średnicy, przekraczającej często 2 metry^[16]. Wyjątkowo już od lat 60. XIX wieku trzy osie napędowe stosowano także w parowozach osobowych jeżdżących na terenach górskich, gdzie zachodziła potrzeba dużej siły pociągowej dla pokonywania podjazdów^[17]. Częstym układem osi parowozów osobowych II połowy XIX wieku, zwłaszcza typowym dla kolei amerykańskich, później rozpowszechnionym też w Europie, był 2'B (w Polsce: Od/Pd)^[18]. Od końcówki XIX wieku już powszechniej stosowano trzy osie wiązane w parowozach osobowych, np. układ 2'C1' (tzw. Pacific, w Polsce: Om/Pm). W XX wieku zostały one częściowo zastąpione przez parowozy z czterema osiami wiązanymi (np. układ 1'D1', tzw. Mikado, w Polsce: Pt), co było największą praktyczną liczbą osi wiązanych dla parowozów osobowych.

Postęp zaznaczył się również w budowie silnika parowego. Pierwotnym układem był dwucylindrowy silnik bliźniaczy, który, z ulepszeniami wynikającymi z postępu technicznego, zachował popularność aż do końca ery parowozów. W 1846 roku George Stephenson skonstruował parowóz trzycylindrowy, a w 1861 John Haswell – czterocylindrowy^[10]. Były to nadal parowozy z pojedynczym rozprężaniem pary. W 1876 roku Anatole Mallet wynalazł dwucylindrowy silnik sprzężony (compound) – podwójnego rozprężania^[10]. Silniki sprzężone pozwalały na bardziej ekonomiczną pracę i uzyskały w niektórych krajach sporą popularność. W 1886 roku Alfred de Glehn zastosował po raz pierwszy czterocylindrowy silnik sprzężony^[10].

Znaczną poprawę ekonomiczności i zwiększenie mocy parowozu przyniósł wynalazek przegrzewacza pary, opracowany w Niemczech przez Wilhelma Schmidta i po raz pierwszy zastosowany w pruskim parowozie S 4 w 1898 roku, a w seryjnie budowanych parowozach od 1902 roku^[19].

Parowozów zaprzestano budować w większości krajów na przełomie lat 50. i 60. XX wieku. Jednymi z nielicznych nowo budowanych konstrukcji były wąskotorowe parowozy firmy SLM Winterthur wyprodukowane w 1992 roku dla szwajcarskiej kolei zębatej Brienz-Rothorn-Bahn (BRB), a następnie także innych kolei turystycznych, zawierające nowoczesne rozwiązania konstrukcyjne, jak sterowanie elektroniczne^[20].

Budowa lokomotyw parowych

 Osobny artykuł: Budowa parowozu.

Lokomotywa parowa składa się ogólnie z trzech podstawowych zespołów: kotła, podwozia i silnika parowego wraz z mechanizmem ruchu^[21]. Poniżej opisane są typowe podzespoły, używane w większości typów parowozów.

Kocioł

Kocioł parowozu służy do wytwarzania pary wodnej i składa się z dwóch zasadniczych części – walczaka (poziomego kotła cylindrycznego) i stojaka (kotła skrzyniowego), w którym umieszczone jest palenisko^[22]. Z przodu walczaka znajduje się dymnica, nad którą jest komin. Przez walczak kotła przechodzą, od paleniska do dymnicy, liczne rury ogniowe, którymi gorące gazy uchodzą do komina, podgrzewając wodę w walczaku. Rury te dzielą się na płomieniówki (o małej średnicy) oraz płomienice (o dużej średnicy), stosowane obok płomieniówek w parowozach wyposażonych w przegrzewacz. Płomieniówki i płomienice mają ujście w ścianach sitowych na obu końcach walczaka. Wewnętrzna powierzchnia skrzyni ogniowej i rur ogniowych stanowi powierzchnię ogrzewalną kotła^[21]. W celu zapewnienia dobrego ciągu powietrza dla intensywnego spalania, w dymnicy znajduje się dysza, kierująca wylot zużytej pary do komina i tym samym wytwarzająca podciśnienie w dymnicy^[23]. Kocioł wykonany jest ze stali, w technologii nitowania, a w nowszych parowozach, spawania^[22].

Palenisko (skrzynia ogniowa) było początkowo najczęściej wykonywane z miedzi lub stopu miedzi z niklem, a od okresu II wojny światowej, ze stali. Przestrzeń między skrzynią ogniową a płaszczem stojaka wypełnia woda; oba elementy połączone są złożonym systemem licznych zespórek, aby nie dopuścić do deformacji kotła^[22]. Spód skrzyni ogniowej stanowi ruszt, pod którym znajduje się popielnik. W ścianie drzwiczkowej paleniska i płaszcza znajdują się otwierane lub rozchylane drzwiczki, służące do ręcznego dorzucania węgla łopatą przez palacza^[21]. W części nowszych konstrukcji stosowany jest ponadto mechaniczny podajnik węgla z tendra, tzw. stoker^[24]. Parowozy opalane są przede wszystkim węglem kamiennym, lecz część parowozów była przystosowana także do spalania innych rodzajów paliwa stałego, jak węgiel brunatny, lignit, drewno lub pył węglowy. W niektórych krajach stosowano paliwa płynne (olej lub inne pochodne ropy naftowej), co wymagało większych zmian w zakresie paleniska i tendra^[25]. Jednym z czynników wpływających na parametry parowozu jest powierzchnia rusztu, ograniczana wymiarami i konstrukcją parowozu. Zależała ona także od używanego paliwa – w parowozach opalanych mniej kalorycznymi gatunkami węgla lub drewnem musiał być stosowany większy ruszt. Specjalne paleniska bez rusztu, z palnikami, mają parowozy opalane paliwem płynnym^[25].

Para powstająca w kotle zbiera się w jego górnej części, przede wszystkim w wystającej kopule – zbieralniku pary. W zbieralniku pary znajduje się przepustnica, służąca do regulowania ilości pary dopływającej do silnika^[24]. Para powstająca w ten sposób jest parą nasyconą, która w starszych parowozach była wykorzystywana bezpośrednio do napędu silników. Poprawę sprawności cieplnej kotła umożliwiło zastosowanie od początku XX wieku przegrzewacza pary, dla uzyskania pary przegrzanej^[24]. Największe rozpowszechnienie uzyskał przegrzewacz rurowy konstrukcji Schmidta, którego główny element stanowią cienkie rurki wsunięte do płomienic. Para nasycona jest odprowadzana do wiązki rurek przegrzewacza, gdzie ulega przegrzaniu do temperatury ponad 300 °C i dopiero wówczas jest kierowana do silników^[24]. W ciągu kilkunastu lat przegrzewacz stał się powszechnym elementem parowozów, zarówno z silnikiem z pojedynczym, jak i podwójnym rozprężaniem pary. Bez przegrzewacza budowano jeszcze część mniejszych parowozów, np. manewrowych lub przemysłowych.

Kocioł, będący zbiornikiem ciśnieniowym, jest poddawany rygorystycznym wymogom bezpieczeństwa. Musi być wyposażony w odpowiedni osprzęt (armaturę), jak zawory bezpieczeństwa, szklane wodowskazy (wskazujące poziom wody), manometry do pomiaru ciśnienia, termometry^[24]. Do pracy kotła są konieczne urządzenia służące do uzupełniania wody, która musi być podawana pod ciśnieniem wyższym, niż panujące w kotle. We wczesnych parowozach stosowano pompy napędzane od osi parowozu, które mogły pracować tylko w czasie jazdy^[26]. Stosowano też pompy parowe, lecz największą popularność zdobył wynaleziony w 1857 r. inżektor, w którym do napełniania kotła wodą, a zarazem wstępnego jej podgrzania, wykorzystano ciśnienie pary, zarówno świeżej, jak i zużytej (odlotowej)^[26].

Podwozie

Podwozie typowej lokomotywy parowej, w wykształconej postaci od końca XIX wieku, tworzy ostoja – stalowa rama nośna, złożona z dwóch wzdłużnych belek (ostojnic), połączonych poprzecznicami. W zależności od technologii wykonania ostojnic wyróżnia się ostoje blachowe (profile tłoczone z blachy), belkowe (z walcowanych płyt stalowych) i kombinowane^[21]. Ostojnice mają wycięcia i wykroje, w których mogą poruszać się w pionie łożyska osi, zawieszone na sprężynach płaskich (resorach), rzadziej śrubowych. Resory mogą być sprzężone ze sobą wahaczami. Po dwa koła osadzone na wspólnej osi tworzą zestawy kołowe, osadzone w łożyskach (najczęściej maźnicach, w nowszych konstrukcjach łożyskach tocznych)^[21].

Zestawy kołowe (osie) parowozu dzielą się na napędowe oraz toczne^[27]. Osie napędowe są to koła wprawiające parowóz w ruch (stanowiące część mechanizmu ruchu parowozu) i najczęściej są to osie wiązane, poza rzadkimi starszymi konstrukcjami, posiadającymi tylko jedną oś napędową. Osie napędowe posiadają na ogół na zewnętrznej stronie kół czopy korbowe, połączone wiązarami – stalowymi belkami wiążącymi koła kolejnych zestawów z osią silnikową. Na czopy osi silnikowej przenoszone jest natomiast za pomocą korbowodu działanie silnika^[21]. W części konstrukcji koła napędowe napędzane były nie za pomocą czopów korbowych, ale wykorbionej osi. Rzadko koła były wiązane za pomocą korb Halla, w konstrukcjach z zewnętrzną ostoją. Osie wiązane stanowią sztywny układ, stąd w celu ułatwienia parowozom o większej liczbie kół wiązanych pokonywania łuków, niektóre zestawy kołowe mogą mieć możliwość przesuwania się na boki o kilkanaście-kilkadziesiąt milimetrów albo mieć zwężone (podcięte) lub usunięte obrzeża w przypadku osi środkowych^[21].

Osie toczne, które mogą być stosowane z przodu i tyłu parowozu, przenoszą część nacisku parowozu na tor i ułatwiają jego prowadzenie w torze (wchodzenie w łuki)^[27]. Muszą mieć pewną swobodę ruchów poprzecznych, zapewnianą przez różne konstrukcje wózków dwuosiowych lub jednoosiowych (Bissela, Kraussa-Helmholtza) lub osi przesuwnych Adamsa^[27]. W przypadku osi tocznych stosowanych z tyłu, mniej istotna była ich rola polepszająca prowadzenie parowozu (poza tendrzakami, jeżdżącymi w obu kierunkach), natomiast stosowano je w celu podparcia zwiększających się palenisk kotłów. Zwłaszcza w parowozach pospiesznych, koła podtrzymujące umożliwiały stosowanie szerszego paleniska, które nie było ograniczone przez konieczność zmieszczenia się między dużymi kołami napędowymi^[28].

Silniki i mechanizm ruchu

W parowozach jednoczłonowych istniało kilka wariantów umieszczenia silników parowych. Najpowszechniejszy układ to silnik dwucylindrowy, z cylindrami umieszczonymi poziomo na zewnątrz ostoi, po obu bokach, w przedniej jej części. W XIX wieku stosowano także układ z dwoma cylindrami umieszczonymi wewnątrz ostoi, pod kotłem, napędzającymi oś silnikową za pomocą osi wykorbionej. Oś wykorbiona stosowana była także później w konstrukcjach trzy- i czterocylindrowych, w których dwa cylindry umieszczone są na zewnątrz, a jeden lub dwa wewnątrz ostoi. Często dla zmniejszenia obciążeń, poszczególne zespoły cylindrów w parowozach wielocylindrowych napędzały różne osie wiązane^[29].

Pierwotnym typem silnika był silnik bliźniaczy, składający się z dwóch lub więcej takich samych cylindrów, o pojedynczym rozprężaniu pary. Drugim opracowanym w 1876 r. rodzajem silnika był silnik sprzężony (compound) – podwójnego rozprężania, w którym para najpierw ulegała rozprężaniu w cylindrze wysokiego ciśnienia, a następnie przepływała rurą przelotową do cylindra niskiego ciśnienia. Pozwalało to na bardziej ekonomiczną pracę, kosztem jednak większej komplikacji silnika^[29].

W silnikach parowozów stosowane są cylindry dwustronnego działania, w których ciśnienie pary naciska na tłok na przemian z obu stron, umożliwiając jego ruch posuwisto-zwrotny, bez jałowych suwów. Dzięki przesunięciu korb obydwu korbowodów na osi napędzanej o 90° względem siebie, nie ma martwych położeń i zawsze na któryś tłok z jednej strony działa para^[30].

Niezbędną częścią silnika jest rozrząd pary (mechanizm parorozdzielczy, stawidło), który steruje otwieraniem i zamykaniem kanałów wlotu i wylotu pary w silniku^[31] – kolejno wpuszcza parę z jednej i drugiej strony tłoka oraz wypuszcza parę zużytą. Kolejność otwierania i zamykania kanałów określa kierunek jazdy parowozu. Istotna jest również możliwość regulacji napełnienia cylindra, dzięki czemu przy ruszaniu z miejsca parowóz może osiągać dużą siłę pociągową przy całkowitym napełnieniu, a w trakcie jazdy ta siła może być zmniejszana odpowiednio do potrzeb, wpływając na ekonomię zużycia paliwa^[31]. Sposób rozrządu przechodził największe zmiany w toku rozwoju silników parowych^[30]. W najpowszechniej stosowanym rozrządzie suwakowym, kanały wlotu i wylotu pary w cylindrze otwiera i zamyka suwak, poruszający się w skrzyni suwakowej silnika. Pierwotnie stosowano suwaki płaskie, a wraz ze wzrostem ciśnienia i temperatury spowodowanym przejściem na parę przegrzaną, zastąpiły je różne konstrukcje suwaków tłokowych^[30]. Ruchem suwaka steruje układ cięgieł, dźwigni, zawieszek, mimośrodów i innych części, który na przestrzeni XIX wieku był ulepszany przez licznych konstruktorów^[31]. Stosowano m.in. rozrządy systemów Stephensona, Goocha, Allana, Joya, Bakera. Od połowy XIX wieku największą popularność na świecie zdobył w miarę prosty i dokładnie pracujący kulisowy system sterowania rozrządem Walschaertsa-Heusingera^[31]. Oprócz rozrządów suwakowych, rzadko stosowano rozrządy zaworowe, np. Lentza^[31].

Najważniejsze typy eksploatowane w Polsce

W 1918 po odzyskaniu niepodległości przez Polskę w wyniku repartycji znalazły się w kraju parowozy z wszystkich dawnych zaborów. W 1920 Polska posiadała 4762 parowozy ponad 160 typów – w tym 3012 z Niemiec, 1474 z Austro-Węgier i 276 z Rosji. Wiek niektórych maszyn przekraczał 40 lat, konstrukcje były przestarzałe o 2 lub 3 osiach napędowych z kotłami na parę nasyconą i mocno nieekonomiczne^[32].

Przestarzałe lokomotywy zastępowano stopniowo nowszymi parowozami, przede wszystkim będącymi wynikiem prac polskich konstruktorów. Należy tu wyróżnić przedwojenne konstrukcje: Pt31 i Ty37. Jednakże podstawą trakcji towarowej były dawne pruskie parowozy Tp4, stopniowo zastępowane przez polskie Ty23, trakcji osobowej – dawne pruskie Ok1, stopniowo zastępowane przez polskie Ok22, trakcji pośpiesznej – dawne pruskie Ok1, stopniowo zastępowane przez polskie Ok22, a później Pt31.

W wyniku wojennej zawieruchy znaczna część taboru została rozproszona i utracona. Powojenne rewindykacje przebiegały opornie. Nie odzyskano nigdy parowozów przejętych przez Związek Radziecki. Trafiła natomiast do Polski po wojnie znaczna ilość parowozów niemieckich. Część z nich było przestarzałych lub znajdowały się w bardzo złym stanie technicznym. Jednakże zwłaszcza lokomotywy serii Ty2 okazały się niezwykle przydatne ze względu na swoją niezawodność, prostotę konstrukcji i niski nacisk osiowy umożliwiający wykorzystanie częstych w Polsce bardzo słabych torowisk. Zaraz po wojnie braki taboru uzupełniano zakupami zagranicznymi (Tr201, Tr202, Tr203, Ty246), a później własnymi polskimi konstrukcjami, z których wyróżnić należy znakomity tendrzak osobowy TKt48 oraz ciężką lokomotywę towarową Ty51.

• Parowozy osobowe:
  • Od2,
  • Ok1, Ok22,
  • Ol12, Ol49,
  • Os24,
  • OKl27,
  • OKz32,
• Parowozy pospieszne:
  • Pd1, Pd5,
  • Pm2, Pm3,
  • Pm36,
  • Pt31, Pt47,
  • Pu29.
• Parowozy towarowe:
  • Ti4,
  • Tp1, Tp2, Tp4, Tp15,
  • Tr11, Tr12, Tr21,
  • Tr201, Tr202, Tr203,
  • Ty23,
  • Ty2/Ty42, Ty3/Ty43, Ty4,
  • Ty37, Ty45, Ty51,
  • Ty246,
  • Tw1, Tw12,
  • przetokowe/manewrowe: TKh49, TKp
  • tendrzaki: TKi3, TKt48, TKw2,
• parowozy wąskotorowe
  • Px29
  • Px48
  • Tw53
  • Las
  • T49/Ryś
  • HF
  • Kp4

Naprawy

Utrzymanie parowozu w ruchu jest tańsze niż odpowiadających klasą lokomotyw elektrycznych czy spalinowych. Parowóz musi jednak przechodzić regularne okresowe naprawy, podczas których jest rozbierany na części, konserwowany i z powrotem składany na nowo. Wymianie ulegają też elementy, które wydają się zużyte, lub których przewidywany czas życia dobiegł końca i wymagają zmiany podczas bieżącej naprawy. Prawidłowo eksploatowany parowóz jest urządzeniem prawie bezawaryjnym. W czasach świetności trakcji parowej zdarzało się, że maszyny Pt47 potrafiły przejechać bez wygaszenia i jakichkolwiek napraw ponad milion kilometrów. Drobne usterki są zazwyczaj naprawiane w trasie lub w parowozowni. W chwili obecnej zazwyczaj awarii ulegają: sprężarka, inżektor, przepustnica, generator prądu. W obecnie użytkowanych parowozach zdarzają się także usterki wynikające z wieku maszyn i zmęczenia materiału, jak np. pęknięcia części nośnych (np. ostojnica).

W polskich warunkach przyjęło się, że lokomotywa parowa przechodzi:

Naprawy lokomotyw parowych prowadzą zakłady napraw taboru kolejowego w: Pile, Chabówce, Lesznie.

Czynne lokomotywy parowe

W Europie najwięcej parowozów w regularnej służbie zostało zachowanych w Niemczech, gdzie obsługują codziennie kilkanaście historycznych linii kolejowych. Największą siecią korzystającą na co dzień z trakcji parowej jest 140-kilometrowa sieć wąskotorowa Harzer Schmalspurbahnen (prześwit toru: 1000 mm) posiadająca 25 parowozów, w tym około 15 czynnych. Dzięki dużej liczbie zachowanych czynnych parowozów w wybrane dni roku na wybranych liniach, zazwyczaj przy okazji jubileuszów, lokomotywy parowe przejmują nieraz obsługę codziennych pociągów pasażerskich i towarowych także na normalnym torze (tzw. Plandampf) – czasami na obszarze całego węzła kolejowego. W Polsce były takie plany przy okazji Parady Parowozów lub Parowozjady, ale jak dotąd Plandampf w polskim wydaniu nie doszedł do skutku.

W chwili obecnej w Polsce sprawnych jest około 20 lokomotyw parowych. Wszystkie mają ponad 50 lat i stanowią obiekty muzealne. Kilkadziesiąt maszyn jest w stanie nadającym się do w miarę prostego przywrócenia do ruchu, lecz obecnie niszczeją odstawione na bocznicach.

Jako ciekawostkę można podać fakt, że w chwili obecnej więcej polskich maszyn jest sprawnych poza granicami kraju (Szwajcaria, Niemcy, Belgia, Austria, Indie), niż w Polsce.

Warto wspomnieć, że polskie lokomotywy parowe utrzymywane są w sprawności w dużej części dzięki wsparciu miłośników kolei z zagranicy. Koszt naprawy głównej TKt48-18 pokrył w całości angielski pasjonat, utrzymanie wolsztyńskich maszyn regularnie sponsoruje towarzystwo The Wolsztyn Experience.

Kilka lokomotyw parowych funkcjonuje też w Polsce w ramach kolei wąskotorowych. Przeważnie są to popularne Px48, ale czynne są również pojedyncze sztuki Px29, Px38 i Las47.

Parowozownie w Polsce

Większość parowozowni została zmieniona na lokomotywownie – obsługują obecnie nowszy tabor elektryczny i spalinowy. Część starych obiektów została zamieniona na muzea i skanseny.

Czynne parowozy normalnotorowe stacjonują w:

Spółki i stowarzyszenia posiadające lokomotywy parowe i skanseny taboru kolejowego:

• PKP Cargo
• Polskie Stowarzyszenie Miłośników Kolei (Parowozownia Skierniewice)
• Towarzystwo Ochrony Zabytków Kolejnictwa i Organizacji Skansenów Pyskowice
• Muzeum Kolejnictwa w Warszawie
• właściciele kolei wąskotorowych

Pozostałe spółki należące do grupy PKP nie posiadają żadnego taboru zabytkowego.

Ruch wąskotorowy

Czynne parowozy wąskotorowe na terenie Polski:

Polscy producenci

• Fablok
• HCP
• Warszawska Spółka Akcyjna Budowy Parowozów (Parowóz)
• ZNTK Wrocław – Ok55-3, TKr55-1 oraz parowóz bezogniowy

Największe i najszybsze

• w Polsce:
  • Ty51 – najcięższy parowóz produkowany w Polsce (189 ton z tendrem)
  • Ty246 – najcięższy i najmocniejszy parowóz używany w Polsce (193 tony z tendrem, 25.000 kG siły na haku, 255,7 m² powierzchni ogrzewalnej kotła)
  • Ty23 – parowóz (z użytkowanych w Polsce) o największej pojemności skokowej silnika parowego (cylinder 650x720 mm)
  • Pm36 – polski parowóz o największym ciśnieniu pary w kotle (18 atm)
  • Pm36-2 „Piękna Helena” – najszybszy polski parowóz (130 km/h)
  • Pm3 – najszybszy (140 km/h) parowóz jeżdżący po polskich torach
  • Pu29 – najcięższy (181,3 tony) parowóz używany w ruchu pasażerskim w Polsce
• Na świecie:
  • AA – największy parowóz jednoczłonowy
  • Big Boy – największy i najcięższy (548,3 tony, 21 m² powierzchni rusztu, 62 200 kG siły na haku) parowóz na świecie
  • XA – najwięcej osi napędzanych (12)
  • BR 18 201 – najszybszy obecnie czynny parowóz na świecie 180 km/h
  • LNER A4 „Mallard” – zdobywca do dziś nie pobitego rekordu prędkości parowozu (202,8 km/h),

Systemy parowozów wieloczłonowych

• parowóz systemu Fairliego
• Parowóz systemu Garratta
• Parowóz systemu Malleta
• Parowóz systemu Meyera
• Parowóz systemu Shaya

Skanseny parowozów

W Polsce – patrz: Kategoria:Skanseny kolejowe w Polsce. Pojedyncze egzemplarze wycofane z użytku można niejednokrotnie spotkać na ulicach miast lub w innych muzeach.

Skanseny kolejowe w Niemczech

• Deutsches Dampflokomotiv-Museum Neuenmarkt
• Verkehrsmuseum Nürnberg
• Süddeutschen Eisenbahnmuseums Heilbronn
• Dampflok Museum Hermeskeil
• Eisenbahnmuseum Bochum-Dahlhausen
• Eisenbahnmuseum Schwarzenberg

Zobacz też

• tender, tendrzak
• lokomobila
• parowozownia
• oznaczenia polskich parowozów
• układ osi
• żywy parowóz
• parowóz pancerny