Geared steam locomotive

Geared steam locomotive type 齒輪式的蒸汽機車

Shay Climax Heisler 三種齒輪類型的差異

本文取材自世界的蒸汽火車交通科學技術博物館數位資料庫

全球登山鐵路或森林鐵路，因為軌道不平整(rough track)，而且又彎又陡(sharp curve and steep grade)，早年在蒸汽火車時代，一般火車根本無法適應(negotiate)，因而鐵路工程師，開發出一些特殊設計的蒸汽火車。

傳統鐵路的鋼軌為粘著式(Adhesion)，但是登山鐵路為了攀越陡坡，容易產生輪軌滑動，故增加蒸汽火車的動輪數，不過如果坡度超過某種極限，就已經不是增加蒸汽火車的動輪數所能解決。於是，在軌道間鋪設鋼枕，架設齒軌(Rack)，輪軸間加裝齒輪(Cog)加以咬合，成為一種解決方法。然而，新設齒軌鐵路的工程很大，而且無法使用傳統粘著式的火車，不論軌道或是火車，都得用齒軌的專利形式，成本將大幅增加。

因此，有沒有折衷方案 ? 可以維持傳統鐵路，只要購買新的蒸汽火車，行走又彎又陡的軌道，但是軌道設施可以照舊不必改，以提高相容性，成本介於粘著式鐵路(Adhesion Rail) 與齒軌鐵路(Rack Rail)。其實答案是有的，這就是Geared steam locomotive type 齒輪式的蒸汽機車的由來。

最早的齒輪式的蒸汽機車，在1890年誕生，這就是Shay的由來，也成為美國森林鐵道的特色火車。過去美國的鐵路，一共開發出三種特別的蒸汽機車，包含Shay、Climax、Heisler三種。而Shay蒸汽機車的重點，在於單側的直立式汽缸，驅動側邊的傳動結構；Climax蒸汽機車的重點，在於雙側的45度斜立汽缸驅動結構，驅動結構的中心點；Heisler蒸汽機車的重點，在於雙側的交叉V型汽缸驅動結構，驅動結構的中心點。不過，不論是那一種，最後都是經由萬向接頭，傳動至前後轉向架的齒輪箱，以齒輪帶動。這也就是Geared steam locomotive 這個專有名詞的由來。