4-4-0

بعد خمس سنوات من بدء بناء قاطرات جديدة في مصنع ويست بوينت بالولايات المتحدة الأمريكية، مع قاطرة " بيست فريند أوف تشارلستون" من طراز 0-4-0 عام 1831، صمم هنري ر. كامبل ، كبير مهندسي سكة حديد فيلادلفيا وجيرمانتاون ونوريستاون آنذاك ، أول قاطرة من طراز 4-4-0. حصل كامبل على براءة اختراع للتصميم في فبراير 1836، وسرعان ما شرع في بناء أول قاطرة من هذا الطراز. ^{[ 1 ]}

في ذلك الوقت، كانت قاطرة كامبل من طراز 4-4-0 عملاقة بين القاطرات. تميزت أسطواناتها بقطر 360 مم (14 بوصة ) وشوط مكبس 410 مم (16 بوصة) ، وعجلات قيادة بقطر 1400 مم (54 بوصة) ، وقدرة على الحفاظ على ضغط بخار 620 كيلو باسكال (90 رطل لكل بوصة مربعة ) ، ووزن 11 طنًا . قُدِّر أن قاطرة كامبل قادرة على جر قطار يزن 410 أطنان (450 طنًا) بسرعة 24 كم/ساعة (15 ميلًا في الساعة) على مسار مستوٍ، متفوقةً على أقوى قاطرات بالدوين من طراز 4-2-0 في قوة الجر بنحو 63%. مع ذلك، تبيّن أن هيكل قاطرته وآلية القيادة فيها صلبة للغاية بالنسبة لسكك حديد ذلك الوقت، مما جعل نموذج كامبل الأولي عرضةً للخروج عن القضبان . كان السبب الأكثر وضوحاً هو عدم وجود نظام لمعادلة الوزن للسائقين. ^{[ 1 ]}         

في نفس الوقت تقريبًا الذي كان فيه كامبل يبني قاطرته من طراز 4-4-0، كانت شركة إيستويك وهاريسون تبني نسختها الخاصة من هذا الطراز. أُنجزت هذه القاطرة، التي سُميت هرقل ، عام 1837 لخط سكة حديد بيفر ميدو . بُنيت القاطرة بعربة أمامية منفصلة عن هيكلها، مما جعلها أكثر ملاءمة للمنحنيات الضيقة والتغيرات السريعة في انحدار خطوط السكك الحديدية في تلك الحقبة. عانت هرقل في البداية من ضعف في التتبع، وهو ما تم تصحيحه بتزويدها بنظام تعليق فعال عند إعادتها إلى الشركة المصنعة لإعادة تصميمها. ^{[ 1 ]}

على الرغم من أن قاطرة هرقل وخلفائها من إيستويك وهاريسون أثبتت جدوى تصميم العجلات الجديد، إلا أن الشركة ظلت المُصنِّع الوحيد لهذا النوع من القاطرات لمدة عامين آخرين. قامت شركة نوريس لصناعة القاطرات ببناء أول قاطرة من طراز 4-4-0 في عام 1839، تلتها شركة روجرز لصناعة القاطرات والآلات ، وورشة لوكس آند كانالز للآلات، وشركة نيوكاسل للتصنيع في عام 1840. بعد أن رفع هنري كامبل دعوى قضائية ضد مصنّعين آخرين وشركات سكك حديدية لانتهاكهم براءة اختراعه، توصلت شركة بالدوين إلى تسوية معه في عام 1845 بشراء ترخيص لبناء قاطرات من طراز 4-4-0 . ^{[ 1 ]}

مع تقدم أربعينيات القرن التاسع عشر، لم يطرأ تغيير يُذكر على تصميم قاطرة 4-4-0، إلا أن أبعاد النموذج النموذجي من هذا النوع ازدادت. فقد تم إطالة المرجل ، وزيادة قطر العجلات الدافعة، وتوسيع مساحة شبكة الاحتراق. كانت قاطرات 4-4-0 المبكرة قصيرة بما يكفي لجعل توصيل المكابس بالعجلات الدافعة الخلفية هو الأكثر عملية، ولكن مع إطالة المرجل، أصبح توصيل قضبان التوصيل بالعجلات الدافعة الأمامية أكثر شيوعًا. ^{[ 1 ]}

في خمسينيات القرن التاسع عشر، بدأ مصنّعو القاطرات بتمديد قاعدة عجلات العربة الأمامية وعربات القيادة، بالإضافة إلى عربات الفحم. وبوضع المحاور على مسافة أبعد، تمكّن المصنّعون من تركيب غلاية أعرض فوق العجلات مباشرةً، تمتدّ إلى ما وراء جوانبها. وقد منح هذا القاطرات الأحدث قدرةً أكبر على التدفئة والتبخير، ما انعكس على زيادة قوة الجر. وبالمثل، مكّن وضع محاور العربة الأمامية على مسافة أبعد من وضع الأسطوانات بينها بشكل أفقي أكثر، ما ساهم في توزيع وزن المحرك بشكل أكثر توازناً عند الانعطاف على المنحنيات والمسارات غير المستوية. هذه التطورات، إلى جانب الانتشار المتزايد لاستخدام واقيات الصدمات الأمامية، والأجراس، والمصابيح الأمامية، منحت قاطرات 4-4-0 المظهر الذي اشتهرت به. ^{[ 1 ]}

أثبت تصميم قاطرة 4-4-0 والتحسينات اللاحقة التي أُدخلت عليها نجاحًا باهرًا، حتى أنه بحلول عام 1872، كان 60% من قاطرات بالدوين من هذا النوع، ويُقدّر أن 85% من جميع القاطرات العاملة في الولايات المتحدة كانت من طراز 4-4-0 . مع ذلك، سرعان ما حلت تصاميم أكبر محل قاطرة 4-4-0، مثل قاطرتي 2-6-0 و2-8-0 ، على الرغم من أن ترتيب عجلات 4-4-0 ظل مفضلًا لخدمات النقل السريع. ساهم الانتشار الواسع لقاطرات 4-6-0 والقاطرات الأكبر حجمًا في نهاية المطاف في جعلها من الماضي. ^{[ 1 ]}

على الرغم من أن هذه القاطرات قد استُبدلت إلى حد كبير في خدمة أمريكا الشمالية بحلول أوائل القرن العشرين، إلا أن شركة بالدوين لصناعة القاطرات أنتجت نموذجين منها لخط سكة حديد يوكاتان الضيق في أوائل عام 1946، وربما كانت آخر قاطرات من هذا النوع ذات تصميم العجلات المُخصص للاستخدام العام. ^{[ 3 ]} وقد صُممت عدة قاطرات فردية خصيصًا لمدن الملاهي في السنوات الأخيرة، تشبه في مظهرها التصاميم القديمة.

كانت أولى القاطرات البريطانية التي استخدمت هذا الترتيب للعجلات هي تصميمات محركات الخزانات ذات المقياس العريض 4-4-0 التي يبلغ طولها 7  أقدام وربع بوصة   ( 2140  مم ) والتي ظهرت منذ عام 1849. أما أول فئة من قاطرات المناقصة البريطانية، على الرغم من نجاحها المحدود، فكانت فئة ويفرلي ذات المقياس العريض التابعة لشركة السكك الحديدية الغربية العظمى ، والتي صممها دانيال جوتش وبنتها شركة روبرت ستيفنسون وشركاه في عام 1855. ^{[ 4 ]}

أول قاطرة بريطانية من طراز 4-4-0 على الطراز الأمريكي على مقياس قياسي يبلغ 4 أقدام و8 + 1/2 بوصة ( 1435 مم ) ، صممها ويليام بوش لسكك حديد ستوكتون ودارلينجتون في عام 1860، اتبعت الممارسة الأمريكية بأسطوانتين خارجيتين . ^{[ 5 ]}    

كان إسهام بريطانيا الرئيسي في تطوير تصميم العجلات 4-4-0 هو النسخة ذات الأسطوانة الداخلية ، والتي أسفرت عن قاطرة أكثر ثباتًا وأقل عرضة للاهتزاز عند السرعات العالية. وقد تم تقديم هذا النوع في اسكتلندا عام 1871 من قبل توماس ويتلي من شركة سكك حديد شمال بريطانيا . ^{[ 6 ]}

أدخلت سكك حديد جنوب أستراليا أولى قاطرات 4-4-0 إلى أستراليا عام 1859. ومنذ ذلك الطلب الأولي لقاطرتين، تضاعف عدد هذه القاطرات ذات التصميم المبتكر، وانتشرت لاحقًا في معظم المستعمرات الأسترالية. وتنوعت أحجام هذه القاطرات، من القاطرات الصغيرة إلى قاطرات السباق السريعة ذات عجلات القيادة التي يبلغ قطرها 6 أقدام و6 بوصات (1981 مليمترًا) ، في ولايات فيكتوريا ونيو ساوث ويلز وغرب أستراليا وتسمانيا ، على خطوط سكك حديدية بعرض 1067 مليمترًا ( 3 أقدام و 6 بوصات ) ، و 1435 مليمترًا ( 4 أقدام و 8.5 بوصة ) ، و 1600 مليمترًا ( 5 أقدام و 3 بوصات ) . ^{[ 7 ]}              

كانت القاطرات في الأصل من صنع شركات بريطانية مثل دوبس وشركاه وباير ، بيكوك وشركاه ؛ إلا أنه منذ أواخر سبعينيات القرن التاسع عشر وحتى ثمانينياته، اشترت خطوط السكك الحديدية أيضًا قاطرات من شركات أمريكية، معظمها من بالدوين، وعدد قليل من شركة روجرز لصناعة القاطرات والآلات في نيوجيرسي . ومنذ ثمانينيات القرن التاسع عشر فصاعدًا، بدأت شركات محلية مثل جيمس مارتن وشركاه في غاولر، جنوب أستراليا ، ومسبك فينيكس في بالارات ، فيكتوريا، في تصنيعها أيضًا. وفي نيو ساوث ويلز وفيكتوريا، كان تصميم 4-4-0 هو السائد في خدمات نقل الركاب على الخطوط الرئيسية حتى أوائل القرن العشرين. وفي غرب أستراليا، تم تحويل بعضها لاحقًا إلى تصميم 4-4-2 . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

في فنلندا، تم تمثيل نظام 4-4-0 بالفئات A1 ​​و A2 و A3 و A4 و A5 و A6 و A7.

• كانت الفئة A4 فئة من تسع قاطرات، تم بناؤها في عامي 1872 و 1873 بواسطة شركة Baldwin Locomotive Works لاستخدامها على خط سكة حديد Hanko–Hyvinkää .
• كانت فئة القاطرات البخارية الفنلندية A5 فئة تضم قاطرتين فقط، تم بناؤهما في عامي 1874 و1875 في ورش السكك الحديدية الحكومية الفنلندية في هلسنكي . إحداهما محفوظة في متحف السكك الحديدية الفنلندي .

بدأت قاطرات 4-4-0 المركبة ذات الأسطوانتين في الظهور في جاوة في القرن العشرين. وقد طلبت شركة Staatsspoorwegen (SS) 44 قاطرة من هذه القاطرات من 3 شركات مصنعة مختلفة، وهي Hanomag و Sächsische Maschinenfabrik (Hartmann) و Werkspoor ، وتم استيرادها في الفترة ما بين 1900 و 1910.

بعد وصولها إلى جاوة، صُنفت هذه القاطرات ضمن فئة SS 600 بعجلات قيادة قطرها 1503 ملم، وهو حجم أكبر بكثير من أي قاطرات SS عاملة آنذاك، واستُخدمت كقاطرات رئيسية للقطارات السريعة. وشوهدت قاطرات SS 600 وهي تجر القطارات المحلية على خطوط تاناه أبانغ - رانغكاسبيتونغ - ميراك /لابوان، وماديون - كيرتوسونو - بليتار ، وبابات - جومبانغ . كما شوهد بعضها على خطوط ماوس - كرويا - كوتوارجو، وسورابايا - باسوروان . ثم أرسلت شركة السكك الحديدية SS خمس قاطرات من فئة SS 600 إلى جنوب سومطرة نظرًا لتزايد الحاجة إلى النقل بالسكك الحديدية هناك. تم سحب هذه القاطرات من الخدمة الفعلية مؤقتًا في الفترة من 1929 إلى 1934 خلال فترة الكساد الكبير بسبب تقنية الأسطوانات المركبة التي تحتوي على نظام آلي معقد، لذلك اضطرت شركة السكك الحديدية الخاصة (SS) إلى توفير ميزانيتها من خلال الحفاظ على هذه القاطرات، ولكنها تلقت صيانة مكثفة حتى تتمكن من الاستمرار في استخدامها بشكل طبيعي.

خلال الاحتلال الياباني عام 1942، أُعيد ترقيم جميع شركات السكك الحديدية الخاصة والعامة في جزر الهند الشرقية الهولندية ( إندونيسيا حاليًا) وفقًا للترقيم الياباني ، بما في ذلك قاطرات الفئة SS 600 التي أُعيد ترقيمها إلى B51، وظل هذا الترقيم مستخدمًا حتى بعد استقلال إندونيسيا مع إدارة السكك الحديدية الإندونيسية (DKA). أُرسلت إحدى قاطرات B51 إلى غرب سومطرة لنقل الفحم على خط موارو- بيكانبارو حتى إغلاقه في سبتمبر 1945. من بين 44 قاطرة، لم يتبق منها سوى B51 12 (السابقة SS 612) التابعة لشركة هانوماغ . كانت B51 12 سابقًا قاطرة مناورة في محطة سكة حديد بوجونيغورو . ^{[ 10 ]} كانت B51 12 في السابق عرضًا ثابتًا لأكثر من 30 عامًا في متحف سكة حديد أمباراوا ، قبل أن يتم ترميمها بالكامل في عام 2012 لسحب قطار رحلات أمباراوا لخط أمباراوا-تونتانغ بجانب Esslingen 0-4-2 T B25 02 و 03 التي كانت تستخدم على خط السكة الحديدية بين جامبو-بيدونو.

بين عامي 1895 و1898، قامت شركة بولينغ وشركاؤها بتشغيل 42 قاطرة من طراز فالكون F2 وF4 4-4-0 على خط سكة حديد ضيق بعرض قدمين (  610 مم  ) كان قيد الإنشاء لصالح سكة حديد بيرا في موزمبيق . وقد تم توريدها على ست دفعات من قبل شركة فالكون للمحركات والعربات في إنجلترا وشركة غلاسكو لهندسة السكك الحديدية في اسكتلندا. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

أثناء الخدمة، لُقّبت هذه القاطرات بـ"لولي" نسبةً إلى شركة "بيرا" للسكك الحديدية، وهي شركة مقاولة فرعية. أُسندت شركة "فالكون" بناء الدفعة الأخيرة المكونة من عشر قاطرات من طراز F4 إلى شركة "غلاسكو" لهندسة السكك الحديدية في اسكتلندا، ولذلك عُرفت هذه القاطرات باسم " دروموند F4" . ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

كانت قاطرة فالكون F4 أكبر حجمًا وأثقل وزنًا من سابقتها F2، حيث زادت قوة جرها من 3000 رطل (13.3 كيلونيوتن) في F2 إلى 3987 رطل (17.7 كيلونيوتن) عند ضغط غلاية بنسبة 75%. وكانت قادرة على جر 180 طنًا طويلًا (182.9 طنًا متريًا) على المنحدرات الرئيسية، مقارنةً بـ 160 طنًا طويلًا (162.6 طنًا متريًا) التي كانت F2 قادرة على جرها. ^{[ 12 ]}

صُنعت قاطرات الخزانات من فئة NZR L ^A عام 1887 في بريطانيا بواسطة شركة ناسمييث، ويلسون وشركاه لصالح شركة سكك حديد نيوزيلندا ميدلاند . واستحوذت عليها إدارة سكك حديد نيوزيلندا عام 1900، عندما اشترت الحكومة خط ميدلاند غير المكتمل .

عندما أُعيد قياس خط سكة حديد بيرا في موزمبيق إلى 1067 ملم ( 3  أقدام  و6 بوصات  ) بحلول عام 1900، وتم تجهيز أسطول قاطرات لولي 4-4-0 بالكامل ، استحوذت سكة حديد أيرشاير، التي كانت قيد الإنشاء آنذاك في روديسيا الجنوبية، على ست قاطرات من طراز F4 الموزمبيقية. وظلت هذه القاطرات في الخدمة هناك حتى عام 1914، عندما تم تحويل هذا الخط أيضًا إلى مقياس كيب، وأصبح فرع سينويا من سكة حديد بيرا، ماشونالاند، وروديسيا. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 14 ]} 

بما أن أولى القاطرات في الولايات المتحدة استُوردت من المملكة المتحدة، فقد اعتمدت أولى خطوط السكك الحديدية الأمريكية المقياس البريطاني القياسي البالغ 1435 ملم ( 4 أقدام و8 بوصات ونصف ) . وعندما بدأ بناء قاطرات جديدة في الولايات المتحدة عام 1831، اختارت بعض خطوط السكك الحديدية الجديدة مقياسًا مختلفًا، مما أدى إلى اختلافات في المقياس عند بدء ربط خطوط السكك الحديدية. وإلى جانب مشاكل إعادة تحميل البضائع، تمثلت نتيجة أخرى في ضرورة نقل القاطرات الجديدة لبعض هذه الخطوط على عربات مسطحة.    

لعبت قاطرات 4-4-0 دورًا محوريًا في تطوير النقل بالسكك الحديدية في الولايات المتحدة. ومن أبرز قاطرات 4-4-0 التي خدمت على خطوط السكك الحديدية الأمريكية:

•  تُعد القاطرة رقم 3 التابعة لشركة سكة حديد فيلادلفيا وريدينغ ، والتي تم بناؤها عام 1842 بواسطة إيستويك وهاريسون في فيلادلفيا، بنسلفانيا ، واحدة من أقدم القاطرات الباقية من طراز 4-4-0، وهي القاطرة الوحيدة المتبقية من طراز 4-4-0 التابعة لشركة ريدينغ. ^{[ 20 ]}
• كانت القاطرة "الجنرال" ، التي بنتها شركة روجرز، كيتشوم وغروسفينور في باترسون، نيو جيرسي عام 1855 ، القاطرة الهاربة خلال مطاردة القاطرات الكبرى في الحرب الأهلية الأمريكية . ^{[ 21 ] [ 22 ]}
• كانت قاطرة تكساس ، التي بنتها شركة دانفورث وكوك في باترسون بولاية نيوجيرسي عام 1856، هي القاطرة المطاردة خلال معظم مطاردة القاطرات الكبرى. ^{[ 23 ] [ 24 ]}
• كانت قاطرة جوبيتر ، رقم 60 التابعة لشركة السكك الحديدية المركزية للمحيط الهادئ  ، والتي بنتها شركة شينيكتادي لوكوموتيف ووركس في نيويورك في سبتمبر 1868، واحدة من القاطرتين اللتين التقتا في قمة برومونتوري خلال حفل المسمار الذهبي عند اكتمال أول خط سكة حديد عابر للقارات في أمريكا في 10 مايو 1869. ^{[ 25 ]}
• كانت القاطرة رقم 119 التابعة لشركة يونيون باسيفيك ، والتي بنتها شركة روجرز لوكوموتيف آند ماشين ووركس في باترسون، نيو جيرسي في عام 1868، هي القاطرة الأخرى في برومونتوري ساميت في 10 مايو 1869. ^{[ 26 ]}
• حظيت محطة دايتون التابعة لسكك حديد فيرجينيا وتروكي ، والتي بنتها شركة سكك حديد المحيط الهادئ المركزية عام 1873 ، بشرف افتتاح الخط الفرعي بين كارسون سيتي وميندن في نيفادا عام 1906. ^{[ 27 ]}
• يُعتقد أن خط سكة حديد نيويورك المركزي ونهر هدسون رقم 999 ، الذي بُني عام 1893 لنقل قطار إمباير ستيت إكسبريس التابع للسكك الحديدية ، كان أول خط سكة حديد في الولايات المتحدة يسير بسرعة تزيد عن 100 ميل في الساعة (160 كيلومترًا في الساعة) . ^{[ 28 ] [ 29 ]}
• قاطرة والت ديزني وورلد رقم  4، روي أو. ديزني ، التي بُنيت في فبراير 1916 من قِبل شركة بالدوين لصناعة القاطرات برقم  66 (ثم رقم  251 في ستينيات القرن العشرين) لصالح شركة السكك الحديدية المتحدة في يوكاتان بالمكسيك. وهي تعمل حاليًا على خط السكة الحديدية الذي يحيط بمملكة السحر في أورلاندو، فلوريدا . ^{[ 30 ]} ومنذ يناير 2024، نُقلت هذه القاطرة إلى سكة حديد ستراسبورغ لإجراء عملية صيانة شاملة. ^{[ 31 ]}

بحلول عام 1910، اعتُبرت قاطرة 4-4-0 قديمة الطراز، وحلّت محلها قاطرات ميكادو وباسيفيكي وغيرها من القاطرات الأكبر حجمًا، على الرغم من استمرار استخدامها إلى حد ما حتى خمسينيات القرن العشرين. وكانت آخر قاطرة 4-4-0 تم بناؤها من إنتاج شركة بالدوين الصغيرة لصالح شركة سكك حديد يوكاتان المتحدة عام 1945. ولا يزال أقل من أربعين قاطرة 4-4-0 محفوظة في الولايات المتحدة، باستثناء النسخ المُقلّدة. ^{[ 1 ]}

بين عامي 1959 و1989، قامت شركة كراون ميتال برودكتس في وايانو، بنسلفانيا، بتصنيع نسخ طبق الأصل من قاطرات البخار الحية الكلاسيكية من طراز 4-4-0 لاستخدامها في مدن الملاهي . أكبر هذه القاطرات، والتي بلغ عددها 18 قاطرة، كانت تعمل على سكة حديدية ضيقة بعرض  914 ملم . معظمها مستوحى من تصاميم أمريكية من القرن التاسع عشر، لكن تلك التي صُنعت لحدائق بوش تتميز بتصميم أوروبي. على الرغم من توقف شركة كراون ميتال برودكتس عن العمل في عام 1989، إلا أن العديد من قاطراتها لا تزال تُستخدم يوميًا في مدن ملاهي مثل كينغز آيلاند ، وورلدز أوف فن ، وسكة حديد حديقة حيوان أوماها في حديقة حيوان وأكواريوم هنري دورلي في أوماها . 

لا تزال بعض قاطرات البخار من طراز 4-4-0 كاملة الحجم، التي بُنيت قبل عام 1945، تعمل في الولايات المتحدة وكندا . ^{[ 32 ] [ 33 ]} فيما يلي قائمة بالمواقع التي تضم نموذجًا واحدًا على الأقل يعمل، بالإضافة إلى مسارات لتشغيله. بل إن هناك عددًا لا بأس به من النماذج المقلدة العاملة، مثل قاطرة يونيون باسيفيك رقم 119 .