كابورد

حصل ماتياس ن. فورني على براءة اختراع في أواخر ستينيات القرن التاسع عشر لتصميم قاطرة جديد. ^{[ 2 ]} كان هدفه تحسين عامل التماسك عن طريق وضع أكبر قدر ممكن من وزن المرجل على عجلات القيادة ، مع الاستغناء عن عجلات التوجيه الموجودة أسفل مقدمة المرجل. لم يكن هذا التصميم ليحقق الاستقرار عند السرعات العالية على المسارات غير المستوية الشائعة في ذلك الوقت. بدلاً من ذلك، قام بتمديد هيكل القاطرة خلف الكابينة، واضعًا عربة رباعية العجلات أسفل خزان المياه ومخزن الفحم. وفقًا لتسمية وايت التقليدية ، نتج عن ذلك قاطرة من نوع 0-4-4 T ، ولكن عند تشغيلها في الاتجاه المعاكس، كانت في الواقع قاطرة من نوع 4-4-0 T ، مع ثبات المسار الذي يوفره هذا الترتيب الشائع للعجلات، بالإضافة إلى رؤية واضحة للسائق ، وتحسين تشتيت الدخان والبخار. ^{[ 3 ]}

أثبت تصميم فورني أنه مثالي للقاطرات الصغيرة سريعة الحركة لخطوط السكك الحديدية المعلقة وخطوط السكك الحديدية للركاب، وقد رخص تصميم براءة الاختراع للعديد من المصنّعين. خدمت أعداد كبيرة من قاطرات فورني في مدينة نيويورك وبوسطن وشيكاغو وغيرها ، ولكن تم استبدالها في نهاية القرن التاسع عشر بالكهرباء وتطوير مترو الأنفاق .

كانت قاطرات أرييل وبوك قاطرات بعرض 2  قدم ( 610  مم ) تم بناؤها وفقًا لتصميم فورني ذي الكابينة الأمامية لخط سكة حديد بيليريكا وبيدفورد في عام 1877 بواسطة شركة هينكلي لصناعة القاطرات في بوسطن. ^{[ 3 ]}

يُعدّ تصميم "كابينة القيادة الأمامية " في قاطرات "ساوثرن باسيفيك" (المعروفة أيضاً، وإن بدرجة أقل، باسم "كابينة القيادة الأمامية " ) أشهر مثال على هذا التصميم في الولايات المتحدة، حيث وُضعت كابينة القيادة في المقدمة عن طريق تدوير القاطرة، باستثناء العربة الملحقة ، وإعادة ترتيب أدوات التحكم بحيث يكون وجه المشغلين بعيداً عن المرجل. وقد أصبح هذا التصميم ممكناً بفضل استخدام زيت الوقود بدلاً من الفحم .

استخدم خط سكة حديد ساوثرن باسيفيك تصميم الكابينة الأمامية على نطاق واسع . ^{[ 4 ]} وقد مكّن هذا التصميم من معالجة المشكلات الخاصة بخطوطه. إذ كانت الأنفاق التسعة والثلاثون الطويلة، بالإضافة إلى ما يقارب 64 كيلومترًا من ممرات الثلج في سييرا نيفادا، قادرة على توجيه أبخرة العادم الخطيرة إلى مقصورة طاقم القاطرة التقليدية. وبعد أن كاد عدد من أفراد الطاقم أن يختنقوا، بدأوا بتشغيل القاطرات التقليدية في الاتجاه المعاكس لإبقاء الأبخرة خلفهم. هذا يعني أن عربة الوقود أصبحت تقود القطار، مما أدى إلى ظهور مشكلات جديدة. فقد حجبت عربة الوقود الرؤية إلى الأمام، وجعلت أفراد الطاقم في الجانب الخطأ من الكابينة لرؤية الإشارات. كما أن عربات الوقود لم تُصمم ليتم دفعها في مقدمة القطار، مما حدّ من السرعات. كلّفت ساوثرن باسيفيك شركة بالدوين لصناعة القاطرات ببناء نموذج أولي لقاطرة ذات كابينة أمامية، ثم طلبت المزيد من الوحدات حتى قبل وصول النموذج الأولي. 

كانت جميع قاطرات الكابينة الأمامية تعمل بالزيت، مما سهّل وضع خزان الوقود في مقدمة القاطرة. وكانت خزانات الزيت والماء مضغوطة لضمان تدفقها بشكل طبيعي حتى على المنحدرات. وكانت الرؤية من الكابينة ممتازة، بحيث يستطيع أحد أفراد الطاقم مراقبة جانبي السكة بسهولة. لكن كانت هناك مخاوف بشأن مصير الطاقم في حال وقوع تصادم، وقد وقع حادث مميت واحد على الأقل على خط مودوك في هيرلونغ، كاليفورنيا، عندما اصطدمت قاطرة متحركة بعربة مسطحة. ^{[ 5 ]} كما أن تغيير ترتيب القاطرة المعتاد وضع الطاقم بعيدًا عن أبخرة العادم، مما عزلهم عن هذا الخطر. إلا أن أحد جوانب التصميم الإشكالية كان مسار أنابيب الزيت؛ فبسبب وجود صندوق الاحتراق أمام عجلات القيادة (بدلاً من خلفها، كما هو معتاد)، كان تسرب الزيت قد يصل إلى العجلات ويتسبب في انزلاقها. ورغم أن هذا الأمر كان مزعجًا في معظم الظروف، إلا أنه تسبب في حادث مميت واحد على الأقل. وقع هذا الحادث عام ١٩٤١ عندما دخلت قاطرة ذات كابينة أمامية تتسرب منها غازات البخار نفق ممر سانتا سوزانا ، بالقرب من لوس أنجلوس. كان النفق منحدرًا، وبينما كان القطار البطيء يصعد النفق، تسبب تسرب الماء من صمام أسطوانة على القضبان في انزلاق العجلات ودورانها. انزلق القطار للخلف وانكسر مفصل وصلة الجر، مما أدى إلى فصل خط الهواء، وتفعيل فرامل الطوارئ، وتوقف القطار داخل النفق الذي كان يمتلئ بسرعة بأبخرة العادم. ثم اشتعل الزيت المتساقط على العوارض الخشبية أسفل الكابينة، مما أسفر عن مقتل الطاقم. ^{[ ٦ ]}

لم تطلب أي شركة سكك حديدية أخرى في أمريكا الشمالية إنتاجًا كاملًا لقاطرات الكابينة الأمامية، على الرغم من أن بعضها، مثل ويسترن باسيفيك ، فكرت في هذا النوع. صُممت هذه القاطرات للتعامل مع التضاريس الوعرة، وأصبحت رمزًا مميزًا لشركة ساوثرن باسيفيك. في المجمل، تم وضع 256 قاطرة مفصلية من طراز ماليت ، بثلاثة ترتيبات مختلفة للعجلات، في أسطول ساوثرن باسيفيك. إحدى هذه القاطرات، وهي ساوثرن باسيفيك 4294 ، محفوظة في متحف سكك حديد ولاية كاليفورنيا في ساكرامنتو، كاليفورنيا . وهي قاطرة من طراز 4-8-8-2 ، وهي الوحيدة من قاطرات الكابينة الأمامية التابعة لشركة ساوثرن باسيفيك التي لم تُفكك. كما كانت آخر قاطرة بخارية جديدة لشركة ساوثرن باسيفيك، حيث بُنيت عام 1944.

قبل عقد من الزمن من إطلاق شركة ساوثرن باسيفيك (SP) لأول قاطرة ذات كابينة أمامية، قامت شركة سكك حديد ساحل شمال المحيط الهادئ ، التي أصبحت لاحقًا جزءًا من شركة نورث وسترن باسيفيك المملوكة لشركة ساوثرن باسيفيك ، بإعادة بناء قاطرة من طراز 4-4-0 تعود لعام 1875 لتصبح قاطرة تعمل بالزيت ذات كابينة أمامية. قام ببناء هذه القاطرة المبتكرة ويليام (بيل) توماس، كبير ميكانيكيي شركة نورث وسترن باسيفيك، والذي كان معروفًا على الصعيد الوطني ^{[ 7 ]} وحائزًا على عدد من براءات الاختراع. استخدم توماس أجزاء التشغيل والهيكل من قاطرة نورث وسترن باسيفيك رقم 5، المعروفة باسم "بوديغا"، والتي تحطمت عام 1897، لبناء القاطرة رقم 21. وبإضافة غلاية أنابيب مياه بحرية جديدة وغير مألوفة ، وكابينة مصنوعة بالكامل من الفولاذ، تم تركيبها بترتيب عكسي للمحركات القياسية، حصل توماس على براءة اختراع لتصميم هذه القاطرة الفريدة. دخلت القاطرة رقم 21 الخدمة عام 1900، لكنها لم تستمر سوى بضع سنوات. على الرغم من أنه كان يُنتج بخارًا جيدًا، وإن كان العادم مليئًا بالسخام، إلا أن الطواقم وجدت صعوبة في تشغيله، وخوفًا من النتائج المحتملة للاصطدام، أطلقوا عليه اسم "المُشوه". تسبب إهمال أحد رجال الإطفاء في انخفاض مستوى الماء، مما أدى إلى تلف المرجل، ولم يتم إصلاحه. ^{[ 8 ]}

كانت كل من قاطرات تشيسابيك وأوهايو من الفئة M-1 وقاطرات نورفولك وويسترن 2300 قاطرات تجريبية تعمل بتوربينات البخار، وتتميز بتصميمها ذي الكابينة الأمامية. وقد وضعت هذه القاطرات غير المألوفة كابينة القيادة أمام المرجل، ثم وُضع مخزن الفحم أمام الكابينة، بينما كانت خزانات الوقود مخصصة للماء فقط.