Ånglok

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Ånglok typ E2. Loktypen byggdes mellan 1907 och 1920.
Prins August, byggt 1856 av Beyer, Peacock and Company, i Lund i samband med järnvägens 150-årsjubileum.

Ett ånglok är ett lokomotiv för järnväg eller spårväg med en ångmaskin som motor. Ångloket var den första användbara loktypen, men används inte längre kommersiellt i industriländer. I vissa utvecklingsländer finns ånglok i drift, och i många länder finns de vid museijärnvägar för passagerartrafik eller godstransport. I Storbritannien finns fortfarande Flying Scotsman kvar i drift. I Tyskland anordnas evenemanget "Plandampf" där vissa ordinarie tåg ersätts med ångloksdragna tåg.

Teknik[redigera | redigera wikitext]

Ångloket har funnits länge och blivit mer och mer högtekniskt.

Allmän uppbyggnad[redigera | redigera wikitext]

Delarna på ett ånglok
Delarna på ett ånglok. I denna bild ett amerikanskt.
  • 11 - Främre löphjul
  • 12 - Drivhjul
  • 13 - Bakre löphjul
  • 14 - Ångdom
  • 15 - En andra ångdom. Förekom inte på svenska ånglok.
  • 16 - Sandbehållare med ledning till rälerna
  • 17 - Tender med vatten- och kolförråd.
  • 18 - Klocka (vanligt på amerikanska lok, mindre vanligt i Europa)
  • 19 - Ångvissla
  • 20 - Säkerhetsventil

Kraftöverföring[redigera | redigera wikitext]

Cylindrar[redigera | redigera wikitext]

Ångan från pannan matas in i cylindrar där den omvandlas till en fram- och tillbakagående rörelse. Ånglok har i regel två eller fler cylindrar. Encylindriga ånglok har designats men nackdelarna med bara en cylinder var större än fördelarna. Två cylindrar var därför det vanligaste i ånglokens barndom, senare blev tre- och fyrcylindriga ånglok vanliga då de gav bättre ekonomi genom att man kunde låta ångan från en cylinder passera ännu en cylinder innan den gick ut i luften.

Innanförliggande respektive utanförliggande maskineri[redigera | redigera wikitext]

I Sverige finns ett flertal loktyper som har cylindrarna innanför ramarna, såsom littera E2 (bilden), annars är utanförliggande maskineri, med cylindrarna placerade utanför ramarna det vanligast förekommande. Ett skäl för den yttre placeringen är att det är enklare att komma åt att serva och reparera ett utanförliggande maskineri. Nackdelen är att maskinens rörelse skapar en vaggande gång hos loken jämfört med lok med innanförliggande maskineri. Hos lok med tre eller fyra cylindrar finns maskineriet både innanför som utanför ramarna.

Slidstyrning[redigera | redigera wikitext]

Slidstyrningen reglerar ångtillförseln till cylindrarna. Med denna kan man reglera körriktning och hur mycket ånga som skall komma in i cylindern, den så kallade fyllnadsgraden. På så vis kan man reglera dragkraften. Även slidstyrningen har utvecklats genom åren och flera typer har funnits. Den vanligaste på senare år har varit Heusinger eller Walschaert (olika namn på samma styrning). Andra varianter som förekommit är Allan, Helmholtz och Stephenson. På USA-inspirerade lok har Bakers slidstyrning varit starkaste alternativet eftersom den har nållager istället för kullager. Sydafrika som har världens längsta tåg på över 8 kilometer använder Bakers slidstyrningar eftersom den håller bättre och är billigare i underhåll än de andra slidstyrningarna.

Ångturbinlok[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel: Turbinlok
Turbinlok M3t nr 71 från 1930 i Lokmuseet Grängesberg, världens enda fungerande exemplar

Det vanliga arrangemanget med cylindrar och slidstyrning har sina nackdelar. Det har fått ånglokskonstruktörer att skissa på andra sätt att driva ånglok. En lösning är att låta ångan passera en turbin som sedan får driva hjulen. Turbinloken kom aldrig till någon större användning. En av anledningarna var att turbinloken oftast blev mycket mer komplicerade än de konventionella ångloken så järnvägsbolagen hade inte så stora incitament att gå över till turbinlok. Dessutom var både ellok och diesellok på väg att bli vanliga vilket gjorde turbinloken till en parentes i järnvägshistorien.

Ett av de turbinlok som faktiskt blev användbart var svenska TGOJs typ M3t som byggdes i tre exemplar, varav två finns bevarade på Lokmuseet i Grängesberg. Loket med typnummer M3t nr 71 tillverkades 1930 av Nydqvist & Holm AB och renoverades av Lokmuseet till SJs 125-årsjubileum i juni 1981, det är därmed världens enda fungerande ångturbinlok.

Drivmedelsförsörjning[redigera | redigera wikitext]

Vattenförsörjning[redigera | redigera wikitext]

Ett brittiskt sadeltanklok

Utan vatten ingen ånga. Vattenförrådet befinner sig på tenderlok i tendern medan det på tanklok befinner sig på själva loket. Tanklok kan ha vattentankarna på olika ställen. Sidotankar är det vanligaste i Sverige, när tankarna finns på sidan av ångpannan, framför hytten. I England däremot har sadeltanklok varit vanliga på grund av liten lastprofil. Sadeltanklok har tanken ovanför pannan, precis som en sadel. Även ramtank förekommer, tanken sitter under pannan mellan rambalkarna.

Kolförsörjning[redigera | redigera wikitext]

Kol är det vanligaste drivmedlet hos ånglok, men långt ifrån det enda. Även ved, olja, torv och kolpulver har använts att elda med. Speciellt under andra världskriget var det svårt att importera kol till Sverige varpå ett flertal ånglok konverterades för att eldas med torv eller ved som inte behövde importeras. I Schweiz, där järnvägarna var elektrifierade i hög utsträckning, byggde man under andra världskriget om två C-kopplade växellok litra E 3/3 till elektrisk uppvärmning av vattnet med strömavtagare (15kV/16 ⅔Hz) på taket av förarhytten och transformator (se längre ned i texten). Någon större framgång blev inte dessa lok och de byggdes tillbaka till vanliga ånglok efter kriget.

De åtta moderna ånglok, som byggdes i Schweiz 1992 och 1996 [1] för kuggstångsbanor i Schweiz och Österrike eldas med olja. De små lok för bergbanan och även det moderniserade stora före detta tyska krigsloket 52 8055 fick elektrisk uppvärmning så att ångpannan kan hållas varm över natten.

Udda varianter[redigera | redigera wikitext]

Lok med kuggväxlar[redigera | redigera wikitext]

Ett Shaylok
Ett lok av Climax-typ

Det har förekommit en del udda varianter på ånglok genom tiderna, en del mer framgångsrika än andra. En udda variant var det så kallade Shayloket. Det hade lodrätt monterade cylindrar som drev en vevaxel, som på en modern förbränningsmotor. Vevaxeln drev sedan lokhjulen via kuggväxlar. Fördelarna med detta arrangemang var att man kunde få drivning på alla hjul, även tenderns, men ändå inte behöva ha hjulen fast monterade i ramverket. Shayloken användes främst i USA på skogshyggen. Där hade banorna oftast skarpa kurvor och det var inte ovanligt med räler av trä, så man behövde all adhesionsvikt man kunde få. Shayloket är dock inte det enda sättet att lösa problemet, även om det var det vanligaste. Andra liknande system har funnits som alla har drivit på alla lokets axlar, oftast även på tenderns axlar. Climax och Heisler var de vanligaste, efter Shay. Climaxloket fungerade så att cylindrarna drev en blindaxel, parallell med de vanliga axlarna. Blindaxeln drev sedan en kardanaxel som gick till boggierna.

Hytten på andra ställen[redigera | redigera wikitext]

Allteftersom de stora ångloken blev större blev även ångpannorna större. Därmed blev även sikten för föraren allt sämre. För att råda bot på detta testades några olika lösningar. Att ha förarhytten framför ångpannan istället för bakom testades på många ställen. På de flesta ställen gick man dock tillbaka till att ha förarhytten bakom ångpannan. Då kunde eldaren och föraren kommunicera. Southern Pacific Railroad var ett undantag där ånglok med förarhytten framför ångpannan användes i stor utsträckning. Dessa så kallade cab forward-lok användes på bergiga linjer med många tunnlar. Genom att skorstenen var bakom hytten kunde man använda tunnlarna utan att hytten fylldes av rök. Ett annat sätt att lösa problemet med dålig sikt var att sätta förarens hytt ovanpå ångpannan, men ha kvar eldaren mellan ångpannan och tendern. Detta var vanligt främst i Nordamerika. I USA kallades dessa lok på grund av sitt karakteristiska utseende för camel backs, kamelrygg. I Europa satte den mindre lastprofilen oftast stopp för sådana experiment. Flera järnvägar skaffade dock lok med förarens hytt placerad bredvid ångpannan. Dessa lok blev dock sällan några succéer.

Malletlok[redigera | redigera wikitext]

Principen för ett Malletlok med pivotpunkten för den främre boggin i rött.

Malletlok är ett ledat kompoundånglok med en främre drivande boggi som uppfanns av den schweiziska ingenjören Anatole Mallet år 1884.[2] Denna ledade konstruktion möjliggjorde fler drivande axlar i förhållande till kurvradien på banan, detta kunde utnyttjas för industribanor med väldig liten kurvradie eller för väldigt stora och kraftfulla lok på normala banor. Genom att flera axlar kunde göras drivande så kunde en större del av lokets vikt utnyttjas som adhesionsvikt som ger dragkraft utan att axellasten blir för hög. Genom att vissa av lokets axlar är fast monterade i ramen så måste pivotpunkten för den drivande boggin ligga bakom denna, detta gör att lokets vikt inte tas upp i pivotlagret utan av ett bågformat radiallager. I en sväng så vrids boggin och rör sig även i sidled. Lokets kompound maskineri var uppdelat så att drivaxlarna i ramen drivs av högtryckscylindrarna och lågtrycksångan leds över till boggin där lågtryckscylindrarna driver axlarna. Detta minska problemet med att täta av överförningen av ånga till den drivande boggin då endast ånga med lägre tryck behövde överföras till boggin, till skillnad från Garrattlok där högtrycksånga behövde överföras till boggin. Ett "äkta" mallet-lok har kompoundmaskineri. I USA frångick dock man detta och byggde lok med fulltryckcylindrar i bägge maskingrupperna.

Garrattlok[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel: Garrattlok
Principen för ett Garrattlok.

Garrattloket uppfanns av Herbert William Garratt i år 1907. Garrattloken är ett treledat ekipage med ångpanna på den mittersta delen och en ångmaskin framför och en bakom. En fördel för Garrattlok, jämfört med konventionella ånglok och Malletlok, var att de vanliga begränsningarna på ångpannans diameter som ramen och drivhjulen utgör upphävs. Garrattlok kan ha en panna med större diameter, vilket ökar uppvärmningsområdet och underlättar produktionen av ånga. En större eldstaden möjliggör en effektivare förbränning av bränslet. En med Garrattlok är att adhesionsvikten minskar allt eftersom kol och vatten förråden förbrukas, i likhet med andra tanklok, medan tenderlok har en konstant adhesionsvikt eftersom lokets vikt är konstant medan tendern blir lättare. Garrattlokens stora konkurrent var Malletloken. Garrattloken blev aldrig populära i Europa, även om de användes i Spanien, Ryssland och Storbritannien. I Afrika användes ofta Garrattlok populära, och de största Garrattloken som byggdes beställdes av de Sydafrikanska järnvägarna.

Fairlielok[redigera | redigera wikitext]

Ett tyskt fairlielok.

En annan typ av udda ånglok är Fairlieloket. Det består i princip av två ånglok, ihopsatta "rygg mot rygg". SJ har haft två fairlielok, men de byggdes senare om till fyra vanliga ånglok. De båda loken vid SJ kom ursprungligen från den enskilda järnvägen Hallsberg-Motala-Mjölby Järnväg, HMMJ, och bar namnen Berserk och Nidhögg. En annan enskild järnväg i Sverige som använt Fairlielok är Nässjö-Oskarshamns Järnväg, NOJ, som hade 9 st.

Eldstadslösa ånglok[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel Eldstadslösa ånglok

Eldstadslösa ånglok är som namnet anger ett ånglok utan egen eldstad. I egentlig mening har sådana lok heller ingen egen ångpanna, utan istället en stor ackumulatortank att lagra vattenångan i. Loket "tankas" med upphettad vattenånga under tryck från en stationär ångpanna, därefter kan loket framföras, med begränsad räckvidd, som ett traditionellt ånglok. Eldstadslösa ånglok användes främst som växellok på industrier där det medförde en risk att medföra öppen eld, exempelvis gasverk, sprängämnesfabriker etc. Eldstadslösa ånglok har ett något säreget utseende, man känner lättast igen dem på avsaknaden av skorsten och en för ånglok mycket stor panna (=ackumulatortank).

Tryckluftslok[redigera | redigera wikitext]

Tryckluftslokets funktion är snarlik det eldstadslösa ånglokets. Men istället för ånga under tryck, fylls detta lok upp med ren tryckluft, i en trycktank. Även dessa lok var vanliga på industrier där man inte ville ha öppen eld. De förekom även som arbetslok exempelvis vid tunnelbyggen, där det fanns tryckluft till hands.

Elektriska ånglok[redigera | redigera wikitext]

Det har även förekommit elektriska ånglok. Även denna udda loktyp är eldstadslös. I alplandet Schweiz hade man under andra världskriget gott om elkraft men ont om importvaran kol och brist på ellok, varför det statliga järnvägsbolaget SBB-CFF-FFS experimenterade med att bygga in stora elektriska doppvärmare i några ångloks ångpannor, samt då förse dessa lok med en strömavtagare precis som på ett ellok. När sedan tillverkningsindustrin kommit i gång igen efter kriget och lokbristen kunde avhjälpas byggdes nya ellok i större utsträckning och de elektriska ångloken övergavs. Idag förekommer det ibland på museijärnvägar att man har elektrisk underhållsvärme eller tillsatsvärme på vissa ånglok, för att slippa ha dem påeldade under vissa trafikuppehåll, exempelvis nattetid, man gör då en miljövinst och en arbetsbesparing.

Historik[redigera | redigera wikitext]

Ånglok från Chicago & Northwestern Railway i ett lokstall i Chicago 1942.

De första ångdrivna fordonen utvecklades på 1700-talet i Storbritannien. Första gången ånga användes för framdrivning av fordon på räls var 1804 på en bruksbana i Syd Wales. Ångloket hade bara en cylinder vilket gjorde det svårstartat när cylindern hamnade i dödläget.

De viktigaste framstegen under 1800-talets första hälft var:

  • Placeringen av vevstakens anslutning på drivhjulet med 90 graders vinkel istället för 180 för att på det sättet undvika startproblem
  • Konstruktionen av det forcerade draget, med flera drivaxlar och drivande hjul
  • Kompoundsystemet med att låta ångan expandera i två steg i stället för ett.

Ända fram till införandet av överhettad ånga vid sekelskiftet mellan artonhundratalet och nittonhundratalet var det det effektivaste sättet att driva ångloken.

Allt eftersom kraven på dragkraft hos ångloken växte, byggde man lok med fler drivaxlar. Ursprungligen hade loken bara en drivaxel men redan efter några årtionden var det oftast två. I slutet på 1800-talet hade normalstora lok tre drivaxlar för att på 1930-talet ha ända upp till fem. Det har förekommit extrema konstruktioner med ända upp till tolv drivaxlar dock inte sammankopplade med samma koppelstång.

Ånglok har en kraftig benägenhet att slingra sig på spåret i synnerhet vid kraftigt pådrag. Vid låga hastigheter är detta inte ett stort problem, men med höjda hastigheter måste man använda löpaxlar för att lösa problemet. Detta ledde till att persontågsloken först fick en, sedan två främre löpaxlar. Godstågslok har inte haft behov av mer än en främre löpaxel.

I och med ellokets införande från och med de sista åren på 1800-talet började ångdriften att trängas undan. Först var det spårvägar och förortsbanor som införde eldrift men även den riktiga järnvägen såg fördelarna. SJ elektrifierade huvudbanorna under 30- och 40-talen vilket förvisade ångloken till sidobanorna.

Ånglok utvecklades i Sverige till början av 1950-talet. Därefter slog dieselloken definitivt ut ångloken. De sista tågen som tidtabellsmässigt drogs av ånglok gick 1963. Därefter har ånglok bara använts i reserv hos SJ. Detta hindrade dock inte omfattande ångloksanvändning under de svåra snövintrarna på slutet av 60-talet. SJ tog sitt sista ånglok ur bruk vintern 1972. Under vintern 1972-1973 tog SJ sitt allra sista ånglok, ett B-lok, ur bruk och detta slopades ett par år senare. Detta lok hade de få år på 1970-talet som det varit i bruk fungerat som reservlok för andra ellok.

Det har förekommit användning av ånglok på privatbanor under hela 1970-talet.

Många ånglok sparades som beredskapslok för användning i krig då tillgången på diesel kunde bli dålig. Efter det kalla krigets slut försvann behovet och beredskapsreserven avvecklades i början av 1990-talet. Härigenom kom ytterligare ett antal ånglok i museiföreningars ägo.

Loktyper[redigera | redigera wikitext]

Ånglok kan delas in i olika typer på ett flertal sätt.[3]

Efter spårvidd[redigera | redigera wikitext]

Här skiljer man mellan normalspåriga lok som har spårvidden 1 435 mm, smalspåriga som har smalare samt bredspåriga som har bredare spårvidd. Sistnämnda spårtyp saknas i Sverige (undantag Haparanda) men används i skiftande utformningar som standardspårvidd exempelvis i Finland, Ryssland, Spanien och Portugal.

Efter användningsområde[redigera | redigera wikitext]

  • Snälltågslok för lok med större hastighet än 80/90 km/h
  • Persontågslok för lok med hastighet mellan 60/70 – 90 km/h
  • Godstågslok för lok med hastighet mellan 50 – 70 km/h. Mekanikens gyllene regel gör att de långsammare godstågsloken blir mycket starkare än persontågsloken. Maskineriets verkan stärks genom att godstågsloken förses med små kopplade hjul. Dessa lok kan därför framföra tunga tåg om än långsamt.
  • Växellok används på större bangårdar för att flytta vagnar. Dessa lok, som är försedda med mycket små kopplade hjul, kan - om än maskinellt tämligen klena - förflytta tunga tåg i långsamt tempo.

Efter hur vatten- och kolförråden medförs[redigera | redigera wikitext]

Tenderlok som medför kol- och vattenförråd i en särskild vagn efter loket, tendern och tanklok som har behållare för vatten och kol på själva loket invid ångpannan. Sadeltanklok är ett tanklok som karaktäriseras av att vattentanken är belägen som en sadel över ångpannan. Observera att direktöversättningar från engelskan och tyskan till svenska, på ordet "tenderlok" blir direkt felaktigt. Då ett tenderlok i England och framförallt i Tyskland är ett ånglok som bär med sig sitt eget kol, alltså det som på svenska kallas "tanklok".

Efter cylinderarrangemanget[redigera | redigera wikitext]

Ett amerikanskt normalspårigt malletlok. United States Railroad Administrations standardtyp med åtta drivaxlar.

Tvilling-, trilling-, fyrlinglok har tryckmässigt likvärdiga cylindrar. Kompoundlok låter ångan expandera i två steg. En speciell form av detta kallas Malletlok där högtryckscylindrarna är kopplade till en axelgrupp, och lågtryckscylindrarna är kopplad till en annan. En vanlig lösning på smalspårslok. Men förekom även på normalspårslok, framförallt i USA där stor dragkraft har varit viktigare än i Europa.

Man talar också om två-, tre-, och fyrcylindriga lok efter hur många cylindrar loket har. Efter 1930-talet var det vanligt att loken hade tre eller fler cylindrar. Cylindrarna kan också vara placerade invändigt eller utvändigt ramverket. Invändiga cylindrar är vanligt på lok för högre hastigheter eftersom det ger bättre gångegenskaper. Utvändiga cylindrar däremot ger möjlighet till större ångpanna varför det är vanligare på godstågslok.

Kända ånglok[redigera | redigera wikitext]

Se även[redigera | redigera wikitext]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Dampflok- und Maschinenfabrik Winterthur, Schweiz
  2. ^ Ransome-Wallis, Patrik (1959). Illustrated Encyclopedia of World Railway Locomotives. Dover Publications. sid. 500–501. ISBN 0-486-41247-4 
  3. ^ Beijer M, Granér G, Höjer E B(1949). Ångloklära. Kungliga Järnvägsstyrelsen

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]