قاطرة مركبة

• أسطوانتان، ضغط عالي ومنخفض بالتناوب - "قاطرة التمدد المستمر" (صموئيل / نيكلسون) ^{[ 9 ]}
• 1 ضغط عالي، 1 ضغط منخفض - يشار إلى هذه عادة باسم تصميمات "المركب المتقاطع"، وهناك العديد من الاختلافات ( Mallet -1؛ Vauclain ؛ Von Borries -1؛ Lindner؛ Gölsdorf -1؛ Herdner).

• ضغط مرتفع 2، ضغط منخفض 1 ( فرانسيس ويليام ويب )
• 1 ضغط مرتفع، 2 ضغط منخفض (Sauvage؛ Klose ؛ Weyermann؛ Walter Mackersie Smith ؛ Samuel Waite Johnson ؛ Richard Deeley ؛ André Chapelon ، Livio Dante Porta .)

• 1 ضغط عالي، 2 ضغط منخفض؛ الضغط العالي من غلاية الضغط العالي المحمصة، والضغط المنخفض من عادم الضغط العالي ممزوج مع غلاية الضغط المنخفض المحمصة (السكك الحديدية الكندية الباسيفيكية) ^{[ 10 ]}

• 1 ضغط عالي، 1 ضغط متوسط، 1 ضغط منخفض ( غرينوود وباتلي ، ^{[ 5 ]} ليفيو دانتي بورتا [مقترح])

• 1 ضغط عالي، 1 ضغط متوسط، 2 ضغط منخفض (LF Loree)

• 2 ضغط عالي، 2 ضغط منخفض (دي غلين؛ باربييه؛ فون بوريس-2؛ غولسدورف-2؛ فوكلين-1 و2، قاطرات ماليت وماير المفصلية )

• 2 ضغط عالي، 4 ضغط منخفض (شابلون)

يمكن ترتيب هذه الأنظمة بشكل متداخل مع نقل الحركة إلى أكثر من محور واحد، أو بشكل خطي مركز على محور واحد، أو بشكل متزامن مع نظامي الضغط العالي والمنخفض اللذين يديران عمود مرفقي مشترك، وقد تم استخدام النظام الأخير على نطاق واسع في الولايات المتحدة في السنوات الأولى من القرن العشرين، ولا سيما في سانتا فيه.

حصل جوناثان هورنبلوور ، حفيد أحد مهندسي تركيب المحركات التابعين لنيوكومن في كورنوال، على براءة اختراع لمحرك ذي أسطوانتين مركبتين يعمل بتردد في عام 1781. وقد منعه جيمس وات من تطويره أكثر ، مدعياً ​​أن براءات اختراعه الخاصة قد تم انتهاكها. ^{[ 11 ]}

ابتكر المهندس البريطاني آرثر وولف في عام 1804 طريقةً للحد من تأثير التسخين والتبريد المستمرين لمحرك البخار أحادي التمدد، والذي يؤدي إلى انخفاض كفاءته . وحصل وولف على براءة اختراع لمحركه المركب عالي الضغط الثابت في عام 1805.

يعود أول تصميم مسجل لقاطرة سكك حديدية مركبة إلى توماس كرادوك، الذي حصل على براءة اختراع لتصميم قاطرة مركبة مكثفة في عام 1846. ^{[ 12 ] : 9-10}

في عام 1850، مُنح جيمس صموئيل ، مهندس سكة حديد المقاطعات الشرقية ، براءة اختراع بريطانية رقم 13029 عن "قاطرة التمدد المستمر"، وهي طريقة لتركيب محركات قاطرات البخار، مع أن الفكرة على ما يبدو جاءت من جون نيكلسون ، سائق قطار على نفس الخط. في هذا النظام، يتناوب الأسطوانتان بين الضغط العالي والمنخفض، ويحدث التغيير في منتصف كل شوط. تم تحويل قاطرتين، إحداهما لنقل الركاب والأخرى لنقل البضائع، إلى هذا النظام، لكن لم تُصنع نماذج أخرى بعد ذلك. ^{[ 13 ]}

إن ما إذا كانت القاطرة المذكورة أعلاه، بالمعنى الدقيق للكلمة، مركبة، أمرٌ محل نقاش: أول تطبيق معروف للقاطرة المركبة كان على قاطرة إيري رقم 122، وهي قاطرة أمريكية عادية تم تجهيزها في عام 1867 بأسطوانات مركبة مزدوجة وفقًا لبراءة اختراع جيه إف لاي رقم 70341. ^{[ 14 ]} لا يُعرف شيء عن مسيرة هذه القاطرة اللاحقة، ولا يبدو أنها قد أُعيد إنتاجها.

أبسط أشكال القاطرة المركبة تتكون من أسطوانتين، إحداهما ذات ضغط عالٍ والأخرى ذات ضغط منخفض؛ ويعكس اسمها تدفق البخار من الأسطوانة ذات الضغط العالي إلى الأسطوانة ذات الضغط المنخفض عبر القاطرة. كانت معظم المحاولات المبكرة للقاطرات المركبة عبارة عن تنويعات على تصميم القاطرة المركبة المتقاطعة، ومن أبرزها قاطرة باكستر (1870) وهدسون (1873). ^{[ 12 ] : 12} كما قدم أناتول ماليه في عام 1876 سلسلة من قاطرات الخزانات الصغيرة ذات الأسطوانتين المركبة من نوع 0-4-2 لخط سكة حديد بايون-أنجليه-بياريتز. وقد حققت هذه القاطرات نجاحًا باهرًا واستمرت في العمل لسنوات عديدة.

تُعاني قاطرات الدفع الرباعي من مشكلة تصميمية أساسية، وهي أنه إذا توقف أسطوانة الضغط العالي في المنتصف، فلن تتمكن القاطرة من بدء التشغيل. ولحل هذه المشكلة، زُوّدت جميع قاطرات الدفع الرباعي العملية بصمام بدء تشغيل يسمح بدخول بخار الضغط العالي إلى أسطوانة الضغط المنخفض عند بدء التشغيل. في بعض الحالات، يُشغّل سائق القاطرة هذا الصمام يدويًا، بينما في حالات أخرى يكون تلقائيًا؛ وفي الحالة الأخيرة، يُشار إلى الصمام غالبًا باسم "صمام الاعتراض". ويكمن الاختلاف الرئيسي بين مختلف أنواع قاطرات الدفع الرباعي في تصميم صمام الاعتراض وطريقة تشغيله.

تتمثل إحدى المشكلات التصميمية الأخرى لقاطرات التقاطع المركبة في أنه عند تشغيل المحرك بفترة قطع قصيرة، يتمدد البخار بالكامل في أسطوانة الضغط العالي ولا يؤدي أي شغل في أسطوانة الضغط المنخفض، مما يتسبب في إجهادات غير متساوية في المحرك. ويمكن تجنب هذه المشكلة إذا كان المحرك يحتوي على 3 أو 4 أسطوانات، وهو ما كان أحد العوامل الدافعة لتطوير الأنواع اللاحقة.

ابتكر ماليت أيضًا مخططات لقاطرات مركبة ذات نظام دفع مستقل ومقسم للضغط العالي والمنخفض، بعضها بهيكل صلب واحد لم يُبنَ قط، والبعض الآخر بهيكل خلفي صلب تُركّب عليه أسطوانات الضغط العالي ووحدة محرك أمامية مفصلية للضغط المنخفض. وقد اعتُمد هذا التصميم الأخير عالميًا. كان أول تطبيق له سلسلة من قاطرات بعرض 600  مم ( قدم  و 11 و 5 / 8 بوصة   ) بنتها شركة ديكوفيل خصيصًا لمعرض باريس عام 1889؛ وقُدِّم التصميم إلى سكك حديد أمريكا الشمالية عام 1900 مع قاطرة B&O رقم 2400، وسرعان ما لاقى رواجًا هناك. تطورت الممارسة الأمريكية إلى "ماليت البسيط"، الذي استخدم نفس الترتيب المفصلي لكنه استغنى عن نظام الدفع المركب. استمرت قاطرات ماليت، البسيطة والمركبة، حتى نهاية عصر البخار.

ربما ألهمت مخططات ماليت المذكورة سابقًا لأنظمة الدفع المنفصلة ذات قاعدة العجلات الصلبة، والتي لم تُطبّق فعليًا، فرانسيس ويب في بريطانيا. فبعد تجارب أجراها على قاطرة قديمة ذات محرك واحد تم تحويلها إلى قاطرة مركبة ثنائية الأسطوانات عام 1878، قدّم عام 1882 أول فئة تجريبية له بنظام دفع منفصل مماثل : قاطرات مركبة ثلاثية الأسطوانات بعجلات قيادة غير متصلة، حيث تُفرغ أسطوانتان خارجيتان صغيرتان عاليتي الضغط الهواء في أسطوانة كبيرة منخفضة الضغط بين الهيكلين. وتلتها فئات أخرى مماثلة، تم توسيعها تدريجيًا. كانت عجلات القيادة غير المتصلة تُشكّل إشكالية، إذ كان من الممكن أن يدور زوجا العجلات في اتجاهين متعاكسين عند بدء التشغيل، إذا كانت القاطرة قد رجعت للخلف لتلحق بالقطار. ويبدو أن هذا الترتيب قد اعتُمد بسبب ضيق المساحة، لكن توبلين أشار إلى أنه لو تم تركيب آلية صمامات والشارت ، لكان من الممكن توصيل عجلات القيادة بالطريقة المعتادة.

تنوعت ترتيبات العجلات: 2-2-2-0، 2-2-2-2، 2-2-2-2T، 2-2-4-0T، و0-8-0؛ وكانت الأخيرة قاطرات شحن، وهي الوحيدة من نوعها التي تتميز بوصل جميع عجلاتها. تضمنت المرحلة التالية من تصميم ويب فئتين من القاطرات المركبة ذات الأربع أسطوانات 4-4-0، وفئة واحدة من 4-6-0، وأخيرًا المزيد من قاطرات 0-8-0. وتُعتبر الأخيرة أنجح قاطرات ويب المركبة، وقد حافظ بعضها على حالته الأصلية حتى عشرينيات القرن العشرين.

في عام 1889، ابتكر صموئيل م. فوكلين من شركة بالدوين لصناعة القاطرات قاطرة فوكلين المركبة . استخدم هذا التصميم محركًا مزدوج التمدد مُركّبًا في المساحة التي كان يشغلها محرك أحادي التمدد تقليدي في القاطرة، مستخدمًا صمامًا مكبسيًا واحدًا مع آلية تقليدية للتحكم في كلٍ من أسطوانتي الضغط العالي والمنخفض. يمكن وضع أسطوانة الضغط العالي فوق أو أسفل أسطوانة الضغط المنخفض، ولكل منهما قضيب مكبس خاص بها متصل برأس توصيل مشترك، بحيث يتطلب الأمر قضيب توصيل واحد وعمود مرفقي واحد لكل زوج من الأسطوانات. ^{[ 15 ]} تحققت كفاءة عالية في استهلاك الوقود، لكن صعوبات الصيانة قضت على هذا النوع من القاطرات. تم تحويل معظمها إلى محركات تقليدية.

ظهر المحرك المركب الترادفي لأول مرة على خط سكة حديد إيري عام 1867. وكما هو الحال في محرك فوكلين المركب، يحتوي المحرك المركب الترادفي على زوج من الأسطوانات، أحدهما للضغط العالي والآخر للضغط المنخفض، يديران معًا رأسًا متقاطعًا وذراع توصيل وعمود مرفقي مشتركين؛ ولكن على عكس محرك فوكلين المركب، تُركّب الأسطوانات أمام وخلف بعضها البعض. عادةً ما يكون الجدار الخلفي للأسطوانة الأمامية هو الجدار الأمامي للأسطوانة الخلفية. يتصل ذراع مكبس الأسطوانة الخلفية بالرأس المتقاطع بالطريقة المعتادة، ولكن قد يكون لذراع مكبس الأسطوانة الأمامية، أو أذرعه، أحد شكلين: إما أن يمتد ذراع مكبس الأسطوانة الخلفية للأمام ليحمل أيضًا مكبس الأسطوانة الأمامية؛ أو إذا كانت الأسطوانة الأمامية هي أسطوانة الضغط المنخفض (وبالتالي أكبر قطرًا من أسطوانة الضغط العالي التي خلفها)، فقد تحتوي على ذراعي مكبس طويلين يمران فوق وتحت، أو على جانبي، أسطوانة الضغط العالي للوصول إلى الرأس المتقاطع المشترك. ^{[ 16 ]}

في بريطانيا العظمى، وُجدت ثلاث قاطرات مركبة ترادفية. الأولى كانت القاطرة رقم 224 التابعة لسكك حديد نورث بريتش ، والتي بُنيت عام 1871 كقاطرة 4-4-0 ذات تمدد بسيط، وكانت رائدة فئة 224. حُوّلت إلى قاطرة مركبة ترادفية عام 1885، ثم عادت إلى قاطرة ذات تمدد بسيط عام 1887. في القاطرة المركبة، كان قطر أسطوانات الضغط العالي 13 بوصة (330 مم) ، موضوعة أمام أسطوانات الضغط المنخفض التي كان قطرها 20 بوصة (510 مم) ؛ وكان الشوط المشترك 24 بوصة (610 مم) . أما القاطرتان الأخريان فكانتا من نوع 2-4-0 على خط سكة حديد غريت ويسترن (GWR) - القاطرة رقم 7 ، التي بُنيت في فبراير 1886 للسكك الحديدية القياسية، والقاطرة رقم 8، التي بُنيت في مايو 1886 للسكك الحديدية العريضة. كانت القاطرة رقم 7 مزودة بأسطوانات ضغط عالٍ بقطر 380 مم ( 15 بوصة ) ، وأسطوانات ضغط منخفض بقطر 580 مم (23 بوصة) . أما أسطوانات القاطرة رقم 8 فكانت أصغر قليلاً: ضغط عالٍ بقطر 360 مم ( 14 بوصة ) ، وضغط منخفض بقطر 560 مم (22 بوصة ) . في كلتا قاطرتي شركة السكك الحديدية الغربية العظمى (GWR)، كانت أسطوانات الضغط المنخفض في المقدمة، وكان شوطها 530 مم (21 بوصة ) . توقفت القاطرة رقم 7 عن العمل عام 1887، وتم تفكيكها عام 1890؛ أما القاطرة رقم 8 فلم تدخل الخدمة المنتظمة قط، إذ تعطلت أثناء التجربة، وتم تفكيكها جزئيًا عام 1892. تم تجديد كلتا القاطرتين عام 1894 كقاطرات قياسية ذات تمدد بسيط من نوع 4-4-0. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}               

كانت قاطرات الترادف المركبة شائعة جدًا في الولايات المتحدة قبل الحرب العالمية الأولى، حيث امتلكت بعض خطوط السكك الحديدية، مثل سانتا فيه، أعدادًا كبيرة منها بترتيبات عجلات متعددة. ومن السمات المميزة لقاطرات الترادف المركبة الأكبر حجمًا وجود رافعة على شكل حرف "A" مثبتة على كل جانب من صندوق الدخان، للسماح بإزالة الأسطوانة الأمامية (عادةً أسطوانة الضغط المنخفض) عند الحاجة إلى صيانة الأسطوانة الخلفية.

كان نوعٌ من القاطرات مألوفًا منذ زمن طويل على خطوط السكك الحديدية الفرنسية هو قاطرة دي غلين المركبة ذات الأربع أسطوانات. صُمم النموذج الأولي، نورد 701 ، على يد ألفريد دي غلين ، المهندس في شركة Société Alsacienne de Constructions Mécaniques (SACM)، وبطلب من غاستون دو بوسكيه ، كبير مهندسي سكة حديد نورد. ^{[ 20 ] [ 21 ]} بُنيت في البداية كقاطرة ذات إطار صلب من نوع 1AA / 2-2-2-0، ولكن أُعيد بناؤها لاحقًا بعربة محورية لتصبح من نوع 2′AA / 4-2-2-0، ولا تزال محفوظة على تلك الحالة. كانت ذات تصميم بأربع أسطوانات مع فصل عجلات القيادة، وتشبه ظاهريًا قاطرة ويب المركبة، باستثناء أن أسطوانات الضغط العالي الداخلية كانت تُشغل المحور الأمامي، بينما كانت أسطوانات الضغط المنخفض الخارجية تُشغل المحور الخلفي. في عام 1891، تم تشغيل قاطرتين إنتاجيتين، نورد 2.121 و2.122 ، مع عكس مواقع الأسطوانات بناءً على إصرار دو بوسكيه، أي خارج الضغط العالي وداخل الضغط المنخفض. كانت إحداهما في البداية مزودة بمحاور قيادة غير موصولة كما كان من قبل، لكن هذا الترتيب أثبت أنه أقل كفاءة من النسخة الموصولة. تم بناء ستين قاطرة في المجمل.

أُدخلت تحسينات كبيرة على هذا النوع من القاطرات على يد دو بوسكيه، الذي حسّن تصميم قضبان التوصيل وآلية الصمامات على طول الجانب الداخلي للإطارات لتسهيل الوصول إليها. وفي وقت لاحق، أجرى دراسات حول ممرات البخار لتقليل الاختناق، مما مهد الطريق لعمل شابيلون بعد 27 عامًا. وقد تحول هذا التصميم إلى تصميم فعال للغاية، تم نسخه من قبل العديد من خطوط السكك الحديدية في فرنسا وبلجيكا وألمانيا وإنجلترا. ^{[ 22 ]}

وبناءً على ذلك، تم بناء قاطرات من طراز دي غلين بأعداد كبيرة في فرنسا، بترتيبات عجلات متنوعة، للخدمة محلياً ودولياً؛ كما تم بناء عدد منها في ألمانيا وبلجيكا. وقد خدمت العديد منها لفترات طويلة: قاطرة 4-6-0 230.D التي تم تقديمها عام 1909، والمتمركزة في كريل، كان من الممكن رؤيتها في كثير من الأحيان في محطة غار دو نورد في باريس في أواخر الستينيات.

اشترت شركة غريت ويسترن للسكك الحديدية ثلاث قاطرات من طراز 4-4-2 ، واحدة عام 1903 واثنتان أكبر قليلاً عام 1905 تحت إشراف مدير القاطرات جورج جاكسون تشيرشوارد، وذلك لإجراء تجارب مقارنة واختبارها مقابل تصاميمه الخاصة. وللمقارنة مع قاطرات دي غلين المركبة اللاحقة، تم بناء القاطرة رقم 40 نورث ستار ، وهي قاطرة بسيطة رباعية الأسطوانات من طراز 4-4-2 . وعلى الرغم من أن شركة غريت ويسترن تبنت عدداً من الممارسات الفرنسية نتيجة لهذه التجارب، إلا أن نظام دي غلين المركب لم يكن من بينها. في عام 1904، طلبت شركة بنسلفانيا للسكك الحديدية نسخة من قاطرة نورد أتلانتيك، والتي أُطلق عليها اسم "الأرستقراطية الفرنسية"، للعمل على خط بنسلفانيا، إلا أنها كانت خفيفة الوزن للغاية، مما جعلها ضعيفة بسبب ضعف قوة الجر. وتم تفكيكها عام 1912. ^{[ 23 ]}

في نيوزيلندا، كانت قاطرات NZR A المصنعة محليًا عام 1906 وقاطرات NZR X المصنعة عام 1908 عبارة عن قاطرات مركبة من نوع دي جلين، على الرغم من تحويل معظمها لاحقًا إلى قاطرات بسيطة فائقة التسخين (وتحويل الفئة A إلى أسطوانتين فقط).

في روسيا، ابتداءً من عام 1906، قامت شركة بوتيلوف (التي أصبحت فيما بعد مصنع كيروف ) ببناء قاطرة الفئة U ذات الأربع أسطوانات. وُضعت أسطوانتا الضغط العالي خارج الهيكل، بينما وُضعت أسطوانتا الضغط المنخفض داخله. لا تزال إحدى قاطرات الفئة U موجودة، وهي القاطرة U-127، وهي محفوظة في متحف سكة حديد موسكو .

قامت شركة نورث بريتيش لوكوموتيف في غلاسكو ببناء قاطرات دي غلين لسكك حديد البنغال ناغبور في الهند عام 1906، والتي حققت نجاحًا كبيرًا وكفاءةً عالية في استهلاك الوقود عند استخدامها على الماء. وتم بناء قاطرات أكبر حجمًا عام 1929.

في عام 1900، طوّر المهندس الإيطالي إنريكو بلانشر تصميمًا جديدًا وغريبًا لمحرك مركب، ظهر لأول مرة في قاطرة "ريتي أدرياتيكا 500" السريعة. تميز هذا المحرك بتصميمه غير المتماثل رباعي الأسطوانات، حيث جُمعت أسطوانتا الضغط العالي وأسطوانتا الضغط المنخفض معًا، ويخدم كل زوج منهما صمام مكبس واحد يسمح بدخول البخار في وقت واحد إلى طرفي الأسطوانتين المتقابلين. عُرض النموذج الأولي لهذه الفئة في المؤتمر الدولي للسكك الحديدية عام 1900 في باريس ، وحظي باهتمام، وإن لم يحقق نجاحًا باهرًا. مع ذلك، أثبت التصميم غير المتماثل، رغم بساطته، أنه غير عملي على المدى الطويل، إذ كان من الصعب موازنة عمل جانبي القاطرة، مما تسبب في تذبذب سرعتها . استُخدم محرك بلانشر مرة أخرى في بعض تصميمات شركة السكك الحديدية الإيطالية (Ferrovie dello Stato) مثل قاطرات FS Class 680 السريعة وقاطرات FS Class 470 للشحن الثقيل، ولكن لم تتم الموافقة على أي استخدام آخر بعد الانتشار الواسع للمسخن الفائق . ^{[ 24 ] [ 25 ]}

كانت عمليات إعادة بناء القاطرات الشهيرة التي قام بها أندريه شابيلون ، والتي بدأت عام 1929، في معظمها من قاطرات دي غلين المركبة. وقد ساهم شابيلون، إلى جانب مهندسين فرنسيين آخرين مثل غاستون دو بوسكيه ومارك دو كاسو، في رفع أداء هذه القاطرات إلى أعلى مستوياته.

قامت شركة مافي في ميونيخ أيضاً ببناء نسبة كبيرة من القطارات الألمانية ذات الأربع أسطوانات (مثل S 3/6)، والتي اعتمدت في معظمها على نظام فون بوريس اللاحق. وعلى الرغم من سياسة التوحيد القياسي الشاملة التي اتبعتها شركة السكك الحديدية الألمانية (رايخسبان) والتي فرضت توسيعاً بسيطاً، إلا أن عدداً قليلاً ولكنه كبير من قطارات مافي باسيفيك، المصممة عام 1908، اعتُبرت ضرورية للطرق الجبلية ذات القيود الشديدة على حمولة المحور، واستمر بناؤها حتى عام 1931.

استلهم ليفيو دانتي بورتا في عام 1948 من عمليات إعادة بناء تشابيلون 4700/240P لـ "الأرجنتين"؛ وكان أول إنتاج له عبارة عن مركب من 4 أسطوانات أعيد بناؤه من قاطرة باسيفيك قديمة بريطانية الصنع ذات مقياس متر إلى قاطرة مستقبلية 4-8-0.

هناك تصميم آخر ذو أهمية تاريخية، وإن كان أقل انتشارًا، نشأ أيضًا في فرنسا: وهو المحرك المركب ثلاثي الأسطوانات، حيث توجد أسطوانتان خارجيتان منخفضتا الضغط بزاوية 90 درجة، تغذيهما أسطوانة واحدة عالية الضغط بين الإطارين، مع ضبط ذراع التدوير بزاوية 135 درجة عن الأسطوانتين الأخريين. تم دمج هذا التصميم لأول مرة في نموذج أولي لسكك حديد نورد الفرنسية عام 1887، وفقًا لتصميم إدوارد سوفاج. بقي نموذج نورد 3.101 نموذجًا وحيدًا، ولكنه مع ذلك خدم لمدة 42 عامًا.

في عام 1898، ظهر على خط سكة حديد شمال شرق بريطانيا نموذج أولي لقاطرة مركبة من نوع 4-4-0، تحمل الرقم 1619 ( فئة NER 3CC )، بنفس التصميم الذي صممه والتر ماكيرسي سميث (والذي أعيد بناؤه بدوره من نموذج أولي سابق لقاطرة مركبة ثنائية الأسطوانات من تصميم وورسديل/فون بوريس يعود تاريخه إلى عام 1893). ^{[ 26 ]} شكل هذا النموذج الأساس لدفعة أولية من خمس قاطرات من فئة 1000 التابعة لسكك حديد ميدلاند، صممها صموئيل وايت جونسون لسكك حديد ميدلاند . تبع ذلك، ابتداءً من عام 1905، إنتاج 40 قاطرة من نسخة إنتاجية مُكبّرة، حيث استُبدلت جميع تجهيزات سميث بنظام بدء تشغيل مُبسّط مُدمج في منظم الضغط؛ وذلك وفقًا لتصميم خليفة جونسون، ريتشارد ديلي . أُعيد بناء قاطرات جونسون الأصلية كقاطرات مركبة من تصميم ديلي ابتداءً من عام 1914، وزُوّدت بمحركات تسخين فائق.

بعد تأسيس شركة سكك حديد لندن وميدلاند واسكتلندا عام ١٩٢٣، وبعد تجارب مقارنة مع قاطرات الشركات المكونة لها، اعتُبرت قاطرة ميدلاند المركبة الأفضل، وتم اعتمادها بنسخة معدلة قليلاً، وهي قاطرة LMS المركبة ٤-٤-٠ ، من عام ١٩٢٥ إلى عام ١٩٣٢ كقاطرة قياسية من الفئة الرابعة للقطارات السريعة التابعة لشركة LMS، ليصل إجمالي عددها إلى ٢٤٥ قاطرة. لم تحظَ قاطرات LMS بتقدير واسع النطاق، خاصةً على خط سكة حديد لندن والشمال الغربي القديم، حيث كانت متوافقة مع أساليب التشغيل التي فرضتها شركة سكك حديد ميدلاند، ولكن في اسكتلندا، تم استقبالها كحل لمشاكل خطيرة ومتأصلة في قاطرات القطارات السريعة، وحظيت بشعبية عامة.

قامت شركة باير، بيكوك وشركاه ببناء خمس قاطرات أكبر حجماً بثلاث أسطوانات وفقاً للنمط العام نفسه، بتصميم من جي تي غلوفر لصالح شركة غريت نورثرن للسكك الحديدية (أيرلندا) عام 1932 لقطارات دبلن-بلفاست السريعة. ومن الأمثلة المحفوظة منها النموذج الأولي المُعاد بناؤه، قاطرة ميدلاند كومباوند رقم 1000 (BR 41000)، وقاطرة غريت نورثرن للسكك الحديدية (أيرلندا) رقم 85 ميرلين.

ابتداءً من عام 1896، قدم ويمان نوعًا من 3 أسطوانات 2-6-0 مع نظام دفع منفصل وعمود مرفقي بزاوية 120 درجة للخدمة على طرق جورا-سيمبلون السويسرية شديدة الانحدار؛ وفي النهاية بلغ عددها 147 وحدة.