قاطرة فيرلي

لم يكن فيرلي أول مهندس يصمم ويبني قاطرة بمحركين. ففي عام 1850، قامت شركة جون كوكرل البلجيكية ببناء قاطرة ذات غلايتين تُدعى سيراينغ ، والتي تميزت بعربتي قيادة مفصليتين مستقلتين. وقد اختلفت هذه القاطرة عن تصميم فيرلي في عدة جوانب، أبرزها أن المصدات كانت مثبتة على الإطار الحامل، وليس على العربات، وأن العربات كانت متصلة بالإطار باستخدام أربعة دبابيس تثبيت، مما حدّ من نطاق الحركة. وقد فشلت سيراينغ ، ومن المرجح أن روبرت فيرلي لم يكن على دراية بذلك عندما قدم تصميمه في ستينيات القرن التاسع عشر. ^{[ 2 ]} في أوائل ستينيات القرن التاسع عشر، أجرى أرشيبالد ستوروك ، مشرف القاطرات في سكة حديد غريت نورثرن ، تجارب على عربات مزودة بمحركات أسفل عربات الوقود في قاطرات غريت نورثرن البخارية. على الرغم من أن هذه المحاولات لم تكن ناجحة في نهاية المطاف، إلا أن فيرلي تأثر بعمل ستوروك، وباستخدام القاطرات المتتالية على منحدر بهور غات على خط سكة حديد شبه الجزيرة الهندية الكبرى بدءًا من عام 1856. ^{[ 3 ]}

كانت أول قاطرة هي "ذا بروجرس" ، التي بنتها شركة جيمس كروس عام 1865 لخط سكة حديد نيث وبريكون . ^{[ 4 ]} إلا أن توجيه تيار الهواء من نصفي المرجل عبر غرفة احتراق واحدة لم يكن ناجحًا. إذ كان يميل معظم الغازات الساخنة الناتجة عن الاحتراق إلى المرور عبر نصف المرجل، مما قلل من مساهمة النصف الآخر في توليد البخار وجعله غير فعال. أما القاطرة الأولى، " ليتل وندر" التابعة لخط سكة حديد فيستينيوج ، فكانت تحتوي على غرفتي احتراق منفصلتين بينهما غلاف مائي، وقد أثبتت نجاحًا أكبر بكثير.

كان سائق القاطرة ( مهندس ) يعمل على أحد جانبيها، ومساعده على الجانب الآخر؛ وتفصل بينهما غرف الاحتراق. وتقع منظمات ضغط عربتي الطاقة فوق مركز غرف الاحتراق، مع وجود صمام فرامل البخار في أحد طرفيها.

كانت القاطرة مدعومة من الأسفل على عربتين دوارتين تعملان بالطاقة، مع دفع جميع العجلات؛ القاطرات الأصغر حجماً كانت مزودة بعربات ذات أربع عجلات، بينما الأكبر حجماً كانت مزودة بعربات ذات ست عجلات. كانت أسطوانات كل عربة موجهة للخارج، نحو طرفي القاطرة. تم تركيب وصلات الجر والمصدات (إن وجدت) على العربات، وليس على هيكل القاطرة، بحيث تدور مع انحناء السكة.

كان البخار يُنقل إلى الأسطوانات عبر أنابيب مرنة. في البداية، كان هذا الأنبوب مصنوعًا من النحاس الملفوف ، لكنه كان يتشقق بعد فترة من الاستخدام. أما القاطرات اللاحقة، فكانت مزودة بأنابيب توصيل صلبة، مع توفير المرونة اللازمة بواسطة وصلات كروية معدنية مشابهة لتلك المستخدمة في الأدوات الزجاجية المختبرية .

كان يتم نقل الوقود والماء على متن القاطرة، في خزانات جانبية بجانب كل غلاية للماء، وفي مخازن للوقود فوقها.

في عام ١٨٦٩، قامت شركة روبرت فيرلي ببناء قاطرة أطلقت عليها اسم " ليتل وندر" لخط سكة حديد فيستينيوج ، وهو خط سكة حديد ضيق ذو مسار خشبي في شمال ويلز. كان خط فيستينيوج أول خط سكة حديد بعرض ٥٩٧ ملم ( قدم ونصف )    يستخدم القاطرات . بفضل تصميم فيرلي، لم تكن صناديق الاحتراق وأحواض الرماد مقيدة بعرض الهيكل أو المسار، بل فقط بعرض التحميل الإجمالي . حققت "ليتل وندر" نجاحًا باهرًا، ما دفع فيرلي إلى منح شركة سكة حديد فيستينيوج ترخيصًا دائمًا لاستخدام براءة اختراع قاطرته دون قيود، مقابل استخدام الخط ونجاح قاطرات فيرلي في دعايته. خلال فترة تشغيلها الأصلية، امتلكت سكة حديد فيستينيوج خمس قاطرات من تصميم فيرلي (أربع قاطرات مزدوجة وقاطرة مفردة واحدة)، إحداها معروضة في المجموعة الوطنية البريطانية . منذ إعادة افتتاح خط السكة الحديد في إطار الحفاظ عليه، قامت ورش بوسطن لودج التابعة لهم ببناء ثلاث قاطرات جديدة من طراز دبل فيرلي، أحدثها قاطرة جيمس سبونر الثانية ، التي دخلت الخدمة في عام 2023 لتحل محل قاطرة إيرل أوف ميريونيث . ^{[ 5 ] [ 6 ]} 

تم طلب القاطرة التي بيعت في الولايات المتحدة لخط سكة حديد دنفر وريو غراندي الذي تم إنشاؤه حديثًا عام 1872، وسُميت "ماونتينير". وكانت القاطرة الوحيدة من طراز "دبل فيرلي" التي تعمل على خط سكة حديد أمريكي ضيق. كانت هذه قاطرة أصغر حجمًا مزودة بعربات ذات أربع عجلات، مما منحها تكوينًا من نوع 0-4-4-0 T. ^{[ 7 ]} كانت تجربة خط السكة الحديد مع هذه القاطرة نموذجية، ومؤشرًا على أنه على الرغم من أن فيرلي قد تخلص من العديد من مشاكل القاطرة التقليدية، إلا أنه قد أدخل مشاكل جديدة خاصة به. تم بناء قاطرة واحدة على الأقل من طراز "دبل فيرلي" 0-6-6-0 T رقم 164 "جانوس" (في الصورة) بواسطة شركة "ماسون ماشين ووركس" في تونتون، ماساتشوستس، وعملت على خط سكة حديد ليهاي فالي .

قامت شركة Avonside Engine Company في بريستول ببناء خمس قاطرات من طراز Fairlie Patent ذات المقياس الضيق في أوائل سبعينيات القرن التاسع عشر لاستخدامها من قبل السكك الحديدية الكندية.

استخدمت سكة حديد تورنتو ونيبسينغ سكة حديد فيرلي ذات مقياس واحد يبلغ 3  أقدام  و6  بوصات ( 1067  مم ) من عام 1871 حتى تم تحويل الخط إلى مقياس قياسي يبلغ 4 أقدام و8 + 1/2 بوصة ( 1435 مم ) في عام 1883.    

كما استخدمت سكة حديد تورنتو، غراي وبروس في أونتاريو قاطرة فيرلي واحدة بعرض 3 أقدام و 6  بوصات  (  1067 ملم  ) ، تم تسليمها في عام 1872.

في جزيرة كيب بريتون ، استُخدمت ثلاث قاطرات من طراز فيرلي باتنت، بعرض 914 ملم ( 3  أقدام ) ، من صنع شركة أفونسايد في بريستول، لنقل الفحم بين سيدني ومناجم ريزيرف من عام 1872 حتى عام 1902. ويذكر كتاب هيرب ماكدونالد "سكك حديد كيب بريتون: تاريخ مصور" (منشورات جامعة كيب بريتون، 2012) أن "مجلة متخصصة في صناعة السكك الحديدية نُشرت في أوائل عام 1903 ذكرت أن "القاطرات القديمة ذات الطرفين... قد فُككت مؤخرًا في ريزيرف، وسيتم التخلص منها كخردة قديمة. ويقول الميكانيكيون الذين قاموا بتفكيكها إنها كانت أصعب مهمة قاموا بها على الإطلاق، لأن المحركات كانت متينة للغاية، ومعظم أجزائها مصنوعة بالحدادة". 

في المكسيك، استخدمت شركة السكك الحديدية المكسيكية (FCM) قاطرات فيرلي على امتداد جبلي من خط السكة الحديدية بين مدينة مكسيكو وفيراكروز ، حيث تم استيراد 49 قاطرة ضخمة من طراز 0-6-6-0 T من إنجلترا، يبلغ وزن كل منها حوالي 125 طنًا قصيرًا (112 طنًا طويلًا؛ 113 طنًا متريًا) . كانت هذه القاطرات الأكبر والأقوى التي بُنيت هناك حتى ذلك الحين، واستُخدمت حتى تم تزويد الخط بالكهرباء في عشرينيات القرن الماضي. وتُعدّ أرقام قوة الجر (انظر الجدول أدناه) مرتفعة بشكل ملحوظ مقارنةً بالقاطرات الحديثة نسبيًا (مثل قاطرات الفئة القياسية 9F التابعة لشركة السكك الحديدية البريطانية ). 

كتب رولت ^{[ 8 ]} :

"...كانت شركة السكك الحديدية المكسيكية هي الأكثر إخلاصًا لعلامة فيرلي. فقد بُنيت ثلاث قاطرات من طراز أفونسايد فيرلي ذات اثنتي عشرة عجلة لهذه الشركة عام 1871 لنقل البضائع على الجزء شديد الانحدار من الخط الرئيسي بين قرطبة وقمة بوكا ديل مونتي في جبال أوريزابا ، التي يبلغ ارتفاعها 2415 مترًا (7923 قدمًا ) ، على مسافة 174 كيلومترًا (108 أميال) . وقد حققت هذه القاطرات نجاحًا باهرًا لدرجة أنها كانت بمثابة النواة لما لا يقل عن خمسين قاطرة من طراز فيرلي زودت بها شركة أفونسايد وغيرها من الشركات البريطانية المصنعة للسكك الحديدية المكسيك على مدى أربعين عامًا."   

اتخذ دورانت ^{[ 9 ]} وجهة نظر أكثر تشككاً:

"كانت أكبر قاطرات فيرلي التي تم بناؤها... نماذج تزن 102 طن قصير (91 طن طويل؛ 93 طن) لسكك حديد المكسيك... وعلى الرغم من أبعادها المثيرة للإعجاب، إلا أن هذه المحركات كانت خالية من أجهزة التسخين الفائق أو ترتيبات الصمامات الحديثة، وسرعان ما تم استبدالها بالكهرباء ." 

يُبيّن هذا الجدول تفاصيل موجزة عن القاطرات. ويمكن الاطلاع على المواصفات التفصيلية على الموقع الإلكتروني steamlocomotive.com ^{[ 10 ]}

مفتاح:

• التاريخ = تاريخ بناء أول قاطرة في الدفعة. قد يكون التسليم قد امتد على مدى عدة سنوات
• n/k = غير معروف
• TE = جهد الجر

يعرض دورانت صورة (منسوبة إلى شركة إنجلش إلكتريك ) لآلة FCM رقم 184، التي صنعتها شركة فولكان فاوندري (VF) عام 1911. تتميز هذه الآلة بمظهر بريطاني نموذجي باستثناء قبة الصنفرة الموجودة، بشكل غريب، في طرف واحد فقط. هذه الصورة لآلة FCM رقم 183 تُظهر الصورة المؤرشفة بتاريخ ١١ يوليو ٢٠١١ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) قاطرة ذات مظهر أمريكي واضح. إذا كانت إحدى قاطرات VF، فمن المؤكد أنها خضعت لعمليات إعادة بناء واسعة النطاق.

من شبه المؤكد أن محركات VF صُممت للعمل بالزيت . تبدو الصورة في كتاب دورانت كصورة من المصنع تُظهر المحرك بحالة جديدة، وتظهر خزانات مستطيلة فوق الغلايات، وهو الترتيب المعتاد في محركات فيرلي التي تعمل بالزيت. حافظت حرارة الغلايات على دفء الزيت ومنعته من أن يصبح شديد اللزوجة في الطقس البارد.

• كان لدى خط سكة حديد غريت ساوثرن آند ويسترن قاطرتان من طراز فيرلي منفردتان. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

في نيوزيلندا، طُلبت قاطرات فيرلي المفردة من الفئتين R وS، والقاطرات المزدوجة من الفئتين B وE، في سبعينيات القرن التاسع عشر لاستخدامها على نظام السكك الحديدية الضيقة (1067 ملم ) الذي بُني ضمن برنامج " الأشغال العامة الكبرى " الذي    أطلقه يوليوس فوغل عام 1870 لتوسيع البلاد . وبيعت ثلاث قاطرات من الفئة S إلى سكك حديد حكومة غرب أستراليا عام 1891. ^{[ 13 ]} https://www.r28.org.nz/ وتوجد قاطرة فيرلي كاملة في بلدة ريفتون، على الساحل الغربي للجزيرة الجنوبية، ويعمل فريق على ترميمها. 

في روسيا، استُخدمت قاطرات فيرلي على خط سكة حديد إمبراطورية لينفي بعرض 1067 ملم ( 3  أقدام   و 6 بوصات ) بين تامبوف وساراتوف (1871-1887)، وعلى ممر سورامي التابع لخط سكة حديد عبر القوقاز (من عام 1872). كانت هذه القاطرات، مثل تلك المستخدمة في المكسيك، من نوع 0-6-6-0 T. صُنعت الدفعة الأولى منها في إنجلترا ( شركة أفونسايد للمحركات ، وشركة يوركشاير للمحركات ، وشركة شارب، ستيوارت )، وصُنعت الدفعة الثانية في مصانع ألمانية (1879)، أما الدفعة الأخيرة - 17 قاطرة - لسكك حديد الدولة الروسية من قِبل مصانع كولومينسكي، كولومنا (1884) بموجب ترخيص. بلغ وزن أكبر القاطرات 90 طنًا، وكانت تعمل بالزيت . في عام 1912، أُدرجت جميع قاطرات فيرلي في روسيا ضمن السلسلة F ، واستُخدمت حتى عام 1934، عندما تم تزويد الخط المار عبر ممر سورامي بالكهرباء . 

في عام 1879، قامت شركة أفونسايد للمحركات ببناء 25 قاطرة من طراز "دبل فيرلي" مخصصة للخدمة في الحرب الإنجليزية الأفغانية الثالثة . أُلغي الطلب في عام 1880، ولكن تم بالفعل بناء 17 قاطرة، واشترتها الهند، إلا أن إحداها فُقدت في البحر أثناء نقلها إلى الهند. عملت القاطرات المتبقية على خط سكة حديد ممر بولان ، لكنها لم تُحقق النجاح المرجو، ووُضعت في المخازن عام 1887. أُرسلت عشر قاطرات إلى بورما عام 1896، وأُرسلت أربع قاطرات أخرى إلى خط سكة حديد جبال نيلجيري عام 1907. عملت قاطرات نيلجيري هناك حتى عام 1914 على الأقل. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

تُحدَّد سعة الوقود والماء بتصميم القاطرة. يتميز تصميم فيرلي بمساحة أقل لتخزين الوقود مقارنةً بقاطرات الخزانات العادية ، التي يمكن تزويدها بمخزن في مؤخرة الكابينة. لا يمكن نقل الوقود الصلب في عربة الوقود لعدم وجود منفذ من الكابينة المركزية. وكما كان الحال لاحقًا مع قاطرات ليدر من تصميم بوليد ، لم تكن محدودية إمدادات الوقود لتشكل مشكلة لو استُخدم زيت الوقود بدلًا من الفحم. بعض قاطرات فيرلي الكبيرة المخصصة للمكسيك (انظر أعلاه) كانت تعمل بالزيت، وقد استُخدم هذا النوع من الوقود مؤخرًا على خط سكة حديد فيستينيوج.

كانت أنابيب البخار المرنة المتصلة بأسطوانات كل محرك دوار عرضةً للتسريب، مما أدى إلى هدر الطاقة. وقد تم حل هذه المشاكل جزئيًا. يذكر رولت أن الصعوبات التي واجهها مصممو شركة باير، بيكوك وشركاه عام 1909 في تصميم وبناء وصلات بخار مرنة محكمة الإغلاق لقاطرة غاريت ، قد تم حلها بعد دراسة وصلات البخار الكروية في قاطرة فيرلي التي بُنيت لسكك حديد فيستينيوج. ^{[ 16 ]}

تُقلل العجلات غير المُحركة في قاطرة البخار من ميلها للانحراف أو "التذبذب" عند السير على مسار مستقيم، وتُوجه القاطرة إلى المنعطفات، مما يُقلل من حوادث الخروج عن القضبان. كانت قاطرات فيرلي الأولى تميل إلى أن تكون قاسية على السكة، وأكثر عرضة للخروج عن القضبان مما ينبغي. وقد تآكلت أول قاطرة فيرلي ليتل وندر تابعة لسكك حديد فيستينيوج بعد أقل من عشرين عامًا من الاستخدام. إلى حد كبير، لم تكن المشكلة في استخدام عربات الطاقة، بل في عيوب تصميمها، وخاصةً عدم وجود أوزان على الأطراف الخلفية للعربات لموازنة الأسطوانات. ^{[ 17 ]} كانت قاطرات سكك حديد فيستينيوج اللاحقة أكثر سلاسة على السكة. وقد اشتهرت جميع قاطرات فيرلي التابعة لسكك حديد فيستينيوج بسلاسة القيادة من على منصة القيادة مقارنةً بقاطرات 0-4-0 الأصلية التي صنعتها شركة جورج إنجلاند وشركاه .

يجلس السائق على أحد جانبي غرفة الاحتراق، ومساعده على الجانب الآخر. ونتيجةً لذلك، تسير القاطرة من اليسار في اتجاه، ومن اليمين في الاتجاه الآخر. وهذا قد يُقلل من وضوح الإشارات.

لا يزال خط سكة حديد فيستينيوج في ويلز يستخدم قاطرات فيرلي. يمتلك الخط ثلاث قاطرات فيرلي مزدوجة في حالة تشغيل جيدة. أحدثها، جيمس سبونر ، بُنيت عام 2023 في ورش بوسطن لودج التابعة لخط سكة حديد فيستينيوج ، وذلك في الذكرى السنوية الـ 153 لتجارب ليتل وندر عام 1870. وكانت ميردين إمريس، التي بُنيت عام 1879، أول قاطرة تُصنع في بوسطن لودج. كما امتلك خط سكة حديد فيستينيوج وشغّل قاطرة تاليسين ، وهي قاطرة فيرلي مفردة، من عام 1876 إلى عام 1927. تم تفكيكها عام 1935، ولكن بُنيت نسخة طبق الأصل منها في بوسطن لودج عام 1999.

صُممت قاطرات فيرلي على خط سكة حديد فيستينيوج للعمل بالفحم. وبعد تجارب أجريت عام 1971، وكما هو الحال مع معظم قاطرات فيستينيوج الأخرى، تم تعديلها للعمل بالنفط. وفي عام 2005، تم تحويل قاطرة إيرل أوف ميريونيث للعمل بالفحم بعد أن كانت مصممة للعمل بالنفط. ^{[ 22 ]} وقد أدى نجاح هذا التحويل إلى إعادة تحويل قاطرة ميردين إمريس ، وهي أقدم قاطرات فيرلي على خط سكة حديد فيستينيوج، للعمل بالفحم مرة أخرى عام 2007. ^{[ 23 ]}

أقدم قاطرة من طراز فيرلي لا تزال تعمل هي قاطرة ماسون بوغي محفوظة في متحف هنري فورد في ديربورن، ميشيغان . تم بناء هذه القاطرة من طراز 0-6-4 T في عام 1873، ولا تزال تنقل الركاب على متن قطار سياحي خلال فصل الصيف.

تُحفظ قاطرة فيرلي المزدوجة "إيرل أوف ميريونيث" حاليًا في ورش بوسطن لودج، حيث بُنيت عام 1979. وقد أُخرجت من الخدمة في 8 أبريل 2018. ^{[ 24 ]} أما قاطرة فيرلي المزدوجة " جوزفين" (رقم 2 في سكة حديد دنيدن وبورت تشالمرز، وNZR E 175، وPWD رقم 504) فهي محفوظة في متحف مستوطني أوتاغو في دنيدن ، نيوزيلندا ، بينما تُحفظ قاطرة فيرلي المفردة R 28 في ريفتون . وتُعد R 28 قاطرة فيرلي المفردة البريطانية الأصلية الوحيدة التي نجت، أما "فيستينوغ تاليسين" فهي نسخة طبق الأصل بُنيت عام 1999. وقد أُلقيت بقايا قاطرة أخرى، من فئة R رقم 271، في أوامارو لحماية ساحات السكك الحديدية من التآكل الساحلي عام 1930، وانتقلت ملكيتها منذ ذلك الحين إلى جمعية أوامارو لترميم السكك الحديدية والبخار . تحتفظ جمعية سكة حديد كانتربري في سكة حديد فيري ميد في كرايستشيرش بغلايتين إضافيتين من الفئة R ، وعربتي طاقة من كل من قاطرتين مزدوجتين من الفئة B و E.

كما تم الاحتفاظ بمحرك ترام مزدوج من نوع فيرلي في شرق ألمانيا ، وإحدى قاطرات فيستينيوج الأصلية، ليفينغستون طومسون من عام 1885، موجودة في المتحف الوطني للسكك الحديدية في يورك .