Vizualizare sursă pentru „Locomotivă cu abur”

[[Fișier:Locomotiva ecartament ingust - Orastie.png|thumb|upright=1.5|Locomotivă cu ecartament îngust, expusă la intrarea în orașul [[Orăștie]]]]
[[Fișier:Steam locos.jpg|thumb|upright=1.5|Locomotive cu abur celebre într-o ilustrație din ''Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary (1890-1907)'']]

'''Locomotiva cu abur''' este o [[locomotivă]] propulsată cu ajutorul [[forță |forței]] [[abur]]ului. În varianta clasică, prin [[ardere]]a unui [[combustibil fosil]] este încălzită [[apă |apa]] dintr-un [[cazan]], fiind generat abur care împinge un [[piston]], antrenând un dispozitiv [[bielă-manivelă]] conectat la [[roată |roțile]] locomotivei.<ref name="Pambour1835p3"/> Pe lângă aceasta, au mai existat anumite [[#Construc.C8.9Bii_speciale|variante]] de locomotive cu abur, precum cele fără focar, cele electrice și locomotivele cu turbină.

[[motor cu abur|Motorul cu abur]] a fost folosit pe scară largă pentru locomotive timp de mai bine de o sută de ani, de la inventarea acestora la începutul [[Secolul al XIX-lea|secolului al XIX-lea]], până la mijlocul secolului al XX-lea<ref name=IndSteam_IA>{{cite book|title=Industrial Steam|year=1994|publisher=Ian Allan|isbn=0-7110-2230-5|page=3}}</ref>, acest mod de transport reprezentând baza dezvoltării comerțului și transportului internațional în acea perioadă.<ref name="Coatsworth">Coatsworth, John H. "Indispensable Railroads in a Backward Economy: The Case of Mexico," ''Journal of Economic History'' (1979) 39#4 paginile.&nbsp;939–960 [http://www.jstor.org/stable/2120337 la JSTOR]</ref> În această perioadă au fost realizate anumite progrese în ceea ce privește eficiența acestor motoare, dar insuficiente pentru a putea face față progreselor aduse de motoarele diesel și electrice.<ref name="howtoboot" />

În a doua jumătate a secolului trecut, locomotivele cu abur au fost gradual înlocuite cu tehnologia [[Locomotivă diesel|diesel]] și mai apoi și cu [[locomotivă electrică|locomotive electrice]] datorită eficienței lor relativ reduse și din cauza cheltuielilor mari de exploatare, întreținere și reparații.<ref name="howtoboot"/> Începând cu ultimul sfert al secolului al XX-lea, construcția de locomotive cu abur a devenit o excepție.<ref name="WorldsWork"/>  Ele continuă însă să fie folosite într-o anumită măsură pe linii istorice și foarte rar pe linii industriale în anumite țări ale lumii.<ref name="citylab">{{citat web |url=http://www.citylab.com/work/2012/10/hunt-last-steam-train/3582/ |titlu=Countdown To the Last Steam Train |autor= Henry Grabar |lucrare=CityLab |dată=2012-10-17 |datăaccesare=2014-07-21}}</ref><ref name="economistnov2013">{{citat revistă | nume = | prenume = | dată =2013-11-30 | titlu =Rarer than pandas. Steam trains struggle on in the remote north-west | jurnal =The Economist | volum = | număr =noiembrie-decembrie 2013 | url =http://www.economist.com/news/china/21590921-steam-trains-struggle-remote-north-west-rarer-pandas}}</ref>

== Începutul ==

{{Articol principal|Istoria locomotivei cu abur}}
[[Fișier:Locomotive trevithick.svg|thumb|200px|right|Locomotiva lui Trevithick]]
Înainte de a se ajunge la locomotiva cu abur au fost necesari doi pași importanți: îmbunătățirea substanțială a motorului cu abur de către inventatorul [[James Watt]] și construirea unei mașini cu abur de inventatorul francez [[Nicolas-Joseph Cugnot]].<ref>{{cite book
|author=Setright, L. J. K.
|title=Drive On!: A Social History of the Motor Car
|publisher=Granta Books
|year=2004
|isbn=1-86207-698-7
}}</ref>

Primele căi ferate erau folosite la transportul mărfurilor pe șine de lemn. Înainte de inventarea locomotivei era folosită în acest scop tracțiunea animală.<ref>{{cite book
  |last=Payton |first=Philip|year=2004 |title=Oxford Dictionary of National Biography
  |publisher=Oxford University Press
}}</ref> Tracțiunea animală s-a dovedit necorespunzătoare și, în căutarea unei alternative, a apărut prima locomotivă propulsată cu ajutorul puterii aburului. Un prim model funcțional a fost creat și construit de pionierul vapoarelor cu abur [[John Fitch]] în anii 1780 sau 1790.<ref>{{cite web|url=http://www.nps.gov/history/history/online_books/steamtown/shs2.htm |title=Nation Park Service Steam Locomotive article with photo of Fitch Steam model and dates of construction as 1780–1790 |publisher=Nps.gov |date=2002-02-14 |accessdate=2009-11-03}}</ref> Mașinăria sa folosea zbaturi și era doar ghidată pe șine. Totuși, se consideră că prima locomotivă demnă de acest nume a fost construită de [[Richard Trevithick]] în [[1804]].<ref name="er_cfr" /> Mai apoi, în [[1829]], inventatorul [[George Stephenson]] inaugurează locomotiva sa ''[[Locomotiva Racheta|Racheta]]'' ({{en|The Rocket}}) care este considerată prima locomotivă rentabilă.<ref name="er_cfr">{{citat carte | alții=prof. [[Dimitrie Gusti]], ing. [[Constantin Orghidan]], [[Mircea Vulcănescu]], dr. [[Virgiliu Leonte]] și alții | titlu=Enciclopedia României | editură=Asociația Științifică Pentru Enciclopedia României | dată=1938 | volum=IV | pagini=50 | url=http://www.cimec.ro/pdf/enciclopedia-romaniei/dl.asp?filename=enciclopedia-romaniei-vol-IV-1938.pdf | access-date=2014-07-21 | archive-date=2015-03-16 | archive-url=https://web.archive.org/web/20150316214121/http://www.cimec.ro/pdf/enciclopedia-romaniei/dl.asp?filename=enciclopedia-romaniei-vol-IV-1938.pdf | dead-url=yes }}</ref> ''Racheta'' a fost prima locomotivă folosită pentru transportul de persoane între două orașe ([[Liverpool]] și [[Manchester]]).<ref name="er_cfr" />

În România, prima locomotivă cu abur a fost construită în anul [[1872]] la [[Reșița]], pe atunci în componența [[Austro-Ungaria|Austro-Ungariei]]. Locomotiva avea ecartament îngust (948&nbsp;mm), a fost construită după proiectul lui [[John Haswell]] și denumită [[Reșița 2]].<ref>{{ro icon}}[http://www.cfr.ro/CFR_new/Rom/prim_loco.htm Primele locomotive din România] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100209042636/http://www.cfr.ro/CFR_new/Rom/prim_loco.htm |date=2010-02-09 }}. www.cfr.ro</ref>

== Tehnologie ==

=== Componente ===
[[Fișier:Steam locomotive scheme new.png|thumb|600px|center|Componentele locomotivei cu abur: '''1.''' Focarul (în care arde focul); '''2.''' Cenușar (cutia cu cenușă); '''3.''' Cazan; '''4.''' Cutie de fum; '''5.''' Cabina mecanicului; '''6.''' Tender (pentru cărbune și apă); '''7.''' Domul de abur; '''8.''' Supapă de siguranță; '''9.''' Regulator; '''10.''' Supraîncălzitor; '''11.''' Piston; '''12.''' Țeava de evacuare a aburului; '''13.''' Mecanismul de distribuție; '''14.''' Pârghia fluturelui; '''15.''' Cadrul locomotivei; '''16.''' Boghiul posterior; '''17.''' Boghiul anterior; '''18.''' Suportul axului; '''19.''' Suspensie cu arc de foi; '''20.''' Sabotul frânei; '''21.''' Pompă de aer; '''22.''' Tampon de cuplare; '''23.''' Fluier acționat de abur; '''24.''' Domul cu nisip;]]
Cel mai simplu model de locomotivă cu abur are în componență un [[cazan]] încălzit prin arderea unui combustibil fosil (în general [[cărbune]]).<ref name="Pambour1835p3">Pambour, p. 3</ref> Vaporii de apă sub presiune sunt colectați și apoi dirijați spre [[piston]]. Presiunea exercitată pe suprafața pistonului determină mișcarea [[Bielă|bielei]] ce leagă pistonul de roată. Astfel mișcarea liniară a pistonului se transformă în mișcare circulară a roții.<ref name="Pambour1835p3"/>

[[Fișier:Superheater.jpg|thumb|100px|left|Cazan cu supraîncălzire]]
==== Cazanul ====
O locomotivă cu abur tipică este prevăzută cu un [[cazan]] și o cutie de foc în spate. În partea frontală a cazanului este cutia de fum iar din această cameră fumul iese prin [[Coș de fum|coșul de fum]]. Aburul este colectat din partea superioară a cazanului și distribuit în cilindri.<ref name="Pambour1835p4">Pambour, p. 4-7</ref>

[[Fișier:Zylinder.jpg|thumb|100px|left|Secțiune prin cilindri]]
==== Cilindrii ====
Aburul trece prin sertar și pătrunde în cilindri. Pistoanele acționează roțile de tracțiune direct printr-o [[bielă]] cu cap de cruce.<ref name="Bell1950p386">Bell, p. 386</ref> Supapele sertarului sunt comandate prin intermediul unor tije. Pistoanele sunt cu dublu efect (acționate din ambele direcții) iar în cazul locomotivelor cu două pistoane, situate de ambele părți, pistoanele lucrează defazate la 90°.<ref name="Pambour1835p7">Pambour, p. 7-9</ref>

[[Fișier:Steam locomotive S valve gear front.jpg|thumb|100px|left|Sistemul de transmisie]]
==== Transmisia ====
Majoritatea locomotivelor cu abur erau lipsite de cutie de viteze și astfel sistemul de transmisie este foarte simplu, biela atașată pistonului acționând direct roata de tracțiune.<ref name="Bell1950p230">Bell, p. 230</ref> În cazul în care există mai multe perechi de roți de tracțiune, biela pistonului pune în mișcare ''bielele de cuplare'' care leagă roțile de tracțiune.<ref name="Pambour1835p9">Pambour, p. 9-14</ref>

==== Componente secundare ====

[[Fișier:Injektor Dampfstrahlpumpe.jpg|thumb|100px|left|Injector cu abur]]
===== Pompe de abur și injectoare =====
Apa din cazan este sub presiune; pentru înlocuirea apei ce a fost consumată fără a reduce presiunea (și implicit puterea dezvoltată de motor) este nevoie de apă sub presiune. Vechile cazane foloseau în acest scop pompe acționate de pistoane.<ref name="Bell1950p267">Bell, p. 267</ref> Mai târziu [[injector cu abur|injectoarele cu abur]] și [[Turbopompă|turbopompele]] au înlocuit pompele clasice. Nivelul apei din cazan putea fi observat cu ajutorul unor sticle de nivel.<ref name="Pambour1835p9"/>

[[Fișier:Franklin-Booster.jpg|thumb|100px|left|Motor auxiliar]]

===== Motor auxiliar =====
În [[Statele Unite]] (și mai rar în [[Australia]] și [[Regatul Unit]]<ref>{{cite web|url=http://www.steamindex.com/locotype/gnrloco.htm#steamtenders |title=Great Northern Railway locomotives: Bury, Sturrock & Stirling designs |publisher=Steamindex.com |date= |accessdate=2012-06-16}}</ref>), locomotivele erau uneori dotate cu un motor cu abur auxiliar. Acest motor era folosit doar la viteze reduse (mai ales la demaraj) pentru a acționa roțile posterioare ale locomotivei<ref name="franklinc2" />, iar apoi era oprit automat la o anumită viteză.<ref name="USP1981181A">[http://www.google.com/patents/US1981181 Brevetul US 1981181 A]</ref> Motoarele auxiliare erau construite cu doi cilindri și se cuplau la un singur ax, dezvoltând o putere de aproximativ 300 [[Cal putere|CP]].<ref name="franklinc2">[http://icsarchive.org/tp/2355-1944_type_c-2_locomotive_booster.pdf Franklin C2 Booster engine]</ref><ref name="USP1981181A"/>

[[Fișier:Puffer Eisenbahn, aufgeschnitten.jpg|thumb|100px|left|Tampon de cuplare]]

===== Altele =====
[[Fișier:John Bull.jpg|thumb|100px|left|Grătarul locomotivei ''John Bull'']]
Forța de tracțiune la cârlig necesară tractării vagoanelor este suportată de '''sistemul de cuplare''', iar forța de împingere apărută la frânare este absorbită de '''[[Tampon (calea ferată)|tampoane]]'''.<ref name="Bell1950p368">Buffer, p. 368</ref> Împreună, acestea contribuie și la absorbirea impacturilor minore.<ref name="pavel2013">{{citat revistă | autor =Cornel IACOB-MARE  | autor2 =Tiberiu Ștefan MĂNESCU | dată = 2013 | titlu =Simularea compresiunii pe tampoanele unui vagon de marfă utilizat în transporturile uzinale cu metoda elementelor finite  | jurnal = Știință și inginerie | volum =24 | număr = | editură = Editura AGIR | url =http://stiintasiinginerie.ro/wp-content/uploads/2013/12/24-SIMULAREA-COMPRESIUNII-PE-TAMPOANELE-UNUI-VAGON-DE-MARF%C4%82-UTILIZAT-%C3%8EN-TRANSPORTURILE-UZINALE-CU-METODA-ELEMENTELOR-FINITE.pdf}}</ref>

Locomotivele cu abur erau dotate cu '''[[Grătar (locomotivă)|grătar]]''' în partea din față, rolul acestuia fiind de a înlătura potențiale obiecte aflate pe șine.<ref name="milwakee">{{en icon}}{{citat web |url=http://news.google.com/newspapers?nid=1499&dat=19210731&id=l_opAAAAIBAJ&sjid=QyEEAAAAIBAJ&pg=6831,2177206 |titlu=Bull pushed engine off-track |autor= |lucrare=The Milwaukee Journal |dată=1921-07-31 |datăaccesare=2014-07-27 }}{{Legătură nefuncțională|date=noiembrie 2022 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref> În acest fel se evitau avariile sau deraierea locomotivei, care, din pricina greutății avea o distanță de frânare foarte mare.<ref name="milwakee"/> În [[America de Nord]], [[Australia]] și [[Africa de Sud]] aceste grătare erau construite mult mai mari și solide deoarece în aceste regiuni trenurile parcurgeau distanțe mari în zone sălbatice și aveau de a face cu animale masive (ex. [[bizon]]ul în America de Nord) și alte probleme cauzate de fauna indigenă.<ref name="milwakee"/>

Când locomotivele au început a fi folosite și pe timp de noapte a fost necesară echiparea acestora cu '''faruri'''.<ref name="cfr229">{{citat web |url=http://www.law.cornell.edu/cfr/text/49/229.125 |titlu=49 CFR 229.125 - Headlights and auxiliary lights. |autor= |lucrare=Code of Federal Regulations |dată=1980-03-31 |datăaccesare=2014-08-29}}</ref><ref name="rej1962">{{en icon}} “The locomotive headlamp”, Railway Employees Journal, April 1962, pg. 8-9</ref> La început au fost folosite lămpi cu petrol sau acetilenă, dar imediat ce luminile electrice au fost disponibile lămpile au fost înlocuite cu cele din urmă.<ref name="rej1962" /> În Marea Britanie luminile nu erau folosite pentru iluminare ci mai degrabă pentru a indica clasa trenului. Combinațiile a patru lumini erau folosite pentru codificarea clasei.<ref name="ideashelper">{{Citat web |url=http://www.ideashelper.com/history-railway-locomotive-headlamp-14.htm |accessdate=2014-07-27 |titlu=The History of the Railway Locomotive Headlamp |archive-date=2014-05-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140520011134/http://www.ideashelper.com/history-railway-locomotive-headlamp-14.htm |dead-url=yes }}</ref>

'''Clopoțeii și fluierele de abur''' au fost folosite încă din primele zile ale locomotivelor. Acestea erau în general folosite pentru a avertiza de apropierea unui tren în mișcare.<ref name="ideashelper" /> În Marea Britanie, prin lege, căile ferate aveau gard de siguranță, astfel încât sistemele de avertizare sonoră erau obligatorii doar pentru trenurile care circulau pe drumuri (de exemplu în docuri sau în orașe).<ref name="5&6VIC55">{{cite web|url=http://www.legislation.gov.uk/ukpga/Vict/5-6/55/section/10|title=Railway Regulation Act 1842|date=30 July 1842|work=[[UK Statute Law Database]]|accessdate=5 March 2012}}</ref>

<gallery>
Fișier:Kohleschaufeln.jpg|Alimentarea cu cărbune
Fișier:RadsatzSaarbrücken.jpg|Roți de tracțiune legate cu biele de cuplare
Fișier:4017 Backhead 20040426.jpg|Interiorul cabinei locomotivei ''Big Boy''
Fișier:Pompa friedmann.jpg|Pompă de ulei ''Friedmann''
Fișier:SOO 1003 smokebox.jpg|Camera de fum evidențiată
Fișier:Triebwerk BR44.jpg|Cilindrii motori și cilindrii sertarelor
Fișier:Trier Bahnhof Triebachse Baureihe 44.jpg|Ax cu roți de tracţiune
Fișier:Valvola coale.jpg|Supapa de siguranță
Fișier:Steam locomotive S link.jpg|Balansoar
Fișier:Steam locomotive S valve gear back.jpg|Mecanismul acționării sertarelor
Fișier:6024 King Edward I-firebox-02.jpg|Focarul
Fișier:Steam locomotive S air pump and cone drive.jpg|Pompă de aer
</gallery>

=== Echipaj ===
Locomotiva este condusă din spatele cazanului, iar echipajul este protejat de o cabină, numită marchiză<ref>{{dexonline|marchiză}}</ref>. În mod normal este nevoie de un echipaj de cel puțin două persoane pentru a opera o locomotivă cu abur: [[Mecanic de locomotivă|mecanicul]] este responsabil de accelerația, frânarea și viteza trenului, pe când [[fochist]]ul este responsabil de menținerea focului, a presiunii și monitorizarea apei din cazan și tender.<ref name="vmt">{{Citat web |url=http://www.vmt.org/Loops-Collections/Steam-locomotive-Loop/Steam-locomotive-start.html |accessdate=2014-07-21 |titlu=Steam Locomotives - Virginia Museum Of Transportation |archive-date=2014-07-18 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140718154709/http://www.vmt.org/Loops-Collections/Steam-locomotive-Loop/Steam-locomotive-start.html |dead-url=yes }}</ref> Înainte de apariția frânelor automate exista și un alt treilea membru al echipajului de pe locomotivă, [[frânar]]ul.<ref name="vmt" />

=== Soluții tehnice ===
[[Fișier:Steam locomotive work.gif|thumb|300px|right|Schema animată de funcționare a locomotivei cu abur: '''1.''' balansoar; '''2.''' manivelă (are rolul de a defaza sertarul cu un sfert de ciclu față de manivela atașată roții motoare); '''3.''' tija ce acționează sertarul; '''4.''' tija transversală (îmbunătățește sincronizarea sertarului); '''5.''' pivot (ce conectează tija principală de tija transversală); '''6.''' cilindrul sertarului; '''7.''' cilindrul principal; '''8.''' tija de reglare (acționată de mecanic)]]
[[Fișier:Cylindrical sliding gear.gif|thumb|250px|right|Funcționarea sertarului: '''1.''' supapa din stânga '''2.''' supapa din dreapta '''3.''' bielă '''4.''' cilindrul sertarului]]

[[Fișier:Dampfkessel Überhitzerrohre.jpg|thumb|200px|left|Cazan cu supraîncălzire: a se observa cum țevile se întorc pe același traseu]]

==== Focar cu încărcare mecanică ====
Puterea unei locomotive depinde și de debitul de combustibil cu care este alimentată.<ref name="Bell1950p292"/><ref name="Pambour1835p33">Pambour, p. 33</ref> De obicei fochistul avea sarcina alimentării, folosindu-se de o lopată cu care azvârlea cărbunii în [[focar]].<ref name="vmt" /> Cu timpul însă, și-au făcut apariția locomotive tot mai masive și [[fochist]]ul nu mai putea ține pasul cu debitul de combustibil necesar.<ref name="Bell1950p292"/> Din această cauză multe locomotive au fost dotate cu [[focar cu încărcare mecanică]].<ref name="Bell1950p292">Bell, p. 292</ref> Relevant în acest sens este exemplul locomotivei [["Big Boy"]] de la [[Union Pacific]] care înghițea 22 de tone de cărbune pe oră, iar la viteza maximă, 50 de tone de apă.<ref name=DDR>N. Harris, J. Turner și Clair Aston Orpheus Books Ltd (1999): ''Deținători de recorduri.'' Grupul editorial RAO.</ref>

==== Supraîncălzirea ====
Locomotivele [[Secolul XIX|secolului al XIX-lea]] foloseau [[abur|abur saturat]], iar primele locomotive cu [[abur|abur supraîncălzit]] au fost construite la începutul anilor [[1900]], folosind presiuni de peste 200 psi.<ref name="Llewellyn65">Llewellyn, p. 65</ref>  În momentul în care a fost descoperită această nouă tehnologie locomotivele aproape că își atingeau limitele maxime posibile cu abur saturat.<ref name="Loco loco. Schmidt" >{{cite web
  |title=High Pressure Steam Locomotive Technology
  |url=http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/LOCOLOCO/hptech.htm
  |publisher=Loco loco gallery
  |accessdate=2014-07-30
  |archive-date=2018-07-22
  |archive-url=https://web.archive.org/web/20180722215651/http://aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/LOCOLOCO/hptech.htm
  |dead-url=yes
  }}</ref> Unii specialiști cum ar fi F.M. Swengel susțin că nicio altă inovație tehnologică nu a egalat tehnologia [[supraîncălzire|supraîncălzirii]] cu privire la înlăturarea limitărilor modelului de motor cu abur.<ref name="Swengel127">Swengel, p. 127-159</ref>

Metoda uzuală pentru supraîncălzire consta în direcționarea aburului din cazan în elemenții de supraîncălzire (sub formă de țevi lungi).<ref name="Llewellyn65"/> Acești elemenți erau și ei încălziți de foc și astfel temperatura aburului era ridicată cu 55 până la 85{{te}}. În acest fel eficiența motorului creștea cu 10 - 15%.<ref name="Swengel127" />

Totuși, eficiența s-a dovedit a nu fi direct proporțională cu temperatura, ca urmare creșterea prea mare a temperaturii nu era utilă.<ref name="Llewellyn65"/> În ultimii ani ai locomotivelor cu abur temperatura aburului varia în jur de 315&nbsp;°C iar unele locomotive erau dotate cu [[termometru]] pentru controlul acestei temperaturi.<ref name="Swengel127" /> Depășirea temperaturii de siguranță ducea câteodată la explozia cazanului și accidente grave.

==== Preîncălzirea apei de alimentare ====
Preîncălzirea apei este o soluție care ajută la mărirea [[randament]]ului termic.<ref name="Langston2012"/> În acest proces o parte din căldura care ar fi trebuit să fie evacuată este recuperată și transferată apei ce urmează a fi încălzită în cazan.<ref name="ARMMA">{{cite book|author=American Railway Master Mechanics' Association|title=Locomotive Cyclopedia of American Practice|url=http://books.google.com/books?id=K4YMAwAAQBAJ&pg=PA319|publisher=Рипол Классик|isbn=978-5-87448-567-2|page=319}}</ref> În acest fel se evită și [[Șoc termic|șocul termic]] care ar fi avut loc în cazan în momentul pătrunderii apei reci.<ref name="ARMMA" /> Acest sistem a fost introdus la locomotivele cu abur începând cu anii [[1920]] iar [[cazanul Franco-Crosti]] este un bun exemplu în acest sens.<ref name="Langston2012">{{cite book|author=Keith Langston|title=British Steam BR Standard Locomotives|url=http://books.google.com/books?id=E2za7qURasIC&pg=PA270|date=30 March 2012|publisher=Casemate Publishers|isbn=978-1-84563-146-8|page=270}}</ref>

==== Alimentarea cu apă și condensarea aburului ====
Locomotivele cu abur consumă cantități considerabile de apă și astfel aprovizionarea a fost permanent o problemă de [[logistică]]. În primele etape ale dezvoltării căilor ferate, multe orașe nu ofereau pompe de alimentare cu apă, așa că echipajul oprea în apropierea pârâurilor și umpleau tenderul folosind găleți.<ref name="CassCityChronicle,1938" >{{cite journal
  |url=http://newspapers.rawson.lib.mi.us/chronicle/ccc1938%20(E)/issues/07-29-1938_3.pdf
  |format=PDF
  |title=Cass City Chronicle
  |journal=Cass City Chronicle
  |date=29 iulie 1938
  |page=3
  |accessdate=2007-09-26
  |archive-date=2007-09-26
  |archive-url=https://web.archive.org/web/20070926232231/http://newspapers.rawson.lib.mi.us/chronicle/ccc1938%20(E)/issues/07-29-1938_3.pdf
  |dead-url=yes
  }}</ref> Această metodă de alimentare este încă folosită pe anumite căi ferate mici, cum ar fi [[CFF Vișeu|mocănița de pe Valea Vaserului]].<ref>{{Citat web |url=http://www.cffviseu.ro/content/pdf/ghid-mocanita-RO.pdf |accessdate=2014-08-05 |titlu=Gidul CFF Vișeu |archive-date=2014-08-08 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140808050709/http://www.cffviseu.ro/content/pdf/ghid-mocanita-RO.pdf |dead-url=yes }}</ref>

În zonele de deșert a fost adoptată soluția condensării aburului.<ref name="Hollingsworth" /> Această procedură era realizată de mecanismul de condensare prevăzut cu niște [[Schimbător de căldură|radiatoare]] uriașe unde se condensa aburul ce în mod normal urma să fie evacuat pe coș, după care apa lichidă era refolosită.<ref name="Semmens, Goldfinch (2000)" >{{cite book 
  |last1=Semmens  |first1=P.W.B. 
  |last2=Goldfinch  |first2=A.J. 
  |title=How Steam Locomotives Really Work 
  |year=2003  |origyear=2000 
  |publisher=[[Oxford University Press]] |location=Oxford 
  |isbn=978-0-19-860782-3
  |ref={{harvid|Semmens|Goldfinch|2000}} 
  |page=277 
}}</ref> Acest dispozitiv trebuia construit în așa fel încât uleiul de ungere să fie eliminat din abur. În acest fel se evita pătrunderea apei în cilindri: dacă uleiul ajungea în cazan agitația apei provoca formarea spumei care apoi ajungea în cilindri provocând avarii. Cel mai relevant exemplu de astfel de locomotive prevăzute cu sistem de condensare a apei sunt cele din Clasa 25C folosite între anii 1950-80 în [[deșertul Karoo]] din [[Africa de Sud]].<ref name="Hollingsworth">{{cite book| last = Hollingsworth
 | first = Brian
 | last2 = Cook
 | first2 = Arthur
 | year = 1987
 | place = London
 | publisher = Salamander Books
 | title = The Great Book of Trains
 | page = 192
}}</ref>

==== Izolarea cazanului ====
Cantități mari de căldură se pierd când cazanul nu este [[Izolație|izolat]] corespunzător.<ref name="martynbane">{{citat web |url=http://www.martynbane.co.uk/modernsteam/hvalentine/idling.html |titlu=Idling Firetube Steam - Locomotives in the Modern Era |autor=Harry Valentine |lucrare= |dată=noiembrie 2006 |datăaccesare=2014-08-01}}</ref> Locomotivele timpurii foloseau în acest scop scânduri, fixate de-a lungul cazanului cu brățări de fier. Metodele mai avansate de izolare presupun căptușirea cazanului cu un mortar pe bază de minerale poroase cum ar fi [[diatomit]]ul.<ref name="Maines2013">{{cite book|author=Rachel Maines|title=Asbestos and Fire: Technological Tradeoffs and the Body at Risk|url=http://books.google.com/books?id=2YGzAQAAQBAJ|date=30 august 2013|publisher=Rutgers University Press|isbn=978-0-8135-7023-5}}</ref> Alte metode includ folosirea [[azbest]]ului, [[Vată de sticlă|vatei de sticlă]] și a foliei de [[aluminiu]] drept izolatori.<ref name="Maines2013"/><ref>Scott, Ron; GN Large Atlantics (Profile Publications Berks UK&nbsp;– nedatat), p. 129</ref>

[[Fișier:Steam locomotive S brake.jpg|thumb|150px|right|[[Sabot]] de frână]]
==== Frânarea ====
Frânarea este realizată cu ajutorul unor saboți mari ce presează roțile motoare. La începutul locomotivelor cu abur, aceștia erau acționați manual, pe fiecare vagon, de frânari.<ref name="airbreak">{{citat web |url=http://www.sdrm.org/faqs/brakes/history/ |titlu=Train Air Brake Description and History |autor=Bob MacDowell |lucrare=Pacific Southwest Railway Museum |dată=2002-11-04 |datăaccesare=2013-07-14 |archive-date=2014-05-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140525013531/http://www.sdrm.org/faqs/brakes/history/ |dead-url=yes }}</ref> În 1869 [[George Westinghouse]] a avut ideea să acționeze frânele cu aer comprimat generat de compresoare și pompe acționate cu abur și care de obicei sunt montate în partea laterală a cazanului sau în fața camerei de fum.<ref name="airbreak" />

Alternativa frânelor cu aer era reprezentată de frâna cu vid, în care este folosită o mașină cu abur pentru a crea vid și a elibera frânele. O altă pompă de vid e folosită pentru a menține vidul în sistem în ciuda unor posibile scăpări din sistem.<ref>[http://www.pnp-railways.co.uk/media/documents/vacuum-brakes-2013.pdf Vacuum Breakes] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140811235348/http://www.pnp-railways.co.uk/media/documents/vacuum-brakes-2013.pdf |date=2014-08-11 }}, PNP Railways</ref>

Locomotivele cu abur sunt aproape întotdeauna prevăzute cu cutii de nisip.<ref>{{Cite book
  |title=Historical Steam Locomotives
  |last=Nock  |first=O.S.
  |authorlink=O.S. Nock
  |publisher=Adam & Charles Black
  |year=1959
  |ref=harv
  |page=70
}}</ref> Din aceste cutii nisipul este trimis pe șine pentru a îmbunătății aderența și a face posibilă frânarea la timp în prezența precipitațiilor. Cutia cu nisip sau domul cu nisip este de obicei montat deasupra cazanului.<ref>John B. Collin, Sanding Device for Locomotives, [http://www.google.com/patents?id=bJJzAAAAEBAJ U.S. Patent 271,039], Jan 23, 1883.</ref>

[[Fișier:Wakefield Lubricator.jpg|thumb|150px|left|Ungător prin dezlocuire marca ''Wakefield'']]

==== Ungerea ====
Pistoanele și valvele celor dintâi locomotive erau unse de mecanic, care turna [[seu]] direct în țeava de evacuare.<ref>[http://www.cr.nps.gov/history/online_books/railroad/shs2b.htm U.S. National Parks Service online history resource: Pennsylvania Railroad chemical laboratory.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070503134732/http://www.cr.nps.gov/history/online_books/railroad/shs2b.htm |date=2007-05-03 }} www.cr.nps.gov</ref>

Pe măsură ce vitezele și distanțele creșteau a fost necesară utilizarea mecanismelor automate de ungere.<ref name="Bell1950p132">Bell, p. 132</ref> Unul dintre cele mai vechi mecanisme de ungere avea ca principiu de funcționare dezlocuirea unei rezerve de ulei cu apă.<ref name="BTC1957">{{cite book|title=Handbook for steam locomotive enginemen|publisher=British Transport Commission|location=London|year=1957|pages=126–128|chapter=Lubrication|oclc=505163269}}</ref>  Acest ''lubrificator prin dezlocuire'' colecta abur care apoi condensa în rezervorul de ulei și se precipitau sub formă de apă dezlocuind uleiul care se scurgea prin țevi.<ref name="BTC1957" /> De obicei acest mecanism era montat în cabină și era prevăzut cu o sticlă de nivel pentru a putea fi observată rata de ungere.<ref name="Pambour1835p15">Pambour, p 15</ref> O alta metodă era pomparea uleiului cu ajutorul unei pompe acționate de la articulația unei biele.<ref name="Ahrons">Lubrication of Locomotives, B.L. Ahrons 1922, The Locomotive Publishing Co. Ltd.</ref> În ambele cazuri debitul de ulei este proporțional cu viteza locomotivei.<ref name="BTC1957" />

Ungerea celorlalte componente se făcea cu ajutorul țevilor ce transportau uleiul din rezervor și asigurau o ungere continuă. O problemă a fost faptul că uleiul curgea în timp ce locomotiva staționa. Nu după mult timp au apărut și mecanisme ce permiteau scurgerea uleiului doar când locomotiva era în mișcare.<ref name="Ahrons" />

[[Fișier:Blackmore Vale boiler backplate.jpg|thumb|200px|left|Manometre: cel din dreapta indică presiunea din cazan]]

==== Controlul presiunii ====
Inițial locomotivele nu erau prevăzute cu instrumente de măsură a [[presiune|presiunii]] aburului, dar aceasta se putea estima după poziția supapei de siguranță, care se întindea până la panoul de control din spatele cazanului.<ref name="Lamb2003">{{cite book|author=J. Parker Lamb|title=Perfecting the American Steam Locomotive|url=http://books.google.com/books?id=AzJCeF3oUnUC&pg=PA44|year=2003|publisher=Indiana University Press|isbn=0-253-34219-8|pages=44}}</ref> Totuși în cadrul [[competiția de la Rainhill|competiției de la Rainhill]], [[Anglia]], participanții au fost obligați să doteze locomotivele cu instrumente corespunzătoare de măsură a presiunii.<ref>{{Citat carte
 | last = Stephenson
 | first = Robert
 | author-link = Robert Stephenson
 | last2 = Locke
 | first2 = Joseph
 | author2-link = Joseph Locke
 | chapter = Account of the Competition for Locomotive Engines
 | publication-date = 1831
 | date = February 1830
 | title = Observations on the Comparative Merits of Locomotive and Fixed Engines as Applied to Railways
 | publication-place = Philadelphia
 | place = Liverpool
 | publisher = Carey & Lea
 | pages = 106
 | url = http://www.railwaysarchive.co.uk/documents/StephensonLocke_L&M1831.pdf
 |format=PDF| accessdate = 2008-08-30
}}</ref> Astfel [[George Stephenson]] a montat de-a lungul coșului de fum al locomotivei sale, "Rocket", un tub cu mercur cu o lungime de 2,75 m. Începând din anii 1850 pentru măsurarea presiunii sunt folosite manometre cu tub Bourdon.<ref name="snellmecheng" >{{cite book
  |last=Snell  |first=John B
  |year=1971
  |title=Mechanical Engineering: Railways
  |publisher=Longman
  |location=London
}}</ref>

==== Controlul automat ====
O altă îmbunătățire a fost controlul automat al locomotivei. La începutul secolului al XX-lea<ref>US Patent 843550, 5 februarie 1907</ref>, au apărut primele locomotive dotate cu acest dispozitiv de siguranță care primea semnale de avertizare și acționa automat frânele în cazul depășirii unui semnal.<ref>{{cite book|last=Jackson|first=Alan A|title=London's Local Railways|date=1978|publisher=David and Charles|location=Newton Abbot, England|isbn=0-7153-7479-6|page=99}}</ref> În a doua jumătate a secolului al XX-lea acestea au devenit obligatorii în unele țări, inclusiv pentru locomotivele cu abur.

=== Randament ===
Cea mai mare parte din energie este pierdută prin căldura evacuată și arderea incompletă. Mai mult, căldura generată prin frecare este neglijabilă,<ref name="Pambour1835p96">Pambour, p. 96-131</ref> cea mai multă căldură fiind [[disipare |disipată]] în procesul de ardere a combustibilului, prin pereții cutiei de foc, ai cazanului și prin coșul de fum.<ref name="martynbane" /> În practică motorul cu abur atingea un randament termic de maximum 10&nbsp;%.<ref name="Hopkinson1990">{{citat revistă | nume =John | prenume =Hopkinson | dată =1990 | titlu =How good was the steam locomotive | jurnal =Gloucestershire Society for Industrial Archaeology Journal | url =http://www.gsia.org.uk/reprints/1990/gi199026.pdf | access-date =2014-08-15 | archive-date =2014-08-19 | archive-url =https://web.archive.org/web/20140819083934/http://www.gsia.org.uk/reprints/1990/gi199026.pdf | dead-url =yes }}</ref> Acest procent se referă strict la energie dar trebuie ținut seama și de eficiența economică, ținând cont că combustibilul locomotivelor cu abur este mult mai ieftin decât combustibilul lichid (benzină, motorină, păcură).<ref name="Hopkinson1990"/>

Astăzi câteva proiecte de locomotive cu abur moderne se străduiesc să îmbunătățească randamentul: proiectul britanic [[5AT]] se laudă cu un randament de 14&nbsp;%.<ref>{{en icon}}[http://www.5at.co.uk/ Proiectul britanic de locomotivă cu abur modernă 5AT]. www.5at.co.uk</ref>

=== Performanțe ===
Astăzi locomotivele cu abur sunt considerate depășite tehnologic iar în comparație cu locomotivele moderne sunt mult mai puțin performante. Totuși, locomotivele cu abur construite în perioada interbelică ajungeau la performanțe impresionante, unele având o viteză maximă de peste 200&nbsp;km/h.<ref name="telegraphmallard"/> Un exemplu în acest sens este locomotiva [[4468 Mallard]] care la 3 iulie 1938 a stabilit recordul de 201,2&nbsp;km/h.<ref name="telegraphmallard">{{citat web |url=http://www.telegraph.co.uk/news/uknews/road-and-rail-transport/10156886/The-worlds-fastest-steam-locomotives-75th-anniversary.html |titlu=The world's fastest steam locomotive's 75th anniversary |autor=Radhika Sanghani  |lucrare=The Telegraph |dată=2013-07-03 |datăaccesare=2014-08-15}}</ref>

Pentru stabilirea performanței erau folosite două metode.<ref name="Swengel146">Swengel, p. 146</ref> Prima era o evaluare bazată pe parametrii termici și caracteristicile mecanice ale componentelor motorului, și anume: presiunea din cazan, diametrul pistonului, cursa pistonului și diametrul roții de tracțiune. Tracțiunea este dată de formula<ref name="Pambour1835p139">Pambour, p 139</ref>:

:<math>F_t = \frac {cPd^2s} {D}</math>,

unde
* ''F<sub>t</sub>'' este ''tracțiunea (forța de tracțiune)''
* ''c'' este o constantă care reprezintă scăderea în presiune de la cazan la cilindru și frecarea.
* ''P'' este presiunea din cazan
* ''d'' este diametrul pistonului
* ''s'' este cursa pistonului
* ''D'' este diametrul roții de tracțiune

O altă metodă consta în calcularea ''puterii efective''.<ref name="Swengel146" /> Pe lângă numeroase formule se folosea un vagon dotat cu instrumente de măsură ce era tractat pe durata testării și care înregistra diverși indicatori.<ref name="Swengel146" /><ref name="Pambour1835p111">Pambour, p 111-119</ref>

== Evoluție ==
La început, locomotivele cu abur se deplasau cu o viteză comparabilă cu cea a unei trăsuri trase de cai. Din această cauză erau folosite mai mult în industrie, la transportul în mine și uzine. Cu timpul însă, performanța creștea și s-a început construirea de căi ferate pentru transportul de călători. Astfel, ''Liverpool and Manchester Railway'', deschisă în [[1825]], a fost prima rută feroviară destinată transportului de pasageri. Pe această rută locomotiva [[The Rocket]] construită de inginerul [[George Stephenson]] a atins viteza de {{dim|48|km/h}}.

Dezvoltarea locomotivelor cu abur a luat avânt, iar până la sfârșitul secolului lumea civilizată era împânzită de căi ferate. Pe [[10 mai]] [[1893]], locomotiva #999 a căii ferate New York Central & Hudson River a menținut o viteză medie de 165&nbsp;km/h pe o distanță de 10&nbsp;km și a atins viteza maximă de 180&nbsp;km/h.<ref>{{en icon}}[http://www.sdrm.org/history/timeline Date importante în dezvoltarea locomotivelor cu abur] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070617164704/http://www.sdrm.org/history/timeline/ |date=2007-06-17 }}. www.sdrm.org</ref>

Punctul culminant în evoluția locomotivei cu abur poate fi considerat jumătatea [[secolul al XX-lea|secolului al XX-lea]]. Din acest moment a început înlocuirea intensivă a locomotivelor cu abur cu locomotivele [[diesel]]. În acel moment locomotivele cu abur deveniseră niște giganți pe căile ferate. Pe continentul Nord-American la data de [[5 septembrie]] [[1941]] a fost livrată prima locomotivă din seria "Big Boy" a Union Pacific în orașul [[Omaha]]. Această locomotivă este considerată ca fiind cea mai mare și mai puternică<ref name="Welsh2006">{{citat carte|author=Joe Welsh|title=The American Railroad: Working for the Nation|url=http://books.google.com/books?id=TPqntdv9w7kC&pg=PA104|date=10 March 2006|publisher=Voyageur Press|isbn=978-0-7603-1631-3|page=104}}</ref>: dezvolta o tracțiune de 602,18 [[Newton|kN]].<ref>{{citat carte |editor-last=Peck |editor-first=C. B. |editor2-last=Combes |editor2-first=C. L. |year=1950 |editor3-last=Augur |editor3-first=R. C. |display-editors=2 |title=1950-52 Locomotive Cyclopedia of American Practice |edition=Fourteenth |location=New York |publisher=Simmons-Boardman Publishing |asin=B009AF0VKU|pp=501, 519, 523, 545 }}</ref>

Mai jos sunt sintetizate într-un tabel recordurile de viteză a locomotivelor cu abur de-a lungul anilor:

{| border="1" cellpadding="3" cellspacing="0"
!style="background:#FFDAB9;"|Anul
!style="background:#FFDAB9;"|Țara / rută
!style="background:#FFDAB9;"|Locomotiva
!style="background:#FFDAB9;"|Viteza maximă <br /> în [[km/h]]
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1769]] || Franța/ Paris || [[Automobilul cu abur]] al lui [[Nicholas Cugnot|Cugnot]] || 3,5 - 4  
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1825]] || Anglia / [[Stockton and Darlington Railway]] || „[[Locomotion]]”, a lui [[George Stephenson]]  || 24   
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1830]] || Anglia / Liverpool-Manchester || „[[The Rocket]]”, a lui [[Robert Stephenson]]  || 48   
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1835]] || Anglia / Liverpool-Manchester || Locomotiva lui [[Sharp & Roberts]] || peste 100<ref name="Vignoles1982">{{cite book|author=K. H. Vignoles|title=Charles Blacker Vignoles: Romantic Engineer|url=http://books.google.com/books?id=EYiQkf2El4kC&pg=PA60|date=10 June 1982|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-23930-1|page=60}}</ref>
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1890]] || Franța|| „Crampton No. 604” || 144<ref name="Clermontel2009">{{cite book|author=Danièle Clermontel|title=Chronologie scientifique, technologique et économique de la France|url=http://books.google.com/books?id=LQ4hwJPYdoIC&pg=PA164|year=2009|publisher=Editions Publibook|isbn=978-2-7483-4682-4|pages=164–}}</ref>
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1893]] || USA / [[New York Central Railroad]] || [[NYC Nr. 999|No. 999]] || 181<ref name=NYT1893>{{cite news| url=http://query.nytimes.com/mem/archive-free/pdf?res=9A04E4DB1031E033A25751C1A9639C94629ED7CF| title=Great Speed On The Central; Empire State Express Engine Travels at the Rate of 112 1-2 Miles an Hour| publisher=New York Times| date=1893-05-12| format=PDF| accessdate=2007-12-13}}</ref>
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1901]] || [[Austro-Ungaria]] / rută de test către [[Viena]] || Locomotiva kkStB 108 din [[Praga]] || 140   
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1907]] || Germania/ [[Königlich Bayerische Staatsbahn|K.Bay.Sts.B.]] || [[Bayerische S 2/6|S 2/6]] || 154   
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1935]] || Franța/ NORD || 3.1174 || 174   
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1935]] || USA / [[Chicago, Milwaukee, St. Paul and Pacific Railroad]] || [[MILW Klasse A|Klasse A]] Nr. 1 || 181<ref name="hiawatha">{{cite book 
 | last       = Scribbins
 | first      = Jim
 | authorlink = 
 | date       = 2007
 | origyear   = 1970
 | edition    =
 | title      = The Hiawatha Story
 | location   = Minneapolis, MN
 | publisher  = [[University of Minnesota Press]]
 | isbn       = 0816650039
 | oclc       = 191732983
 | ref        = harv
}}</ref>
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1936]] || Germania/ [[Deutsche Reichsbahn]] || [[Baureihe 05|05 002]] || 200,4
|----- bgcolor=#F5F5F5
| [[1938]] || Anglia / [[LNER]] || [[LNER Clasa A4|Clasa A4]] Nr. 4468 „Mallard” || 201,2<ref name="Hale2011">{{citat carte|author=Don Hale|title=Mallard: How the 'Blue Streak' Broke the World Steam Speed Record|url=http://books.google.com/books?id=CD_LAgAAQBAJ&pg=PT13|date=1 November 2011|publisher=Aurum Press|isbn=978-1-84513-793-9}}</ref>
|}

== Clasificare ==
[[Fișier:Locotypes.gif|thumb|100px|right|Exemple de aranjament al roților]]
{{articol principal|Clasificarea locomotivelor}}
Clasificarea locomotivelor cu abur se face după aranjamentul roților. Există două mari sisteme de clasificare: [[notația Whyte]] și [[clasificarea UIC]] ('''U'''niunea '''I'''nternațională a '''C'''ăilor Ferate).<ref>UIC Leaflet 650. ''Standard designation of axle arrangement on locomotives and multiple-unit sets. [ Obligatory ]'' ({{ro|Denumiri standard pentru aranjamentul osiilor pe locomotive și automotoare. [ Obligatoriu ]}}). 5th edition of 1.1.83.</ref>

Notația Whyte este folosită în majoritatea țărilor de limbă engleză și țările [[Commonwealth]]-ului.<ref name="steam glossary">{{cite web| url=http://www.railway-technical.com/st-glos.shtml| title=Steam Locomotive Glossary| work=Railway Technical Web Pages| date=2007-06-28| accessdate=2008-02-08| archive-date=2008-01-28| archive-url=https://web.archive.org/web/20080128230325/http://www.railway-technical.com/st-glos.shtml| dead-url=yes}}</ref> Acest sistem codifică aranjamentul roților folosind cifre astfel: ''#roți de direcție'' - ''#roți de tracțiune''- ''#roți de susținere''. Exemplu: 2-4-2 semnifică o pereche de roți în față care sunt montate pe un ax (osie), 2 osii motoare (4 roți) și în spate o osie ce susține cabina mecanicului și/sau o parte din cazan.

Clasificarea UIC (numită și „notația germană”<ref name="railtech">{{Citat web |url=http://www.railway-technical.com/st-clasif.shtml |accessdate=2016-12-13 |titlu=Steam Locomotive Wheel Arrangements |archive-date=2016-12-13 |archive-url=https://web.archive.org/web/20161213084632/http://www.railway-technical.com/st-clasif.shtml |dead-url=yes }}</ref>) se folosește pe continentul [[Europa|european]] cu excepția [[Marea Britanie|Marii Britanii]].<ref name="steam glossary"/> Notația este asemănătoare doar că se referă la numărul de osii, iar osiile de tracțiune sunt notate cu majuscule(A=1, B=2 etc.) Exemplu: 2-4-2 în notația Whyte este echivalent cu 1-B-1 în notația UIC.<ref name="steam glossary" />

[[Căile Ferate Române]] au utilizat o codificare asemănătoare cu notația Whyte, cu deosebirea că, în locul numărului de roți, se folosea numărul de osii.<ref name="steam glossary" /> Astfel, locomotiva încadrată ca 2-4-2 după notația Whyte era încadrată ca 121 după notația C.F.R., deci introdusă în seria 121.000, cele trei cifre (în unele cazuri patru) din dreapta punctului reprezentând numărul de ordine al locomotivei în cadrul seriei. Această notație este uneori numită „notația franceză”.<ref name="railtech" />

== Construcții speciale ==
[[Fișier:Fireless locomotive.jpg|thumb|180px|left|Locomotivă fără focar]]
=== Locomotiva fără focar ===
În cazurile în care existența [[foc]]ului liber constituia un pericol, de exemplu în [[rafinărie|rafinăriile]] de [[petrol]], pentru manevra pe liniile interioare s-au construit locomotive cu abur speciale, fără focar.<ref name="Hayes1998">{{cite book|author=Geoffrey Hayes|title=Industrial Steam Locomotives|url=http://books.google.com/books?id=vu88Ax3C7sgC&pg=PA26|year=1998|publisher=Osprey Publishing|isbn=978-0-7478-0375-1|page=26}}{{Legătură nefuncțională|date=martie 2023 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref> Ele erau echipate cu un tambur mare, care era încărcat cu apă la [[fierbere]] sub presiune, provenită din cazanele [[centrală termică|centralei termice]] ale rafinăriei.<ref name="porter1943">[http://www.rr-fallenflags.org/porter/porter-pd.html Catalogul locomotivelor Porter], H. K. Porter Company, 1943</ref> Aburul, în echilibru cu apa la fierbere se separa în domul de abur din partea de sus a tamburului și era folosit la acționarea motorului cu abur.<ref name="porter1943"/><ref name="sciam1943"/> Pe măsură ce aburul era consumat, presiunea din tambur scădea și noi cantități de abur se formau din apa care devenea supraîncălzită. La scăderea presiunii sub un anumit nivel, locomotiva se întorcea la centrală pentru a fi realimentată.<ref name="porter1943"/>

Ideea unei asemenea locomotive a apărut în 1864 datorită lui Zerah Colburn, care a sugerat folosirea lor în metroul londonez, dar a devenit viabilă de-abia în secolul al XX-lea, odată cu apariția cazanelor de mare presiune.<ref name="sciam1943">{{citat revistă 
| nume =Angas 
| prenume = W. Mack  
| dată = ianuarie 1941 
| titlu = Fireless Steam Locomotives 
| jurnal = Scientific American 
| volum = 
| număr =164 
| editură = 
| url =http://www.nature.com/scientificamerican/journal/v164/n1/full/scientificamerican0141-30.html
}}</ref>

[[File:Heilmann-2.jpg|thumb|left|Locomotiva Heilmann No. 8001, [[Chemins de Fer de l'Ouest]]]]

=== Locomotivele cu abur și electricitatea ===
O locomotivă cu abur-electrică este concepută similar unei [[locomotivă diesel-electrică|locomotive diesel-electrice]], doar că generatorul este antrenat de un motor cu abur. Trei asemenea locomotive au fost construite de inginerul francez [[Jean Jacques Heilmann]] în [[anii 1890]].<ref name="j1894">{{fr icon}} Ch. Jacquin (1894), "La locomotive électrique Heilmann", [http://cnum.cnam.fr/CGI/fpage.cgi?P84.51/360/100/650/0/0 pp.360-368]</ref>

Datorită condițiilor neobișnuite (lipsă de cărbune, suficient curent hidroelectric), anumite locomotive din Elveția au fost modificate în timpul celui de-[[al doilea război mondial]] pentru a încălzi cazanul folosind electricitatea, fiind deci locomotive electrice-cu abur.<ref name="Bellp389">Bell, p. 389</ref>

De asemenea, anumite locomotive clasice cu abur puteau folosi un sistem de preîncălzire extern<ref>{{citat web |url=http://www.dlm-ag.ch/en/spare-parts/62-vorheizgeraete |titlu=Pre-heating Systems |autor=Ursula Illa |lucrare=Dampflokomotiv- und Maschinenfabrik DLM AG |dată=2008-12-08 |datăaccesare=2014-09-03 |archive-date=2011-07-12 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110712152810/http://www.dlm-ag.ch/en/spare-parts/62-vorheizgeraete |dead-url=yes }}</ref> sau intern<ref name="modernsteam">[http://www.dlm-ag.ch/en/modern-steam Avantajele aburului modern] prezentate pe paginile DLM AG, Elveția.</ref> ce permitea menținerea temperaturii aburului peste noapte și reluarea operării foarte rapid în dimineața următoare.

=== Turbine cu abur ===
Locomotivele cu [[turbină cu abur]] au reprezentat unul din experimentele încercate pentru a îmbunătăți eficiența locomotivelor cu abur. Experimentele cu turbine cu abur folosind transmisie directă sau electrică au eșuat în majoritatea țărilor datorită prafului, vibrațiilor, problemelor de design sau eficienței scăzute la viteze mici.<ref name="Bell1950p381">Bell, p. 381-383</ref>  Totuși, unul din proiecte, numit [[Turbomotive]], a fost în mare parte un succes<ref name="Bell1950p381" />, fiind planificată o producție de serie anulată însă din cauza celui de-al Doilea Război Mondial. Turbomotive a funcționat între 1935 și 1949, când a fost transformată într-o locomotivă clasică datorită dificultăților în găsirea pieselor de schimb.<ref name="Bell1950p381" />

== Apusul locomotivei cu abur ==
Încă de la apariția primelor [[Locomotivă diesel-electrică|locomotive diesel-electrice]], la începutul secolului XX, se întrevedea declinul puterii aburului.<ref name="WorldsWork">{{cite journal |last=Meiklejohn |first=Bernard |authorlink= |coauthors= |date=January 1906 |title=New Motors on Railroads: Electric and Gasoline Cars Replacing the Steam Locomotive |journal=[[World's Work|The World's Work: A History of Our Time]] |volume=XIII |issue= |pages=8437–8446–8454 |id= |url= http://books.google.com/books?id=3IfNAAAAMAAJ&pg=PA8446|accessdate=2009-07-10 |quote= }}</ref>

Pe măsură ce soluțiile alternative, precum transmisia electrică, au devenit mai bune în anii 1930, ele au câștigat cotă de piață în America de Nord.<ref name="HempsteadWorthington2004">{{cite book|author1=Colin Hempstead|author2=William Worthington|title=Encyclopedia of 20th-Century Technology|url=http://books.google.com/books?id=2ZCNAgAAQBAJ&pg=PA657|date=7 December 2004|publisher=Routledge|isbn=978-1-135-45551-4|page=657}}</ref><ref name="Diesel,1935" >{{citat revistă | dată =1935-04-05 | titlu =Diesel Locomotives. The Construction of and Performance Obtained from the Oil Engine | jurnal =Railway Wonders of the World | volum =1 | număr =10 | editură = | url =http://www.railwaywondersoftheworld.com/diesels.html | access-date =2014-09-03 | archive-date =2014-02-24 | archive-url =https://web.archive.org/web/20140224112630/http://www.railwaywondersoftheworld.com/diesels.html | dead-url =yes }}</ref>, schimbarea definitivă având loc în anii 1950. În Europa, dispariția aburului de pe căile ferate importante a avut loc în aceeași perioadă, datorită electrificării pe scară largă. Astăzi majoritatea locomotivelor cu abur funcționale în aceste zone sunt folosite cu scopuri turistice. În [[România]] un exemplu bun în acest sens este "[[Mocănița]]", o locomotivă de [[cale ferată]] cu [[ecartament]] îngust (760&nbsp;mm) mai este folosită astăzi în puține zone ale țării pentru a atrage turiștii.

Datorită familiarității cu tehnologiile folosite și datorită faptului că locomotivele cu abur puteau fi alimentate cu o gamă largă de combustibili fosili, acestea au supraviețuit până la începutul secolului al XXI-lea în unele țări, în special în zone în care combustibilul era la îndemână, ca de exemplu în minele de cărbune.<ref name="economistnov2013" />

Cauza principală a scoaterii din folosință a locomotivelor cu abur a fost costul de întreținere ridicat, dat de randamentul mult mai scăzut față de locomotivele diesel.<ref name="howtoboot">{{citat web |url=http://www.sdrm.org/faqs/hostling.html |titlu=How to Boot a Steam Locomotive |autor=Phil Jern |lucrare=San Diego Railroad Museum |dată=1990 |datăaccesare=2014-08-29 |archive-date=2011-01-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110130055335/http://www.sdrm.org/faqs/hostling.html |dead-url=yes }}</ref> Combustibilul ocupă mult spațiu, prin urmare este nevoie de mult spațiu de stocare: în general, tenderul pentru cărbune, rezervorul de apă și cazanul formează mai bine de 50% din corpul locomotivei.<ref name="howtoboot"/> Masivitatea acestor locomotive, împreună cu angrenarea simetrică a roților contribuia la deteriorarea rapidă a căii ferate. De altfel orice reparație a locomotivei necesită o muncă laborioasă și mult timp. Timp mult se pierdea și cu pornirea locomotivei, în cazul în care nu exista un sistem de preîncălzire<ref name="modernsteam"/>: de obicei câteva ore până ce apa din cazan era adusă la fierbere, iar înainte de "înnoptare" cutia de foc trebuia curățată de zgură și cenușă.<ref name="howtoboot"/>

Fumul emis de locomotivele cu abur a constituit de asemenea un motiv pentru înlocuirea cu tehnologia [[diesel]] sau diesel-electrică<ref name="BTC,1962" >{{cite book
  |title=Diesel Traction Manual for Enginemen
  |pages=15–16
  |publisher=British Transport Commission
  |year=1962
}}</ref>, acest tip de locomotivă fiind creat în mod special pentru a respecta normele privitoare la emisia de fum (care însă nu țineau seamă de poluarea invizibilă, de exemplu cu CO<sub>2</sub>, sau de cea indirectă, rezultată din generarea energiei pentru locomotivele electrice).

== Galerie foto ==
=== Locomotive celebre ===
<gallery>
Fișier:Penydarren replica at NRM 02.jpg|Replică a locomotivei lui [[Richard Trevithick|Trevithick]]
Fișier:Blenkinsop's rack locomotive, 1812 (British Railway Locomotives 1803-1853).jpg|Locomotiva ''Salamanca'' construită de [[Matthew Murray]]
Fișier:Stephenson's_Rocket.jpg|Locomotiva ''Rocket'' construită de inginerul [[George Stephenson]]
|Locomotiva [[Big Boy]] de la [[Union Pacific]], cea mai mare locomotivă construită vreodată
Fișier:Mallard locomotive 625.jpg|Locomotiva [[4468 Mallard]], cea mai rapidă locomotivă cu abur: 201,2&nbsp;km/h
Fișier:999 at Chicago Museum.jpg|Locomotiva #999 ce a atins viteza de 181&nbsp;km/h
Fișier:John_Bull_at_the_Columbian_Exposition-2.jpg|Locomotiva ''John Bull''
Fișier:KFNB Austria.jpg|''Austria'', prima locomotivă din [[Austria]]
</gallery>

=== Schițe și desene ===
<gallery>
Fișier:USRA Heavy Santa Fe diagram.jpg|Schița locomotivei ''Santa Fe''
Fișier:Steam locomotive mon inj.png|Injector
Fișier:Locomotive-boiler.jpg|Cazan
Fișier:Steam locomotive fireboxes.png|Poziția focarului la diferite lcomotive
</gallery>

=== Diverse ===
<gallery>
Fișier:4449idle.jpg|Locomotiva 4449 de la Southern Pacific
Fișier:Guatemala steam engines.JPG|Locomotive cu abur din [[Guatemala]]
Fișier:Livesteam.jpg|Realizare în miniatură a locomotivei cu abur
Fișier:Boiler explosion 1850.jpg|Supraîncălzirea cazanului poate duce la explozia acestuia
Fișier:1906 earthquake train.jpg|Accident feroviar cauzat de un cutremur
Fișier:W&A No3.JPG|Locomotiva No. 3 ''The General'' de la Western and Atlantic Railroad expusă în [[Kennesaw, Georgia]].
Fișier:Train stuck in snow.jpg|Tren înțepenit în zăpadă
Fișier:Sinaia steam engine 230039 cropped.jpg|Locomotivă cu abur românească construită la [[Reșița]], din seria 230, destinată trenurilor de călători
Fișier:Locomotiva - Calea Grivitei, Bucuresti.gif|Locomotiva expusă pe Calea Griviței, București
</gallery>

== Note ==
<references />

==Bibliografie==
* {{citat carte|autor=Arthur Morton Bell|titlu=Locomotives: Their Construction, Maintenance and Operation, with Notes on Electric, Internal Combustion and Other Forms of Motive Power|url=http://books.google.com/books?id=JF8TnLIx_S0C|an=1949|editură=Virtue & Co., limited}}
* {{citat carte | prenume = Șerban | nume = Lacrițeanu | autor2=Popescu, Ilie | titlu=Istoricul tracțiunii feroviare din România (3 volume) | editură=Asab | dată=2007 | isbn=978-973-7725-35-6 }}
* {{citat carte|autor=François Marie Guyonneau de Pambour|titlu=Traité théorique et pratique des machines locomotives: ouvrage destiné à faire connaître le mode de construction ... recherches basées sur un grand nombre d'expériences en grand ... suivi d'un appendice contenant l'exposé des dépenses de ces machines pour le halage des fardeaux sur les chemins de fer|url=https://archive.org/details/traitthoriqueet00pambgoog|an=1835|editură=Bachelier}}
* Swengel, F. M. ''The American Steam Locomotive; Vol. 1. The Evolution of the American Steam Locomotive'', Midwest Rail Publication, Iowa, 1967.
* {{citat carte | prenume=V. Ludy | nume=Llewellyn | titlu=Locomotive Boilers and Engines | editură=American Technical Society | dată=1920 | url=http://www.sdrm.org/faqs/boilers/index.html | access-date=2014-07-30 | archive-date=2012-07-16 | archive-url=https://web.archive.org/web/20120716180217/http://www.sdrm.org/faqs/boilers/index.html | dead-url=yes }}

== Vezi și ==
* [[Locomotive cu abur în România]]
* [[Locomotivă]]
* [[Istoria locomotivei]]
* [[Motor cu abur]]

== Legături externe ==
{{commonscat|Steam locomotives}}
* {{en icon}}[http://www.steamlocomotive.com Documentație în limba engleză] www.steamlocomotive.com
* {{ro icon}}[http://cfr.stfp.net/?class=08 Poze ale unor locomotive cu abur românești]

{{Trenuri}}
{{articol de calitate}}

{{Control de autoritate}}

[[Categorie:Locomotive]]