蒸汽机车原理：亲手驾驶与查看内部

列车进站

站在站台上，看一辆蒸汽机车驶来，首先引人注意的是它的体积。大型快车机车的动轮有一个人那么高，锅炉比公共汽车还高。接着，你会听到声音：烟囱里的排汽声逐渐放慢，前部下方的蒸汽嘶嘶地向两侧喷出，列车停稳时，顶部的安全阀开启，发出轰鸣。蒸汽机车没有把工作机构藏在密封的箱子里。它所做的一切都在外面进行，尺寸大到你可以站在旁边观察。

本展品也从这样的场景开始。一辆 1942 年的韩国 Pashi 型快车机车进站，停在你身边。站台上的人按你的身高绘制，可以和直径 1,850 mm 的动轮作比较。接下来，你可以驾驶它：向锅炉投煤，打开调节阀，移动回动器，增挂客车或货车，设置线路坡度，观察锅炉压力、水位表中的水和轮轨牵引力如何变化。同一条轨道上还有另外五辆机车：1829 年的斯蒂芬森火箭号、1870 年代式样的美国 4-4-0 型、韩国 Mika 型货运机车、创下 1938 年速度纪录的流线型绿头鸭号，以及 1941 年的铰接式大男孩号。

锅炉可以沿中线剖开，显示炉火、烟管和水。汽缸也可以打开，显示活塞、柱塞式汽阀，以及两端按工作状态着色的蒸汽。一个称为示功图的小图表会随着车轮转动，绘出一个汽缸内的压力与活塞位置的关系，这正是一个世纪前工程师测量机车做功的方法。下文解释你所看到的机构，并给出模型使用的数值及其来源。

为什么机车要在水箱里生火

蒸汽机车自带动力站。炉火把水变成蒸汽，蒸汽推动活塞，活塞带动车轮。难处是在足够窄、能通过站台之间和桥梁下方的机车内，以足够快的速度把足够多的炉火热量传给水。

炉火在机车后部火箱内的炉排上燃烧。火箱是套在一起的两个箱子：内火箱用来烧煤，外面还有外包板，侧面、前面、后面和顶部的间隙都充满水。内火箱的顶部称为顶板，是机车上温度最高的金属，必须始终被水覆盖。模型的锅炉剖开后，可以看到发亮的火床、内火箱和周围蓝色的水。

煤从火箱背面的炉门一铲一铲投入。模型的司机室里，司炉转身向煤水车前端取煤，装满煤铲后再转回来，炉门只打开到足够把煤投入的时间。点击场景中的「投煤」，他就会添一轮煤。模型中满负荷工作的 Pashi 每小时大约燃烧 1.8 吨煤，每一铲都要人手抬起。模型用单个燃烧率滑块代表这些工作。

新煤落在炽热炉火上，会先释放气体，随后才充分燃烧；如果空气不足，烟囱就会冒黑烟。模型中，每次添煤之后，以及火势超过通风所能支持的燃烧程度时，烟囱里的烟都会变黑；燃烧跟上之后，又会恢复成白色蒸汽。

火箭号的办法：装满烟管的锅炉

炉火产生的热气在通往烟囱的路上必须穿过水体，途中接触的表面积越大，释放的热量就越多。Science Museum Group 对火箭号的介绍指出，Robert Stephenson 为 1829 年 Rainhill 试验设计的这辆机车，把两项决定后来机车格局的技术结合在一起：多烟管锅炉和排汽喷管。

在多烟管锅炉内，来自火箱的气体向前穿过数十根甚至数百根沿纵向浸在水中的小烟管，最终进入前端烟囱下方的烟箱。许多小烟管的表面积，远大于总截面积相同的一根大烟道。National Park Service 说，一台大男孩号锅炉内的大小烟管总长超过一英里。在模型剖开的锅炉中，可以看到从火箱通向烟箱、周围被水包围的烟管，以及顶部附近较大的烟管；较晚期机车的过热器就装在其中。

火箭号获胜了。Science Museum Group 说，它是唯一完成试验的机车，平均速度为 12 mph，最高达到 30 mph，斯蒂芬森父子赢得了 £500 奖金，以及为 Liverpool & Manchester Railway 制造机车的合同。参赛的机车共有五辆：Cycloped、Novelty、Perseverance、Sans Pareil 和火箭号。火箭号本身却没有长久保持原样。它在 18 个月内经历大规模改造，不到十年便被闲置；博物馆收藏的是改造后的机车，1862 年被保存下来时已不完整，近乎废弃。

水位表里的水

锅炉靠不断把自身的水煮成蒸汽工作，因此出汽多快，就得补水多快。司机和司炉观察司机室内锅炉后端板上的玻璃水位表。这根玻璃管的上下两端都与锅炉相连，管内水位因此与锅炉水位等高。模型中，它是压力表旁的小管，读数显示水占玻璃管高度的百分比。

水通过注水器进入锅炉。Science Museum Group 收藏着一件 1858 年的吉法尔注水器原件，介绍称其作用是在蒸汽锅炉工作时向内供水。它解决的难题是：水必须进入承受全部锅炉压力的容器，而靠机车自身运动驱动的水泵，只有机车移动时才能工作。模型中，「注水器」开启时，会自动把玻璃管水位维持在约四分之三处，代价是压力略有下降，因为进入的冷水会使锅炉稍微冷却。

机车满负荷工作时关闭注水器，水位就会下降。如果降到露出火箱顶板，顶板便失去了冷却。保护装置是易熔塞：装在顶板内的塞子，芯部金属的熔点比板材低。Science Museum Group 收藏着三件 1862 年的易熔塞，并解释说，水位过低时塞子露出水面，金属熔化，蒸汽喷入火箱，向乘务人员发出警告。

模型中，关闭注水器，让 Pashi 牵引 400 t 满负荷工作，大约六分钟后易熔塞就会熔化。蒸汽扑灭炉火，压力下降，机车停止工作。US National Transportation Safety Board 关于 1995 年宾夕法尼亚州一起火箱失效事故的报告指出，易熔塞一旦熔化，机车就必须进厂修理，各铁路对于是否安装它也有不同做法。

压力与安全阀

炉火煮沸水时，蒸汽积聚在水面上方的空间里，压力随之升高。司机室的压力表显示压力，读数栏则把它与红线比较，红线代表安全阀的设定压力。到达红线，阀门就会抬起，蒸汽轰鸣着排出，直到压力稍微降低。机车带着旺火停在车站时，你听到的正是这种轰鸣。

安全阀排汽说明锅炉在浪费煤：炉火产生的蒸汽超过了消耗量。熟练的司炉会让压力保持在红线以下一点，上坡之前加旺炉火，停车之前则让火势减弱。实验室的一项任务正是如此：把压力从满压的 80% 提到 95%，保持 30 秒，并且不让安全阀开启。

模型的压力以 bar 和磅每平方英寸表示。Pashi 和 Mika 的工作压力约为 14 至 15 bar（约 200 至 220 psi），绿头鸭号为 17.2 bar（250 psi），大男孩号为 20.7 bar（300 psi），火箭号为 3.4 bar（50 psi）。除有资料直接提供的数值外，这些都是各类典型机车的模型数值，页面上也作了相应标记。

从调节阀到汽缸

送往汽缸的蒸汽从锅炉最高处取出，通常位于汽包内部，以尽量减少夹带的水。调节阀安装在那里，司机在司机室用长手柄操作。模型中的「调节阀」就是这个手柄：关闭时，没有蒸汽进入汽缸；全开时，进入的蒸汽压力几乎等于锅炉全压。随后，蒸汽沿主蒸汽管向前流向烟箱。

模型中较晚期的机车，途中还要经过过热器：小管向后伸入大烟管，热气在那里干燥蒸汽，并把它加热到远高于沸点的温度。每千克过热蒸汽能做更多功，因为它在开始凝结之前可以膨胀得更充分。模型中，要达到相同的汽缸充汽程度，带过热器机车消耗的蒸汽质量，约为使用饱和蒸汽的火箭号和 4-4-0 型所需的四分之三。

蒸汽管从烟箱向下通往汽缸上方的汽室。在剖开的锅炉中，你可以沿铜管从汽包向前追踪，再向下追到汽缸。

蒸汽先推活塞一侧，再推另一侧

每个汽缸两端都是封闭的。蒸汽进入一端，把活塞推向另一端；随后排出，蒸汽从另一端进入，把活塞推回来。所以车轮每转一圈，每个汽缸会推动两次。活塞杆从汽缸后部伸出，连接在导板之间滑动的十字头，连杆再把十字头与主动轮上的曲柄销连接。同侧所有动轮的曲柄销由联动杆连接，因此会一起转动。

两侧的相位相差四分之一圈。一侧活塞处于行程终点、推力无法转动车轮时，另一侧就在行程中间。这样无论停在哪个位置，机车都能启动。模型中绿头鸭号的三个曲柄相差三分之一圈，第三个汽缸位于车架之间。

使用「查看内部」打开汽缸，就能观察这个过程。红色代表正在进入的新蒸汽，橙色代表阀门关闭后在活塞后方膨胀的蒸汽，蓝色代表正在排出的废汽，紫色代表回程末尾被封闭并压缩的少量蒸汽。

汽阀：外余面、先开量、截止与预排汽

汽缸上方的汽室内，一个柱塞式汽阀沿自己的阀杆来回滑动。它的两个阀头交替开启、关闭汽缸两端的汽口，先接通来自锅炉的蒸汽，再接通排汽。汽阀的动作必须与活塞配合：活塞刚开始行程时开启进汽口，走到途中时关闭，并在行程结束前打开排汽口。

两个小尺寸使这一切得以实现。外余面是汽阀处于行程中点时，每个阀头超出汽口边缘的覆盖量；有了它，汽阀便能在行程结束很久之前关闭进汽。先开量是活塞到达行程最末端时，进汽口已经打开的程度，让活塞开始返回时就有全压蒸汽等候。模型采用的先开量为外余面的 0.18。

随着车轮转动，汽缸每一端都依次经历相同的六个过程：进汽、截止（汽阀关闭，蒸汽膨胀）、预排汽（行程结束前稍早打开排汽）、排汽（活塞在回程中推出废汽）、压缩（排汽关闭，剩余蒸汽被压缩），然后再次进汽。实验室有一项把它们排序的任务，示功图下方的表格会给出当前回动器设定下，每个过程对应的活塞位置。

华氏阀装置与回动器

汽阀由配汽机构驱动。模型中的大型机车在外侧装有华氏阀装置，所以你能看到它。这套装置把两种运动叠加。第一种来自主动轮曲柄销上的回动曲柄，它与主曲柄相差四分之一圈，通过偏心杆传到弧形开槽、来回摆动的月牙板下端。滑块在月牙板中滑动，半径杆把滑块的运动向前传给联合杠杆。另一种运动来自十字头本身，经联合连杆传到联合杠杆底端。杠杆叠加两种运动，驱动汽阀杆。

司机用回动器让滑块沿月牙板上下移动。滑块在月牙板一端时，汽阀行程最大，机车前进；在另一端时，运动反向，机车后退。在中间附近的中位，月牙板的运动几乎传不到汽阀，汽阀只因十字头提供的外余面和先开量运动。Science Museum Group 收藏着用于演示的华氏阀装置剖面模型。

模型中的汽阀位置，是由回动曲柄产生、按回动器设定缩放的部分，加上十字头产生、在死点提供外余面与先开量的部分。全行程位置设定为在活塞行程的 75% 处截止。中位时，汽阀在每个死点附近仍会按先开量打开，单凭这一动作，会在约 9% 的行程内进汽；但开口太小，而且出现时曲柄几乎无法转动车轮，因此没有推动力。在实验室任务中试一试：回动器放在中间，调节阀半开，机车却不动。

截止：让蒸汽继续做功

回动器不只是选择方向。它决定汽阀在行程走到哪里时关闭，也就是设定截止率；机车开动之后，这是司机控制机车的主要手段。

全行程位置下，蒸汽在四分之三的活塞行程内持续进入。这能产生最大的推力，适合启动重载列车，但大部分蒸汽离开汽缸时仍有很高的压力。把回动器朝中位收回，也就是缩短截止率，汽阀就会更早关闭。例如只在四分之一的行程内进汽，剩余行程由蒸汽膨胀完成，在压力不断下降的同时持续推动活塞。推力较小，但每千克蒸汽能做更多功。

示功图显示了这一点。模型随着车轮转动，绘出汽缸一端压力与容积的关系，闭合曲线内的面积就是一次行程所做的功。全行程位置下曲线很宽；收回后变窄，并有一条较长的蒸汽膨胀斜线。从静止、满压开始，Pashi 在 75% 截止率下的行程平均压力为 12.9 bar，即锅炉压力的 85%；在 25% 截止率下则为 6.0 bar，即 40%。

模型中确实能省汽。在 60 km/h 时，Pashi 以 25% 截止率、调节阀全开产生某一牵引力，每秒用汽 2.1 kg；以 60% 截止率、收小调节阀来匹配相同牵引力时，每秒用汽 2.8 kg。相同功的耗汽量减少四分之一，耗水和耗煤也就减少四分之一。实验室的缩短截止率任务要求你以不超过 25% 的截止率，牵引 400 t，保持 80 km/h。

排汽声如何带动炉火

废汽从每个汽缸的排汽口离开，经过烟箱内的喷嘴，也就是排汽喷管，向上喷出烟囱。每次排汽就是你听到的一声「噗」。两汽缸机车的动轮每转一圈有四次排汽，三汽缸机车则有六次。在创纪录的 126 mph 时，绿头鸭号直径 2,032 mm 的车轮每秒转动近九圈，在模型中相当于每秒约 53 声，快到无法逐声分辨。

排汽还有第二个作用，这也是火箭号设计留名的原因。每股向上喷出烟囱的蒸汽都会卷走烟箱中的气体，降低那里压力，从而把炉火的气体拉过烟管，并把新鲜空气从炉排下方吸入。所以机车工作越吃力，对自身炉火的抽吸就越强：耗汽增多，排汽增强，空气增多，热量增多，产汽也增多。模型中，只有排汽形成抽吸时，炉火才能按司炉供煤的速度燃烧；停车时，鼓风器提供较弱的抽吸，炉火所能支持的蒸发量便下降。

Science Museum Group 收藏着一件六分之一比例的烟箱与排汽喷管模型；National Railway Museum 则把绿头鸭号的 Kylchap 排汽系统列为使它具备挑战速度纪录条件的创新之一。

牵引力的三个限制

机车究竟能拉多重？Encyclopedia of Korean Culture 的列车条目给出了清楚的回答。它列出三种牵引力：动轮开始空转前在钢轨上的黏着力；随汽缸增大而增大、随车轮增大而减小的汽缸力；以及锅炉供汽所能维持的锅炉力。实际牵引力受三者中最小者限制。列车是加速、减速还是保持速度，取决于这股牵引力大于、小于还是等于速度、坡道和曲线带来的阻力。

实验室把场景中机车的三种力都画成随速度变化的曲线。黏着力是一条水平线：动轮承受的重量乘摩擦系数，模型中干轨为 0.25，撒砂后为 0.33。汽缸力在静止时最大，随后随速度增加而下降，因为蒸汽通过汽口的时间变少。锅炉力随速度急剧下降：锅炉只能提供有限功率，而功率等于力乘速度。虚线标出三者中最小值。它与蓝线的交点，就是机车能达到的最高速度；蓝线代表你所选列车在设定坡度上的阻力。

低速时，通常由黏着极限决定，再给车轮增加力只会使其空转。高速时由锅炉决定。两者之间，则由汽缸以及司机选择的截止率和调节阀开度决定。

用经验公式计算牵引力

工程师用根据尺寸计算的起动牵引力来评定机车。对于两汽缸机车：0.85 乘锅炉压力，乘汽缸直径的平方，再乘活塞行程，最后除以动轮直径。0.85 用来计入锅炉到活塞之间的压力损失。三汽缸乘以 1.5，四汽缸乘以 2。

绿头鸭号的三个汽缸尺寸为 18.5 乘 26 英寸，压力为 250 psi，动轮为 80 英寸，按公式可得 35,455 磅力（157.7 kN）。大男孩号的四个汽缸为 23.75 乘 32 英寸，压力 300 psi，动轮 68 英寸，得到 135,375 磅力（602 kN）。模型在全行程位置、满压下根据示功图计算的数值，对全部六辆机车而言，与经验公式的差距都在 2% 以内。

还有一个已公布的数值可作核对。Korea Heritage Service 列出的济州 Mika 304 号，动轮直径为 1,450 mm，重量 90.65 t，牵引力 15,430 kg。模型的 Mika 使用缸径 530 mm、行程 660 mm、压力 13.73 bar，算得 15,216 kg，比公布值低 1.4%。这些汽缸尺寸与压力是模型数值。实验室有一项任务，让你自己计算 Mika 的牵引力。

动轮承受的重量除以牵引力，就得到黏着系数。它太低，机车吃力工作时就会空转；太高，则说明所携带的一部分重量本可用于增大汽缸。在模型中，五种较晚期机车的结果为 3.9 至 4.5，火箭号则为 6.9，因为相对于汽缸尺寸，它唯一的动轴承受了很大重量。

车轮空转与撒砂

牵引重载列车时把调节阀大开，汽缸推力可能超过车轮黏着力。车轮空转，机车失去牵引，连杆飞快转动。模型中的车轮也会加速空转，钢轨冒出火花，读数栏的牵引力条变成红色。

实验室的第一个驾驶任务展示了这一点。Mika 在 1 比 100 的上坡牵引 1,000 t 货车。仅克服坡道就需要 112.5 kN，让列车滚动还需约 15 kN 来克服货车阻力。动轮上的 60 t 重量，在干轨上可提供 147 kN 黏着力。调节阀全开时，汽缸产生 149 kN 推力，略高于黏着力，因此车轮空转。调节阀只开一点时，推力又不足，机车无法移动。

有两种办法。缓慢打开调节阀，让推力介于需要的力和钢轨所能承受的力之间；或者点击「撒砂」，把砂撒在动轮前方，模型中的黏着力就会提高到 194 kN，机车便能起步。模型的砂箱位于锅炉顶部，管道向下通到车轮前方的钢轨。

坡度与列车重量

列车的阻力来自轴承、轮轨接触和空气；在坡道上还包括重力。模型采用 W. J. Davis 于 1926 年在 General Electric Review 发表的公式：一部分取决于每根轴承受的重量，一部分随速度增大，空气阻力部分则随速度平方增大，而且首辆车的空气阻力系数大于其余车辆。铁路至今仍使用它的各种版本。

重力很快就会超过其余阻力。Pashi 牵引 400 t 客车，以 100 km/h 在平道运行时阻力为 28 kN；1 比 100 的上坡还会增加 54.8 kN，接近原有阻力的两倍。实验室的假设比较表，列出场景中机车在满压、45% 截止率下，对四种列车重量和五种坡度能维持的最高速度，并指出何时完全无法牵引列车。

绿头鸭号的纪录是最清楚的例子。模型中，240 t 的纪录列车在 200 km/h 时阻力为 43.9 kN；在 1 比 200 的下坡，重力会抵消其中 19.9 kN。在模型中，从 120 km/h 开始下坡，调节阀全开、截止率 40%，绿头鸭号会超过 200 km/h，正如 National Railway Museum 所说，真车在 Stoke Bank 做到的那样。相同列车在平道上，模型约能达到 176 km/h。

数车轮：怀特轮式

机车按车轮命名。US National Park Service 在 Steamtown 藏品研究中介绍的怀特轮式，把两侧车轮从前往后分组计数：前导向转向架的导轮、动轮、从轮。火箭号是 0-2-2：没有导轮，一对动轮，一对从轮。绿头鸭号是 4-6-2。大男孩号有两组动轮，是 4-8-8-4。

美国给这些轮式起了名称。4-4-0 称 American，4-6-2 称 Pacific，2-8-2 称 Mikado。韩国使用同样的类型，但采用日语简称。义王铁道博物馆解释说，Pashi 来自 Pacific，Mika 来自 Mikado，Pashi 大约从 1922 年起担当首尔至釜山的快车客运，而 Mika 大约在 1919 年引进，用于釜山至新义州的货运。

导轮引导机车进入曲线，从轮则承受太大而无法放进动轮之间的火箱重量。更多动轮能把更多重量压在钢轨上，增强黏着力，适合货运；较大的动轮在相同速度下每分钟转数更少，适合客车。实验室有十六种侧视轮式测验：连续答对三种名称。

约翰牛号与美国 4-4-0 型

Smithsonian 的 National Museum of American History 收藏着约翰牛号，由英国 Robert Stephenson & Co. 于 1831 年为 Camden and Amboy Railroad 制造，原本是标准的 Planet 型 0-4-0。它由年轻的汽船机械师 Isaac Dripps 在新泽西组装，博物馆说，他此前从未见过机车。在不平整的美国轨道上，它不断脱轨，于是 Dripps 在前方伸出的框架中加装了一对导轮。博物馆说，这种导向转向架后来被几乎所有美国蒸汽机车采用，只有调车机车例外。约翰牛号运营了 35 年；1981 年又再次运行，成为现存仍能工作的最古老机车。

再加一对动轮，前方加四轮转向架，就成了 4-4-0。National Park Service 说，它在 19 世纪中叶的美国非常普遍，以至被称为 American 型。Smithsonian 的木星号，是 Baldwin 于 1876 年为 Santa Cruz Railroad 制造的窄轨 4-4-0，采用均衡悬挂：每个车轮在不平轨道上起伏时，各动轮承受的重量仍大致相同。模型的 4-4-0 采用 1870 年代的总体式样，包括木制司机室、黄铜汽包、菱形防火星烟囱和排障器；尺寸为模型数值。

绿头鸭号与速度纪录

绿头鸭号是一辆 A4，属于 Nigel Gresley 爵士为 London & North Eastern Railway 设计的 35 辆流线型 Pacific 机车之一。Science Museum Group 的记录指出，A4 于 1935 年投入使用，最初四辆涂成银灰色；到 1938 年，标准涂色为绶带蓝。National Railway Museum 说，它们的外形经过风洞优化，以减小空气阻力，使 120 mph 以上的速度成为可能。

1938 年 7 月 3 日，在一系列制动试验中，绿头鸭号在 Grantham 与 Peterborough 之间的 Stoke Bank 达到 126 mph。博物馆博客说，这次运行是以制动试验为名进行的，其运行记述还指出，机车后方的测力车在下坡中记录了连续五英里的 120 mph。这辆车是一座流动实验室，把列车速度记录在纸卷上。绿头鸭号司机室里法国设计的 Flaman 速度记录仪至今仍在。

126 mph 约为 203 km/h，至今仍是蒸汽机车纪录。这并非首次有人声称蒸汽机车超过 100 mph。Science Museum Group 藏品中的一封信，谈到公布计时员于 1904 年 5 月 9 日在 City of Truro 车后测得的 102.3 mph；然而，National Railway Museum 把 1934 年的飞翔的苏格兰人号称为正式认定的首辆达到 100 mph 的蒸汽机车。实验室的纪录图表把 1904 年的数值标为非正式纪录。

绿头鸭号于 1963 年退役，在 Clapham 的 Museum of British Transport 展出；自约克 National Railway Museum 于 1975 年开放以来，它一直陈列在该馆大厅。

大男孩号

为了让重载货车越过山地，Union Pacific 委托 American Locomotive Company 制造了 25 辆大男孩号，1941 年造了 20 辆，1944 年造了五辆。National Park Service 在 Steamtown National Historic Site 保存着 4012 号，介绍说它们为强大牵引能力而造：在犹他州和怀俄明州山区，以 40 mph 牵引 120 辆、3,800 吨的列车。每辆有 16 个直径 68 英寸的动轮，炉排面积为 150 平方英尺，大小烟管总长超过一英里；连煤水车全长 132 英尺 9 英寸，整备重量为 1,189,500 磅。

这么长的机车若采用刚性车架，就无法通过急曲线，因此前面一组动轮装在独立车架上，与其余部分铰接，每组都有自己的一对汽缸。NPS 把这种铰接设计归功于瑞士设计师 Anatole Mallet，还补充了一个多数人意想不到的事实：大男孩号虽然最重，却不是功率最大的机车。

模型中，大男孩号在平道上牵引 3,447 t，也就是 3,800 短吨的公制换算值，能达到约 100 km/h；峰值功率约为 6,300 hp，而 NPS 给出的数值是 6,200 hp。25 辆中有八辆留存。4014 号于 2019 年修复运行；Smithsonian 杂志报道，2026 年 7 月，它为纪念美国建国 250 周年横穿美国。

韩国的蒸汽机车

韩国铁路始于蒸汽时代。Encyclopedia of Korean Culture 说，1899 年 9 月 18 日，京仁线鹭梁津至仁川区间首次开行列车，机车由美国 Brooks 制造；Korea Rail Industry Information Center 把它描述为 Mogul 型水柜机车。1905 年从美国引进 Prairie 型水柜机车和 Teou 型煤水车机车，1911 年引进 American 型煤水车机车，1914 年引进过热式机车，1919 年引进 Mika 型，1921 年与 1923 年引进 Pashi 型。1927 年，首尔工厂制造了两辆 Teou 型，是韩国制造的第一批机车。

同一份历史记载说，1945 年 12 月 27 日，韩国工程师制造的第一辆机车在永登浦至水原间试运行：2,000 马力，可牵引 20 辆客车以 100 km/h 行驶。电传动柴油机车在朝鲜战争期间到来；1967 年 8 月 31 日之后，蒸汽机车停止在韩国干线运行。

数辆机车保存为国家登录遗产，登录日期为 2008 年 10 月 17 日。Pashi 23 号在日本制造，1942 年在首尔工厂组装，是韩国仅存的 Pashi；Heritage Service 列出的动轮直径为 1,850 mm，高度 4,750 mm。解放后，它改烧重油，一直在干线牵引客车到 1960 年代；2024 年在义王铁道博物馆完成保护修复。1944 年的 Mika 304 号位于济州三无公园。位于大田国立显忠院的 Mika 129 号于 2025 年 6 月 12 日被撤销登录。

1988 年开放的铁道博物馆还保存着 Teou 700 号。它于 1914 年制造，1919 至 1935 年间运行，后来在铁路学校剖开，用了 80 多年，向学生展示机车内部如何工作，就像本展品剖开的锅炉和汽缸一样。

调头与加水

在线路终点，如果机车返回时需要烟囱朝前，就要调头。模型的转车台中，机车和煤水车停在圆形坑内的桥面上，桥面绕中央支点转动，两端车轮沿圆形钢轨行走。使用箭头或「转车台」滑块，使它转向相反方向；任务要求转到 180°，误差不超过一度。转车台必须长于所服务的最长机车及煤水车，模型的坑直径为 44 m，足以容纳大男孩号。

水远比煤先用完。模型中每千克煤可蒸发六至七千克水，因此煤水车携带的水，重量是煤的数倍。模型中 Pashi 的煤水车装有 25,000 升水，约够锅炉全负荷工作两小时。站台水鹤的吊臂转到煤水车注水口上方，皮制软管向水箱加水。打开「查看内部」，就能看见煤水车水位上升。

模型与真实机车的区别

六辆机车按各类型的总体比例制作，并非依据制造商图纸，也没有车号、制造铭牌或标志。有资料提供尺寸时就采用资料值：绿头鸭号的 2,032 mm 动轮和 104.6 t、Pashi 的 1,850 mm 动轮、Mika 的 1,450 mm 动轮和 90.65 t、大男孩号的 68 英寸动轮及总重。汽缸尺寸、压力、锅炉产汽量和其余数据均为模型数值。

锅炉被视为一个热水储存体，压力随产汽与耗汽之差升降。炉火用一个跟随投煤率变化、受通风限制的数值表示。真实锅炉的响应更慢，真实投煤也是需要多年学习的手艺。汽缸内的蒸汽沿简单曲线膨胀；真实汽缸会向缸壁散热，汽口对蒸汽的节流作用，模型只用一个随活塞速度增大的系数作近似。列车阻力遵循 Davis 公式，忽略曲线。除你设置的坡度外，轨道都是平直的；模型施加坡度影响时，不会让场景倾斜。

时间可以减慢到十分之一，以观察配汽机构，也可加快到三十倍，完成整段爬坡。乘务人员和站台上的人都是表面光滑、没有面部特征的人体模型。