קטר או לוקומוטיב (מלטינית: loco motivus) הוא רכב מסילתי ללא קיבולת מטען, המספק כוח הנעה לרכבת. להבדיל, רכבות רבות כוללות כלי רכב בעלי הנעה עצמית עם קיבולת מטען משלהם. הם בדרך כלל לא נחשבים לקטרים, וניתן להתייחס אליהם כקרונועים או קרונות רכבת ממונעים. השימוש בכלים בעלי ההנעה העצמית הופך להיות נפוץ יותר ברכבות נוסעים, אבל עדיין נדיר מאוד ברכבות מטען. כלי רכב המספקים כוח לרכבת, אך לרוב אינם נקראים קטרים, בדרך כלל משום שיש להם קיבולת מטען משלהם, או בגלל היותם כמעט ולא מנותקים מהרכבת, נקראים קרונות כוח.
באופן מסורתי, קטרים משכו (גררו) רכבות, על ידי מרכב מיועד המכיל מערכת הנעה הנשלטת על ידי קטרניט. כיום, בעיקר ברכבות נוסעים פרבריות, נפוץ מאוד השימוש ברכבות מו-דו (מושך-דוחף). ברכבות הללו, בכיוון אחד של הנסיעה, הקטר מושך את הרכבת. עם הגעתה של הרכבת לתחנת הקצה, אין צורך להפריד אותו ולהביאו לקצה השני של הרכבת לנסיעה חזרה. נהג הקטר יכול להפעיל את הרכבת בעזרת תא נהג הנמצא בצידה השני ולשלוט מרחוק על הקטר הדוחף את הרכבת בכיוון השני. הדבר נכון במיוחד בקווי רכבת מהירים, כמו רכבות השינקָנְסֶן היפניות ורכבות ה-TGV הצרפתיות.
את המילה קטר חידש דוד ילין.
היסטוריה.
הקטרים המוצלחים הראשונים נבנו על ידי הממציא ריצ'רד טרויטיק מקורנוול, אנגליה. הקטר הראשון שבנה משך רכבת לאורך פסים בבית-היציקה לברזל "פנידרן" (Penydarren) שבווילס החל משנת 1804. הקטר משך רכבת שנשאה 10 טונות ברזל וכן 70 נוסעים בחמישה קרונות לאורך תשעה מייל, אך הרכבת הייתה כבדה מידי בשביל פסי הברזל היצוק שנעשה בהם שימוש באותה תקופה, והקטר ערך בסך הכול שלוש נסיעות בטרם נזנח.
בשנת 1812 תוכנן קטר הסלמנקה, שהוכיח את הכדאיות המסחרית של הנעה באמצעות קיטור, והיה הראשון ששילב שני צילנדרים והראשון שהצליח להמיר תנועה סיבובית במסילה לתנופה קדימה.
בשנת 1813, הצליח ג'ורג' סטיבנסון לשכנע את מנהל מכרה הפחם בו הוא עבד לבנות מכונת קיטור. המרכיב הראשי שגרם להצלחת הקטר היה גלגל מיוחד עם פס פנימי בולט. הפס הבולט איפשר לקטר לנסוע על פסי הרכבת, ולא בתוך פסים משוקעים. זה הקל מאוד על בנייתם של מסוטים ופסי רכבת, ופרץ את הדרך לרכבות המודרניות.
בשנת 1879 התקיימה הנסיעה הנסיונית המוצלחת הראשונה של הקטר החשמלי.
המילה העברית קטר היא למעשה טעות מושרשת (בדומה לקרש האסלה ולפח האשפה, שאינם עשויים כיום עץ או פח). המילה קטר ניתנה לקטר מכיוון שהשתמש בקיטור לצורך יצירת התנועה. ואף על פי שכיום כמעט ואין קטרי קיטור פעילים בקווי רכבת סדירים, עדיין נהוג לקרוא לקטרים כך.
הפרדת הכוח המניע מהקרונות.
יתרונות.
ישנן סיבות היסטוריות רבות שגרמו להפרדת הכוח המניע לקטר נפרד, במקום לשלבו באופן אינטגרלי לתוך הרכבת. חלק מהסיבות הן:
חסרונות.
ישנם מספר חסרונות לקטרי רכבת בהשוואה לרכבות קרונוע.
הנעת קטרים.
הנעת קטרים מתבצעת באמצעות רוב הדרכים המקובלות לייצור אנרגיה. קטרים יכולים לייצר עבודה בעזרת דלק, או לשאוב את האנרגיה שלהם ממקור חיצוני. קטרים מודרניים מופעלים לרוב בהזנה חשמלית חיצונית או באמצעות דיזל. הנעה חשמלית היא בשימוש ברכבות נוסעים בלבד, ולא קיימת תמיד בכל הקווים ברשת. הנעת דיזל קיימת ברכבות משא, וכן במקומות בהן לא קיימת הצדקה להקים תשתית הזנה חשמלית (לדוגמה: תוואי ארוך באזור לא מיושב, תדירות נמוכה מאוד שאינה מצדיקה הקמת תשתית שכזו, תנאי אקלים קיצוניים, ועוד). נהוג לסווג את הקטרים על פי הכוח המניע שלהם.
קיטור.
1. תנור, 3. דוד, 7. כיפה, 8. שסתום ביטחון, 9. שסתום בקרה, 11. הבוכנה עצמה, 12. קונוס, 13. מפיץ אדים, 14. מוט בקרה, 20. בלמים, 21. משאבה, 23. משרוקית/צופר, 24. תיבת החול.
קטרי הרכבת הראשונים שהופיעו במאה ה-19 הונעו בעזרת מנועי קיטור, בתחילה על ידי הבערת עצים, ומאוחר יותר על ידי פחם או נפט. הבעירה שימשה להרתחת דוד מים, וקיטור המים הרותחים הוא שיצר את התנועה. מערכת מכנית של בוכנות, שסתומים וטלטלים העבירה את האנרגיה לגלגלי הקטר. קטר הקיטור נשאר הקטר המצוי ביותר בעולם עד לאחר מלחמת העולם השנייה. תקופת הקיטור ברכבות קשורה בקשר ישיר לתקופת הפחם בעולם. בעשור הראשון של המאה ה-21, קטרי הקיטור הם נדירים, הם משמשים כמעט ורק למשיכת תיירים ורבים מהם מנייטוריים.
קטר הקיטור הראשון נבנה על ידי ריצ'רד טרויטיק, ונסע לראשונה ב-21 בפברואר 1804, אם כי עברו עוד מספר שנים נוספות עד שעיצובם ותכנונם של קטרי קיטור הפך ליעיל ומעשי מבחינה כלכלית. קטר הקיטור "פיירי קווין" (Fairy Queen) שנבנה בשנת 1855, הוא הקטר העתיק ביותר בעולם שעדיין נמצא בשירות קבע. הקטר נוסע בין ניו דלהי ואנוואר שבהודו. הקטר העתיק ביותר בעולם שעדיין ניתן להפעלה נקרא "ג'ון בול" (John Bull). הקטר נבנה בשנת 1831 באנגליה ושמור במצב נייח בארצות הברית, במכון הסמית'סוניאן שבוושינגטון הבירה.
בשיא המהירות לקטר קיטור מחזיק קטר מסדרת A4 של חברת LNER הבריטית, שמו של הקטר "מאלרד" (Mallard) ומספרו 4468. הקטר קבע את שיא המהירות של 203 קמ"ש בעת שהוביל שישה קרונות כמו גם קרון עם מד-כוח ב-3 ביולי 1938. קטרי נוסעים אווירודינמיים (Streamliners) מגרמניה ומארצות הברית קבעו מהירויות דומות מאוד למהירות השיא, ולכן המהירות הזאת נחשבת על ידי רבים כגבול העליון המעשי של קטרים בעלי הנעת קיטור ישירה.
לפני אמצע המאה ה-20, קטרים חשמליים ודיזל-חשמליים החלו להחליף את קטרי הקיטור בשירות הסדיר. קטרי הקיטור פחות יעילים ממקביליהם המודרניים המונעים על ידי חשמל או דיזל, וכן דורשים כוח אדם גדול יותר על מנת לתפעל ולתחזק אותם. רשות הרכבות הבריטית (האחראית על הפעלת הרכבות בבריטניה), הראתה במחקריה שתדלוק והפעלת קטר קיטור עולה פי 2.5 מהפעלת קטר דיזל בעל תפוקת כוח זהה, וכן הקילומטרז' היומי שניתן לגמוא על ידי קטר הקיטור נמוך משמעותית. עם עליית המשכורות של כוח העבודה, במיוחד לאחר מלחמת העולם השנייה, טכנולוגיות חדשות שלא כללו קיטור הפכו ליעילות יותר מבחינה כלכלית. עד סוף שנות ה-70, מרבית המדינות המערביות הוציאו מכלל שימוש את כל קטרי הקיטור שנועדו לשירות נוסעים. קטרי קיטור שנמצאו בשימוש רכבות המשא הוחלפו בדרך כלל מאוחר יותר.
לקראת סוף המאה ה-20, קטרי הקיטור היחידים שנמצאים עדיין בשימוש בצפון אמריקה וכן במדינות אירופה המערבית נמצאים על "מסילות מורשת". המסילות והקטרים הללו משמשים בדרך כלל כאטרקציות לתיירים או למען "חובבי רכבות". אם כי ישנה רשת קטנה של מסילות צרות, שמופעלים עליהן קטרי קיטור במהלך כל השנה, והיא שייכת למערכת התחבורה הציבורית הגרמנית. בסין, קטרי קיטור נמצאו בשימוש שוטף עד לשנת 2004, מכיוון שפחם להנעת הקטרים היה משאב טבע נפוץ במדינה מאשר נפט או דיזל. הודו החליפה את קטרי הקיטור שלה לקטרי דיזל-חשמל או חשמל במהלך שנות ה-80 של המאה ה-20. בחלק מהמסילות ההרריות שנמצאות בגובה רב מפני הים, קטרי קיטור נשארים בשימוש מכיוון שהם הרבה פחות פגיעים לשינויים בלחץ האוויר מקטרי הדיזל.
דיזל.
קטרי הקיטור הוחלפו לבסוף בקטרים בעלי מנועי דיזל. קטרי הדיזל שונים האחד מהשני באופן בו הכוח ממנוע (או מנועי) הדיזל מגיע אל הגלגלים. להבדיל מקטרי הקיטור בהם הכוח הנוצר במנוע מועבר ישירות אל הגלגלים, קטרי הדיזל זקוקים לתמסורת על מנת למנוע את הרס המנוע בשעת פעילות סרק. התמסורות השונות יכולות להיות מכניות, הידראוליות או חשמליות.
קטרי הדיזל דורשים פחות תחזוקה מקטרי הקיטור, וגזי הפליטה שלהם, אם כי עדיין מזהמים, מזיקים פחות מעשן הפחם. קטרי הדיזל דורשים צוות קטן יותר כדי להפעיל אותם, וכן פחות כוח אדם כדי לתפעל את בתי המשאבה הדרושים על מנת למלא מחדש את מאגר המים שבקטרי הקיטור. הבלמים הדינאמיים של קטרי הדיזל-חשמל הוכיחו את עצמם בשטחים ההרריים.
מצד שני, קטרי דיזל, להבדיל מסוגים אחרים של קטרים, מוגבלים להפעלה בדלק אחד: סולר. הדרישה לדלק הדיזל גבוהה וכפופה לשינויים פוליטיים וכלכליים. בנוסף, פליטת הגזים הופכת אותם ללא מתאימים להפעלה תת-קרקעית, היכן שהקטרים החשמליים נשארים הבחירה המועדפת.
דיזל-מכני.
בתמסורת מכנית נעשה שימוש בגלגלי שיניים (בדומה לתיבת ההילוכים של כלי רכב) להעברת הכוח מהמנוע לגלגלים. שיטה זו יעילה בעיקר עבור קטרים קטנים וחלשים יחסית, שאינם משמשים רכבות נוסעים או משא, אלא מבצעים משימות תחזוקה או עיתוק שונות.
דיזל-הידראולי.
בתמסורת ההידראולית נעשה שימוש בתווך של שמנים. גם לתמסורת זו יש בדרך כלל מספר הילוכים, שהשליטה עליהם נעשית לרוב באופן אוטומטי (בדומה לתיבת הילוכים אוטומטית של רכב). קרונועי ה-IC3 מצוידים במנוע דיזל הידראולי (אף שאינם קטרים אלא קרונועים)
דיזל-חשמלי.
קטרי הדיזל-חשמל הם קטרי הדיזל הנפוצים ביותר בעולם. בקטרים הללו מנוע הדיזל יוצר חשמל בעזרת גנרטור הנמצא בתוך הקטר. החשמל שנוצר בגנרטור מניע את המנועים החשמליים שבתורם מסובבים את הגלגלים. כך שלמעשה, קטר דיזל חשמלי הוא קטר חשמלי הנושא עליו את תחנת הכוח שלו.
אלקטרו-דיזל.