グレート・ウェスタン鉄道4000型蒸気機関車()はイギリスのグレート・ウェスタン鉄道(:GWR)が製造した急行旅客列車用テンダー式蒸気機関車の1形式である。各車の固有名から、スター型(Star Class)とも呼ばれる。軸配置はテンホイラー（あるいは2C）。スター型はGWRの機関車総監督（Locomotive Superintendant：1915年に改組で技師長（Chief Mechanic Engineer：CME）に改称）であったジョージ・チャーチウォード（：在任期間：1902年 - 1922年）が1906年にグレート・ウェスタン鉄道スウィンドン工場で試作した、アトランティック形軸配置（あるいは2B1）のテンダー式蒸気機関車であるNo.40 "North Star"を原型とする。このNo.40 North Starはドゥ・グレーン(De Glehn)式複式4気筒構造と、チャーチウォードが独自に設計した単式4気筒構造の比較のために設計されたもので、このNo.40は後者の機構を搭載した最初の機関車となった。GWRでは双方の機構の比較評価試験を行い、最終的にチャーチウォードによる単式4気筒方式の採用が決定された。かくしてセイント型(:2900 - 2955・2971 - 2990・2998)の強化形として、No.40の設計を軸配置4-6-0あるいは2Cに改めた本形式が量産化された。No.40 "North Star"は新機軸である弁装置関係以外のその基本設計の多くを、同時期製作のセイント型に負っている。このため、これを基本として改設計が実施された量産車も基本構造は共通とされ、GWRでNo.1形(Type No.1)と呼ばれる、セイント型で初採用された標準設計ボイラーやセイント型とほぼ共通設計の台枠を備える。ただし、シリンダーが単式4気筒構成となったため、当然にセイント型とは異なる設計のシリンダーブロックが搭載され、動輪周辺の設計が大きく変更された。弁装置は内側2気筒をワルシャート式弁装置で駆動し、左右それぞれの弁装置に連動するロッキングレバーを介して位相差を持たせることで、外側2気筒の弁を開閉させ駆動する仕組みを採用する。こうすることで、多気筒化しつつ弁装置の簡素化を実現している。単式4気筒、つまりボイラーからの蒸気が弁装置を介して直接それぞれのシリンダーに給気される仕組みであるため、4つの気筒は全て同一サイズとなっており、直径×行程が381mm×660mmでセイント型のそれと比較してストロークが100mm近く短く設計されているのが目を引く。気筒の配置は参考とされたドゥ・グレーン式に準じ、車軸との干渉がある内側2気筒は若干フロントデッキに突き出す位置に搭載されて第1動軸をクランク構造として第1動輪を駆動し、通常であれば先台車の前後輪の中央に取り付けられるのが一般的な外側2気筒は、内側2気筒と駆動条件を統一するために取り付け位置を先台車後輪直上に後退させ、メインロッドをセイント型よりも短くした上で同型式と同様に第2動輪を駆動するよう設計されている。この設計により、マスバランスが大きく変化したため各動輪のバランスウェイト配分がセイント型から大きく変更された。No.40とドゥ・グレーン式複式4気筒機との比較検討の末、量産車では効率面で有利とされる複式4気筒ではなくNo.40の単式4気筒が採用された。これは複式4気筒の操作の難しさが問題となったこともあった。だが、それ以上に単式4気筒の場合、それぞれの気筒のバルブタイミングを1/4周期ずつずらすことで連続的かつ平均的な吸排気が可能となって蒸気機関車の燃焼で重要なボイラー通風が改善され、併せてトルク変動も小さく押さえられるという、自社炭鉱産出で高カロリーのウェールズ炭を燃料とするGWRでは無視できないメリットがあった。また、車両サイズを決定する車両限界や建築限界が標準軌間を採用する他の各国よりも小さなイギリスでは、地上施設の制約から外側シリンダ径を無闇に大きくできない、という固有の事情もあった。こうした、さまざまな事情を勘案した上での単式4気筒の採用であったが、結果としてこの方式は大成功を収めた。このスター型の後継機種であるキャッスル型やその上位機種であるキング型に引き続き採用されたのみならず、キング型設計後に請われてGWRからロンドン・ミッドランド・アンド・スコティッシュ鉄道（LMS）に移籍し同社CMEとなったウィリアム・ステニアー()によって同社線に合わせた若干の設計変更を加えた上で設計された、コロネーション クラス（）やプリンセス・ロイヤル クラス（）といった同社の代表車種にも採用されるなど、本型式由来の機構設計は第二次世界大戦終結後のイギリスにおける鉄道国有化までに300両以上の旅客用機関車に採用され、一大勢力をなすに至ったのであった。もっとも、量産車の新造される頃には客車の鋼製化や輸送量の増大などによってNo.40の試作時よりも大きな牽引力が求められるようになっており、量産車ではNo.40の従台車を撤去して第3動輪を設置し、軸配置4-6-0（テンホイラー）に変更されている。本形式の量産車は、Nos.4001 - 4072の72両がスウィンドン工場で1907年から第一次世界大戦に伴う中断を挟んで1922年までにかけて製造された。また、試作車であるNo.40も1909年11月に量産車と同じテンホイラーに大改造の上で本形式に編入され、同車は1912年12月にトップナンバーであるNo.4000に改番された。なお、以後の増備は本形式を基本としつつ、各シリンダの内径と火格子面積を増大して出力の増大を図った改良強化形である、キャッスル型()へ移行している。本形式はGWRの主力機関車の一つとして大量導入され、その強力さからGWRの主要幹線で重用された。1913年には新型の過熱器の導入が全車について開始され性能向上が図られたが、後継となるキャッスル型の就役開始で性能面での陳腐化が目立ち始めた。このため本形式の内、試作車であるNo.4000 "North Star"を含む15両については1925年よりシリンダブロックおよびボイラーの換装を実施の上でキャッスル型に改造編入されたが、残りは1932年より廃車が始まり、国有化後の1957年までに全車廃車となった。現在、No.4003 "Lode Star"がヨークの国立鉄道博物館に静態保存されている。

出典:wikipedia