【电力机车科普】美国宾夕法尼亚铁路的经典车型——GG1型电力机车
文章作者：西瓜昌真湿基（B站和百度昵称：宁柳跨越）
提示
- 交—直流电传动：指电力机车从交流电气化铁路接触网受流，经过变压-整流后，向直流牵引电机供给直流电。本文提及的美国宾夕法尼亚铁路GG1型电力机车为交—直流电传动形式。
- 直—直流电传动：指电力机车从直流电气化铁路接触网受流，向直流牵引电机供给直流电。苏联VL10型、VL11型电力机车以及VL15型电力机车均为直—直流电传动形式。
概述
宾夕法尼亚铁路GG1型电力机车⑴是宾夕法尼亚铁路⑵从1930年代中期至1980年代初广泛使用的一型客货两用电力机车。列车由通用电气公司和阿尔图纳机车厂⑶生产，从1935年至1943年共生产139台，运用于美国东北地区宾夕法尼亚铁路网。该型机车亦被宾夕法尼亚中央铁路⑷、美国国铁⑸和新泽西公共运输公司⑹继承并继续使用至1983年方才全部退役。
制造情况
GG1型机械设计可以追溯到1930年代初期，宾夕法尼亚铁路向纽黑文铁路租用数台「纽黑文EP3型」⑺电力机车。宾州铁路将其和自身装备的标准电力机车P5a型⑻进行了一系列比较。1933年，宾州铁路决定开发新型电力机车替换P5a，向通用电气公司和西屋公司下达了设计要求：比P5a轻的轴重，功率要超过，极速大于160公里/小时，流线型车身，并具备中央司机室。
1934年8月，两家公司均完成了设计和原型车制造，并将原型车送至宾夕法尼亚铁路进行测试通用电气公司代号为GG1型，西屋公司为R1型⑻。R1型机车就像一台增大了功率的P5a，仅在长度上略有增加，AAR轴式为2-D-2。两台车同时进行了为期十周的测试，在特拉华州克雷芒特的宾州铁路试验线以及纽约-费城的东北走廊线上进行实地运营测试。由于R1的轴式较僵硬，通过许多大弧度路段或调车场转辙器显得较为困难，故最后宾州铁路选择GG1型。
1934年11月10日，宾州铁路订购57台，其中14台为通用电气公司在伊利的工厂生产，18台由阿尔图纳机车厂生产。剩余20台的电气设备由西屋公司在东匹兹堡的工厂生产，底盘由鲍尔温机车厂在艾迪史顿的工厂生产，最后在阿尔图纳机车厂组装。1937年至1943年，宾州铁路向阿尔图纳机车厂增购了81台机车。GG1型最早全部用于客运服务。
运用历史
1935年1月28日，宾州铁路所属纽约市至华盛顿特区的电气化改造完成。为庆祝这一盛况，宾州铁路决定于2月10日开行一趟特别专列，由「PRR 4880」号GG1型牵引。列车从华盛顿特区和费城间做一次往返运行。从费城返回的时候创造了一项1小时50分的世界纪录。
1950年代中期，铁路客运衰落后，部分客运机车闲置。宾州铁路将4801–4857号进行变速齿轮改装，用于货物运输。改装后机车极速降为140公里/小时，但客运设备和蒸汽加温装置仍被保留。这些货运机车在节日被用于牵引邮政列车，以及每年为在费城举行的海军官校-陆军官校足球赛开行球赛特别列车。
GG1型的外观设计起初由西屋公司工业设计师唐纳德·罗斯科·杜纳担纲，后宾州铁路雇佣工业设计师雷蒙德·洛威改进外观。洛威将原型车外板铆接结构改为焊接，使得外观平滑。洛威同样设计了机车涂装，以不伦瑞克绿色为底，并涂有五条金色细条纹。1952年，宾州铁路重新以托斯卡纳红作为机车底色，细条纹被简化成红色色带，并且增加了红色「拱心石」装饰。
GG1型机车的运营速度为120-128千米/小时，直至1967年10月，部分列车开始以160千米/小时速度运营。美铁接手宾州铁路客运后，GG1继续在美铁车队中服役。1970年代末期GG1型在牵引「城际列车」时，速度可达160千米/小时。牵引"美铁客车"时，GG1主要用于纽约市和华盛顿特区区间，全程359.84千米，耗时3小时20-25分。
1968年宾州铁路和纽约中央铁路合并成宾州中央铁路后，有119台GG1型现役。1971年，新成立的美铁以每台5万美金的价格向宾州中央铁路购买了30台用于客运，租借了10台机车用作一般用途，11台用于通勤线路。美铁对购进的30台GG1型进行了重新编号，编号从900-929，随后被重新编号为4900-4929。对于租赁用于一般用途的机车则编号4930-4939。4935号机车则保持原宾州铁路编号。
GG1型机车两次被用于牵引葬礼专列。1945年富兰克林·德拉诺·罗斯福总统去世后，灵柩专列由宾州铁路GG1型牵引，从华盛顿特区联合车站驶往纽约宾夕法尼亚车站。1968年6月8日，两台宾州中央铁路GG1型机车亦牵引罗伯特·弗朗西斯·肯尼迪的葬礼专列。
退役情况
美铁原计划在1975年用通用电气公司E60型电力机车⑽取代GG1，但E60型性能并不能令人满意。试验中，列车于164公里/小时试验时出轨，被迫延期。GG1型只能继续服役。
最终美铁的选择是进口两型轻量级，大马力的欧洲电力机车：瑞典通用电机公司的Rc4a型机车⑾（美国型号为X995型），以及法国设计的X996型，来取代服役半个世纪的GG1型。最终Rc4a在竞争中胜出。通用汽车的子公司易安迪以许可证方式生产Rc4a型机车的改进型AEM-7型电力机车⑿，并最终取代了GG1型机车。
宾州中央铁路在放弃铁路客运后，于1970年破产，资产由政府控制的「联合铁路公司」接收。最后一批13台GG1型在新泽西捷运北泽西海岸线上运用（编号4872–4884），并于1983年10月29日正式退役。
68台GG1型机车被联合铁路接收后继续用于货运，直至1980年，联合铁路不再使用电气化线路用作货物运输时退役。
保存情况
GG1型产量为139台，其中15台为原型机，收藏于各博物馆中。由于变压器成本过高，目前所有的GG1型均无法运行。下列GG1型存留至今：
- PRR/PC/CR 4800：宾夕法尼亚州斯特拉斯堡宾夕法尼亚铁道博物馆，绰号：「老铆钉」。
- PRR/PC/CR 4859：宾夕法尼亚州哈里斯堡宾夕法尼亚车站，为「宾夕法尼亚州电力机车」。
- PRR/PC/CR/NJT 4876：马里兰州巴尔的摩市巴尔的摩和俄亥俄铁路博物馆。
- PRR/PC/CR/NJT 4877：新泽西州波顿市新泽西铁路历史联合会，绰号「大红」。
- PRR/PC/CR/NJT 4879：新泽西州波顿市新泽西铁路历史联合会。
- PRR/PC/CR/NJT 4882：印第安纳州埃尔克哈特全国纽约中央铁路博物馆（宾州铁路涂装）。
- PRR/Amtrak 4890：威斯康星州绿湾国家铁道博物馆。
- PRR 4903/Amtrak 4906：德克萨斯州达拉斯市美国铁道博物馆，该车曾和4901号GG1型在1968年6月8日牵引罗伯特·弗朗西斯·肯尼迪的葬礼专列。
- PRR 4909/Amtrak 4932：纽约州库珀斯敦「皮革仓库铁道博物馆」，该车由亨利福特博物馆购买。
- PRR 4913/Amtrak 4913：宾夕法尼亚州阿尔通纳铁道工人纪念博物馆。
- PRR 4917/Amtrak 4934：纽约州库珀斯敦「皮革仓库铁道博物馆」。
- PRR 4918/Amtrak 4916：密苏里州圣路易斯市交通运输博物馆。该车曾为史密森尼学会拥有。
- PRR 4919/Amtrak 4917：弗吉尼亚州罗亚诺克弗吉尼亚交通博物馆。
- PRR 4927/Amtrak 4939：伊利诺伊州尤宁市伊利诺伊铁道博物馆。
- PRR 4933/Amtrak 4926：纽约州雪城市全国铁路历史学会中纽约州展区。其外表被整饰一新，用于纽约州集市展出。
- PRR 4935/Amtrak 4935：宾夕法尼亚州斯特拉斯堡宾夕法尼亚铁道博物馆，绰号：黑杰克。
技术设计
GG1型机车适用于11千伏25赫兹交流电气化铁路，轴式为2-Co+2-Co，长度为24230毫米，宽度为3150毫米，导从轮轮径为914毫米，动轮轮径为1448毫米；整备重量为215吨。机车的牵引电动机小时功率为6000千瓦，持续功率为3450千瓦；牵引力为291千牛；货运最高速度为90千米/小时，客运最高速度为160千米/小时。
车体
车体置于车架上，并以金属蒙皮包覆焊接。司机室位于机车中央部位，靠近油冷式变压器和燃油列车供暖锅炉。这种布局最早由宾夕法尼亚铁路P5型电力机车改进型采用，能较好的适应机车双向操作，并且在碰撞事故中保护车组安全。车体前后各有一个受电弓，以适应11千伏25赫兹交流电架空电缆。一般情况下，机车使用行驶方向后弓，前弓仅在后弓故障时使用。双司机室中间为变压器室，将11千伏变压至牵引电动机工作电压。
转向架
机车两端各有两对无动力导轮和拖轮，而转向架分为前后两段，由杵臼关节相联结，使其能通过较小半径弯道。按蒸汽机车常用华氏式别分类法，每个转向架轮式为4-6-0（宾夕法尼亚铁路分类法G类）。两个转向架背靠背安装，故为4-6-0+0-6-4。按照美国铁路联盟轴式分类法为2-C+C-2，意思为有两组动轮，每组三对，前后各两对无动力轮。
机车装备有12台GEA-627-A1型牵引电动机，单台功率为385马力（287千瓦）。列车驱动轮直径为1400毫米，共六轴，空心轴驱动。12台牵引电动机成对安装在每一个动轮轴上。
简评
作为宾夕法尼亚铁路在20世纪30年代购置的电力机车车型，GG1型机车在某种程度上见证了宾夕法尼亚铁路的兴衰，同时也见证了美国国铁成立初期的客运机车车队的发展。而部分改为货运用途的GG1型机车，也见证了各家铁路公司的兴衰。
注释
⑴英语：Pennsylvania Railroad class GG1。
⑵英语：Pennsylvania Railroad。该铁路是美国曾经存在的一个一级铁路系统，成立于1846年，总部位于费城；是美国于20世纪铁路历史上最庞大的铁路公司，在最高峰时其路网长达16000公里，而在其历史中宾夕法尼亚铁路投资或是合并了大大小小总共800家铁路公司。
⑶英语：Altoona Works。该工厂是宾夕法尼亚铁路公司于1850年至1925年间在宾夕法尼亚州阿尔图纳市建造的一个大型铁路工业园区，为铁路提供机车，火车车厢和相关设备。多年来，它是世界上最大的铁路车间综合体。目前该工厂由诺福克南方铁路运营。
⑷英语：Penn Central Transportation Company。宾夕法尼亚铁路在1968年时与其竞争对手纽约中央铁路合并成为宾州中央铁路。联邦政府的州际通商委员会在1969年时要求情况不良的纽约纽哈芬哈特福铁路也被并入宾州中央铁路。然而随后因为一连串的事件，例如通货膨胀、管理不当、异常气候、以及联邦政府停止财务支持等因素之下，宾州中央铁路被迫在1970年6月21日申请破产保护。随后宾州中央铁路的路线便被分给联合铁路与美铁。
⑸英语：Amtrak；中文简称美国国铁或美铁，是美国经营长途和城际铁路客运的营利性公司。美国国铁依据《1970年美国铁路客运服务法案》，于1971年5月1日建立。
⑹英语：NJ Transit。新泽西交通是美国一家州级公立公共交通公司，服务范围涵盖新泽西州，以及纽约州奥兰治郡与罗克兰郡。它经营了全州范围的公共汽车、轻轨以及通勤铁路。其运输网路不仅连接新泽西州州内的商业和就业中心，也连接了临近的纽约市和费城。新泽西交通的服务区域多达13790平方千米，为美国服务面积最大的州级公交系统。其公共汽车、通勤铁路和轻轨铁路载客量也排全国第三。
⑺英语：Pennsylvania Railroad class P5。1931年到1935年间由西屋、通用电气以及阿尔图纳机车厂制造92台机车。机车轮式为4-6-4，两端各有两对无动力导轮和拖轮。
⑻英语：New Haven Railroad class EP3。1931年由通用电气为纽黑文铁路制造10台机车。机车轮式为4-8-4，两端各有两对无动力导轮和拖轮。起动牵引力为304.25千牛，持续牵引力为80.06千牛，持续功率为2015.26千瓦。
⑼英语：Pennsylvania Railroad class R1。1934年由西屋制造。机车轮式为4-8-4，两端各有两对无动力导轮和拖轮。
⑽英语：GE E60。本型电力机车最初是通用电气为亚利桑那州黑梅萨和鲍威尔湖铁路煤运列车设计的干线货运机车，之后向美国国铁推出客运版本机车。
⑾瑞典语：Statens J?rnv?gar Rc-lok，瑞典通用电气公司于1967年到1988年间为瑞典国家铁路制造的一种四轴电力机车。其中Rc4a型机车整备重量为78吨，牵引力为290千牛。
⑿英语：EMD AEM-7。AEM-7型电力机车是由瑞典通用电气公司设计，并交由易安迪于1978年到1988年之间制造的一种双驾驶室、轴配置为Bo-Bo的电力机车，行驶于美国的东北走廊（波士顿至华盛顿）以及宾夕法尼亚州的基斯东走廊（费城与哈里斯堡）之间。到1999年为止，AEM-7型有两种型式：一种是使用直流牵引电动机的原始型式AEM-7DC型，另一种是使用交流牵引电动机的改进型AEM-7AC型。
参考
The New Haven RR in 1959
The Pennsylvania Railroad GG1
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