【電力機車科普】美國賓夕法尼亞鐵路的經典車型——GG1型電力機車
文章作者：西瓜昌真濕基（B站和百度暱稱：寧柳跨越）
提示
- 交—直流電傳動：指電力機車從交流電氣化鐵路接觸網受流，經過變壓-整流後，向直流牽引電機供給直流電。本文提及的美國賓夕法尼亞鐵路GG1型電力機車為交—直流電傳動形式。
- 直—直流電傳動：指電力機車從直流電氣化鐵路接觸網受流，向直流牽引電機供給直流電。蘇聯VL10型、VL11型電力機車以及VL15型電力機車均為直—直流電傳動形式。
概述
賓夕法尼亞鐵路GG1型電力機車⑴是賓夕法尼亞鐵路⑵從1930年代中期至1980年代初廣泛使用的一型客貨兩用電力機車。列車由通用電氣公司和阿爾圖納機車廠⑶生產，從1935年至1943年共生產139臺，運用於美國東北地區賓夕法尼亞鐵路網。該型機車亦被賓夕法尼亞中央鐵路⑷、美國國鐵⑸和新澤西公共運輸公司⑹繼承並繼續使用至1983年方纔全部退役。
製造情況
GG1型機械設計可以追溯到1930年代初期，賓夕法尼亞鐵路向紐黑文鐵路租用數臺「紐黑文EP3型」⑺電力機車。賓州鐵路將其和自身裝備的標準電力機車P5a型⑻進行了一系列比較。1933年，賓州鐵路決定開發新型電力機車替換P5a，向通用電氣公司和西屋公司下達了設計要求：比P5a輕的軸重，功率要超過，極速大於160公里/小時，流線型車身，並具備中央司機室。
1934年8月，兩家公司均完成了設計和原型車製造，並將原型車送至賓夕法尼亞鐵路進行測試通用電氣公司代號為GG1型，西屋公司為R1型⑻。R1型機車就像一臺增大了功率的P5a，僅在長度上略有增加，AAR軸式為2-D-2。兩臺車同時進行了為期十週的測試，在特拉華州克雷芒特的賓州鐵路試驗線以及紐約-費城的東北走廊線上進行實地運營測試。由於R1的軸式較僵硬，通過許多大弧度路段或調車場轉轍器顯得較為困難，故最後賓州鐵路選擇GG1型。
1934年11月10日，賓州鐵路訂購57臺，其中14臺為通用電氣公司在伊利的工廠生產，18臺由阿爾圖納機車廠生產。剩餘20臺的電氣設備由西屋公司在東匹茲堡的工廠生產，底盤由鮑爾溫機車廠在艾迪史頓的工廠生產，最後在阿爾圖納機車廠組裝。1937年至1943年，賓州鐵路向阿爾圖納機車廠增購了81臺機車。GG1型最早全部用於客運服務。
運用歷史
1935年1月28日，賓州鐵路所屬紐約市至華盛頓特區的電氣化改造完成。為慶祝這一盛況，賓州鐵路決定於2月10日開行一趟特別專列，由「PRR 4880」號GG1型牽引。列車從華盛頓特區和費城間做一次往返運行。從費城返回的時候創造了一項1小時50分的世界紀錄。
1950年代中期，鐵路客運衰落後，部分客運機車閑置。賓州鐵路將4801–4857號進行變速齒輪改裝，用於貨物運輸。改裝後機車極速降為140公里/小時，但客運設備和蒸汽加溫裝置仍被保留。這些貨運機車在節日被用於牽引郵政列車，以及每年為在費城舉行的海軍官校-陸軍官校足球賽開行球賽特別列車。
GG1型的外觀設計起初由西屋公司工業設計師唐納德·羅斯科·杜納擔綱，後賓州鐵路僱傭工業設計師雷蒙德·洛威改進外觀。洛威將原型車外板鉚接結構改為焊接，使得外觀平滑。洛威同樣設計了機車塗裝，以不倫瑞克綠色為底，並塗有五條金色細條紋。1952年，賓州鐵路重新以托斯卡納紅作為機車底色，細條紋被簡化成紅色色帶，並且增加了紅色「拱心石」裝飾。
GG1型機車的運營速度為120-128千米/小時，直至1967年10月，部分列車開始以160千米/小時速度運營。美鐵接手賓州鐵路客運後，GG1繼續在美鐵車隊中服役。1970年代末期GG1型在牽引「城際列車」時，速度可達160千米/小時。牽引"美鐵客車"時，GG1主要用於紐約市和華盛頓特區區間，全程359.84千米，耗時3小時20-25分。
1968年賓州鐵路和紐約中央鐵路合併成賓州中央鐵路後，有119臺GG1型現役。1971年，新成立的美鐵以每臺5萬美金的價格向賓州中央鐵路購買了30臺用於客運，租借了10臺機車用作一般用途，11臺用於通勤線路。美鐵對購進的30臺GG1型進行了重新編號，編號從900-929，隨後被重新編號為4900-4929。對於租賃用於一般用途的機車則編號4930-4939。4935號機車則保持原賓州鐵路編號。
GG1型機車兩次被用於牽引葬禮專列。1945年富蘭克林·德拉諾·羅斯福總統去世後，靈柩專列由賓州鐵路GG1型牽引，從華盛頓特區聯合車站駛往紐約賓夕法尼亞車站。1968年6月8日，兩臺賓州中央鐵路GG1型機車亦牽引羅伯特·弗朗西斯·肯尼迪的葬禮專列。
退役情況
美鐵原計劃在1975年用通用電氣公司E60型電力機車⑽取代GG1，但E60型性能並不能令人滿意。試驗中，列車於164公里/小時試驗時出軌，被迫延期。GG1型只能繼續服役。
最終美鐵的選擇是進口兩型輕量級，大馬力的歐洲電力機車：瑞典通用電機公司的Rc4a型機車⑾（美國型號為X995型），以及法國設計的X996型，來取代服役半個世紀的GG1型。最終Rc4a在競爭中勝出。通用汽車的子公司易安迪以許可證方式生產Rc4a型機車的改進型AEM-7型電力機車⑿，並最終取代了GG1型機車。
賓州中央鐵路在放棄鐵路客運後，於1970年破產，資產由政府控制的「聯合鐵路公司」接收。最後一批13臺GG1型在新澤西捷運北澤西海岸線上運用（編號4872–4884），並於1983年10月29日正式退役。
68臺GG1型機車被聯合鐵路接收後繼續用於貨運，直至1980年，聯合鐵路不再使用電氣化線路用作貨物運輸時退役。
保存情況
GG1型產量為139臺，其中15臺為原型機，收藏於各博物館中。由於變壓器成本過高，目前所有的GG1型均無法運行。下列GG1型存留至今：
- PRR/PC/CR 4800：賓夕法尼亞州斯特拉斯堡賓夕法尼亞鐵道博物館，綽號：「老鉚釘」。
- PRR/PC/CR 4859：賓夕法尼亞州哈里斯堡賓夕法尼亞車站，為「賓夕法尼亞州電力機車」。
- PRR/PC/CR/NJT 4876：馬裏蘭州巴爾的摩市巴爾的摩和俄亥俄鐵路博物館。
- PRR/PC/CR/NJT 4877：新澤西州波頓市新澤西鐵路歷史聯合會，綽號「大紅」。
- PRR/PC/CR/NJT 4879：新澤西州波頓市新澤西鐵路歷史聯合會。
- PRR/PC/CR/NJT 4882：印第安納州埃爾克哈特全國紐約中央鐵路博物館（賓州鐵路塗裝）。
- PRR/Amtrak 4890：威斯康星州綠灣國家鐵道博物館。
- PRR 4903/Amtrak 4906：德克薩斯州達拉斯市美國鐵道博物館，該車曾和4901號GG1型在1968年6月8日牽引羅伯特·弗朗西斯·肯尼迪的葬禮專列。
- PRR 4909/Amtrak 4932：紐約州庫珀斯敦「皮革倉庫鐵道博物館」，該車由亨利福特博物館購買。
- PRR 4913/Amtrak 4913：賓夕法尼亞州阿爾通納鐵道工人紀念博物館。
- PRR 4917/Amtrak 4934：紐約州庫珀斯敦「皮革倉庫鐵道博物館」。
- PRR 4918/Amtrak 4916：密蘇裏州聖路易斯市交通運輸博物館。該車曾為史密森尼學會擁有。
- PRR 4919/Amtrak 4917：弗吉尼亞州羅亞諾克弗吉尼亞交通博物館。
- PRR 4927/Amtrak 4939：伊利諾伊州尤寧市伊利諾伊鐵道博物館。
- PRR 4933/Amtrak 4926：紐約州雪城市全國鐵路歷史學會中紐約州展區。其外表被整飾一新，用於紐約州集市展出。
- PRR 4935/Amtrak 4935：賓夕法尼亞州斯特拉斯堡賓夕法尼亞鐵道博物館，綽號：黑傑克。
技術設計
GG1型機車適用於11千伏25赫茲交流電氣化鐵路，軸式為2-Co+2-Co，長度為24230毫米，寬度為3150毫米，導從輪輪徑為914毫米，動輪輪徑為1448毫米；整備重量為215噸。機車的牽引電動機小時功率為6000千瓦，持續功率為3450千瓦；牽引力為291千牛；貨運最高速度為90千米/小時，客運最高速度為160千米/小時。
車體
車體置於車架上，並以金屬蒙皮包覆焊接。司機室位於機車中央部位，靠近油冷式變壓器和燃油列車供暖鍋爐。這種佈局最早由賓夕法尼亞鐵路P5型電力機車改進型採用，能較好的適應機車雙向操作，並且在碰撞事故中保護車組安全。車體前後各有一個受電弓，以適應11千伏25赫茲交流電架空電纜。一般情況下，機車使用行駛方向後弓，前弓僅在後弓故障時使用。雙司機室中間為變壓器室，將11千伏變壓至牽引電動機工作電壓。
轉向架
機車兩端各有兩對無動力導輪和拖輪，而轉向架分為前後兩段，由杵臼關節相聯結，使其能通過較小半徑彎道。按蒸汽機車常用華氏式別分類法，每個轉向架輪式為4-6-0（賓夕法尼亞鐵路分類法G類）。兩個轉向架背靠背安裝，故為4-6-0+0-6-4。按照美國鐵路聯盟軸式分類法為2-C+C-2，意思為有兩組動輪，每組三對，前後各兩對無動力輪。
機車裝備有12臺GEA-627-A1型牽引電動機，單臺功率為385馬力（287千瓦）。列車驅動輪直徑為1400毫米，共六軸，空心軸驅動。12臺牽引電動機成對安裝在每一個動輪軸上。
簡評
作為賓夕法尼亞鐵路在20世紀30年代購置的電力機車車型，GG1型機車在某種程度上見證了賓夕法尼亞鐵路的興衰，同時也見證了美國國鐵成立初期的客運機車車隊的發展。而部分改為貨運用途的GG1型機車，也見證了各家鐵路公司的興衰。
注釋
⑴英語：Pennsylvania Railroad class GG1。
⑵英語：Pennsylvania Railroad。該鐵路是美國曾經存在的一個一級鐵路系統，成立於1846年，總部位於費城；是美國於20世紀鐵路歷史上最龐大的鐵路公司，在最高峯時其路網長達16000公里，而在其歷史中賓夕法尼亞鐵路投資或是合併了大大小小總共800家鐵路公司。
⑶英語：Altoona Works。該工廠是賓夕法尼亞鐵路公司於1850年至1925年間在賓夕法尼亞州阿爾圖納市建造的一個大型鐵路工業園區，為鐵路提供機車，火車車廂和相關設備。多年來，它是世界上最大的鐵路車間綜合體。目前該工廠由諾福克南方鐵路運營。
⑷英語：Penn Central Transportation Company。賓夕法尼亞鐵路在1968年時與其競爭對手紐約中央鐵路合併成為賓州中央鐵路。聯邦政府的州際通商委員會在1969年時要求情況不良的紐約紐哈芬哈特福鐵路也被併入賓州中央鐵路。然而隨後因為一連串的事件，例如通貨膨脹、管理不當、異常氣候、以及聯邦政府停止財務支持等因素之下，賓州中央鐵路被迫在1970年6月21日申請破產保護。隨後賓州中央鐵路的路線便被分給聯合鐵路與美鐵。
⑸英語：Amtrak；中文簡稱美國國鐵或美鐵，是美國經營長途和城際鐵路客運的營利性公司。美國國鐵依據《1970年美國鐵路客運服務法案》，於1971年5月1日建立。
⑹英語：NJ Transit。新澤西交通是美國一家州級公立公共交通公司，服務範圍涵蓋新澤西州，以及紐約州奧蘭治郡與羅克蘭郡。它經營了全州範圍的公共汽車、輕軌以及通勤鐵路。其運輸網路不僅連接新澤西州州內的商業和就業中心，也連接了臨近的紐約市和費城。新澤西交通的服務區域多達13790平方千米，為美國服務面積最大的州級公交系統。其公共汽車、通勤鐵路和輕軌鐵路載客量也排全國第三。
⑺英語：Pennsylvania Railroad class P5。1931年到1935年間由西屋、通用電氣以及阿爾圖納機車廠製造92臺機車。機車輪式為4-6-4，兩端各有兩對無動力導輪和拖輪。
⑻英語：New Haven Railroad class EP3。1931年由通用電氣為紐黑文鐵路製造10臺機車。機車輪式為4-8-4，兩端各有兩對無動力導輪和拖輪。起動牽引力為304.25千牛，持續牽引力為80.06千牛，持續功率為2015.26千瓦。
⑼英語：Pennsylvania Railroad class R1。1934年由西屋製造。機車輪式為4-8-4，兩端各有兩對無動力導輪和拖輪。
⑽英語：GE E60。本型電力機車最初是通用電氣為亞利桑那州黑梅薩和鮑威爾湖鐵路煤運列車設計的幹線貨運機車，之後向美國國鐵推出客運版本機車。
⑾瑞典語：Statens J?rnv?gar Rc-lok，瑞典通用電氣公司於1967年到1988年間為瑞典國家鐵路製造的一種四軸電力機車。其中Rc4a型機車整備重量為78噸，牽引力為290千牛。
⑿英語：EMD AEM-7。AEM-7型電力機車是由瑞典通用電氣公司設計，並交由易安迪於1978年到1988年之間製造的一種雙駕駛室、軸配置為Bo-Bo的電力機車，行駛於美國的東北走廊（波士頓至華盛頓）以及賓夕法尼亞州的基斯東走廊（費城與哈里斯堡）之間。到1999年為止，AEM-7型有兩種型式：一種是使用直流牽引電動機的原始型式AEM-7DC型，另一種是使用交流牽引電動機的改進型AEM-7AC型。
參考
The New Haven RR in 1959
The Pennsylvania Railroad GG1
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