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【科普】曾经存在过的六千英制马力——美国联合太平洋铁路SD90(43)AC型内燃机车

2023-06-19 13:21 作者:宁柳跨越  | 我要投稿

文章作者:FOREVER CHANGZHENSKY(ACFUN、BILIBILI、百度、头条、微博和知乎昵称:宁柳跨越)


POUR NOUS TOUS

为了我们大家


概述

SD90MAC型内燃机车,是美国易安迪公司于1995年研制的一种装用一组柴油发电机组、装车功率为6000 hp(4470 kW)的交—直—交电传动干线货运内燃机车。但实际投产的版本却是装车功率为4300 hp(3210 kW)的降功率版——SD9043MAC型内燃机车占多数。

SD9043AC-8000号机车(后SD9043AC-3470号机车;Tim Zatto摄于2008年5月26日)

本文即介绍交付给美国联合太平洋铁路公司的4300 hp版SD9043MAC型内燃机车——SD9043AC型内燃机车,以及6000 hp版SD90AC-H型内燃机车——SD90AC型内燃机车


机车研制经过

20世纪60年代,美国易安迪公司根据美国联合太平洋铁路公司提出的大功率内燃机车需求,先后研制了三款装用两组柴油发电机组、走行部为八对动轮的电传动干线货运内燃机车,分别为“B单元”DD35型内燃机车、“A单元”DD35A型内燃机车,以及改用交—直电传动的“百年纪念”DDA40X型内燃机车。

DDA40X-6902号机车(Ron Hawkins摄于1977年3月20日)

到1986年时,上述这些内燃机车车型均已退役,但联合太平洋铁路仍未就此放弃对单节大功率内燃机车的需求。而易安迪公司在1992年在成功推出交—直—交电传动SD70MAC型内燃机车之后,又于1995年推出在相同技术平台上开发、但装用不同功率等级的柴油机的三款内燃机车:

  1. 第一款:装用一台装车功率为5000 hp(3730 kW)的20气缸二冲程20-710G3B-ES型柴油机的SD80MAC型内燃机车;

  2. 第二款:装用一台装车功率为4500 hp(3360 kW)的12气缸四冲程12-265H型柴油机的SD89MAC型内燃机车;

  3. 第三款:装用一台装车功率为6000 hp(4470 kW)的16气缸四冲程16-265H型柴油机的SD90MAC型内燃机车。

这当中SD80MAC型内燃机车由美国联合铁路采购,至于SD90MAC型内燃机车以及改进型,则由美国联合太平洋铁路以及加拿大太平洋铁路所采购。

联合铁路SD80MAC-4100号机车(Alan Gaines摄于1998年4月5日)


4300 hp的SD9043AC型(SD9043AC-8000号~SD9043AC-8308号)

1995年10月至1999年1月间,易安迪公司向联合太平洋铁路交付了309台SD90MAC型内燃机车。这些内燃机车原本计划安装一种简称为“H型柴油机”的四冲程16-265H型柴油机。然而当时的265H型柴油机没有经过充分的测试,在早期暴露出诸如气缸和曲轴缺陷,以及由于整个冷却系统持续过热而导致整个发动机关闭或发生故障等在内的一堆技术问题。

16-265H型柴油机(佚名摄)

作为应急措施,易安迪公司因此让这些内燃机车先安装技术成熟的4300 hp(3210 kW)二冲程16-710G3C-T1型柴油机,待日后再换装16-265H型柴油机。这些机车因此被易安迪公司定型为SD9043MAC型,而在联合太平洋铁路则被定型为SD9043AC型

相近的16-710G3C-T2型柴油机(Aaron C. Schlegel摄于2013年6月)
SD9043AC-8110号机车司机室特写(Kent Held摄于2012年1月7日)

SD80MAC型与SD9043AC型内燃机车均把制动电阻以及配套冷却风扇放置在冷却室后部,但后一款内燃机车的后砂箱注入口比前一款内燃机车更高,且不放置车号板。

联合铁路SD80MAC-4102号机车冷却室端视角(Dick Leonhardt摄于1999年2月14日)
SD9043AC-8000号机车冷却室端视角(William Colson摄于2007年1月25日)


6000 hp的SD90AC型(SD90AC-8500号~SD90AC-8561号)

1996年,易安迪公司解决了16-265H型柴油机的技术问题。此后生产的所有SD90MAC型内燃机车均装用这款柴油机,也因此被称为SD90MAC-H型。与SD9043MAC型内燃机车相比,SD90MAC-H型内燃机车的动力室两侧各有一块倾斜的盖板。

SD90AC-8503号机车(Mike Danneman摄于1998年2月3日)

2年后的1998年,易安迪公司重新设计了SD90MAC-H型内燃机车的司机室,推出了辅助室正门棱角分明、司机能见度得到提高的新型“二阶段司机室”。这种装用新型司机室的SD90MAC-H型内燃机车,也因此被称为SD90MAC-H2型

SD90AC-8523号(前)与SD90AC-8522号(后)机车(Roger Lalonde摄于1999年5月22日)

易安迪公司于1998年6月至1999年12月间,向联合太平洋铁路出租了22台SD90MAC-H型内燃机车,以及40台SD90MAC-H2型内燃机车。不过这两款内燃机车在联合太平洋铁路内部,均被定型为SD90AC型

  1. SD90AC-8500号~SD90AC-8521号(SD90MAC-H型,22台)

  2. SD90AC-8522号~SD90AC-8561号(SD90MAC-H2型,40台)

但这时的联合太平洋铁路、加拿大太平洋铁路,以及美国和加拿大两国的其他铁路运营商,却从这场发生在易安迪公司与通用电气运输公司之间、以两败俱伤结局告终的6000 hp大功率内燃机车竞赛中,吸取了这样一个教训:内燃机车单机功率太大有时并不是一件好事。

SD90AC-8555号机车司机室特写(Todd Arnett摄于2001年9月22日)

因此联合太平洋铁路出于运营成本考量,就没有让300多台SD9043AC型内燃机车换装16-265H型柴油机,也没有让110多台C6044AC型内燃机车换装7HDL-16型柴油机;而在装车功率均为6000 hp的62台SD90AC型内燃机车,以及70台C60AC型内燃机车到位之后,联合太平洋铁路也转向采购功率为4000至4400 hp等级的电传动干线货运内燃机车,彻底放弃了对大功率内燃机车的追求。

SD90AC-8534号机车司机室司机位特写(Mike Bates摄于2005年7月9日)


退役、转售及车号变动

无论是SD9043AC型内燃机车,还是SD90AC型内燃机车,它们的油箱支架周围的车架上出现裂缝。此外,尽管易安迪公司解决了16-265H型柴油机的技术问题,但这款柴油机仍然存在严重污染空气及油耗过高的问题,对燃油经济性以及大气和环境的整体状况产生负面影响。此外,美国国家环境保护局制定的Tier 2级铁路机车排放标准,也于2005年生效,62台SD90AC型内燃机车在进入这一年后,逐步走向退役。

在2005年12月至2006年2月间,41台SD90AC型内燃机车(SD90AC-8500号、SD90AC-8522号~SD90AC-8561号),因为租约到期,被联合太平洋铁路退还易安迪公司,这些机车当中有17台机车后来被澳大利亚联邦西澳大利亚州FMG采矿公司买下,作为自备机车。

FMG采矿公司SD90MAC-H2-901号机车(原联合太平洋铁路SD90MAC-H2-8522号机车;Toad Montgomery摄于2011年6月8日)

值得一提的是,SD90AC-8559号机车在被退还易安迪公司后,于2015年被康明斯公司选中,装用QSK95型柴油机;宾夕法尼亚州布鲁克维尔设备公司与华盛顿州Sygnet铁路技术公司,负责这台机车的车体改造。重建后的这台机车被定型为HTL4200AC型。

已退还给易安迪公司的SD90AC-8559号机车(Mike Bates摄于2006年10月3日)
HTL4200AC-1019号机车(原SD90AC-8559号机车;Dale A. DeVene Jr.摄于2015年11月9日)

联合太平洋铁路在把41台SD90AC型内燃机车退还易安迪公司的同时,还把其余尚未退役的21台同型内燃机车改为“89”开头的车号,留空的车号号段,则被赋予到从易安迪公司采购的SD70ACe型内燃机车

  1. SD90AC-8501号~SD90AC-8521号→SD90AC-8901号~SD90AC-8921号

然而,由于这两款内燃机车轮廓过于相近,加上联合太平洋铁路所用的蒸汽机车、内燃机车以及燃气轮机车,历来是车号数字字号比车型代号字号更大,以至于“85”开头车号的SD70ACe型内燃机车,被一些铁摄误认作SD90AC型内燃机车

SD90AC-8537号机车(Keith Belk摄于2005年5月26日)
SD70ACe-8537号机车(Max Linder摄于2007年4月28日;原作误报为SD90AC-8537号)

尽管联合太平洋铁路后来从易安迪公司获得了这21台SD90AC型内燃机车的所有权,但它们最终于2008年6月25日退役。留空的车号号段,后来被赋予到从易安迪公司采购的SD70AH型内燃机车

SD90AC-8911号机车(原SD90AC-8511号机车;Paul Rice摄于2008年6月18日)
SD90AC-8911号机车外部布置图(Paul Rice摄于2008年6月18日)
SD70AH-8911号机车(J Fischer摄于2016年2月12日;原作误报为SD90AC-8911号机车)
SD70AH-8911号机车外部布置图(J Fischer摄于2016年2月12日)

易安迪公司在向联合太平洋铁路交付SD70AH型内燃机车的同时,为了响应于2015年生效的美国国家环境保护局Tier 4级铁路机车排放标准,在265H型柴油机的基础上,研制出采用重新设计的缸体、两级涡轮增压系统(由三个涡轮增压器组成),并支持废气再循环的四冲程1010J型柴油机。

12-1010J型柴油机(佚名摄)

装用12-1010J型柴油机的SD70ACe型内燃机车,被易安迪公司定型为SD70ACe-T4型。联合太平洋铁路于2015年至2018年间,采购至少89台这款内燃机车,也定型为SD70AH型,但赋予“30”开头的车号号段。这批内燃机车也因此成为联合太平洋铁路在时隔十多年后,采购的一款装用易安迪公司制缸径为265 mm、气缸排量为1010 in³(16600 cm³)的四冲程柴油机的内燃机车。

SD70AH-3066号机车(Mike Berka摄于2023年5月26日)

联合太平洋铁路在从易安迪公司采购SD70ACe型内燃机车的同时,还分批从通用电气运输公司采购“Evolution”C45ACCTE型内燃机车,以及C45AH型内燃机车

C45ACCTE-8000号机车(Ryan Hahn摄于2019年10月16日)

由于这两款内燃内燃机车将采用“80”至“83”开头的车号号段,300多台SD9043AC型内燃机车因此被改为“34”至“37”开头的车号号段:

  1. SD9043MAC-8000号~SD9043MAC-8308号→SD9043AC-3470号~SD9043AC-3777号

SD9043AC-3470号机车右侧视角(原SD9043AC-8000号机车;Keith B摄于2012年8月7日)


重建为SD70ACU型

2014年9月,诺福克南方铁路从联合太平洋铁路购买了100台SD9043AC型内燃机车,定型为SD90MAC型,并赋予“72”至“73”开头的车号号段(SD90MAC-7229号~SD90MAC-7328号)。不过诺福克南方铁路后来在位于宾夕法尼亚州阿尔图纳的原宾夕法尼亚铁路阿尔图纳工场,将这些机车重建为SD70ACU型内燃机车,但车号保持不变。

诺福克南方铁路SD90MAC-7293号机车右侧视角(原联合太平洋铁路SD9043AC-8065号→SD9043AC-3521号;Jacob Werling摄于2015年8月15日)

与重建前的SD90MAC型内燃机车相比,SD70ACU型内燃机车的司机室改用“二阶段司机室”;逆变设备也由德国西门子公司制GTO可关断晶闸管逆变器,改用日本三菱电子制IGBT绝缘栅双极晶体管逆变器;但冷却室端仍保留重建前的特征。

诺福克南方铁路SD70ACU-7293号机车右侧视角(G Gerard摄于2016年9月3日)
诺福克南方铁路SD70ACU-7265号机车左侧视角(原联合太平洋铁路SD9043MAC-8037号→SD9043AC-3523号;Chris Carangi摄于2016年6月16日)

除了诺福克南方铁路外,另外一家采购SD9043AC型内燃机车的北美一级铁路运营商——加拿大太平洋铁路,从联合太平洋铁路买下5台同款内燃机车⑴。不过这5台机车当中,有2台机车被加拿大太平洋铁路选中⑵,连同自家当初直接从易安迪公司采购的58台同款内燃机车,一并被重建为SD70ACU型内燃机车。

至于联合太平洋铁路剩余的200多台SD9043AC型内燃机车,等待它们的或许会是......

等待拆解的SD9043MAC-3603号等4台SD9043AC型内燃机车(Tom Binger摄于2022年4月26日)


技术数据表

SD9043AC型与SD90AC型内燃机车技术数据表


注释

  1. ⑴2019年8月,加拿大太平洋铁路从联合太平洋铁路买下2台SD9043AC型内燃机车(SD9043AC-3551号、SD9043AC-3567号);后于2021年从联合太平洋铁路买下3台同款内燃机车(SD9043AC-3649号、SD9043AC-3712号、SD9043AC-3747号)。

  2. ⑵SD9043AC-3551号机车于2020年8月被加拿大太平洋铁路重建为SD70ACU-7058号机车;SD9043AC-3567号机车于同时期被重建为SD70ACU-7059号机车。


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参考文献

  1. 《联合太平洋铁路投巨资购买交流传动内燃机车》,程永陆 译,《国外内燃机车》1994年11期,第37页

  2. 《美国内燃机车突破6000马力大关》,Gus Welty 著,杜洁敏 译,《国外内燃机车》1997年08期,第37页~第40页

  3. 《北美内燃机车交流传动的10年——市场发展和技术创新》,Friedrich Bilz、Holger Segerer 著,韩才元 译,《国外内燃机车》1998年05期,第26页~第38页

  4. 《美国大功率内燃机车的现状》,Gus Welty 著,孔丽君 译,《国外内燃机车》1998年06期,第27页~第31页

  5. 《EMD SD80MAC/SD90MAC型机车概述(上)》,张挥宏 译,《国外内燃机车》2000年第4期,第1页~第7页

  6. 《EMD SD80MAC/SD90MAC型机车概述(下)》,张挥宏 译,《国外内燃机车》2000年第5期,第1页~第7页

  7. 《美国GM公司交流传动内燃机车概述》,乔英忍 译,《国外内燃机车》2004年06期,第38页~第39页

  8. 《16V265H型柴油机总体结构概述》,邹宏伟、邢瑜、刘丹 著,《内燃机车》2010年04期,第27页~第30页、第56页


参考链接

  1. https://www.railpictures.net/photo/669778/

  2. https://www.railpictures.net/photo/801543/

  3. http://www.sd80mac.com/sd90mac/roster.html

  4. http://www.nsdash9.com/rosters/7229.html

  5. http://www.altoonaworks.info/rebuilds/fmg_sd9043mac.html

  6. http://www.altoonaworks.info/rebuilds/ns_sd70acu.html

  7. https://cs.trains.com/trn/f/111/p/133950/1505076.aspx

  8. https://www.thedieselshop.us/CP.HTML

  9. https://www.trains.com/trn/news-reviews/news-wire/10-inrd/

  10. http://www.rrpicturearchives.net/locoList.aspx?id=UP&mid=60

  11. http://www.rrpicturearchives.net/locoList.aspx?id=UP&mid=109

  12. http://www.rrpicturearchives.net/locoList.aspx?id=UP&mid=877

  13. http://www.rrpicturearchives.net/locoList.aspx?id=CP&mid=60

  14. http://www.rrpicturearchives.net/locolist.aspx?id=CP&mid=109

  15. http://www.rrpicturearchives.net/locolist.aspx?id=CP&mid=1526


完稿时间:2023年6月19日

A0级发表时间:2023年6月19日



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