GP40型柴油机车

發展歷史

在1960年代中期以前，電力傳動柴油機車大多採用直流電力傳動裝置，由柴油機帶動直流牽引發電機並向直流牽引馬達供電。1960年代起，柴油機車對於單機功率的要求不斷提高，但直流發電機受到整流子換向條件和體積尺寸的限制，使直流牽引發電機的功率很難超過3000馬力，因此導致了新一代交—直流電傳動裝置的誕生。這種傳動裝置利用交流牽引發電機，通過矽整流裝置使交流電變為直流電，然後再向直流牽引馬達供電。1960年，易安迪公司對一台退役的F9A型柴油機車進行改裝，將其改造成交—直流電傳動裝置的技術試驗平台。。1964年至1965年，易安迪試製了9台SD40X型柴油機車，作為研發中的SD40型柴油機車之技術試驗平台。這批機車採用了SD35型柴油機車的車體底架，裝用新一代的易安迪645系列二行程柴油機，並採用了已經過試驗的交—直流電傳動裝置。
1965年，易安迪公司宣布同時推出9款標準型柴油機車，這一系列的機車實現了高度的標準化，全部採用全新的645系列柴油機，功率等級範圍為1000～6000馬力，3000馬力以上的機車均採用交流牽引發電機，其中GP40型柴油機車就是該系列當中第一款投產的車型。GP40型柴油機車是易安迪公司的標誌性產品之一，若將同等級後繼產品GP40-2型柴油機車計算在內，從1965年開始生產直到1987年停產歷時超逾20年，總產量超過3300台，其中GP40型柴油機車（於1971年停產）超過1200台，而GP40-2型柴油機車亦超過1100台。
易安迪為北美洲的鐵路公司製造了總共1,243台GP40型柴油機車，其中美國本土有28家鐵路公司訂購了1,187台機車，主要用戶包括賓州中央運輸公司、巴爾的摩與俄亥俄鐵路、伊利諾伊中央鐵路、紐約中央鐵路、密爾沃基鐵路、切薩皮克與俄亥俄鐵路、丹佛和格蘭德河西部鐵路、岩島鐵路、伯靈頓鐵路、密蘇里－堪薩斯－德克薩斯鐵路、諾福克和西部鐵路、路易斯維爾和納什維爾鐵路、海岸沿海鐵路、海岸快線鐵路。此外，加拿大國家鐵路訂購了16台機車，墨西哥國家鐵路和奇瓦瓦太平洋鐵路亦訂購了18台機車。

總體布置

GP40型柴油機車是3000馬力的幹線貨運用四軸柴油機車，採用單司機室、底架承載結構、雙側外走廊的罩式車體，車體上部自前向後由電氣室、司機室、動力室、冷卻室四部分組成，其中電氣室一端稱為短罩端，動力室和冷卻室一端稱為長罩端。機車走行部標準配置為兩台布貝格B型二軸轉向架，採用導框式軸箱定位、搖動台式搖枕彈簧懸掛、兩系彈簧懸掛裝置（一係為軸箱螺旋圓彈簧，二係為搖枕鋼板彈簧）、心盤牽引裝置、雙側閘瓦制軔裝置。

動力裝置

與上一代的GP35型柴油機車相比，GP40型柴油機車在動力傳動和控制系統都有較大的變化。動力裝置為一台3000馬力的16-645E3型柴油機，這是一款16氣缸、二行程、水冷式、渦輪增壓的V型柴油機，氣缸直徑為9-1/16英寸（230.2毫米），活塞行程為10英寸（254毫米），額定最高轉速為每分鐘900轉；為了滿足氣缸排量增大所需的輔助空氣，加大了渦輪增壓器的葉輪尺寸，並改變了壓氣機的葉片角度和噴嘴面積；壓縮比與採用渦輪增壓的567D3A型柴油機相同（14.5：1），以降低燃料消耗率。

傳動系統

GP40型柴油機車是易安迪第一款採用交—直流電傳動的量產車型，標誌著電力傳動柴油機車進入第二代的發展階段。柴油機輸出軸通過聯軸器驅動一台AR10型交流發電機，發出的交流電通過大功率矽整流裝置轉換為直流電，然後供給四台D77型直流牽引馬達。AR10型交流發電機為十極三相同步發電機，額定電壓為600伏特，定子及轉子繞組採用H級和F級矽膠絕緣材料。D77型牽引馬達為六極直流串勵馬達，額定電流為1050安培，額定功率為536千瓦，這也是第一款採用杜邦卡普頓聚醯亞胺薄膜作為絕緣材料的牽引馬達。機車設有恆功率勵磁調節系統，採用一個可變電阻的負荷調整器，使發電機勵磁電流隨著負載自動調節，保證牽引發電機隨時保持恆功率運轉，並且達到充分利用柴油機功率的目的。

GP40TC

1966年至1968年，易安迪公司旗下位於加拿大的通用汽車柴油機公司（GMD），為安大略省多倫多GO運輸（GO Transit）設計製造了8台GP40TC型柴油機車，型號中的「TC」代表「Toronto Commuter」（多倫多通勤鐵路）。這是在GP40型柴油機車基礎上，改用SD35型柴油機車的車體底架，將車體長度延長至62英尺8英寸，額外的空間用作設置為旅客列車供電的輔助發電機。隨著GO運輸於1980年代引進了GP40-2W、F59PH型柴油機車，GO運輸於1988年將所有GP40TC型柴油機車轉售給美鐵（Amtrak），並將這批機車配屬於芝加哥用於短途列車。2004年至2005年間，諾福克南方鐵路阿爾圖納工廠為其進行了翻新改造工程，目的是使其達到美國環保局0級（EPA Tier 0）排放標準，改裝內容包括以機械增壓器（羅茨鼓風機）取代渦輪增壓器，柴油機額定功率下降至2000馬力，並對列車供電系統進行了升級。這批機車完成改造後被更名為GP38H-3型柴油機車，被用於牽引工務列車及作為唐伊斯特號列車的備用機車。

GP40P

1968年，新澤西州運輸部出資為新澤西中央鐵路訂購了13台GP40P型柴油機車，並投入到瑞谷線和北澤西海岸線牽引通勤列車。該型機車是在GP40型柴油機車基礎上，改用SD35型柴油機車的車體底架，將車體長度延長至62英尺8英寸，額外的空間用作設置為旅客列車供暖的蒸汽鍋爐。1976年，新澤西中央鐵路宣告破產並由新澤西州運輸部接管，而州運輸部則將客運業務外包給聯合鐵路（Conrail）經營。聯合鐵路一直使用GP40P型柴油機車擔當通勤列車的牽引任務直至1982年底。1983年起，新成立的新澤西公共運輸公司（NJ Transit）接管了聯合鐵路的客運業務，隨後新澤西公共運輸公司對所有GP40P型柴油機車進行了改造，拆除機車上的蒸汽鍋爐，代之以列車供電之輔助發電機，並改稱為GP40PH型柴油機車。1991年至1992年間，新澤西公共運輸公司再次對GP40PH型柴油機車改造以延長其使用壽命，完成改造後改稱為GP40PH-2型柴油機車。

GP40FH-2

1987年，新澤西公共運輸公司與大都會北方鐵路（Metro-North）分別向摩利遜·克努森公司訂購了GP40FH-2型柴油機車。該型機車是重新利用已退役GP40型柴油機車的動力傳動系統、車體底架、司機室，搭配原伯靈頓北方鐵路已退役F45型柴油機車的非承載式棚式車體而構成的翻新車型，車上設有為旅客列車供暖用的蒸汽鍋爐。摩利遜·克努森公司共改造了21台GP40FH-2型柴油機車，其中15台機車交付新澤西公共運輸公司，其餘6台機車則交付大都會北方鐵路。
2003年起，隨著新澤西公共運輸公司引進了PL42AC型柴油機車，GP40FH-2型柴油機車亦開始相繼退役或轉售其他鐵路公司，其中五台機車於2008年由牽引動力工業公司（MPI）改造成MP20型調車機車，七台機車被轉售予艾奧瓦太平洋控股。2007年，大都會北方鐵路對其擁有的GP40FH-2型柴油機車進行改造，現代化改造工程由牽引動力工業公司負責進行，完成改造後的機車改稱為GP40FH-2M型柴油機車。

GP40PH-2

1991年至1992年間，新澤西公共運輸公司對既有的GP40PH型柴油機車進行現代化改造以延長其使用壽命，完成改造後的車輛改稱為GP40PH-2型柴油機車。1993年至1994年，新澤西公共運輸公司分別向兩家公司訂購了共25台客運柴油機車，這兩批機車都是以退役的GP40型貨運機車為基礎，進行了翻新和加裝列車供電系統的改造，劃歸入GP40PH-2型柴油機車序列，其中向摩利遜·克努森公司訂購的6台機車，被稱之為GP40PH-2A型柴油機車；而向聯合鐵路購置的19台機車（原屬賓州中央運輸公司），則被定型為GP40PH-2B型柴油機車。
除此之外，大都會北方鐵路亦於1992年向聯合鐵路訂購了一台客運機車，並由聯合鐵路為其進行列車供電系統的改造，稱之為GP40PH-2M型柴油機車。

GP39H-2

1987年至1989年間，馬里蘭州運輸部（MDOT）向摩利遜·克努森公司訂購了六台GP39H-2型客運柴油機車，並投入到馬里蘭區域通勤鐵路（MARC）運用。GP39H-2型柴油機車是以退役的GP40型柴油機車為基礎，換裝2,300馬力的12-645E3型柴油機，取代了原本的3,000馬力16-645E3型柴油機。由於12氣缸柴油機的尺寸長度較小，騰出的空間用以加裝為列車供電的康明斯輔助柴油發電機組。

GP40WH-2

1991年至1994年間，馬里蘭州運輸部再次向摩利遜·克努森公司訂購客運柴油機車，這次訂購的是19台GP40WH-2型柴油機車，供馬里蘭區域通勤鐵路使用。GP40WH-2型柴油機車是以從CSX運輸和堪薩斯城南方鐵路退役的GP40型柴油機車為基礎，動力裝置和傳動系統均保持不變，但換裝了SD45型柴油機車的散熱器，以及F45型柴油機車的司機室，並加裝為列車供電的康明斯輔助柴油發電機組。