GP40型柴油机车

GP40型柴油机车是美国通用汽车易安迪公司（GM-EMD）在1965年推出的一款柴油机车，也是易安迪公司第一款采用交—直流电传动的柴油机车车型，主要竞争对象是通用电气的U30B型柴油机车，以及美国机车公司的世纪430型柴油机车。 在1960年代中期以前，电力传动柴油机车大多采用直流电力传动装置，由柴油机带动直流牵引发电机并向直流牵引电动机供电。1960年代起，柴油机车对于单机功率的要求不断提高，但直流发电机受到整流子换向条件和体积尺寸的限制，使直流牵引发电机的功率很难超过3000马力，因此导致了新一代交—直流电传动装置的诞生。这种传动装置利用交流牵引发电机，通过硅整流装置使交流电变为直流电，然后再向直流牵引电动机供电。1960年，易安迪公司对一台退役的F9A型柴油机车进行改装，将其改造成交—直流电传动装置的技术试验平台。。1964年至1965年，易安迪试制了9台SD40X型柴油机车，作为研发中的SD40型柴油机车之技术试验平台。这批机车采用了SD35型柴油机车的车体底架，装用新一代的易安迪645系列二冲程柴油机，并采用了已经过试验的交—直流电传动装置。 1965年，易安迪公司宣布同时推出9款标准型柴油机车，这一系列的机车实现了高度的标准化，全部采用全新的645系列柴油机，功率等级范围为1000～6000马力，3000马力以上的机车均采用交流牵引发电机，其中GP40型柴油机车就是该系列当中第一款投产的车型。GP40型柴油机车是易安迪公司的标志性产品之一，若将同等级后继产品GP40-2型柴油机车计算在内，从1965年开始生产直到1987年停产历时超逾20年，总产量超过3300台，其中GP40型柴油机车（于1971年停产）超过1200台，而GP40-2型柴油机车亦超过1100台。 易安迪为北美洲的铁路公司制造了总共1,243台GP40型柴油机车，其中美国本土有28家铁路公司订购了1,187台机车，主要用户包括宾州中央运输公司（英语：Penn Central Transportation Company）、巴爾的摩與俄亥俄鐵路、伊利诺伊中央铁路、紐約中央鐵路、密尔沃基铁路、切薩皮克與俄亥俄鐵路、丹佛和格兰德河西部铁路（英语：Denver and Rio Grande Western Railroad）、岩岛铁路、伯灵顿铁路、密苏里－堪萨斯－德克萨斯铁路（英语：Missouri–Kansas–Texas Railroad）、诺福克和西部铁路（英语：Norfolk and Western Railway）、路易斯维尔和纳什维尔铁路（英语：Louisville and Nashville Railroad）、海岸沿海铁路（英语：Seaboard Coast Line Railroad）、海岸快线铁路（英语：Seaboard Air Line Railroad）。此外，加拿大国家铁路订购了16台机车，墨西哥国家铁路和奇瓦瓦太平洋铁路（英语：Ferrocarril Chihuahua al Pacífico）亦订购了18台机车。 GP40型柴油机车是3000马力的干线货运用四轴柴油机车，采用单司机室、底架承载结构、双侧外走廊的罩式车体，车体上部自前向后由电气室、司机室、动力室、冷却室四部分组成，其中电气室一端称为短罩端，动力室和冷却室一端称为长罩端。机车走行部标准配置为两台布贝格B型二轴转向架，采用导框式轴箱定位、摇动台式摇枕弹簧悬挂、两系弹簧悬挂装置（一系为轴箱螺旋圆弹簧，二系为摇枕钢板弹簧）、心盘牵引装置、双侧闸瓦制动装置。 与上一代的GP35型柴油机车相比，GP40型柴油机车在动力传动和控制系统都有较大的变化。动力装置为一台3000马力的16-645E3型柴油机，这是一款16气缸、二冲程、水冷式、涡轮增压的V型柴油机，气缸直径为9-1/16英寸（230.2毫米），活塞行程为10英寸（254毫米），额定最高转速为每分钟900转；为了满足气缸排量增大所需的辅助空气，加大了涡轮增压器的叶轮尺寸，并改变了压气机的叶片角度和喷嘴面积；压缩比与采用涡轮增压的567D3A型柴油机相同（14.5：1），以降低燃料消耗率。 GP40型柴油机车是易安迪第一款采用交—直流电传动的量产车型，标志着电力传动柴油机车进入第二代的发展阶段。柴油机输出轴通过联轴器驱动一台AR10型交流发电机，发出的交流电通过大功率硅整流装置转换为直流电，然后供给四台D77型直流牵引电动机。AR10型交流发电机为十极三相同步发电机，额定电压为600伏特，定子及转子绕组采用H级和F级硅胶绝缘材料。D77型牵引电动机为六极直流串励电动机，额定电流为1050安培，额定功率为536千瓦，这也是第一款采用杜邦卡普顿（英语：Kapton）聚酰亚胺薄膜作为绝缘材料的牵引电动机。机车设有恒功率励磁调节系统，采用一个可变电阻的负荷调整器，使发电机励磁电流随着负载自动调节，保证牵引发电机随时保持恒功率运转，并且达到充分利用柴油机功率的目的。 1966年至1968年，易安迪公司旗下位于加拿大的通用汽车柴油机公司（GMD），为安大略省多伦多GO运输（GO Transit）设计制造了8台GP40TC型柴油机车，型号中的“TC”代表“Toronto Commuter”（多伦多通勤铁路）。这是在GP40型柴油机车基础上，改用SD35型柴油机车的车体底架，将车体长度延长至62英尺8英寸，额外的空间用作设置为旅客列车供电的辅助发电机。随着GO运输于1980年代引进了GP40-2W、F59PH型柴油机车，GO运输于1988年将所有GP40TC型柴油机车转售给美铁（Amtrak），并将这批机车配属于芝加哥用于短途列车。2004年至2005年间，诺福克南方铁路阿尔图纳工厂为其进行了翻新改造工程，目的是使其达到美国环保局0级（EPA Tier 0）排放标准，改装内容包括以机械增压器（罗茨鼓风机）取代涡轮增压器，柴油机额定功率下降至2000马力，并对列车供电系统进行了升级。这批机车完成改造后被更名为GP38H-3型柴油机车，被用于牵引工务列车及作为唐伊斯特号列车（英语：Downeaster (train)）的备用机车。 1968年，新泽西州运输部（英语：New Jersey Department of Transportation）出资为新泽西中央铁路（英语：Central Railroad of New Jersey）订购了13台GP40P型柴油机车，并投入到瑞谷线（英语：Raritan Valley Line）和北泽西海岸线（英语：North Jersey Coast Line）牵引通勤列车。该型机车是在GP40型柴油机车基础上，改用SD35型柴油机车的车体底架，将车体长度延长至62英尺8英寸，额外的空间用作设置为旅客列车供暖的蒸汽锅炉。1976年，新泽西中央铁路宣告破产并由新泽西州运输部接管，而州运输部则将客运业务外包给联合铁路（Conrail）经营。联合铁路一直使用GP40P型柴油机车担当通勤列车的牵引任务直至1982年底。1983年起，新成立的新泽西公共交通公司（NJ Transit）接管了联合铁路的客运业务，随后新泽西公共交通公司对所有GP40P型柴油机车进行了改造，拆除机车上的蒸汽锅炉，代之以列车供电之辅助发电机，并改称为GP40PH型柴油机车。1991年至1992年间，新泽西公共交通公司再次对GP40PH型柴油机车改造以延长其使用寿命，完成改造后改称为GP40PH-2型柴油机车。 1987年，新泽西公共交通公司与大都會北方鐵路（Metro-North）分别向摩利逊·克努森公司订购了GP40FH-2型柴油机车。该型机车是重新利用已退役GP40型柴油机车的动力传动系统、车体底架、司机室，搭配原伯灵顿北方铁路已退役F45型柴油机车的非承载式棚式车体而构成的翻新车型，车上设有为旅客列车供暖用的蒸汽锅炉。摩利逊·克努森公司共改造了21台GP40FH-2型柴油机车，其中15台机车交付新泽西公共交通公司，其余6台机车则交付大都會北方鐵路。 2003年起，随着新泽西公共交通公司引进了PL42AC型柴油机车（英语：Alstom PL42AC），GP40FH-2型柴油机车亦开始相继退役或转售其他铁路公司，其中五台机车于2008年由牵引动力工业公司（MPI）改造成MP20型调车机车，七台机车被转售予艾奥瓦太平洋控股（英语：Iowa Pacific Holdings）。2007年，大都會北方鐵路对其拥有的GP40FH-2型柴油机车进行改造，现代化改造工程由牵引动力工业公司负责进行，完成改造后的机车改称为GP40FH-2M型柴油机车。 1991年至1992年间，新泽西公共交通公司对既有的GP40PH型柴油机车进行现代化改造以延长其使用寿命，完成改造后的车辆改称为GP40PH-2型柴油机车。1993年至1994年，新泽西公共交通公司分别向两家公司订购了共25台客运柴油机车，这两批机车都是以退役的GP40型货运机车为基础，进行了翻新和加装列车供电系统的改造，划归入GP40PH-2型柴油机车序列，其中向摩利逊·克努森公司订购的6台机车，被称之为GP40PH-2A型柴油机车；而向联合铁路购置的19台机车（原属宾州中央运输公司），则被定型为GP40PH-2B型柴油机车。 除此之外，大都會北方鐵路亦于1992年向联合铁路订购了一台客运机车，并由联合铁路为其进行列车供电系统的改造，称之为GP40PH-2M型柴油机车。 1987年至1989年间，马里兰州运输部（MDOT）向摩利逊·克努森公司订购了六台GP39H-2型客运柴油机车，并投入到馬里蘭區域通勤鐵路（MARC）运用。GP39H-2型柴油机车是以退役的GP40型柴油机车为基础，换装2,300马力的12-645E3型柴油机，取代了原本的3,000马力16-645E3型柴油机。由于12气缸柴油机的尺寸长度较小，腾出的空间用以加装为列车供电的康明斯辅助柴油发电机组。 1991年至1994年间，马里兰州运输部再次向摩利逊·克努森公司订购客运柴油机车，这次订购的是19台GP40WH-2型柴油机车，供馬里蘭區域通勤鐵路使用。GP40WH-2型柴油机车是以从CSX运输和堪萨斯城南方铁路退役的GP40型柴油机车为基础，动力装置和传动系统均保持不变，但换装了SD45型柴油机车的散热器，以及F45型柴油机车的司机室，并加装为列车供电的康明斯辅助柴油发电机组。 GP35型柴油机车 GP38型柴油机车 SD40型柴油机车 SD38型柴油机车 Solomon, Brian. The American Diesel Locomotive. Osceola, WI, USA: MBI Publishing. 2000. ISBN 0760306664.  Solomon, Brian. EMD Locomotives. St. Paul, MN, USA: Voyageur Press. 2006. ISBN 9780760323960.  Solomon, Brian. North American Locomotives: A Railroad-by-Railroad Photohistory. Minneapolis, MN, USA: Voyageur Press. 2012:  . ISBN 9780760343708.  EMDX F9 462. Flickr. [2017-02-16]. （原始内容存档于2017-02-16）.  Wilson, Jeff. The Model Railroader's Guide to Diesel Locomotives. Kalmbach Publishing. 2009 [2017-02-17]. （原始内容存档于2021-01-21）.  AltoonaWorks.info -- AMTK GP38H-3 Rebuilds. Altoona Works. [2017-02-17]. （原始内容存档于2017-09-07）.  EMD GP40P. CRHS Conrail Photo Archive. [2017-02-22]. （原始内容存档于2020-02-24） （英语）.  TrainLife - July 1989 - Page 21. original.trainlife.com. [2017-02-24]. （原始内容存档于2017-02-24） （英语）.  维基共享资源上的相关多媒体资源：GP40型柴油机车 鐵路主題