GP50型柴油机车

**GP50 型柴油機車**是美國通用汽車 EMD 公司（GM-EMD）在 1980 年推出的一款電力傳動柴油機車。雖然以銷量而言 GP50 型柴油機車並未獲得成功，但它在 EMD 公司的機車家族歷史中具有承前啟後的過渡作用，它既是 EMD 公司第一款裝備微電腦控制系統並投入批量生產的車型，也是最後一款採用 EMD645 系列柴油機的車型。

## 發展歷史

1970 年代中期，EMDDash 2 系列柴油機車在激烈的美國市場取得成功之後，EMD 公司著手研製下一代柴油機車產品。1977 年，EMD 公司推出作出技術驗證平台的 GP40X 型柴油機車，並交付聖塔菲鐵路、南太平洋鐵路、聯合太平洋鐵路、南方鐵路這四家大型鐵路公司試用，在這些鐵路公司的協助下 EMD 公司對 GP40X 型柴油機車進行了全面的性能試驗和運用考核。1980 年，EMD 公司正式推出以 GP50、SD50 型柴油機車為代表的「50 系列」產品，該系列柴油機車具有許多當時最新的技術。GP50 型機車裝用一台功率為 3500 馬力的 16-645F3B 型柴油機，而上一代 GP40-2 型柴油機車所使用的 16-645E3C 型柴油機功率為 3000 馬力；電力傳動系統採用全新的 D87 型牽引馬達和 AR15 型牽引發電機。同時，GP50 型機車還裝備了已經在 GP40X 型機車上得到驗證的 EMD「超級系列」（Super Series）輪對電子蠕滑控制裝置，可使機車粘著係數在一定條件下最高達到 33%。

然而，曾經被 EMD 公司寄予厚望的「50 系列」柴油機車在投放市場後銷售表現卻未如人意，主要原因是推出時間時間適逢 1980 年代初的美國經濟衰退，加上 1980 年《斯塔格斯鐵路法》的實施帶來的鐵路公司併購潮，主要鐵路公司對於新車採購都抱著審慎態度。除此之外，GP50、SD50 型柴油機車的可靠性方面亦存在著很多問題，特別是故障頻生的 16-645F3B 型柴油機更是對 EMD 公司聲譽的一大打擊，迫使 EMD 公司加快 710 系列柴油機的開發。1983 年，EMD 公司在美國本土的機車銷量首次落後於奇異公司。就在 1980 年代初美國鐵路機車市場蕭條的這段時間內，奇異公司開發出新一代的「Dash 8」系列柴油機車，這種機車在牽引能力、燃油經濟性、運用可靠性等方面都全面優於 EMD 的「50 系列」機車。1984 年，意欲收復失地的 EMD 公司宣布推出以 GP60、SD60 型柴油機車為代表的「60 系列」產品，而「50 系列」機車亦在推出短短五年之後的 1985 年停產。1980 年至 1985 年間，EMD 公司製造了共 278 台 GP50 型柴油機車，主要用戶包括南方鐵路、伯靈頓北方鐵路、芝加哥和西北鐵路、聖塔菲鐵路、密蘇里太平洋鐵路。

## 技術特點

### 總體布置

GP50 型柴油機車是 3500 馬力的幹線貨運用四軸柴油機車，機車總體布置延續了調車柴油機車的基本形式，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。柴油機進氣和電氣裝置的冷卻空氣均經過離心式空氣濾清器，並將通過發電機的部分冷卻空氣導入到動力室內，從而使動力室內的空氣壓力保存為微正壓，以減少灰塵進入車內。為了將軸重限制在與 GP40-2 型柴油機車相同的 29.5 噸以內，GP50 型柴油機車採用了由較薄鋼板焊接而成的高強度主底盤中梁，降低了車體下部結構重量。為了符合美國聯邦政府於 1980 年 1 月頒布生效、關於限制鐵路沿線噪聲的若干標準，GP50 型柴油機車設有排氣消聲器和低噪音冷卻風扇。機車走行部標準配置為兩台布貝格 M 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。EMD 公司還提供 HT-B 輕型轉向架的安裝選項，這種轉向架採用人字形橡膠彈簧作為二次懸吊，可以改善機車運轉平穩性並減少維護，但由於價格較高且出於標準化的考慮，沒有鐵路公司願意採用這種特殊的轉向架。

### 柴油機

動力裝置為一台 16 氣缸、二行程、水冷式、渦輪增壓的 16-645F3B 型柴油機，氣缸直徑為 230 毫米，活塞行程為 254 毫米，當轉速為每分鐘 950 轉時的標定功率為 3800 馬力，裝車運用功率為 3500 馬力。該型柴油機是在以往使用的 645E 型柴油機基礎上強化而成，主要特點包括採用增加強度的曲軸和曲軸箱、裝用了新型渦輪增壓器、經過雷射表面強化處理的氣缸套、氣缸蓋至機體採用整體側板夾緊等。為了改善 GP50 型機車的燃油經濟性，柴油機空轉最低轉速由 645E 型柴油機的每分鐘 315 轉，降低至 645F 型柴油機的每分鐘 250 轉。

### 傳動系統

傳動系統採用交 — 直流電傳動，柴油機直接驅動一台 AR15 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 D87 型直流牽引馬達。AR15 型牽引發電機採用矽橡膠絕緣的分離式定子線圈，這種線圈結構是為了滿足強電流工況之需要而設計的，發電機持續電流高達 4680 安培，額定電壓為 1350 伏特。四台牽引馬達則通過整流器端子實行固定並聯，這樣可以使機車可以獲得較寬廣的恆功速度範圍，而無需改變牽引馬達的聯接方式或進行磁場削弱。D87 型牽引馬達是在以往的 D77 型牽引馬達基礎上強化而成的六極直流串勵馬達，額定電流為 1050 安培，額定功率為 536 千瓦，電樞線圈沿用杜邦卡普頓聚醯亞胺薄膜作為絕緣材料，主極線圈則使用矽橡膠絕緣。為了提高牽引馬達的換向性能和延長電刷壽命，將補償線圈匝數從 D77 型牽引馬達的 14 匝增加至 17 匝，主極線圈用銅量亦比 D77 型牽引馬達增加 16%。牽引馬達採用軸懸式驅動方式，牽引齒輪傳動比為 4.13（62：15）。

### 控制系統

GP50 型柴油機車的控制電路延續了自 EMDDash 2 系列開始採用的模組化電子控制系統。控制電路採用模組化電子控制系統，全部控制電路及保護系統分裝在多塊印刷電路板插件上，便於迅速查找故障並節省維護時間。GP50 型柴油機車設有由微處理器控制的 EMD「超級系列」輪對電子蠕滑控制裝置，利用都卜勒雷達來測量機車實際移動速度，並由相應自動調節供給牽引馬達的電流，使機車在各種運用條件下的粘著係數得到大幅提高。由於該測速裝置的頻段頗為接近警察執法部門使用的雷達槍，因此一般的汽車用雷達探測器也可能偵測到行駛中的 GP50 型柴油機車。

## 參見

* GP40-2 型柴油機車
* GP40X 型柴油機車
* SD50 型柴油機車

## 參考書目

* 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.

## 參考文獻