【科普】曾經(jīng)存在過的六千英制馬力——美國聯(lián)合太平洋鐵路SD90(43)AC型內(nèi)燃機(jī)車

文章作者:FOREVER CHANGZHENSKY(ACFUN、BILIBILI、百度、頭條、微博和知乎昵稱:寧柳跨越)
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為了我們大家
概述
SD90MAC型內(nèi)燃機(jī)車,是美國易安迪公司于1995年研制的一種裝用一組柴油發(fā)電機(jī)組、裝車功率為6000 hp(4470 kW)的交—直—交電傳動(dòng)干線貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車。但實(shí)際投產(chǎn)的版本卻是裝車功率為4300 hp(3210 kW)的降功率版——SD9043MAC型內(nèi)燃機(jī)車占多數(shù)。

本文即介紹交付給美國聯(lián)合太平洋鐵路公司的4300 hp版SD9043MAC型內(nèi)燃機(jī)車——SD9043AC型內(nèi)燃機(jī)車,以及6000 hp版SD90AC-H型內(nèi)燃機(jī)車——SD90AC型內(nèi)燃機(jī)車。
機(jī)車研制經(jīng)過
20世紀(jì)60年代,美國易安迪公司根據(jù)美國聯(lián)合太平洋鐵路公司提出的大功率內(nèi)燃機(jī)車需求,先后研制了三款裝用兩組柴油發(fā)電機(jī)組、走行部為八對(duì)動(dòng)輪的電傳動(dòng)干線貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車,分別為“B單元”DD35型內(nèi)燃機(jī)車、“A單元”DD35A型內(nèi)燃機(jī)車,以及改用交—直電傳動(dòng)的“百年紀(jì)念”DDA40X型內(nèi)燃機(jī)車。

到1986年時(shí),上述這些內(nèi)燃機(jī)車車型均已退役,但聯(lián)合太平洋鐵路仍未就此放棄對(duì)單節(jié)大功率內(nèi)燃機(jī)車的需求。而易安迪公司在1992年在成功推出交—直—交電傳動(dòng)SD70MAC型內(nèi)燃機(jī)車之后,又于1995年推出在相同技術(shù)平臺(tái)上開發(fā)、但裝用不同功率等級(jí)的柴油機(jī)的三款內(nèi)燃機(jī)車:
第一款:裝用一臺(tái)裝車功率為5000 hp(3730 kW)的20氣缸二沖程20-710G3B-ES型柴油機(jī)的SD80MAC型內(nèi)燃機(jī)車;
第二款:裝用一臺(tái)裝車功率為4500 hp(3360 kW)的12氣缸四沖程12-265H型柴油機(jī)的SD89MAC型內(nèi)燃機(jī)車;
第三款:裝用一臺(tái)裝車功率為6000 hp(4470 kW)的16氣缸四沖程16-265H型柴油機(jī)的SD90MAC型內(nèi)燃機(jī)車。
這當(dāng)中SD80MAC型內(nèi)燃機(jī)車由美國聯(lián)合鐵路采購,至于SD90MAC型內(nèi)燃機(jī)車以及改進(jìn)型,則由美國聯(lián)合太平洋鐵路以及加拿大太平洋鐵路所采購。

4300 hp的SD9043AC型(SD9043AC-8000號(hào)~SD9043AC-8308號(hào))
1995年10月至1999年1月間,易安迪公司向聯(lián)合太平洋鐵路交付了309臺(tái)SD90MAC型內(nèi)燃機(jī)車。這些內(nèi)燃機(jī)車原本計(jì)劃安裝一種簡(jiǎn)稱為“H型柴油機(jī)”的四沖程16-265H型柴油機(jī)。然而當(dāng)時(shí)的265H型柴油機(jī)沒有經(jīng)過充分的測(cè)試,在早期暴露出諸如氣缸和曲軸缺陷,以及由于整個(gè)冷卻系統(tǒng)持續(xù)過熱而導(dǎo)致整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉或發(fā)生故障等在內(nèi)的一堆技術(shù)問題。

作為應(yīng)急措施,易安迪公司因此讓這些內(nèi)燃機(jī)車先安裝技術(shù)成熟的4300 hp(3210 kW)二沖程16-710G3C-T1型柴油機(jī),待日后再換裝16-265H型柴油機(jī)。這些機(jī)車因此被易安迪公司定型為SD9043MAC型,而在聯(lián)合太平洋鐵路則被定型為SD9043AC型。


SD80MAC型與SD9043AC型內(nèi)燃機(jī)車均把制動(dòng)電阻以及配套冷卻風(fēng)扇放置在冷卻室后部,但后一款內(nèi)燃機(jī)車的后砂箱注入口比前一款內(nèi)燃機(jī)車更高,且不放置車號(hào)板。


6000 hp的SD90AC型(SD90AC-8500號(hào)~SD90AC-8561號(hào))
1996年,易安迪公司解決了16-265H型柴油機(jī)的技術(shù)問題。此后生產(chǎn)的所有SD90MAC型內(nèi)燃機(jī)車均裝用這款柴油機(jī),也因此被稱為SD90MAC-H型。與SD9043MAC型內(nèi)燃機(jī)車相比,SD90MAC-H型內(nèi)燃機(jī)車的動(dòng)力室兩側(cè)各有一塊傾斜的蓋板。

2年后的1998年,易安迪公司重新設(shè)計(jì)了SD90MAC-H型內(nèi)燃機(jī)車的司機(jī)室,推出了輔助室正門棱角分明、司機(jī)能見度得到提高的新型“二階段司機(jī)室”。這種裝用新型司機(jī)室的SD90MAC-H型內(nèi)燃機(jī)車,也因此被稱為SD90MAC-H2型。

易安迪公司于1998年6月至1999年12月間,向聯(lián)合太平洋鐵路出租了22臺(tái)SD90MAC-H型內(nèi)燃機(jī)車,以及40臺(tái)SD90MAC-H2型內(nèi)燃機(jī)車。不過這兩款內(nèi)燃機(jī)車在聯(lián)合太平洋鐵路內(nèi)部,均被定型為SD90AC型:
SD90AC-8500號(hào)~SD90AC-8521號(hào)(SD90MAC-H型,22臺(tái))
SD90AC-8522號(hào)~SD90AC-8561號(hào)(SD90MAC-H2型,40臺(tái))
但這時(shí)的聯(lián)合太平洋鐵路、加拿大太平洋鐵路,以及美國和加拿大兩國的其他鐵路運(yùn)營商,卻從這場(chǎng)發(fā)生在易安迪公司與通用電氣運(yùn)輸公司之間、以兩敗俱傷結(jié)局告終的6000 hp大功率內(nèi)燃機(jī)車競(jìng)賽中,吸取了這樣一個(gè)教訓(xùn):內(nèi)燃機(jī)車單機(jī)功率太大有時(shí)并不是一件好事。

因此聯(lián)合太平洋鐵路出于運(yùn)營成本考量,就沒有讓300多臺(tái)SD9043AC型內(nèi)燃機(jī)車換裝16-265H型柴油機(jī),也沒有讓110多臺(tái)C6044AC型內(nèi)燃機(jī)車換裝7HDL-16型柴油機(jī);而在裝車功率均為6000 hp的62臺(tái)SD90AC型內(nèi)燃機(jī)車,以及70臺(tái)C60AC型內(nèi)燃機(jī)車到位之后,聯(lián)合太平洋鐵路也轉(zhuǎn)向采購功率為4000至4400 hp等級(jí)的電傳動(dòng)干線貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車,徹底放棄了對(duì)大功率內(nèi)燃機(jī)車的追求。

退役、轉(zhuǎn)售及車號(hào)變動(dòng)
無論是SD9043AC型內(nèi)燃機(jī)車,還是SD90AC型內(nèi)燃機(jī)車,它們的油箱支架周圍的車架上出現(xiàn)裂縫。此外,盡管易安迪公司解決了16-265H型柴油機(jī)的技術(shù)問題,但這款柴油機(jī)仍然存在嚴(yán)重污染空氣及油耗過高的問題,對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性以及大氣和環(huán)境的整體狀況產(chǎn)生負(fù)面影響。此外,美國國家環(huán)境保護(hù)局制定的Tier 2級(jí)鐵路機(jī)車排放標(biāo)準(zhǔn),也于2005年生效,62臺(tái)SD90AC型內(nèi)燃機(jī)車在進(jìn)入這一年后,逐步走向退役。
在2005年12月至2006年2月間,41臺(tái)SD90AC型內(nèi)燃機(jī)車(SD90AC-8500號(hào)、SD90AC-8522號(hào)~SD90AC-8561號(hào)),因?yàn)樽饧s到期,被聯(lián)合太平洋鐵路退還易安迪公司,這些機(jī)車當(dāng)中有17臺(tái)機(jī)車后來被澳大利亞聯(lián)邦西澳大利亞州FMG采礦公司買下,作為自備機(jī)車。

值得一提的是,SD90AC-8559號(hào)機(jī)車在被退還易安迪公司后,于2015年被康明斯公司選中,裝用QSK95型柴油機(jī);賓夕法尼亞州布魯克維爾設(shè)備公司與華盛頓州Sygnet鐵路技術(shù)公司,負(fù)責(zé)這臺(tái)機(jī)車的車體改造。重建后的這臺(tái)機(jī)車被定型為HTL4200AC型。


聯(lián)合太平洋鐵路在把41臺(tái)SD90AC型內(nèi)燃機(jī)車退還易安迪公司的同時(shí),還把其余尚未退役的21臺(tái)同型內(nèi)燃機(jī)車改為“89”開頭的車號(hào),留空的車號(hào)號(hào)段,則被賦予到從易安迪公司采購的SD70ACe型內(nèi)燃機(jī)車:
SD90AC-8501號(hào)~SD90AC-8521號(hào)→SD90AC-8901號(hào)~SD90AC-8921號(hào)
然而,由于這兩款內(nèi)燃機(jī)車輪廓過于相近,加上聯(lián)合太平洋鐵路所用的蒸汽機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車以及燃?xì)廨啓C(jī)車,歷來是車號(hào)數(shù)字字號(hào)比車型代號(hào)字號(hào)更大,以至于“85”開頭車號(hào)的SD70ACe型內(nèi)燃機(jī)車,被一些鐵攝誤認(rèn)作SD90AC型內(nèi)燃機(jī)車。


盡管聯(lián)合太平洋鐵路后來從易安迪公司獲得了這21臺(tái)SD90AC型內(nèi)燃機(jī)車的所有權(quán),但它們最終于2008年6月25日退役。留空的車號(hào)號(hào)段,后來被賦予到從易安迪公司采購的SD70AH型內(nèi)燃機(jī)車。




易安迪公司在向聯(lián)合太平洋鐵路交付SD70AH型內(nèi)燃機(jī)車的同時(shí),為了響應(yīng)于2015年生效的美國國家環(huán)境保護(hù)局Tier 4級(jí)鐵路機(jī)車排放標(biāo)準(zhǔn),在265H型柴油機(jī)的基礎(chǔ)上,研制出采用重新設(shè)計(jì)的缸體、兩級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)(由三個(gè)渦輪增壓器組成),并支持廢氣再循環(huán)的四沖程1010J型柴油機(jī)。

裝用12-1010J型柴油機(jī)的SD70ACe型內(nèi)燃機(jī)車,被易安迪公司定型為SD70ACe-T4型。聯(lián)合太平洋鐵路于2015年至2018年間,采購至少89臺(tái)這款內(nèi)燃機(jī)車,也定型為SD70AH型,但賦予“30”開頭的車號(hào)號(hào)段。這批內(nèi)燃機(jī)車也因此成為聯(lián)合太平洋鐵路在時(shí)隔十多年后,采購的一款裝用易安迪公司制缸徑為265 mm、氣缸排量為1010 in3(16600 cm3)的四沖程柴油機(jī)的內(nèi)燃機(jī)車。

聯(lián)合太平洋鐵路在從易安迪公司采購SD70ACe型內(nèi)燃機(jī)車的同時(shí),還分批從通用電氣運(yùn)輸公司采購“Evolution”C45ACCTE型內(nèi)燃機(jī)車,以及C45AH型內(nèi)燃機(jī)車。

由于這兩款內(nèi)燃內(nèi)燃機(jī)車將采用“80”至“83”開頭的車號(hào)號(hào)段,300多臺(tái)SD9043AC型內(nèi)燃機(jī)車因此被改為“34”至“37”開頭的車號(hào)號(hào)段:
SD9043MAC-8000號(hào)~SD9043MAC-8308號(hào)→SD9043AC-3470號(hào)~SD9043AC-3777號(hào)

重建為SD70ACU型
2014年9月,諾??四戏借F路從聯(lián)合太平洋鐵路購買了100臺(tái)SD9043AC型內(nèi)燃機(jī)車,定型為SD90MAC型,并賦予“72”至“73”開頭的車號(hào)號(hào)段(SD90MAC-7229號(hào)~SD90MAC-7328號(hào))。不過諾??四戏借F路后來在位于賓夕法尼亞州阿爾圖納的原賓夕法尼亞鐵路阿爾圖納工場(chǎng),將這些機(jī)車重建為SD70ACU型內(nèi)燃機(jī)車,但車號(hào)保持不變。

與重建前的SD90MAC型內(nèi)燃機(jī)車相比,SD70ACU型內(nèi)燃機(jī)車的司機(jī)室改用“二階段司機(jī)室”;逆變?cè)O(shè)備也由德國西門子公司制GTO可關(guān)斷晶閘管逆變器,改用日本三菱電子制IGBT絕緣柵雙極晶體管逆變器;但冷卻室端仍保留重建前的特征。


除了諾福克南方鐵路外,另外一家采購SD9043AC型內(nèi)燃機(jī)車的北美一級(jí)鐵路運(yùn)營商——加拿大太平洋鐵路,從聯(lián)合太平洋鐵路買下5臺(tái)同款內(nèi)燃機(jī)車⑴。不過這5臺(tái)機(jī)車當(dāng)中,有2臺(tái)機(jī)車被加拿大太平洋鐵路選中⑵,連同自家當(dāng)初直接從易安迪公司采購的58臺(tái)同款內(nèi)燃機(jī)車,一并被重建為SD70ACU型內(nèi)燃機(jī)車。
至于聯(lián)合太平洋鐵路剩余的200多臺(tái)SD9043AC型內(nèi)燃機(jī)車,等待它們的或許會(huì)是......

技術(shù)數(shù)據(jù)表

注釋
⑴2019年8月,加拿大太平洋鐵路從聯(lián)合太平洋鐵路買下2臺(tái)SD9043AC型內(nèi)燃機(jī)車(SD9043AC-3551號(hào)、SD9043AC-3567號(hào));后于2021年從聯(lián)合太平洋鐵路買下3臺(tái)同款內(nèi)燃機(jī)車(SD9043AC-3649號(hào)、SD9043AC-3712號(hào)、SD9043AC-3747號(hào))。
⑵SD9043AC-3551號(hào)機(jī)車于2020年8月被加拿大太平洋鐵路重建為SD70ACU-7058號(hào)機(jī)車;SD9043AC-3567號(hào)機(jī)車于同時(shí)期被重建為SD70ACU-7059號(hào)機(jī)車。
文章聲明
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參考文獻(xiàn)
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參考鏈接
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完稿時(shí)間:2023年6月19日
A0級(jí)發(fā)表時(shí)間:2023年6月19日
