燃气轮发电机(50年代的钢超级巨兽，通用电气燃气轮机机车)

上个章节我们介绍了通用电气以及鲍德温公司制造的2款风格不同的蒸汽轮机机车，其实除了这两台以外宾铁公司也有一台S2型蒸汽轮机机车，只不过这台机车并不是电传动而是机械传动因此关于S2型机车的内容我们将在以后蒸汽机车的章节在加以介绍。这个章节我们主要来了解一下通用电气燃气轮机车的内容。

一、机车概况

通用电气燃气轮机机车官方定型GTEL型，是由艾可机车公司和通用电气在1952到1961年期间制造的一个系列燃气轮机电传动机车，机车全部配属于联合太平洋铁路公司，服役时间1952年到1970年。

二、服役状态

联合太平洋公司拥有着一支世界上最庞大的燃气轮机车队。其中50号车是其公司配属的一台该系列机车，这个系列机车是由艾可公司和通用电气公司在1953年正式交付。其实该系列机车分为了3个阶段型号，最早的原型车是在1948年推出。

52号车，该车是第一型号

燃气涡轮的耗油量非常高，其油耗是同等功率柴油机的两倍，考虑到燃油经济性的问题，这个系列选择了比柴油更便宜的重油作为机车燃料，但是重油的黏度非常高，在常温下和焦油或者蜂蜜的粘稠度差不多。为了解决粘稠度带来的流动性差的问题，机车的C单元（燃料车）安装了一个加热器，但是在供送过程中由于温度下降还是会出现流动性缓慢问题，后来通过了改进在供应过程中也增加了加热器，通过将燃料加热到93℃之后送往涡轮。在进行了一系列的改进之后，最终燃料确定为6号重油，这种重油的污染物和溶剂含量更低。不过随着机车的运用，重油燃烧会释放出有一定腐蚀性物质，这些燃烧的灰烬粘在叶片以及沉积在涡轮内导致了很多故障，后来通过改进进气系统来解决了这个问题。不过GTEL系列机车服役时间依然很短，1970年2月全部退役。最后退役的两台机车车号18和26号，生涯末期一直在夏延服役，退役后被送往博物馆。

加挂了燃料车的54号车

虽然服役时间短暂，联合太平洋对该机车的性能表示非常满意，因此该系列机车一直作为主力机车运用，在GTEL的服役期间整个车队承担了全公司10%以上的货物运输量。

三、历史背景

在20世纪30年代，联合太平洋公司为了追寻更强的机车，曾经购买过蒸汽轮机机车并进行试验，但是最终也没有结果。第二次世界大战前，联合太平洋铁路公司开始购进内燃机车，不过因为输出功率的问题都分配在客运车队，联合太平洋尝试用这些机车来替代蒸汽机车，但是由于传动比的问题，4台客运机车才能勉强赶上一台蒸汽机车的牵引力，这种过高的成本必然是不会成功的，因此公司开始寻找更强大的机车。在当时通用电气公司一直在为飞机生产制造燃气轮机，并向联合太平洋提议尝试。联合太平洋方面认为机车的维护成本在很大程度上和动力上挂钩，越强力的机车将更节省资金，最终公司方同意通用电气的提议，将燃气涡轮结合到内燃机车上，这样可以发挥其最大潜力来牵引货运列车。联合太平洋公司治下超长的线路里程以及较高的限速正好让涡轮机车的效率最大化。

在联合太平洋和通用电气达成协议之后，针对其要求制造了第一台原型车，车号101，1948年11月出厂。1949年6月在东北地区进行了运行测试，车号改成了50号，机车被刷成了联合太平洋的黄色标准涂装之后投入测试，不过联合太平洋从来没有用过这种双司机室机车，其外形非常类似艾可公司制造的FA型内燃机车，机车两侧安装了很多的进气百叶窗而且可以以不同的方式打开和关闭。

58号车，可以看到机车侧面的大型进风口

50车号和后面的车不同，该机车是单节式机车，装备了4台双轴转向架，每两台转向架由跨度支撑件连接，轴列式B+B-B+B。涡轮可以输出4800马力的功率，其中4500马力用于牵引，这台机车基本上是当时所有内燃机车输出功率的两倍。

机车启动过程还是很复杂的，由辅助柴油发电机为主发电机其中的一组绕组供电，该绕组带动主发电机一起旋转，由于主轴相连，涡轮同步旋转，此时启动用柴油开始燃烧后涡轮正式启动，同时蒸汽发生器开始工作，产生的热量加热重油并开始向涡轮供应，当涡轮达到了最低工作温度之后，涡轮的燃料将从柴油转变为重油。

对原型车进行了广泛的测试之后，涡轮机车分为了3个阶段型号后陆续交付，联合太平洋公司打算用这涡轮机车来取代治下的大男孩蒸汽机车。50号车虽然是单节式机车，但是自重却达到了230吨，全长24米。

四、机车的型号和运用

1、第一代涡轮机车

从1952年1月到1953年8月，联合太平洋配属了51到60号车，这批机车和原型车的配置一样，不过按照公司方要求去掉了一个司机室，每台机车购置价格54万美元，机车装备了27000升的重油。

这批机车最初在犹他州奥格登和怀俄明州格林河的区段上牵引货物列车，途径韦伯峡谷和犹他州回声峡谷。1954年，这批机车开始在奥格登和拉拉米之间运行，不久之后交路延长到了夏延。1955年到1956年，为了增加续航能力，机车后面加挂了一台91000升容量的燃料车，牵引区段延长到了爱荷华州的康瑟尔布拉夫斯。

双司机室的50号车，也是这个系列的原型车

其中53号车做了一次车顶进气系统改造测试，经过测试之后发现这种改造非常成功，因此57号到60号车改用了最新的车顶进气系统。

1953年5月，57号车进行了燃料改造，该机车改造之后不再以重油作为燃料，转而使用丙烷这种更干净的燃料，不会因为产生腐蚀性烟尘而降低涡轮叶片的性能，不过由于丙烷的运输难度更高，而且稳定性更差存在安全问题。1954年1月，该项测试结束，57号车又被改造成了重油机车。

51号车彩照

后来联合太平洋又对59号车和60号车进行了固定重联改造，改造后的两台车共用一套燃料供应系统，达到了9000马力的输出功率，不过后来在运用中发现后车有时候会在隧道内因窒息而熄火，最终屡次改造发现很多困难，最终实验结束。

截止到1964年6月，所有的第一代涡轮机车全部退役。

2、第二代涡轮机车

1954年交付了61到75号车，这批机车带有外部走廊，因此机车获得了一个“阳台”的绰号，和第一代相比除了增加了外走廊以外其他基本没什么变化，不过侧面的百叶窗进气口被换成了车顶大型进风口。

65号车，该车是第二阶段型号，由于外走廊的形状很有特点被昵称为阳台

从1958年开始，61号车编入了一趟多机重联的单元列车中进行测试，测试成功之后除了最初的6台以外，后面的机车都配备了单独的柴油机，随着牵引定数越来越高，这些机车经常采用推挽式运行来牵引列车。

这批外号阳台的涡轮机车在1963年8月到1964年6月陆续退役。

和大男孩重联运行的74号车

3、第三代涡轮机车

1955年，联合太平洋交付了第三批涡轮机车，这批涡轮机车在当时是世界上最强大的机车（现在最强大的轮机机车是前苏联产的涡轮机车），机车采用了3单元固定重联，输出功率达到了8500马力。

A单元包含了司机室和辅助柴油发电机和基础柴油机，B单元安装了涡轮机和主发电机并通过重联装置向A、B两个单元的牵引电机供电，机车涡轮采用了全新的设计，涡轮配备了16级压缩机、10个燃烧室和1台两级涡轮，另外一个重大改进就是因为加挂了燃料车，机车不再需要蒸汽发生器来加热燃料。C单元就是燃料车。机车编号1到30号。

保存在博物馆内的18号车

1958年8月到1961年6月交付，和前两代不同，机车的每个单元采用了C-C的轴列式，整台机车全重达到了610吨，起步牵引力达到了944kN，持续牵引力649.4kN，机车采用了74:18的传动比，最大速度105km/h。机车1961年被分配到了夏延到奥格登区间，该区间夏延方面坡度8.2‰，奥格登方面11.4‰，单机牵引定数6740吨。

这批机车是北美历史上配属的最强大的机车，每台机车输出功率8500马力，机车在海拔1800米和32℃温度的情况下正常输出。如果说在低海拔低气温的时候，涡轮产生的输出功率超过了10000马力。1963年，有记录也证实了这一点。不过早期的涡轮机上燃油滤清器有堵塞问题，因此后来对燃料车和输送管道上安装了过滤装置。

第三型号的1号车

该机车由于噪音异常的大，通过的时候能够发出类似于飞机一样的啸声，因此机车得到了一个外号Big Blows，除此以外机车的A单元自带动力，类一台E系列内燃机车，在平时单机运行或者转场运行的时候可以关闭涡轮机自主运行。

第三代涡轮机车加挂的C单元可以装载91000升的燃料，另外机车的A单元还安装了一台9500升容量的柴油油箱。机车安装了Leslie S-5T-RF风喇叭，位置位于A单元中间散热器附近。

第三代涡轮机车在1970年全部退役。

五、机车特点

燃气轮机机车其实可以被认为是蒸汽轮机机车的后续，在上个章节我们也对蒸汽轮机车进行了介绍，蒸汽轮机机车普遍都存在一个可靠性的问题，而燃气轮机机车就很好的解决了这个问题。

18号车的A单元

GTEL是该机车的简称，主要利用了燃气轮机带动主发电机来驱动牵引电动机的机车，其实早在1920年已经有这方面的实验，不过在50年代到60年代的时候燃气轮机机车达到了巅峰期。

涡轮相比于柴油机有更多的优点，首先是活动构件更少，润滑油需求，降低了维护成本；功重比也更高。另外还是一点就是涡轮各个方面的损耗（除了油耗）也要比柴油机小，无论是燃料、还是工作环境，适应性也要广泛的多。不过涡轮的输出功率和效率会随着转速的提升急剧下降，而柴油机的性能曲线相对圆滑平缓，而且涡轮的噪音也是常人不能忍受的。

18号车的B单元

联合太平洋经营着世界上最大的燃气轮机车队，而且也是少数将其运用在重载列车上的铁路公司，世界上大多数燃气轮机机车更多还是为了牵引客运列车，而且成功投入运营的也很少。不过进入到70年代之后燃油危机和重油的成本上升，燃气轮机机车经济性开始越来越差，并开始慢慢停运，最终全部退役。时至今日这种机车已经非常罕见了。

机车的燃料在早期用的是炼油时产生的副产品，这种燃料被命名为C燃料，后来由于这种燃料杂质多燃烧尾气有腐蚀性，因此后来才正式采用了6号重油，这种燃料更加便宜，不过依然还是存在腐蚀性，这也是导致一部分燃气轮机机车退役的原因。

18号车的C单元

六、生涯末期

随着石油化工的发展，前文提到的C燃料开始被用于塑料工业，重油的成本优势开始下降，另外裂解技术的提升重油可以被进一步的提炼。这种背景之下，燃气轮机机车的经济性开始越来越差。

机车的最后一次运行在1969年12月26日，之后很多机车退役之后被拆解，传动装置被移装至前几个章节介绍的U50型内燃机车中，U50型内燃机车安装了51号到75号车的转向架、牵引电机和跨度支撑件，U50C则安装了1号到30号的转向架和牵引电机，另外剩下的C单元燃料车被重新改造成水柜车并用于联合太平洋的FEF3型844号车、挑战者3985号车以及大男孩4014号车。

和大男孩4022号车的合影

原型车、第一代和第二代涡轮机车在1964年全部报废，也没有车保留下来，这是非常可惜的。第三代涡轮机车有2台保存了下来，前文也有提及，18号车放在伊利诺伊铁路博物馆，26号车放在犹他州铁路博物馆。不过这两台车已经处于非可操作状态，也没有任何修复计划。

七、联合太平洋自己改造的燃煤轮机机车

1962年10月，联合太平洋改造了一台燃煤轮机机车，其中A单元改造自艾可公司制造的PA-1型机车，B单元来源一台大北方W-1型电力机车（按照报废机车购买），涡轮机则是从50到75号车中其中的一台拆除。

该机车的轴列式是A1A-A1A+2-D+D-2，其中动轴12根，6根从轴。A单元自带一台2000马力的柴油机，B单元安装了主发电机输出功率5000马力，机车总输出功率7000马力，C单元则是挑战者3990号车的煤水车改造而来。该机车重新编号80号，不过在1965年购买了DD35重型机车之后改成了8080号。另外这台机车和其他的燃气轮机机车不同，B单元采用了燃煤作为了燃料。

80号车，这台车的燃料是煤粉

这台机车也遇到了涡轮叶片腐蚀和积灰的问题，另外由于涡轮不能接受过大的煤颗粒，因此机车安装了煤研磨机将煤磨成煤粉，这导致了机车构造很繁琐，最终这台机车宣告改造失败，在服役了20个月之后停用退役。A单元被交易给了易安迪回收，B单元和C单元在奥马哈的车间报废，由于服役时间短暂整台机车运行里程还不足16000公里。

八、通用电气燃气轮机车机车参数

制造商：艾可和通用电气

原型车：101号车（后来改成50号车）

制造年限：1952年1月到1961年6月

生产数量：55台

轴列式：B+B-B+B（第一型号和第二型号）

（C-C）+（C-C）第三型号（不包括燃料车）

轨距：1435mm

原型车长：25.464m

机车自重：原型车：230t

第一型号：250t

第二型号：385.196t（不包含燃料车）

燃料类型：C型重油（后期采用6号重油）

燃气轮机车：5型框架燃气轮机（第三型号）

柴油机：康明斯250马力辅助柴油机（第一型号和第二型号）库珀贝塞默850马力柴油机（第三型号）

牵引电机：752E1型（第一型号和第二型号）752E3（第三型号）

风喇叭：Leslie Tyfon A-200风喇叭（第一型号和第二型号）。莱斯利S-5T-RF风喇叭（第三型号）

最大速度：105km/h

输出功率：4500马力（第一型号和第二型号）8500马力（第三型号）

牵引力：610kN（第一型号）944.41kN（第三型号）

官方型号：GTEL燃气轮机电传动机车

绰号：阳台（第二型号）；大炮（大吹）、烧鸟器（第三型号）

保留状态：53台报废，2台静态保存

九、结束语

其实除了联合太平洋，宾铁公司以及美铁公司也曾经配属过涡轮机车，美铁公司甚至还配属过涡轮动车，只不过短暂的服役时间和稀有的车型资料非常短缺。我们国家也曾经使用过燃气轮机机车，最有名的当属长征1型和长征2型。不过随着时间的发展以及人们对生物燃料的运用越来越深入，燃气轮机最终被淘汰并被内燃机车取代。

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