联合飞机公司燃气涡轮动车组
| 联合飞机公司燃气涡轮动车组 | |
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 加拿大维亚铁路的燃气涡轮机车正在通过安大略省布洛克维尔市 | |
| 概览 | |
| 制造 | 联合飞机公司 |
| 产量 | 8组 |
| 制造年份 | 1967-1968 |
| 投入运营 | 1968-1982（加拿大） 1968-1980 |
| 主要用户 | 加拿大国家铁路 维亚铁路 美国国铁 |
| 技术数据 | |
| 列车编组 | 7节（加拿大） 5节（美国） |
| 编组长度 | 430英尺8英吋（131.27）米 |
| 车辆长度 | 先头车：73英尺3英吋（22.33米） 中间车每车：56英尺10英吋（17.32米） |
| 车体宽度 | 10英尺5英吋（3.18米） |
| 车体高度 | 座席：10英尺11英吋（3.33米） 观景车：12英尺11英吋（3.94米） 连排气管：13英尺10英吋（4.22米） |
| 轨距 | 1,435 mm |
| 编组定员 | 322人 |
| 营运速度 | 120英里/小时（193公里/小时） |
| 设计最高速度 | 170英里/小时（274 公里/小时） |
联合飞机公司燃气涡轮动车组（UAC TurboTrain）为联合飞机公司（现联合技术公司）于1967至1968年生产的早期型高速燃气涡轮铁路客车车组。曾于1968年至1984年在加拿大，1968年至1978年在美国投入商业运营（美国国铁于1980年正式淘汰该车种）。该车既是第一型投入商业客运运营的燃气涡轮列车，也是第一列实用化的摆式列车。
技术特点
关节式连结
客运机车和货运机车对某些参数有不同的需求，但是早期的铁路机车由于成本上的原因，并未对客运或货运的特殊要求进行分别优化。随著材料科学和加工技术的发展，许多高强度轻质材料，如铝合金，不锈钢用于制造客运车辆。适应高速运行，固定编组的客车组亦于此时发轫。
固定编组列车使得关节式转向架成为可能。关节转向架位于两节列车连接处，能有效的降低转向架和车钩数目和重量，并提高列车过弯速度。1934年伯灵顿铁路的先锋者微风号及联合太平洋铁路的M-10000型列车均采用了此设计。然而由于采用了关节式转向架的列车必须返厂解编，使用上缺乏灵活性，在北美地区使用并不广泛。
摆式技术
在既有线上提高列车运营速度通常会面临一个难题是弯道。由于既有线建造于较低运营速度的年代，弯道曲线半径往往不适合高速列车。高速通过弯道的列车需承受较高的离心力，铁路车厢和路轨的强度必须提高。同时离心力还严重影响旅客乘坐的舒适性。北美洲在20世纪上半叶已经有了完善的铁路网，修筑新线不仅成本太高，亦无此必要性。
摆式列车能很好解决既有线上的提速问题。美国早在1938年就进行了被动摆式技术（没有倾斜控制装置）的开发，但直到1950年代，才由西班牙“泰戈尔”（Talgo）正式采用此技术。“泰戈尔列车”的前后两端各有一叉型承重支架，固定在关节式转向架上。列车由叉型支架悬挂并可在一定幅度内摆动。当通过弯道时，列车向外摆动，以平衡离心力。联合飞机公司燃气轮客车采用了“泰戈尔列车二号”的设计，然而其设计仍存有较多缺陷，乘坐舒适性亦不佳，导致备受争议。
切萨皮克和俄亥俄铁路设计方案
1950年代切萨皮克和俄亥俄铁路设计了一种高速柴联车，设计方案基于第二代泰尔戈列车。该车相邻两节车厢使用共同的悬挂支撑杆，并安置于转向架上，而非传统客车的两组独立式转向架。转向架安置于两节列车连接处车底弯曲部位，并由悬挂弹簧悬挂在每节车厢底部的轴上。[1]车厢高度比一般客车低2.5英尺（76厘米），以使列车在摇摆时降低质心。转向架悬挂杆上装有空气弹簧连接车体，以缓冲摇摆。然而实际使用中发现列车在高速过短弯道或转辙器时仍有乘坐性不佳感。
和早期的关节型转向架列车相似，列车组的编组固定，难于更改。切萨皮克和俄亥俄铁路给出的解决方案是前后各设置一台机车和车钩，使得多组列车可以重联运行（关节型转向架首尾车必须附加一对传统转向架）。每组列车由两台柴油机车牵引，和传统端置或中置司机室的设计不同，该车的司机室呈凸起的透明舱室位于机车顶部，柴油机则位于车底。当列车重联运行时，乘客可通过引擎和驾驶舱中间的通道往来两节列车。单机运行时，前后各有一蚌型舱门起整流和封闭作用。[2]该设计使得列车运营长度可以变更，提供某种程度上的运营灵活性。
燃气涡轮机车
切萨皮克和俄亥俄铁路的摆式列车研究一直被搁置直至1960年代，有两个机构决定将燃气轮机车运用于高速铁路计划。其一为美国运输部根据新提出的《1965年高速地面运输法案》，决定提升美国的铁路客运服务的速度和品质。其二为加拿大国家铁路，欲加强多伦多至蒙特利尔之间客运服务（原和加拿大太平洋铁路联运）的质量。摆式列车技术终于有了用武之地。
联合飞机公司购买了切萨皮克和俄亥俄铁路的摆式列车专利，运用到自身设计的燃气轮客车组上，参加美国运输部举办的东北走廊高速示范计划。列车由联合飞机公司康涅狄格州法明顿市的“协同系统中心分部（CSC）”设计。设计参照了切萨皮克和俄亥俄铁路的方案，但用大功率燃气涡轮发动机作为动力源。列车装备普拉特·惠特尼加拿大公司生产的航空用PT6型涡轮螺旋桨发动机改进型（地面用燃气轮机编，号为ST6），功率为300hp（224kW），为PT6原型的一半。由于PT-6的设计可以兼作扭力耦合器（Torque Coupler），因此可直接驱动动轮而不需专门变速系统。动力车两侧各有三个燃气轮机安装位置，可以选装2至6台对称安装，以获得不同的功率输出需要。此外还有一台燃气轮机专门用于驱动发电机为全车供电。[3]每组列车载油量为5447升。
由于PT6型燃气轮机的功率体积比胜于柴油机，重量也更轻（每台300磅/136公斤，包括附属设备），原柴联车动力车设计显得过大。UAC扩大顶置司机室的设计，将其延长并配备玻璃化舱盖后用作观景车厢，此外，下层亦配有座席，使得首车成为“动力－观景车厢”，车长73英尺3英吋（22.33米，车鼻至转向架）。[4]中间车56英尺10英吋（17.32米长），比当时铁路客车长度85英尺（25.91米）短。[4]
重联装置和通道门在燃气轮客车上仍被保留，但内部安排稍作改变。重联状态下乘客若要前往另一列的动力车，必须先沿通道向上至观景层，然后向下至车鼻通道处。
制造和使用
美国铁路
一共有两组燃气轮客车在美国使用。列车由位于芝加哥的普尔曼公司制造，编号为DOT1和DOT2。列车在罗德岛州普罗维登斯的费尔兹点（Fields Point）试验场进行高速试验，试验轨道北至波士顿128号国道，南至罗德岛州韦斯特利。1967年12月20日，燃气轮列车和巴德公司柴联车（装备奇异公司生产的柴油引擎）在新泽西州特伦顿和新布朗斯维克之间的宾州中央铁路主线进行对比测试。其中一列编组达到170.8英里/小时（274.9公里/小时），打破了燃气轮列车的轨道车辆速度纪录。[5]并且至今仍是美国正式生产的铁路列车速度纪录保持者，没有被其取代者Acela特快所超越。
1968年1月1日，燃气轮列车的生产和测试改由联合飞机公司西科斯基航空部门（SA）负责。同年，美国运输部正式接纳燃气轮列车投入商业运营。最初列车属于纽黑文铁路，在纽约市和波士顿之间载客运营，后由宾夕法尼亚中央铁路负责运营。美国版本的燃气轮列车最初为3车厢结构（2动1拖），后于1972年扩展为5车厢（2动3拖）。常规运营速度为100英里/小时（160公里/小时）。1971年美国国铁接手全国客运后，四台动力车重新编号为54-57，并继续使用直至1976年，1980年该车正式退役拆毁。
加拿大铁路
1966年5月，加拿大国家铁路订购了5组7车燃气轮车组（2动5拖）用于蒙特利尔至多伦多的客运服务。当时曾计划将列车重联成14节大编组运行，一次性载客644人。列车由蒙特利尔机车厂制造，ST6型涡轮发动机由魁北克省隆格伊的UAC加拿大分部（现属于普惠公司）生产。
加拿大国铁试图让公众相信，燃气涡轮列车是一种不同于以往的全新的交通方式，因此在列车名称上取消了“列车”二字，以“燃气涡轮（Turbo）”称呼之。然而在国铁官方文件以及联合飞机公司的文件上，其正式名称依然是“燃气涡轮列车（TurboTrain）”。国铁的一个营销策略是让其在1967年蒙特利尔万国博览会期间投入运营，因此各项测试都被迫匆忙进行。往常需要6至7年的试运营被压缩到了一年，但仍未来得及赶上世博会。[6]
1968年12月，燃气涡轮列车进行了首次展示性运营。列车由来自多伦多的车掌詹姆斯·阿比指挥。结果第一次运营就发生一起事故，列车在金斯顿附近的一个道口和一辆卡车相撞。虽然曾有人顾虑轻量级列车在碰撞中安全性会较差，但此次事故列车的损害并不大。车鼻处的大灯在事故中起到警示作用，并有效的降低了碰撞时的速度。无人在事故中伤亡，机车玻璃钢制蚌状车鼻舱门仅有少许损坏。列车虽然在一周内就得到修复，但出师不利严重打击了加拿大对于高速铁路的信心。[7]
随后，燃气轮列车的商业运行开始。首趟向西行驶的列车在多佛尔附近以104英里/小时（167公里/小时）高速运行了约10分钟。其运营中的极速为140.55英里/小时（226公里/小时），于1976年4月22日在加纳诺克附近创造，至今仍为加拿大客运铁路的最高速度纪录。[6]
匆匆服役的恶果是小故障不断，如刹车系统在寒冬中冻结，悬挂系统在投入服务后2个月不到即需要维护等等。此时加拿大铁路客运正在走下坡路，被迫考虑重新编组客运列车。1971年，加拿大国铁将5列7客车编组重组为3列9客车编组（2动7拖），并也对其他一些设施进行小改进。由于顶置排气管造成车顶污染，动力车车顶被清洗并被重新喷涂。引擎室前，蚌状舱门后增加了格栅。剩下的动车和拖车重组为两列4车编组并卖给美国国铁。但其中一列在1973年7月的一次试跑中和货运列车发生侧面撞击，3车受损，交易被迫取消。[8]1975年9月，一辆动力车发生火灾被迫退役后，以事故车组中完好的动车作为替补。[8]
1973年晚期，重新编组的3组9节编组重新投入魁北克市-温莎走廊的客运服务。列车往返于蒙特利尔和多伦多，通常有多佛尔，金斯顿，吉尔德伍德三个中间站。时刻表为62次12:45从多伦多开出，16:44抵达蒙特利尔，63次则于同时间相向运行。68和69次仅在工作日开行，68次于18:10从多伦多开出，22:14抵达蒙特利尔，69次列车则与68次同时相向运行。全程耗时约4小时，比原线路特快列车快一个小时。
1978年，加拿大国家铁路将所有客运线路交由维亚铁路运营，燃气轮列车线路依旧保留至1982年10月31日退役。燃气轮列车退役后，该线路由庞巴迪制造的LRC柴联车取代。综观燃气轮列车，虽然其早期因为可靠性低广受诟病，但重新编组后，其在加拿大国铁或维亚铁路营运可靠性达到97%。[6]LRC刚服役的数年里，同样面临一系列可靠性问题的困扰。
模型
参见
联合太平洋铁路燃气轮机车系列：世界上产量最大的燃气轮货运机车
参考文献
- ^ 美国专利第3,424,105号, Articulated Car Single Axle Truck, Alan R Cripe.
- ^ 美国专利第2,859,705号
- ^ Lewis 1983，第32–33页
- ^ 4.0 4.1 Merrilees 1995，第facing 28页
- ^ "Dedication of plaque commemorating high speed rail in America" （页面存档备份，存于互联网档案馆） on the National Capital Land Transportation Committee's website
- ^ 6.0 6.1 6.2 Jerry Langton, "Model-train manufacturer on the right track" （页面存档备份，存于互联网档案馆）, 8 December 2008
- ^ Off the Rails. [10 February 2010]. （原始内容存档于2012-09-18）.
- ^ 8.0 8.1 Merrilees 1995，第28页
- Canadian National system time table October 27, 1968, to April 26, 1969.
- Lewis, Donald C. Rail Canada, volume 4: Paint diagrams and outline drawings for Via Rail's locomotive and passenger car fleet. Vancouver, British Columbia: Lunch Pad Distributors, Inc. 1983. ISBN 0-920264-08-5.
- Merrilees, Andrew. Lepkey, Gary; West, Brian , 编. Canadian National Railways Passenger Equipment 1867–1992. Ottawa, Ontario: Bytown Railway Society, Inc. 1995. ISBN 0-921871-01-0 请检查
|isbn=值 (帮助). - Shron, Jason. TurboTrain: A Journey. Rapido Trains Inc. 2008. ISBN 978-0-9783611-0-5.
外部链接
- 1967年燃气涡轮列车的发布会音频
- [1] - 西科斯基分部发布燃气轮列车时的花絮
- 该车HO轨比例模型介绍