可以、已经并将继续创造历史的大引擎
柴油电力机车迎来了 100 周年,标志着一个世纪的创新和性能
导言
1925年10月23日,当有史以来第一辆柴油电力机车下线开往新泽西中央铁路(CNJ)时,其在 “车场” 中的预期作用众所周知,但它作为一种新型发动机的命运却不为人所知。
Steam 是王道,它已经存在了 100 年。
通用电气与英格索兰和美国机车公司合作开发的柴油电动发动机不仅会取代蒸汽机车,还会迎来自己100年的统治地位,这种想法不太可能出人意料。
也许只有托马斯·爱迪生的作品除外。
早在 19 世纪 60 年代,爱迪生就感觉到电力具有蒸汽梦寐以求的可能性,并于 1880 年在新泽西州门洛帕克开始了他在全电动列车方面的开创性工作。然而,直到尼古拉斯·奥托的内燃机(ICE;发明于1876年)在19世纪末和20世纪初作为一种工业应用问世,它改变了汽车、航空和航运业,才萌生了在机车中结合内燃机和电力推进系统的想法。
时机再偶然不过了。Steam 遇到了问题。实际上,它有很多。它依赖煤炭,这使它从根本上变得肮脏。它需要人力将其从招标中铲入机车的火箱。而提高蒸汽驱动列车速度的唯一方法是建造越来越大的机车,而这反过来又受到铁路基础设施的限制,因为整个系统,而不仅仅是锅炉,都被迫发展。
即便如此,还不够。用我们本世纪的话来说,Steam 有 “可扩展性问题”。
它也有图像问题。燃煤蒸汽机喷出的烟雾和烟尘引起了公众的监督,并触发了在城市范围内遏制此类污染的地方法规。
另一种马力
B&O 铁路博物馆执行主任克里斯·霍伦解释说:“所有这一切——污染、安全问题、无法扩展到更高的速度和经济地行驶更远的距离——导致人们远离蒸汽。”“到那时,大多数城市都有法令,禁止蒸汽机凭自己的权力进入其管辖区。在巴尔的摩确实如此,B&O Railroad将派出马匹与之会面并将蒸汽火车带进来。实际上,B&O 正是为了这个目的维持了一个大型马厩。”
马?!爱迪生看到了逐步改进的机会,1925年,通用电气及其合作伙伴大放异彩。柴油电动发动机诞生了。
Wabtec机车架构和概念开发总监史蒂夫·格布拉赫特说:“爱迪生一直致力于为铁路提供一种更清洁、更经济的蒸汽替代品。”“随着内燃机的工业用途腾飞,通用电气的灯泡实际上是开着的,机车可以独立于悬链线和第三条轨道,可以容纳自己的发电厂。然后,通过使用交流发电机,ICE(在本例中为柴油发动机)产生的机械能可以转化为电能,从而可以驱动火车车轮上的牵引电动机。
“内燃机与爱迪生的电气元件和推进设备的这种结合确实改变了机车的历史。”
从不起眼的开始
CNJ 1000柴油电力机车,也被称为 “通用电气演示器 #9681”,并不是一夜之间引起轰动,但它确实完成了工作,而且比蒸汽前辈更有效率。
该机车在纽约港附近的布朗克斯码头服务,在那里它执行短途货场任务,例如拆解和组装货运列车,将汽车移至不同的轨道,连接或断开汽车的连接以提供其他服务,同时以机动性和成本效益的运营树立了声誉。
其他铁路也注意到了这一点。
为了研究这项新技术,全国各地的铁路公司很快订购了更多这样的 “箱式驾驶室切换器” 装置和其他实验机车。潮流正在慢慢转向。然后是第二次世界大战,柴油电动车型提高的效率、灵活性和更低的运营成本被证明是不可抗拒的。命中注定了——柴油电动时代已经开始。
柴油电动世纪建立在持续改进的基础上
Wabtec产品开发集团副总裁Bob Bremmer表示:“如果说1925年是ICE与电力推进系统统一的'关键时刻',那么过去100年一直在优化该套件以提高性能,即更低的排放,更高的牵引力、马力、可靠性和燃油效率。”“Wabtec经常领导的这一优化之旅的成功是该行业庆祝这个100周年的重要原因。”
尽管推动柴油电力机车从布朗克斯区的 “切换台” 任务转变为如今的全球重载巨头的创新清单太长了,无法在此一一列举,但Wabtec在最具变革性的里程碑中发挥了关键作用。其中包括开创交流牵引系统,与传统的直流系统相比,该系统将牵引力提高了60%;开发了4500-6,000马力的发动机(最初的CNJ 1000为300马力);以及机车控制方面的数字化进步改变了从行程优化到远程诊断和支持的所有模式。
“令我惊讶的是,” 布雷默分享道,“无论我们在提高机车性能方面取得的突破有多大或多小,我们仍在100年前建立的柴油电力平台上进行创新。
“谈谈持久力!”
活生生的遗产:展望未来,回望过去
同时,不可否认的是,在对柴油电力机车进行了100年的持续改进(有时是惊人的,有时是渐进的)之后,性能曲线正在趋于平缓。是的,柴油电动发动机仍然是王道,而Wabtec仍然是使其运行得更好的代名词(有关新的证据,请参见 EVO Advantag e),但是布雷默感觉到正在发生变化。
“我认为蒸汽时代持续了100年,柴油电动时代持续了接下来的100年,这并不是巧合。实际上,我们今天在2025年铁路行业面临的挑战与1925年的挑战非常相似。柴油电动发动机运行得非常好,但是将来会过渡到其他技术。我们还没有完全实现目标,但我们正处于新的篇章,下一个篇章的开始,我相信这个篇章将像1925年一样对铁路行业产生变革。”
但是,无论接下来在铁路领域出现什么变化,柴油电动发动机的成就怎么估计都不为过。它的影响是如此广泛,具有变革性。
铁路公报集团高级编辑克里斯·杰克逊表示:“我认为柴油电力机车一直是当今世界大部分地区的首选选择的原因与当初流行时相同。”“你拥有紧凑的电源组,可以灵活地去任何地方。
“总体而言,事实证明,柴油电力机车的运行效率比任何其他形式的铁路牵引都要高:它可以运行更长的距离和更少的维护,因此它最终比其他模式更有效地运送人员和货物。这使更多的经济活动得以发生,并提高其发生效率。最终,除了为铁路带来回报外,这还带来了可观的社会福利。”
霍伦总结道:“在美国各地,有大约14.4万英里的货运轨道。我有时会见别人,他们会说:“哦,我不坐火车”,我会反驳说他们可能不是,但他们碰到和使用的几乎所有其他东西都可以。在美国,铁路每天为超过20亿美元的商业提供便利。
“而这一切的真正原因是柴油电动发动机。”
注意:CNJ 1000在马里兰州巴尔的摩的 B&O铁路博物馆展出。博物馆每周开放七天,上午10点至下午4点。