Great Northern Z-1 — класс из десяти электровозов, построенных для Great Northern Railway [2] . Они использовались для работы на маршруте через второй каскадный тоннель . Они были построены в 1926–1928 годах компанией Baldwin Locomotive Works с электроприводом Westinghouse и оставались в эксплуатации до дизелизации в 1956 году. Каждый имел мощность 1830 лошадиных сил (1360 кВт) с колесной формулой 1-D-1 , хотя они всегда использовались в паре.
Маршрут на запад от Уэнатчи и далее в Сиэтл должен был пересекать Северные Каскады по перевалу Стивенса . Первоначальный маршрут с 1893 года был круто наклонным и требовал нескольких поворотов . Поскольку это также была горная местность с суровыми зимами, чтобы обойти их, был построен туннель Каскад , открытый в 1900 году.
Great Northern Railway изначально работала на паровой тяге, позднее на дизельной, и в целом не использовала электроэнергию. Однако проблемы с плохой вентиляцией внутри туннеля длиной 2,6 мили (4,2 км) привели к ранней схеме электрификации с четырьмя 3-фазными локомотивами переменного тока с кабиной , представленными в 1909 году. Электрификация использовалась только на коротком расстоянии, через сам туннель. Схема электрификации здесь была необычной, хотя и не уникальной в то время, [i] с использованием 3-фазного переменного тока с двумя контактными проводами и токосъемниками на контактных столбах .
Лавина в 1910 году унесла жизни 96 пассажиров и членов экипажа поезда, застрявшего в снежных заносах в депо Веллингтона у западного портала туннеля. [3] Было начато строительство нового туннеля, более длинного на 7,8 миль (12,6 км), чтобы избежать большего количества плохих зимних условий на каждом конце. Этот туннель открылся 12 января 1929 года [4] и продолжает использоваться по сей день. Депо Веллингтона сначала было переименовано в Тай, затем заброшено и перемещено на новое место в Скайкомиш . В 1926 году было решено, что вместо того, чтобы просто работать через туннель с помощью электротяги, теперь он будет использоваться на всем 73-мильном участке от Скайкомиша до Каскейда. [5]
Вагоны, работающие в первом туннеле, использовали трехфазную систему электрификации. Новая расширенная электрификация должна была заменить ее однофазной системой от Westinghouse [5] с той же частотой 25 Гц , но с напряжением, повышенным с 6,6 кВ до 11 кВ. Ранее это было продемонстрировано Westinghouse с New Haven EP-1 и на железной дороге Детройт, Толедо и Айронтон . Поскольку теперь был только один воздушный провод, ток можно было собирать алмазными пантографами , а не троллейбусными столбами. Изоляторы и зазоры были спроектированы таким образом, чтобы напряжение электрификации могло быть потенциально удвоено до 22 кВ в будущем. [5]
Болдуин и Вестингауз построили серию локомотивов на основе схожих источников электропитания , в том числе ряд для железной дороги Нью-Хейвена .
Локомотивы были построены как пары полупостоянно сцепленных единиц и всегда использовались как таковые. Это были локомотивы с коробчатой кабиной , с простым прямоугольным кузовом на жесткой раме. Четыре ведущие оси были размещены в этой раме, смонтированы в отдельных буксовых направляющих для подвески, но с отдельными тяговыми двигателями и без механической связи между ними, что давало компоновку 1′Do1′ . Кабина управления была предусмотрена на каждом конце, хотя была оборудована только одна. Предполагалось, что если локомотивы будут использоваться как отдельные единицы в будущем, вторая кабина может быть оборудована для движения в другом направлении.
Каждый локомотив был оборудован двумя пантографами, хотя одновременно использовался только один, а другой предназначался в качестве запасного. Поскольку они использовались как парные, высоковольтная шина пантографа двух единиц была соединена между ними, чтобы обеспечить большую длину соединения с контактным проводом. [6]
Высоковольтный трансформатор в каждом блоке понижал напряжение линии, затем подавал питание на мотор-генераторную установку, которая действовала как выпрямитель . Такое использование мотор-генераторов можно рассматривать как характерную черту всей электротехники Great Northern Railway. Главный генератор был рассчитан на 600 В постоянного тока и 1500 кВт. Также были предусмотрены дополнительные генераторы: генератор 125 В мощностью 75 кВт обеспечивал возбуждение поля для главного генератора и некоторые вспомогательные источники. Третий генератор использовался для обеспечения поля тягового двигателя во время рекуперативного торможения и включался только во время торможения. Дополнительная обмотка на двигателе действовала как генератор переменного тока, используемый для питания двух вентиляторов тягового двигателя и третьего вентилятора для главного трансформатора. Сначала он обеспечивал трехфазный переменный ток для запуска, а затем переключался на одну фазу. [6] Свинцово-кислотная батарея могла питать контрольное и осветительное оборудование при прерывании основного питания и также была необходима для запуска мотор-генератора, поскольку он не мог самостоятельно запуститься только от источника переменного тока. [6]
Рекуперативное торможение использовалось с самого начала на трехфазных локомотивах, хотя оно рассеивалось блоком нагрузки на электростанции; с однофазной электрификацией его теперь можно было повторно использовать другим поездом или подавать в питающую сеть. [7]
Было установлено электропневматическое многосекционное контрольное оборудование Westinghouse HBFR. Обычно оно использовалось для управления локомотивами как постоянно сцепленными парами, но эти пары также могли быть сцеплены вместе и управляться из одной кабины. [6]
Использовались четыре тяговых двигателя постоянного тока, подвешенных к носу, по одному на ось. Привод осуществлялся шестерней двигателя к гибкой передаче на валу оси. Двигатели всегда подключались параллельно. [6] Многие подобные четырехосные локомотивы Do использовали переключение двигателей с параллельной на последовательную или последовательно-параллельную схему для своего основного управления между запуском и работой. Однако для Great Northern гибкость системы мотор-генератора и ее управление обмоткой поля возбуждения обеспечивали лучшее управление. Поле двигателя могло работать как последовательное, так и с отдельным возбуждением от генератора с характеристиками постоянного тока или постоянной мощности. [5]
_(14574310628).jpg/1280px-Railway_and_locomotive_engineering_-_a_practical_journal_of_railway_motive_power_and_rolling_stock_(1928)_(14574310628).jpg)
Первая пара Z-1 прибыла в декабре 1926 года, а затем вторая пара месяц спустя, оба до открытия нового туннеля. Сначала они заменили трехфазные локомотивы, переделав старый туннель на однофазный. Напряжение электрификации было включено 5 марта 1927 года. [5] После этого локомотивы были сняты, и их место заняли Z-1. Эти первые две пары локомотивов обслуживали почти весь 1927 год, с пробегом около 50 000 миль каждая в год. [5] Время в пути сократилось с 4 часов с 2500-тонным поездом, идущим на восток, до 1 часа 45 минут с 3500-тонным поездом. Концы электрифицированного участка находятся на одинаковой высоте около 750 футов, с пиком линии у восточного портала туннеля на высоте 2800 футов. Подъем на восток составляет 20 миль постоянного уклона 2,2%, затем аналогичное расстояние через туннель с уклоном 1,56%. Подъем на запад длиннее и более разнообразен по уклону, с 50 милями между Уэнатчи и порталом туннеля, с максимальным уклоном 2,2%. Номинальная скорость локомотивов была такова, что они могли использовать свою полную мощность при подъеме с уклоном более 0,7% [5]
Первый из восьми локомотивов Y-1 прибыл в конце 1927 года, и они служили вместе с Z-1. Y-1 был более мощным (3000 лошадиных сил (2200 кВт)) и более тяжелым (518 250 фунтов (235 070 кг) локомотивом 1-C+C-1 (или (1′Co)+(Co1′) как UIC), и они использовались по отдельности, а не парами.
Новый Каскадный тоннель был открыт 12 января 1929 года. К этому времени были доставлены все пять пар Z-1, а также четыре пары Y-1.
Great Northern изначально использовала для своих электровозов ливрею «Pullman Green». Когда в 1947 году прибыли кабинные блоки W-1 , они были окрашены в новую схему «Empire Builder» из оранжевого и зеленого цветов, разделенных золотой обводкой. Другие электровозы позже были перекрашены в эти цвета Empire Builder, но не самые старые из них, Z-1.
После Второй мировой войны было принято решение, как и многие другие американские электрические железные дороги, работающие с оборудованием 1920-х годов, перейти на дизельную тягу, а не обновлять систему электрификации. Это позволило бы осуществлять прямую тягу теми же локомотивами, а не чередовать пар и электричество. Однако для туннеля требовалась улучшенная вентиляция, и вокруг восточного портала была построена принудительная вентиляционная установка, работающая от того же тягового тока. Это включало установку закрытой двери в портал туннеля для управления потоком воздуха, которая автоматически открывалась при приближении поезда.
Все электровозы Z-1 были сняты с эксплуатации и сданы на слом в августе 1956 года. [1] Остальные электровозы GN были проданы другим железным дорогам.
