El Great Northern Z-1 era una clase de diez locomotoras eléctricas construidas para el Great Northern Railway [2]. Se utilizaron para trabajar la ruta a través del segundo túnel en cascada . Fueron construidos entre 1926-1928 por Baldwin Locomotive Works , con sistemas eléctricos Westinghouse, y permanecieron en servicio hasta la dieselización en 1956. Cada uno tenía 1.830 caballos de fuerza (1.360 kW) con una disposición de ruedas 1-D-1 , aunque siempre se usaron en pares acoplados.
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Electrificación
La ruta al oeste de Wenatchee y luego a Seattle necesitaba cruzar las cascadas del norte por el paso de Stevens . La ruta inicial, a partir de 1893, se había graduado abruptamente y requería una serie de cambios de sentido . Como también se trataba de una zona montañosa con inviernos severos, el túnel Cascade se construyó para evitarlos y se inauguró en 1900.
El Great Northern Railway fue transportado a vapor desde el principio, luego con diesel, y generalmente no adoptó energía eléctrica. Sin embargo, los problemas con la mala ventilación dentro del túnel de 4,2 km de largo llevaron a un esquema de electrificación temprano con cuatro locomotoras trifásicas AC boxcab , introducido en 1909. La electrificación solo se utilizó para una distancia corta, a través del túnel mismo. El esquema de electrificación aquí era inusual, aunque no único en ese momento, [i] usando CA trifásica con dos cables aéreos y colectores de corriente de los polos del carro .
Una avalancha en 1910 causó 96 muertes a pasajeros y tripulación de un tren atrapado por ventisqueros en el depósito de Wellington , por el portal oeste del túnel. [3] Se inició un nuevo túnel, más largo a 7,8 millas (12,6 km), para evitar más de las malas condiciones invernales en cada extremo. Este túnel se inauguró el 12 de enero de 1929 [4] y continúa en uso en la actualidad. El depósito de Wellingington se renombró primero a Tye, luego se abandonó y se trasladó a una nueva ubicación en Skykomish . En 1926 se decidió que en lugar de simplemente trabajar a través del túnel mediante transporte eléctrico, ahora se utilizaría en todo el tramo de 73 millas desde Skykomish hasta Cascade. [5]
Diseño
Los furgones que trabajaban en el primer túnel habían utilizado un sistema de electrificación trifásico. La nueva electrificación extendida fue para reemplazar esto con un sistema monofásico de Westinghouse , [5] a la misma frecuencia de 25 Hz pero con el voltaje elevado de 6.6 kV a 11 kV. Esto había sido demostrado previamente por Westinghouse con el New Haven EP-1 y en Detroit, Toledo e Ironton Railroad . Como ahora solo había un cable aéreo, la corriente podía ser recolectada por pantógrafos de diamante , en lugar de los postes de los carros. Los aisladores y los espacios libres se diseñaron para que el voltaje de electrificación pudiera duplicarse potencialmente a 22 kV en el futuro. [5]
Baldwin y Westinghouse construyeron una serie de locomotoras basadas en suministros eléctricos similares , incluido un número para el ferrocarril de New Haven .
Diseño
Las locomotoras se construyeron como pares de unidades acopladas de forma semipermanente y siempre se utilizaron como tales. Eran locomotoras furgón , con un simple cuerpo rectangular sobre un marco rígido. Los cuatro ejes impulsados se transportaron en este bastidor, montados en guías de caja de grasa separadas para suspensión, pero con motores de tracción separados y sin acoplamiento mecánico entre ellos, lo que da una disposición 1′Do1 ′ . Se proporcionó una cabina de control en cada extremo, aunque solo uno estaba equipado. La intención había sido que si las locomotoras se usaban como unidades separadas en el futuro, la segunda cabina podría equiparse para permitir su funcionamiento en la otra dirección.
Equipo eléctrico
Cada locomotora estaba equipada con dos pantógrafos, aunque solo se usaba uno a la vez y el otro se pensaba como repuesto. Como se utilizaron como pares acoplados, la barra colectora del pantógrafo de alto voltaje de las dos unidades se unió entre ellos para dar una longitud de conexión más larga al cable de catenaria. [6]
Un transformador de alto voltaje en cada unidad redujo el voltaje de línea y luego suministró un grupo motor-generador que actuó como un rectificador . Este uso de generadores de motor se consideraría un rasgo característico de todos los sistemas eléctricos de Great Northern Railway. El generador principal tenía una potencia de 600 V CC y 1.500 kW. También se proporcionaron generadores adicionales: un generador de 75 kW de 125 V que suministró excitación de campo para el generador principal y algunos suministros auxiliares. Se utilizó un tercer generador para proporcionar un campo de motor de tracción durante el frenado regenerativo , y solo se activó al frenar. Un devanado adicional en el motor actuó como un generador de CA, utilizado para alimentar los dos ventiladores del motor de tracción y un tercer ventilador para el transformador principal. Esto proporcionó CA trifásica al principio, para el arranque, y luego se cambió a monofásica. [6] Una batería de plomo-ácido podía alimentar el equipo de control e iluminación con la alimentación principal interrumpida y también era necesaria para arrancar el motor-generador, ya que no se arrancaba automáticamente con el suministro de CA únicamente. [6]
El frenado regenerativo se había utilizado desde el principio en los boxcabs trifásicos, aunque este había sido disipado por un banco de carga en la central; con la electrificación monofásica, ahora podría ser reutilizado por otro tren o inyectado a la red de suministro. [7]
Equipo de control
Se instaló un equipo de control electroneumático de múltiples unidades Westinghouse HBFR. Esto se usaba normalmente para operar las locomotoras como pares acoplados permanentemente, pero estos pares también podían acoplarse y operarse desde una sola cabina. [6]
Motores de tracción
Se utilizaron cuatro motores de tracción de CC colgantes, uno por eje. La transmisión se realizaba mediante un piñón de motor a un engranaje flexible en el semieje. Los motores siempre estaban conectados en paralelo. [6] Muchas locomotoras Do de cuatro ejes similares utilizaban una conmutación de los motores de los circuitos en paralelo a serie o en serie-paralelo para su control principal entre el arranque y la marcha. Sin embargo, para el Great Northern, la flexibilidad del sistema motor-generador y su control sobre el devanado del campo de excitación ofrecían un mejor control. El campo del motor podría funcionar como bobinado en serie o con excitación separada del generador con características de corriente constante o caballos de fuerza constante. [5]
Servicio
El primer par de Z-1 llegó en diciembre de 1926, seguido de un segundo par un mes después, ambos antes de la apertura del nuevo túnel. Estos primero reemplazaron las cabinas de caja trifásicas al volver a cablear el antiguo túnel como monofásico. El voltaje de electrificación se cambió el 5 de marzo de 1927. [5] Después de este tiempo, se retiraron las cajas y los Z-1 se hicieron cargo. Estos dos primeros pares de locomotoras operaron casi todo el servicio durante 1927, con un kilometraje de alrededor de 50.000 cada uno por año. [5] Los tiempos de tránsito se redujeron de 4 horas con un tren de 2.500 toneladas en dirección este a 1 hora y 45 minutos y un tren de 3.500 toneladas. Los extremos de la sección electrificada están a una altura similar de alrededor de 750 pies, con el pico de la línea en el portal este del túnel a 2.800 pies. La subida en dirección este es de 20 millas con una pendiente constante del 2,2%, luego una distancia similar a través del túnel al 1,56%. La subida en dirección oeste es más larga y más variada en pendiente, con 50 millas entre Wenatchee y el portal del túnel, a un máximo del 2,2%. La velocidad nominal de las locomotoras era tal que podían utilizar toda su potencia al subir cualquier pendiente superior al 0,7% [5]
La primera de las ocho locomotoras Y-1 llegó a fines de 1927 y sirvió junto con las Z-1. El Y-1 era una locomotora 1-C + C-1 (o (1′Co) + (Co1 ′) como UIC) más potente (3.000 caballos de fuerza (2.200 kW)) y más pesada (518.250 libras (235.070 kg) , y se utilizaron individualmente en lugar de en parejas.
El nuevo túnel en cascada se inauguró el 12 de enero de 1929. Los cinco pares de Z-1 ya habían sido entregados, al igual que cuatro de los Y-1.
El Great Northern utilizó inicialmente una librea 'Pullman Green' para sus locomotoras eléctricas. Cuando las unidades de la unidad de cabina W-1 llegaron en 1947, fueron pintadas en un nuevo esquema de "Empire Builder" de color naranja y verde separados por un revestimiento dorado. Los otros componentes eléctricos se repintaron más tarde con estos colores Empire Builder, pero no los más antiguos, los Z-1.
Después de la Segunda Guerra Mundial, se tomó la decisión, al igual que muchos de los otros ferrocarriles eléctricos estadounidenses que operan con equipos de la década de 1920, de convertir al transporte diésel en lugar de renovar el sistema de electrificación. Esto permitiría el transporte directo por las mismas locomotoras, en lugar de intercambiar entre vapor y eléctrico. Sin embargo, se necesitaba una mejor ventilación para el túnel, y se construyó una casa de ventiladores de ventilación forzada alrededor del portal este, alimentada por la misma corriente de tracción. Esto implicó proporcionar una puerta cerrada al portal del túnel para controlar el flujo de aire, que se abría automáticamente cuando se acercaba un tren.
Todas las Z-1 fueron retiradas y desguazadas en agosto de 1956. [1] Las otras locomotoras eléctricas GN se vendieron a otros ferrocarriles.
GN Nº | Nº de serie BLW | La fecha de construcción | ||||
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1926 | 1927 [ii] | 1928 | 1929 | 1946 | ||
5004 | A5004 | 5004A | 59168 | 12/1926 | ||
5005 | B5004 | 5004B | 59276 | |||
5006 | A5006 | 5006A | 59381 | 1/1927 | ||
5007 | B5006 | 5006B | 59382 | |||
5002A (1) | 5003A | 5008A | 60443 | 3/1928 | ||
5002B (1) | 5003B | 5008B | 60444 | |||
5007A | 5002 (2) | 5002A (2) | 60627 | 8/1928 | ||
5007B | 5003 (2) | 5002B (2) | 60633 | |||
5000 (2) | 5000A | 60325 | 19/1028 | |||
5001 (2) | 5000B | 60365 |
Referencias
- ^ Las rutas alpinas en Italia también lo utilizaron.
- ↑ Los cuatro boxcabs originales eran el número 5000 (1) ... 5003 (1) y fueron retirados en mayo de 1927, liberando estos números. [9]
- ↑ a b c Ben Ringnalda (2005). "GN BLW-Westinghouse Z-1" . El Gran Imperio del Norte .
- ^ Ben Ringnalda (2005). "Grandes listas de Northern Electric" . El Gran Imperio del Norte .
- ^ Lange, Greg (26 de enero de 2003). "El desastre del tren en Wellington mata a 96 el 1 de marzo de 1910" . Enlace de historia . Consultado el 20 de junio de 2018 .
- ^ Middleton (1974) , págs. 154-155.
- ^ a b c d e f g PA McGee, Westinghouse (diciembre de 1928). "La Gran Electrificación del Norte" . Ingeniería Ferroviaria y Locomotora . XLI (12): 331–334.
- ^ a b c d e CE Baston, Westinghouse (febrero de 1927). "Locomotoras de motor generador para el Gran Ferrocarril del Norte" . Ingeniería Ferroviaria y Locomotora . XL (2): 52–54.
- ^ Middleton (1974) , págs. 163-169.
- ^ Keyes y Middleton (1980) , p. 117.
- ^ Ben Ringnalda (2005). "GN Alco-GE trifásico 5000s" . El Gran Imperio del Norte .
- Middleton, William D. (1974). "Conquistando las Cascadas". Cuando los ferrocarriles de vapor se electrificaron . Milwaukee: Editorial Kalmbach . págs. 154-179. ISBN 0-89024-028-0.
- Keyes, Norman C., Jr .; Middleton, Kenneth R. (otoño de 1980). "The Great Northern Railway Company: lista de locomotoras de todos los tiempos, 1861-1970". Historia del ferrocarril . Boston, Mass .: Sociedad Histórica de Ferrocarriles y Locomotoras. 143 : 117. ISSN 0090-7847 . JSTOR 43523930 .