一、前言和碎碎念GG1型電力機車是美國賓夕法尼亞鐵路(PRR)于1934-1945年制造的一種準高速電力機車。其在鐵路機車史上的開創性和

一、前言和碎碎念

GG1型電力機車是美國賓夕法尼亞鐵路(PRR)于1934-1945年制造的一種準高速電力機車。其在鐵路機車史上的開創性和先進性是不容小覷的。然而貴站介紹GG1型電力機車的文章頗有錯漏，有的地方甚至頗顯荒謬；而且介紹的不完全、有遺漏，不單不好評論一一列舉疏漏，原文亦未能展現GG1型機車的劃時代意義。故特此記下這篇短文，給GG1和賓夕法尼亞鐵路正名。

二、PRR的電氣化計劃和GG1的先行者

進入了20世紀20年代，隨著美國東北地區的興旺和繁榮，為了應對PRR東部各分局，特別是本線(費城-哈里斯堡段，現稱為拱心石走廊)以及紐約、費城、巴爾的摩和華盛頓線(現為東北走廊南段)日益增長的客流需求，PRR急需一種高速旅客機車來滿足這種需求。早在1910年，PRR就開始嘗試在城市地下段無法使用蒸汽牽引的線區使用直流650V第三軌供電來解決火車進城的問題。特別的，1923年的考夫曼法案要求所有進入紐約市的任何形式的軌道交通使用電力牽引，以解決蒸汽機車、路面蒸汽軌道車(Yep, that was a thing)在人口密集的紐約所造成的污染問題。【1】進入1920年代，隨著15kV 16 2/3Hz鐵路電氣化在瑞士鋪開，PRR也開始考慮使用更高電壓的交流電化，以保證貨車的牽引定數和客車的行駛速度。

低頻交流電在20世紀初是相當流行的。由于早期城市軌道交通(路面電車、地下鐵路)大多使用直流電，而當時最為方便的整流方式是旋轉整流器，低頻交流電用于萬用電動機(交直流有刷電動機，下文詳述)時電抗較小、電刷不會拉弧、而且鐵芯產生的渦電流也相比高頻交流電小，所以交流有刷電動機、交流有刷旋轉整流器一般要求使用低頻交流電，故當時電廠往往會供出低頻(16 2/3Hz、25Hz)交流電、和工頻電(50Hz、60Hz)兩種電力。【2】

和北邊的紐約、紐黑文和哈特福特鐵路先用直流接觸網電化嘗鮮不同，由于有了NYNH&HRR的嘗試和經驗，PRR決定跟進這兩間公司的做法，亦使用低頻11kV 25Hz接觸網供電作為PRR的標準供電方式，以方便接觸網電力牽引在美東地區的直通運用。

PRR首先使用了公司資金進行了一些區間的、分散的電氣化試驗，在11kV 25Hz系統試驗成功，1928年，PRR總裁威廉·華萊士·阿特伯雷公布了一個電氣化發展計劃，需要將本線費城-哈里斯堡段和東區干線紐約、費城、巴爾的摩和華盛頓線完全電化。大蕭條短暫地打擊了PRR的電氣化計劃，但是1933年PRR仍成功將紐約-費城、費城-保利段完全電化；1934年，PRR更是從羅斯福新政下剛剛成立的公共工程管理局(PWA)借到了7700萬美元(換算通脹后相當于2019年14億6千萬美元)的振興開發貸款，一鼓作氣在1935年完成了紐約-華盛頓的電氣化。1935年2月1日，由紐約賓夕法尼亞站和華盛頓聯合站對向開出的第一趟電力牽引的國會特快號列車，便是由本文主角GG1型電力機車的第一批車牽引的。當年3月，紐約-華盛頓的所有列車均改由電力牽引。

1937年，PRR開始著手完成其他線區(主要是保利-哈里斯堡段和一些次級線區)的電氣化，到1938年，整個PRR的東部網絡基本完成了電氣化，1月15日，第一趟紐約前往哈里斯堡的電力牽引大都會號開始運營。PRR合共有4300km之多的電氣化鐵路網，占全美一級鐵路的41%。

當PRR開始將鐵路電氣化時，也開始著手設計一個適應高速、高加減速度的新型電力機車。PRR的早期電力機車紛繁復雜，其中以FF1型電力機車為代表?！?】FF1型機車使用的是副軸-聯桿驅動，轉向架軸距長，不靈活，而且副軸-聯桿裝置限制了速度的提升，這種設計很快就被PRR拋棄了，FF1型機車也大多被改造成貨運機車。

其后，PRR又訂購了P5(4-6-4)和O1(4-4-4)兩種機車。這兩種機車都使用了當時電力機車常用的盒狀鉚接車體，它們最具革命性的一點，是在PRR線路系統中首先使用了雙電機彈簧聯軸器輪對空心軸大輪徑的驅動方式，驅動軸亦有了獨立的導框式懸掛，這種驅動方式相比副軸-聯桿式，有著更好的行車品質和更高的速度。由于O1相比P5少了一根動軸，牽引功率較小，而且粘著水平較差，隨著牽引定數和速度的提升，PRR選擇了P5型機車作為量產對象。GG1型機車所使用的驅動方式也是這種雙電機輪對空心軸大輪徑式。

然而，P5也有自己的問題。首先，鉚接的盒狀車身，司控臺在車頭；相比蒸汽機車而言，不能在道口事故中給機車乘務員以足夠的保護。在一次嚴重的道口事故后，PRR根據工業設計師唐納德·羅斯克·多納的建議，改進了P5的車身，將司控臺移到中央，不僅保護了乘務員，換端操作也更加方便，同時還使用了鉚接的流線型車身，改進型命名為P5a。P5a的車身設計也成為了后來GG1的原型。

其次P5的4-6-4、大軸距驅動軸的固定式底架通過小半徑曲線時比較困難，而且面對日益增長的定數也出現了牽引力不足的現象。PRR急需一種大功率、高速、可客貨混用的新型電力機車。

同時，PRR向NYNH&HRR借用的EP-3型電力機車受到了PRR的賞識，其使用了4-6-0鉸接0-6-4的軸式(2-C～C-2)，動軸軸距較小，兩個無動力導輪轉向架可以獨自旋轉，兩個轉向架之間有球形鉸鏈相連，在有著更高的功率之余，曲線通過性能亦不俗，走行品質亦比固定底架式機車來得好得多。這種走行部設計在經過改進后則被GG1型電力機車所使用。

三、原型車的設計——4899/4800號GG1型電力機車

隨著紐約-華盛頓間鐵路的電氣化的步步推進，PRR開始著手設計一種用于東部地區的快速客貨型電力機車，在總結P5a、EP-3的運用經驗后，PRR給出的設計要求如下，

1. 大功率、高速度、大牽引力；
2. 使用4-6-0鉸0-6-4的走行裝置；
3. 沿用P5a的改進型車身設計，司控臺中置流線型；
4. 使用PRR配套的計數電碼式速差制機車信號和超速防護裝置。

GE、西屋和鮑德溫機車廠三廠聯合，根據PRR的要求，于1934年設計出來一臺劃時代的原型車——4899號。

牽引上，4899號使用了12臺GEA-627-A1型交流有刷串勵電動機(萬用電動機)，一臺功率287kW，兩臺電機驅動一個中空軸，由于PRR使用了高壓低頻交流電作為電氣化的標準，低頻交流電可以很好地適應萬用電動機，故不需要經過整流，直接降壓后就可輸入到電機端；

走行上，4899號使用了NYNH&HRR EP-3類似的4-6-0鉸0-6-4型轉向架，轉向架和車體間由心盤和可動側支承連接，心盤和側支承共同承重；兩臺轉向架之間由一個球形鉸鏈連接，導輪轉向架可以在主轉向架下方獨立旋轉，有著較好的曲線通過能力。相比NYNH&HRR EP-3，4899號更是使用了全新的導框-下置鋼板(帶間隙調整)式一系懸掛和滾柱軸承，有著更好的走行品質和更低的基本阻力；

傳動上，4899號使用了一臺大功率氣冷、低壓側調壓一體式主變壓器，將11kV 25Hz交流電降壓為電機能承受的低壓交流電和散熱扇、控制電路使用的低壓電，調速使用低壓側調壓，變壓器抽頭開關有級調速，調速級位有21位，牽引變壓持續容量為4800kVA；

驅動上，4899號使用了P5機車以來廣泛使用的雙電機彈簧聯軸器輪對空心軸大輪徑驅動方式，和P5相比則更為緊湊，客運機車的傳動比為24 : 77，貨運機車傳動比為24 : 79，動輪輪徑長達57"/1.44m；

車體上，使用了唐納德·羅斯克·多納所指導的，和P5a類似的中置駕駛室流線型車身，鋼骨鋼蒙皮，車身拉長至24.23m，車身鉚接，并在一端設置有一個大型通風口；

待客設備上，設有一個燃油鍋爐，以給客車的空調(Yep, you read it right, and it's not a typo)和暖氣提供高壓蒸汽。

信號上，使用了PRR、聯合道岔信號公司共同發明的具有革命性的計數電碼式速差制機車信號和超速防護裝置(PCCS)，以確保在合州際商務委員會(ICC)規定的前提下，以100mph (160kph)時速運營?！?】

同時，4899號也使用了首批萊斯利A-200型霧號音汽笛，該型汽笛相比蒸汽機車的汽笛穩重而低沉，被美國鐵路迷稱之為The GG1 Horn，之后在EMC/EMD的柴油機車上推廣開來。

這樣設計出的電力機車，不僅是一臺功率巨獸、一臺重達215.5t的龐然大物，4899號的持續功率為3450kW，短時持續功率(不考慮電機和變壓器溫升)可達6,300kW，最大牽引力可達291kN，相比之下，2001年定型的SS7E型電力機車持續功率為4800kW，短時持續功率為5400kW，最大牽引力為245kN，DF11型內燃機車持續功率為3040kW，最大牽引力亦為245kN，可見4899號的功率和牽引力在當時有多么超前；而且，其流線型的外表卻給了這巨獸一絲柔美和親和，毫無蒸汽機車的骯臟、突兀和棱角感。

同時，4899號也是世界上第一種按照現代定義能被稱為“準高速客貨混運型電力機車”的產物。她同時具備了，

1. 最高100mph/160kph的運營時速，最高110mph/177kph的試驗速度；
2. 高達3450kW的功率和291kN的牽引力；
3. 極為優良的起動加速性能，牽引8節普爾曼客車時加速到160kph僅需65s；
4. 設有超速防護和機車信號，確保安全行車。

這幾點是現代準高速旅客列車運營的脊梁骨，美國在20世紀30年代就可以做到，實屬超前。

4899號的對手，4800號PRR R1型(4-8-4)固定底架式4動軸機車在4899號的優良性能前相形見絀，4899號理所當然地成為了紐約-華盛頓電力牽引的預選機車，并被命名為GG1型。G在PRR的命名規則中是4-6-0的代號，兩臺4-6-0轉向架鉸接便被稱為GG型，即GG型1型車——GG1。4899號也成為了GG1的初號車，她亦和4800號R1型互換車號，成為了4800號量產先行車。

四、傳奇的開始——量產型GG1型電力機車

在GG1型機車即將投入量產時，PRR又請來了美國工業設計大師雷蒙德·洛威做最后的外形微調。洛威對唐納德·羅斯克·多納的流線型設計好評有加，其給出的建議有三點，

1. 使用焊接式車身，讓車身相較鉚接式更為平滑，體現流線美，這一點是在世界鐵路車輛中首創的；
2. 將通風口改小，以減少突兀感；
3. 設計幾條從車頭到車尾的金色線，以突出其流線美。

使用了更小的通風口后，要保證變壓器的冷卻，聯合設計方將原有的易過熱的氣冷式變壓器改為油浴式變壓器，并將通風口改小。(然而，這個設計調整竟然直接導致了GG1在退役后無法動態保存，下文詳述)

在經過這個設計變更后，GG1繼承自P5a的流線型被更好地展現出來，油亮反光的黑色油漆、金色的裝飾線和完美的流線型車頭讓GG1有了一種在流線型工業設計井噴時代一種獨特的裝飾風美。

在20世紀30年代流線型工業設計剛開始泉涌時，GG1型機車成為了美國工業設計“流線摩登”的典型，并成為了家喻戶曉的名機車。

在二戰后，PRR將GG1涂成和客車統一的塔斯肯紅色，并配以金色裝飾線，GG1的“Ye Ol' Big Red”的綽號便不脛而走。

五、輝煌的運用實績——西半球的明星機車

GG1在西半球最為繁忙的鐵路線上運用，自然也擔當了許多曾經名噪一時的名列車，特快國會號、大都會號、特快百老匯號、臥鋪特快弦月號、臥鋪特快銀流星號都是由GG1擔當在電化區間的牽引。一時，紐約賓夕法尼亞車站成為了GG1的天下，GG1牽引銀色反光的不銹鋼客車成為了紐約-華盛頓鐵路的象征。

GG1也擔當了不少的專運列車和禮賓列車的任務。GG1擔當了全部總統加掛專車于紐約、費城和華盛頓之間的牽引，也牽引了羅斯?？偨y、肯尼迪總統的靈柩車。

然而，讓GG1最為光彩的，反而是她們在紐約-華盛頓和費城-哈里斯堡的日常、高頻、高強度和可靠的運用；特別的，在費城市體育館舉辦陸海軍運動會時，40多臺GG1會牽引比賽臨時客車到附近的格林威治貨場以運送觀眾和運動員，場面頗為壯觀。

在49年的服役中，GG1從來沒有因為機車本身而出任何的事故，可靠性相當出色。唯一一次大規模故障是1958年2月美國東北大雪，進氣口入雪導致電氣短路而無法出車。后來，GG1的進氣口被改到了受電弓下方，防止雪花進入。

GG1唯一一次事故則是在1953年1月15日，牽引173次聯邦號特快4876號機車，由于機后客車的折角塞門關閉，機車沖毀華盛頓聯合車站止擋，并沖入大堂。

GG1在美國東部高強度的運營，也讓GG1車隊積累了相當長的無故障安全運營里程。她們安然度過了美國客運鐵路最為動蕩的時日，從PRR過檔到Penn Central，到Con Rail，再到Amtrak和NJ Transit，GG1的可靠運營卻從未因為公司變遷而變化。GG1車隊所積累的無故障里程甚至超過了地球到太陽之間的距離，其運用強度之高，機車可靠性之高和機務人員的勤懇細致也可見一斑。

當然，GG1車隊最為炫目的一天，當屬英國倫敦東北鐵路(LNER)的特快蘇格蘭飛人(Flying Scotsman)專屬蒸汽機車A3型4472號被鐵路愛好者買下并裝船到美國巡游時，GG1 4845號機車牽引蘇格蘭飛人在紐約-華盛頓線巡游。大西洋兩邊的兩臺名機車竟然能在同一條鐵路上握手而行，實屬難得一見的勝景。

六、生命的終焉——49年后的GG1

最后一批在干線上運營的GG1型電力機車屬新澤西公共交通局NJ Transit所有。NJ Transit特地邀請美國鐵路歷史協會將他們手頭的GG1 4877號機車還原成50年代PRR的塔斯肯紅色并服役了一段時間。4877號也是最后服役的一臺GG1，她于1983年10月29日退出NJ Transit的載客運營，她的退役儀式和最后運行也被NJ Transit辦成了一場盛大的活動，來自美國各州、加拿大甚至居澳美國人都來參加這場盛典，為最后一臺GG1送行。

GG1沒有一臺得到動態保存，也不會有狀況良好的GG1被修復到動態保存的機會。因為GG1在量產時的一個設計變更——使用油浴變壓器讓GG1沒能在21世紀繼續運營的機會，當時變壓器油所選用的多氯聯苯是一種毒性極強的物質，若處理不當會導致嚴重的工傷事故和環境污染，在世界范圍內已經不被允許繼續使用，所有的變壓器已被拆卸并送去無害化處理；而完全特地新制變壓器又失去了動態保存的意義。故目前所有的GG1都是靜態保存車。

七、PRR巨人的沒落和隨感

GG1活到了80年代，然而PRR卻沒有，在和NYNH&HRR、NYCRR不成功的并購后二次倒產，成為了歷史。

PRR的沒落是必然的，他沒能隨著時代進步。它沒能隨著汽車運輸的興起去改變以往的白貨運輸模式，仍然承擔了美東地區大量的低速、編組站中繼式的高成本低效益零擔貨物，客運方面又沒有發揮出高速高頻城際客運的優勢，通勤鐵路待客設備遲遲不肯更新，吃老本，仍然在做鐵路上升期以貨補客經營模式的美夢，新造的Metroliner問題不斷，還仍采用過時的大軸重、導框、均衡梁等設計，不成功的合并等等因素，共同導致了巨人的轟然倒塌。

不知道海的另一邊，某間以以貨補客和不思進取聞名的鐵路公司，會不會在時代的潮流中落一個和PRR一樣的下場呢？

古詞道物是人非事事休，欲語淚先流，然而當人非物亦非時，人面對時代的無力感，是不是更令人惆悵呢？

GG1于1983年退役時，最后駕駛她一程的司機編寫了一首敘事民謠《The Old Big Red》以紀念GG1型機車50年優秀、拔群的服役。全詞如下，供大家欣賞。

You've heard a lot of songs of famous trains along the track
But how about the engines that take 'em there and bring 'em back?
This story's 'bout an engine, a GG1 by name
She's ridin' into history, into a hall of fame

She still wears Pennsy colors, Golden stripes and Tuscan Red
Ran for the Pennsylvania, until that line was dead
Penn Central, then Conrail, New Jersey Transit too
'Cause my dad's her engineer, her story I'll tell you

Old Big Red, speeding up an down the line
Old Big Red, gets her people there on time
She's a mighty GG1, my favorite you see
Her 50 years of service won a place in history

As she pulls out of the station, and starts her daily run
Old 4 8 7 7, she glistens in the sun
Her bell it rings, her drivers roll, she gently starts to sway
Just give Ol' Red the throttle, she'll resound the right of way

Famous folks have rode behind her, plain ones done it too
There's congressmen and presidents, she got them all through
When navies played armies, her trains brought quite a few
But everywhere she goes it's best when she takes me and you

Old Big Red, speeding up an down the line
Old Big Red, gets her people there on time
She's a mighty GG1, my favorite you see
Her 50 years of service won a place in history

She's pulled long and regal trains and had her share of lore
The Broadway, the Crescent, the Silver Meteor
They're a part of this great land of everlasting legend
Racing down the mainline with the 4 8 7 7

The miles have passed beneath Big Red, believe me she's gone far
She's seen her share of railroad, the tracks could reach a star
She's rode into New York, New Haven, D.C., and Harrisburg
And done it all making the Ton or doin' 90 per

Old Big Red, speeding up an down the line
Old Big Red, gets her people there on time
She's a mighty GG1, my favorite you see
Her 50 years of service won a place in history

When life on Earth is over, and Dad rides that golden rail
He'll have to sign a register, this time he can't fail
When the Master tells him, "Take your train and go ahead"
I know that he'll be right on time and his engine's Old Big Red

Of all of the electrics, the Corridor has seen
From E60s to the Sprinters, back to the Haven's EP-3's
No matter strength or power, there's one important fact
For style, speed, and smoothness, GG1's had no real match

Old Big Red, speeding up an down the line
Old Big Red, gets her people there on time
She's a mighty GG1, my favorite you see
Her 50 years of service won a place in history

腳注：

【1】考夫曼法案為何如此嚴格還要追究到1907年公園大道隧道(NYCRR和NYNH&HRR共用段)的一起死亡17人的行車事故，事故原因為蒸汽機車在密閉空間內不完全燃燒所導致的一氧化碳中毒。

【2】隨著1930年代水銀引燃管的發明，旋轉整流器逐漸被代替，頻率的限制被打破，電廠也逐漸不再輸出低頻交流電。

【3】PRR的機車命名規則中，F代表2-6-0軸式，P代表4-6-4軸式，O代表4-4-4軸式，G代表4-6-0軸式，兩個2-6-0鉸接則為FF型，FF的第一型機車則稱為FF1。

【4】1922年，ICC要求時速在80mph及以上的鐵路列車必須配備超速防護和自動停車裝置，PRR便聯合US&S開發了世界上第一套具有超速防護功能的機車信號和自停設備，為世界首創。PCCS型機車信號和自停裝置最后出口到多個國家，并發展成荷蘭ATB、前蘇聯ALSN、意大利RS4等多種各具特色的計數電碼式機車信號和自停設備，鐵道部也曾引進過蘇式計數電碼式機車信號，后被UM/ZPW2000代替。

PCCS是現代速差制控車設備的先祖。某高鐵科普大尸所信口開河的，新干線ATC設備源自英國完全是半點事實不沾邊的胡扯淡，沒有必要聽信。