Amerikai vasutak > Járművek, az FL9

Híres mozdonyok


Long Island szigetén áll az FL9-es egy emeletes, távolsági gyorsvonat élén. Az M a Metro North-ot jelöli, de a mozdony oldalán már az, ahova való, Long Island Rail Road. A forgóvázakból kiálló áramszedő "papucs" jelzi, hogy készen áll csak villannyal vontatni.                                                                                                                                 Saját felvételem, 1999. szeptember 9-e.



Személyvonat vár indulásra a new yorki Grand Central Terminal (GCT) alsó, bejáróvonati szintjén. A New York, New Haven & Hartford Railroad Company (New Haven) vonatának mozdonya látszólag szabványos F egység, az ugyan kicsit szokatlan, hogy a hátsó forgóváza három tengelyes (B'o A1A), de minden más szabályos. Csak néhány perc van az indulásig, de a dízelmotor még néma. Aztán a jelző szabadot mutat, és a mozdony a szép dízelhang nélkül indul el. Árulkodó jel a vontatás módjáról, hogy az alsósínes áramszedő papucs nagyot szikrázik a váltócsoportnál, ahol véget ér az áramvezető sín. Ez a mozdony az FL9-es.

Két üzemmódú (dual-mode), villamos - dízel-villamos mozdony. Ahol tilos a füstölés, alsósínes villamos táplálással is vontathat. Az ilyen működési elv kialakítása az 50-es évekig nyúlik vissza, és akkor a New Haven (New York, New Haven & Hartford Railroad Company) vasúttársaságnál fordult elő.

A New York Central társaság new yorki pályaudvarának villamosítását a város vezetésének 1903. május 7-ei rendelete írta elő. Előtte a pályaudvarhoz vezető alagútban súlyos baleset történt, mert egy mozdonyvezető nem látta meg a tilos jelzőt a gőzmozdonyfüstben. Ezért a város törvényhozása elrendelte, hogy 1908. július 1-től csak olyan vontatójármű haladhat be New Yorkba, mely nem igényel égést a vontatáshoz.  Ezt akkor.
a gőzmozdonyokra értették, de a később elterjedő dízel- mozdonyokra is alkalmazták.

A New York Central társaság távolsági expresszeinél könnyen megoldották a feladatot (bár a megoldás az akkori technika csúcsa volt), az érkező gőzösös vonat mozdonyát a Hudson Line-on fekvő Crotonban leakasztották, és óriási villanymozdonyok vontatták be a vonatokat a new yorki Grand Central Terminálra. Nagyobb gond volt a naponta többszázezer bejárót szállító vonatok mozdonycseréje a reggeli-esti csúcsforgalomban. A fővonalak villamosak voltak, de sok bejáróvonat mellékvonalról érkezett, ahol gőzös, később dízel volt a vontatás. Nagy létszámú villamos vontatási személyzet fenntartása a "changing point"-on
riasztotta a New Haven társaság vezetését, és persze a részvényeseit is.

A New Haven 1895-ben szerezte az első tapasztalatait a villamos vontatás terén, néhány hónappal korábban, mint a Baltimore & Ohio vasút elindította a Howard-alagút projektjét. A NH az 
East Weymouth-ba vezető, Nantasket vonalát (egy mellékvonalat) felsővezetékkel villamosította, 1896. júliusában, kb. 3 és fél mérföld hosszon [1]. A villamos üzem sikere oda vezetett, hogy alsósínesen villamosították a Hartford - New Britain szakaszt, aztán tovább Plainville-be, majd délre, Berlinbe (másik Berlin).



Ilyen villanymozdonyok vitték a vonatokat a Grand Central Terminal és Croton (ma Croton-Harmon) között, onnan tovább sokáig gőzösök, később dízelek.

A mozdony épp Penn Central mezben játszik, eredete NYC. A No. 71.  számú,  Empire Service vonat első kocsija egy SF pakli. A vonat Buffalóba megy, Toronto kapcsolattal. A kép Tarrytownban, NY államban készült, 1973. július 3-án.

Don Ball, Jr. felvétele [2]-ből.



A váltakozó áramú felsővezetékes rendszert Westinghouse Systemnek hívták Amerikában, mivel a fő terjesztője a Westinghouse Corp. volt. A harmadik sínes, egyenfeszültségű rendszer neve Edison, vagy General Electric System volt. Nagy előnye volt a váltakozóáramú rendszerrel szemben, hogy nagy forgatónyomatékú egyenfeszültségű vontatómotorokat használ- hattak. Akkoriban az egyenirányítás problémás volt. Az alsósínes rendszer kisebb feszültsége miatt nagyobb volt az áram mozdonyhoz vezetésének a vesztesége, mint a váltakozó feszültségű táplálásnál.

A műszaki dilemmát Connecticut állam törvényhozása oldotta meg, mely megtiltotta az alsó, feszültség alatt álló sín használatát, mivel az a gyalogosokra veszélyt jelentett. Így a New Haven a fővonalát Woodlawntól, New York városának határától villamosította, felsővezetékkel. A vonal a NYC Harlem vonalához csatlakozott, és így jutott el a GCT-re. Az ide való villamos mozdonyt a Baldwin és a Westinghouse fejlesztette ki, ez lett az EP-1. Az első 1905-ben állt szolgálatba, a következő két évben pedig még 35. A mozdonyok különlegessége a kétáramnemű üzem volt, a felsővezeték pedig 1914-re elérte a New Haven társaság fővonalán a névadó várost, New Havent. A vonalon mind a személy-, mind a tehervonatokat villanymozdonyok vonatták.
A villamos mozdonyok jól működtek mind a New Haven 11 kV felsővezetékes váltakozó, mind a NYC 660V alsósínes egyenfeszültségéről is, az átkapcsolás normál menetsebesség mellett történt, ezt "Electric Crossover"-nek nevezték. Ez megoldotta a fővonal mellett lakók bejárását New York városába.

A New Havennek több, nem villamosított mellékvonala "tárta föl" Connecticut államot. Az ezeken a vonalakon járó vonatokon a fővonalon mozdonyt kellett cserélni, ami lassú és költséges művelet volt. A mozdonycserék helyszíne New Haven és Danbury állomás volt, (A New York Central vasút a Hudson vonalon Crotonban és a Harlem vonalon North White Plains-en cserélt mozdonyt.)

A New Haven a Cos Cobban épült szénerőművel táplálta a villamos hálózatát. Ez gyakran teljesítménye maximumán dolgozott, de még így is csúcsidőkben a külső villamos hálózatból kellett drágán energiát vásárolni. További vonalvillamosítások esetén vagy bővíteni kellett volna a New Haven saját hőerőművét vagy még több villanyt kellett volna venni. A New Haven más megoldást keresett. A kettős üzemű (dízel és villamos) mozdony használata először 1947-ben merült föl.



A NH az FL9 tervezésére gondolt. A képen a mozdony 1959. június 27-én Cos Cobnál, a New Haven villamos betáplálási pontjánál halad.

Richard Jay Solomon felvétele [3]-ból.



1954-ben Patrick McGinnis lett a New Haven társaság elnöke. Az ő fejlesztési iránya nem a villamos vonalak hosszának és az áramfejlesztő teljesítményének növelése volt, a kettős üzemmódú (nem kétáramnemű) vontatók alkalmazását pártolta. Az FL9-féle mozdonyok nem oldották meg a NH minden villamos gondját, de nagy lépés voltak a szolgáltatás javításának irányába.

A NH gépészeti részlegének lett a feladata, hogy kifejlesszen vagy találjon olyan mozdonyt, amelyik

- nyugdíjba küldi a NH öreg és elhasznált Alco DL109-es és más villamos mozdonyát,

- dízel (-villamos) módon működik a nem villamosított vonalakon, és harmadik sínes villamos módon a NYC alagútjában és a pályaudvarán,

- az 58.000 fontos tengelyterhelésen belül marad, mert ez volt a legnagyobb, amit a new yorki Park Avenue töltése megengedett,

- szükségtelenné teszi a mozdonycserét New Havenben. (A NYC 1972-ig mozdonyt cserélt Croton-Harmonban...)
Két nagy mozdonygyár, a Fairbanks-Morse és az American Locomotive Company (Alco) jelentkezett ajánlattal, de egyiknek sem volt gyártott mozdonya, melyet a NH különleges igényeihez lehetett volna igazítani. A NH úgy döntött, hogy a General Motors Electro-Motive Division-jének (EMD) jól bevált FP9 mozdonyából fejleszteti ki a neki kellőt. Az EMD komoly változtatásokat tett a mozdonyterven, főleg, hogy a Park Avenue töltésén a tengelyterhelés korlátozást betartsa.

A mozdony rendelési folyamata alatt az elnök, McGinnis összetűzésbe került a vasút utasaival, többek között azért, mert a társaság pénzt kért a vasútállomásokon a vasút területén az autóparkolásért. A részvényesek úgy látták, hogy McGinnis nem tesz jót a vasút kihasználtságának és menesztették. Ez megtorpantotta az FL9 rendelési folyamatát Szerencsére utóda, George Alpert, a bostoni ügyvéd szintén pártolta a dual-mode mozdony elvet, ezért rendelt két kisérleti példányt, majd hosszas próbaüzem és több változtatás után még 28-at.

A sikeres tényleges üzem után három évvel a NH még harminc FL9-es mozdonyt rendelt. Érdekes, hogy mind a 60 mozdony folyamatos gyári számot kapott.




Bár a mozdony típusjelében az L meghosszabbítottat jelent, a szekrénye 12 lábbal rövidebb volt mint egy E egység, de 8 lábbal hosszabb mint egy F7 (az FP9-nél 4 lábbal volt hosszabb). A felvétel a General Motors Chicago melletti La Grange telepén készült, Illinoisben. Ezt a festési mintát a tervezése korának vasútfőnökéről McGinnis-nek nevezték, a tervezője Herbert Matter volt.

A képen látható mozdony a második rendelés tagja, 1750 helyett 1800 Le-s teljesítménnyel, és az orrán a távvezérléshez szükséges csatlakozás lehetőségével.

EMD fotó, Tom Carver gyűjtemény, [1]-ből




A ráadás villamos szerelvények miatt meg- hosszabbított szekrény és az 1.400 gallon víz ellenére a mozdony a hátsó, Flexicoil típusú forgóvázzal teljesítette a GCT felé vezető töltésen előírt súlykorlátozást (a Crotonból személyvonatokat vontató villamos mozdonyok rövidebb távon jártak, kevesebb víz is elég volt). Az első harminc mozdonyban 567C típusú dízelmotor dolgozott. A második rendelés újabb, 567D1 főmotorja 1.800 Le-s volt. Ma (2012-ben) az első FL9-esek 56, a második rendelésből származók 52 éve dolgoznak, és több példány, a vezérlésben komoly átalakítás után még ma is rendszeresen vontat mind a Long Island Rail Road, mind a néhai New Haven és a New York Central vonalain. A világon melyik másik mozdonycsalád mondhatja el ezt magáról? Biztosan van, de sok nem lehet. És itt nem a pénzhiány okozza ezt, hanem mert ezek kiváló mozdonyok voltak és ma is azok.












C. Smith, Jr. FL9 rajzai, a Carstens Publishing, Inc. jóvoltából, [1]-ből.




A bal oldali képen a vezetőállás, az ülést eltávolították a jobb láthatóság érdekében. Jobbra belső fotó a motortérről, a "fireman's side" felől, a mozdony hátsó vége felé nézve. (Több társaságnál a szakszervezet követelésére alkalmaztak fireman-t (fűtőt) dízelmozdonyon is. A főmotor az EMD 567C dízelmotorja.                                         A felvételek az EMD jóvoltából, [1]-ből.




Hogyan működik az FL9?

A mozdonyszekrény legfőbb eleme a főmotor, első változatban 567C (1750 Le), a másodikban 567D1 (1800 Le), 16 hengeres motor. A főmotor hajtotta az egyenfeszültségű generátort, mely a négy, D37 típusú TC motort táplálta. Ilyen volt az FL9 dízel üzeme.

(Hozzáértőknek: aranyos (bár műszakilag tökéletesen pontos) [1] leírása a dízel-villamos üzemről. "A kis sebességgel induló mozdony főgenerátora nagy áramerősséggel táplálja a vontatómotorokat. Amikor a vontatómotorok forgórésze forogni kezd, áramot generál, az ebből származó feszültség ellene dolgozik a főgenerátor feszültségének. Ahogy a mozdony sebessége nő, úgy nő az ellenfeszültség is, ez valós ellenállást jelent a generátor áramával szemben. A sebesség növekedésével a generátor feszültségének is növekednie kell, hogy ellássa a vontatómotorok áramkörét, egész addig, míg el nem éri a megengedhető legnagyobb feszültséget. A vontatómotorok által kívánt áram további küldése, és a mozdony sebességének további növelése érdekében a generátor-vontatómotor kapcsolatot változtatják, mely az ellenfeszültséget is csökkenti.

A folyamat első lépése, hogy az 1-es és a 3-as vontatómotort sorbakapcsolják, és ezeket párhuzamosan a 2-es és a 4-es, sorbakötött vontatómotorokkal. A "transition"-nek hívott átkapcsoláskor a vontatómotorokat párhuzamosan kapcsolják. Ez a felére csökkenti az ellenfeszültséget.



További lépés az ellenfeszültség csökkentésére a "by-pass" (shunt, sönt, mezőgyengítés, sánt, stb. :-) ), mely csökkenti a motor ellenfeszültségét. Az FL9 mozdony bonyolult ellenállás-hálózattal rendelkezik, mely védi a vontatómotorokat a túlterheléstől, mikor a 660 V-os harmadik sínről kapja a villanyt, mely közel korlátlan áramerősség leadására képes.) Az FL9-esnek az F9-eséhez hasonló "big drum switch"-e volt. (Dobváltót csöves tévékben láttam, ennek helyes magyar neve tán fokozatkapcsoló.)

Az első harminc mozdony teljes dinamikus fékrendszerrel érkezett. Ezek nagy részét később leszerelték. Az maradt, ami a harmadik sínes üzemben kellett. Lehet, hogy a harmadik sínes, sűrűn beépített területen zavarta a lakókat a féktuskók zaja?

A mozdonyszekrény alatt motor-generátor egység dolgozott. A 650V-os egyenfeszültségű motort a Grand Central alsósínének a feszültségéről működött. A motor egy váltakozóáramú generátort forgatott, amely a vontatómotor szellőzőket táplálta, és
egyenfeszültségű generátort az akkumulátorok töltésére.




Az első két FL9 Blomberg-típusú első  forgóvázakat viselt. Ezeken nehezen lehetett elhelyezni az áramszedő szerelvényeket. Ezért áttértek a Flexicoil típusú forgóvázra, amelyet az Aerotrain- nél alkalmaztak először.

Ez a Flexicoil forgóváz épp a villamos szerelvények felszerelésére vár.

A General Motors Electro-Motive Division jóvoltából, [1]-ből.






A villamos szerelvények a gyakorlatban.

Saját fotóim, 1999. november 7-én


Ez az áramszedő papucs már más, mint az eredeti. A NYC hálózatán alulról érintette az áramvezető sínt. A Pennsylvania alsósínes rendszerében felülről kellett. Mivel a mozdony ma már jár mindkétfajta vonalon, az új papucsnak alulról és felülről is tudnia kell érintkezni.


Tekintélyes mennyiségű kábel köti össze a mozdonyt és a kocsikat, távvezérlési és energiaátadó kábelek.



Különleges problémát okozott a dízelmotor nélküli vontatás a GCT földalatti vágányain és a további alsósínes régióban. Mivel a mozdony álló dízelmotorral kezdett vontatni és úgy is érte el a vonali sebességet, az alsósínes vonal végén "hideg" dízelmotornak kellett volna dolgoznia.

Mivel az optimális működési hőmérséklete 160 és 180
ºF (70-80 ºC) közötti, ezért, hogy biztosítsák a nap-mint nap megbízható működést és a lehető legkisebb motorkopást, villamos fűtést és keringetőszivattyút alkalmaztak a dízelmotor hűtővíz- rendszerében. Ezt "Hot Start"-nak (meleg indításnak) hívják.
A fékrendszer működtetése is gond volt. Akkoriban a légsűrítőt a főmotor főtengelye leválaszthatatlanul hajtotta. A főlégtartály nyomását a termelt levegő terelésével oldották meg. Az FL9-nek szüksége volt a dízelmotortól független hajtású légsűrítőre. 600V-os egyenfeszültségű motort alkalmaztak, mely csak a szükséges időben dolgozott az alsósínes vonalon,

(Bizonyítékát nem láttam, de [1] megfogalmazásából arra következtetek, hogy az FL9-nél megmaradt a főtengely hajtotta kompresszor is, és a villamos hajtású csak akkor dolgozott, ha a dízelmotor állt.)




Indítás villamos üzemben:

1-es szabályzó állás:
A kontaktorok zárnak, a vontatási áram az alsósínes áramszedő papucsoktól 2000A-es biztosítón keresztül
két úton halad: a 2. és a 4. vontatómotor, illetve az 1. és a 3. vontatómotor felé. A vontatómotorok soros-párhuzamos kapcsolásban vannak, a legnagyobb ellenállás van beiktatva az áramkörbe.

2-es szabályzó állás:
Az ellenálláshálózat egy része rövdrezáródik, a soros ellenállás csökken, a vontatómotorokon nagyobb áram folyik.

3-as és 4-es szabályzóállás:
Ahogy a mozdonyvezető növeli a fokozatot, újabb ellenállások rövidre zárásával tovább nő a motoráram.

5-ös szabályzóállás:
A vontatómotorok áramköréből 1-17-es fokozatban lépésenként minden ellenállást kiiktatnak. A lépések sebességét az 5-től a 8. fokozatig
a vontatómotorokon folyó áram nagysága és a gyorsítási mérték reosztát állása határozza meg. Ezt a reosztátot a mozdonyvezető kiiktathatja az időjárási viszonyok szerint.

6-os szabályzóállás:
Újra minden ellenállás bekerül a vontatómotorok áramkörébe, ez most a 18. fokozat. Az ellenállásokat a 18-26. fokozat lépésekben iktatják majd ki. A 18. fokozatban a vontató- motorokat soros-párhuzamosról párhuzamos kapcsolásban csatlakoztatják. A fokozat lépések automatikusak.

7-es szabályzó állás:
Az automatikusan elért 27. fokozatban bekapcsol az első sönt fokozat.

8-as szabályzó állás:
A 28-as fokozatban bekapcsol a második sönt fokozat.





Átkapcsolás dízel-villamos üzemről tisztán villamos vontatásra:

-a mozdonyvezető a szabályzót ÜRES fokozatba kapcsolja,

-választó kart E állásba állítja,

-meggyőződik, hogy az "Áramkör bontók zárva maradtak" lámpa nem gyulladt ki,

Ha a lámpa ég:
-5 mph sebesség alatt a szabályzót ÜRES fokozatba kapcsolja, utána a forgó áramkörkapcsolót RESET állásba állítja. Ezután a szabályzót óvatosan tovább lehet állítani,



-5 mph fölött az áramkörkapcsolót RESET állásba kell állítani, a mozdony nem veszít a sebességéből.

A választó kar E állásba állításakor a Motorszellőzők leálltak fény világít az átkapcsolás után 10 másodpercig. A motorgenerátor fölpörög, ami eloltja ezt a fényt.

A dízelmotor az átkapcsolás után legalább 5 percig alapjáraton jár, mielőtt leáll.

A dízelmotor leállításakor az üzemanyag-szivattyú is leáll, és hangjelzés hallatszik, míg a dízelmotor teljesen meg nem áll.





Változatok

Az első két példány Blomberg típusú első forgóvázzal készült, ezeket lecserélték, és a később gyártott mozdonyokon is Flexicoil típusút alkalmaztak, mert a Blomberg forgóváz külső lengő tartója elvette a helyet az áramszedő papucsoktól. A mozdonyok elkészültük után alsósínesen a New York Central vonalain jártak, ahol a papucs alulról érinti az áramvezető sínt. A Pennsylvania a Penn Stationön és Long Islandon olyan rendszert épített ki, ahol a papucs felülről érinti a harmadik sínt. Ez az eltérés máig megmaradt. A ma járó FL9-esekre olyan áramszedő rendszert tettek, amely mind alulról, mind felülről érintheti az áramvezető sínt.

Az első harminc mozdony kis felső pantográfot hordott, mert a Grand Central Terminalön a sok egymás utáni váltó mellett nem lehetett áramvezető sín, és a mozdony nem volt olyan hosszú mint egy motorvonat, az áramellátás megszakadt. A második rendelésnél már nem alkalmazták a felső áramszedőt.
Mozdonylista

New Haven 2000 - 2059


Műszaki adatok

FL9, 1750/1800 Le-s, 16 hengeres, 567C/567D1 dízelmotor, gyártási periódus 1956. október - 1957. november és 1960. június - november,  eladott darabszám: USA 30, Kanada, Mexikó: 0.
Építő: GM Electro-Motive, La Grange, IL.
Átépítők:
General Electric, Hornell, NY, az MTA számára, 7 egység,
Morrison Knudsen, Boise, ID, az Amtrak számára, 6 egység,
Chrome Locomotive, Silvis IL, a CDOT számára, 4 egység,
Morrison Knudsen, a CDOT számára, 6 egység,
ABB/Republic, Greenville, NC/Elmira, NY, a M-N/LIRR számára, 10 egység.






Források:

 

  • Joseph R. Snopek and RObert A. LaMay: Diesels to Park Avenue, The FL9 Story  [1]
  • Don Ball, Jr.: America's Railroads [2]
  • Louis A. Marre: Diesel Locomotives: The First 50 Years [3]
  • Mike Schafer: Classic American Railroads [4]
  • Mike Schafer és Joe Welsh: Classic American Streamliners [5]
manhattani

2012. augusztus.












     Az FL9, 2. rész: A mozdony a vasúttársaságoknál

Világvasutai > amerikai vasutak >Járművek, az FL9