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问题

美国 GE 通用电气旗下的火车部门有什么好技术?

回答
通用电气（GE）旗下的火车部门，如今主要是GE运输（GE Transportation）以及其被卡特彼勒（Caterpillar）收购后的新实体（今为Progress Rail的一员），确实在铁路技术领域拥有不少令人印象深刻的创新和优势。虽然GE运输已经易主，但其留下的技术遗产仍然影响深远。

我们就来聊聊GE在火车技术方面的那些“硬核”东西，尽量不带那种“AI范儿”，而是像老朋友聊天一样，讲讲它们到底厉害在哪儿。

1. 强大的混合动力和电动技术：为更绿色的未来铺路

这绝对是GE运输最闪耀的招牌之一。在大家都喊着要环保、要节能的时候，GE早就开始在这方面下功夫了。

混合动力技术 (Hybrid Technology): GE开发的混合动力机车，最典型的代表就是他们的 Evolution Series（Evo 系列）。这类机车就像是汽车里的混合动力一样，发动机不仅能烧柴油，还能通过一套复杂的能量回收和储存系统，把刹车时产生的动能“存”起来，然后在需要加速时再“释放”出来。
怎么个厉害法？
油耗大幅降低： 相比传统的柴油机车，混合动力能省下不少油。你想啊，火车那么大，跑那么远，一年下来能省多少油？这对铁路公司来说就是实打实的成本节约。
排放更少： 省油自然意味着碳排放和氮氧化物排放也跟着减少，这对改善空气质量、应对气候变化可是功不可没。
噪音更小： 在车站或者居民区附近，混合动力机车运行时噪音也要小得多，对周边环境更友好。
动力输出更平顺： 能量回收和利用让它的加速和减速过程更加平稳，对乘客体验也好，对设备的磨损也小。
核心技术在哪？ 关键在于那个超级电容（Supercapacitors）或者牵引电池组。这些东西就像是飞机的“能量储备站”，能快速存储和释放大量电能。再加上一套非常智能的能量管理系统（Energy Management System），它能精确控制柴油发动机什么时候工作、什么时候休息，以及如何分配电能，从而达到最优的燃油经济性和排放控制。

纯电动和氢能源的探索： GE在混合动力之外，也一直在探索更前沿的电力化和新能源解决方案。比如，他们也研究过在一些特定线路（比如坡度大、需要频繁启停的线路）使用纯电力机车，或者结合氢燃料电池等技术，为铁路的零排放目标提供更多可能。虽然这些技术还在发展中，但GE的投入和研究，为铁路行业的可持续发展打下了基础。

2. 智能化的机车控制和诊断系统：让火车“活起来”

现在的火车，早就不是以前那种“一根筋”的大家伙了，GE在这方面也下了不少功夫。

Trip Optimizer™ 智能驾驶系统： 这个系统就像是火车的“自动驾驶辅助”，但更侧重于优化运行效率。它能根据地形、轨道状况、列车载重、时刻表要求等一系列数据，自动计算出最佳的速度和加速/减速曲线，然后指令机车按照这个最优路径行驶。
牛在哪里？
最大化燃油效率： 通过精确控制加速和减速，避免不必要的能量浪费，这是它最核心的价值。
缩短运行时间（如果需要）： 在某些情况下，它也能帮助火车在保证安全和效率的前提下，更稳定地达到目标时间。
减少人为误差： 司机师傅当然是技术专家，但再厉害的司机也比不过计算机算得那么精细和稳定，尤其是在长时间、大负荷的运行中。
数据驱动的改进： 它运行过程中产生的数据，还能用来分析和改进未来的运行策略。

Onboard Diagnostics (OBD) 和预测性维护： GE的机车都装备了先进的传感器和数据采集系统，能够实时监测发动机、传动系统、制动系统等关键部件的运行状态。
多牛？
“未病先治”： 在部件出现故障之前，系统就能通过数据分析（比如异常的振动、温度、压力等）提前发出预警。这样，铁路公司就能安排在维护窗口期就进行检修，避免了火车跑到半路“趴窝”的尴尬，也大大降低了维修成本。
优化维护计划： 不再是“按时保养”，而是“按需保养”，只在真正需要的时候才对部件进行检查和维修，提高了维护效率。
提高可靠性： 减少了突发故障，火车就能更稳定、更可靠地运行，保证了运输计划的执行。

3. 强大的柴油发动机和传动系统：传统技术的持续优化

虽然混合动力和电气化是大势所趋，但柴油机车在很多长途、重载货运场景下仍然是主力。GE在传统柴油发动机和电力传动技术方面，也积累了深厚的技术实力。

高效的 Tier 4 排放标准柴油发动机： GE的Evo系列机车搭载的GE 7FDL柴油发动机，符合最严格的 Tier 4 排放标准。要达到这个标准，需要先进的燃烧技术、废气再循环（EGR）系统、选择性催化还原（SCR）系统等一系列复杂的技术组合。
厉害在哪？ 意味着在提供强大动力的同时，还能把污染物排放控制到最低水平，这是对环境负责的表现。
可靠耐用： 这些发动机通常都设计得非常皮实耐用，能够承受铁路运输的高强度工作。

先进的交流牵引电机和变流器： 现代化的机车大多采用交流牵引电机，它们相比直流电机效率更高、维护更方便。GE在这方面也拥有成熟的技术，能够提供稳定、高效的动力输出。配套的先进变流器技术，能够精确控制电机的转速和扭矩，与智能驾驶系统协同工作，进一步提升效率。

4. 模块化设计和平台化战略：适应性更强

GE在设计机车时，也推行模块化和平台化的理念。

平台化： 意思是基于一个通用的、高度集成的机车“平台”来开发不同类型的机车。比如，Evo系列就是一个非常成功的平台，在此基础上可以衍生出用于货运、客运、以及不同功率等级的车型。
好处是什么？
降低研发和制造成本： 通用零部件多，生产效率高。
缩短上市时间： 基于成熟平台开发新车型更快。
便于维护和备件供应： 零部件通用性强，维修和备件管理更简单。
模块化： 意味着机车内部的关键系统（如动力单元、牵引系统、电子控制系统等）被设计成独立的模块，方便进行升级、维修或更换。
厉害在哪？ 就像乐高一样，坏了哪块换哪块，或者技术升级了，直接换个新模块就行，比大修要方便得多，也更能延长机车的使用寿命。

小结一下，GE在火车技术上的厉害之处，可以归纳为几个关键点：

前瞻性的环保技术： 尤其是混合动力，走在了行业前列，为铁路的绿色转型提供了实实在在的解决方案。
深度整合的智能化： 通过智能驾驶和预测性维护，让机车不仅是载具，更是能够自我优化、自我诊断的“智能伙伴”。
传统技术的持续升级： 在柴油发动机、传动系统等核心领域，不断提升效率和环保水平。
灵活高效的设计理念： 模块化和平台化让产品更具市场竞争力。

即使GE运输后来被出售，它在这些领域积累的技术和人才，依然是推动全球铁路技术进步的重要力量。这些技术，不光是为了跑得更快更省油，更是为了让铁路这个古老而重要的运输方式，能够适应新时代对效率、环保和智能化的更高要求。

网友意见

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GE Transpot（运输）那个才12缸的GEVO发动机就够CRRC戚墅堰好好研究研究了，美国人不喜欢太高的马力也就常用4400马力，但是也可以压榨到6000马力装在HXN5上。

扯远一点，GE搞电传动系统那是家学渊源，最晚在1918年下水最新的新墨西哥鸡肉卷号战列舰（也是USN唯一一条全电传动战列舰）的时候，GE就在搞电传动系统。二战那堆BB CV CL CH SS多半采用GE的电气系统去驱动武器或动力系统，要说GE集团那些武器分部没技术累积，我是不信的。而所谓电传动系统，无非就是一个发电机和一个电动机，中间用电线连接。

战前EMD刚成立的时候，GE作为美国第一台电力机车的制造商，还是EMD机车控制系统和电器系统的供应商。战时因为某个部门的命令，EMD可以生产内燃机车，其余企业还是只能生产蒸汽机车。至于GE，反正其他部门赚够了海军舰艇电气设备的钱，铁路机车算个毬，还别说有电力机车订单。至于战后EMD借战时足够的技术积累横扫美国机车制造业这种破事，GE能扛过去还是靠自己的技术积累能够带来收益，保证至少GE运输能够小赚一点足够让集团董事会不砍掉自己的钱。战后转产内燃机车的原蒸汽机车制造公司（ALCO LIMA BALDWIN等等）因为没技术，电传动系统还是得找GE订购。当然这种红利在70年代就吃的差不多了（蒸汽大厂都死绝了），GE运输被EMD压制的差不多让集团董事会决定不要运输分部，是卖是拆前途未卜。当然通过ND5大单，GE运输得以续命这种事，大家应该都知道吧。渡过艰难的70 80年代，GE运输才拿出一款还算说得过去的Dash 9系列，常见的就是C44-9W。也就是这个时候GE运输才算跟EMD分庭抗礼。
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先说一下最近闹得很火的通用电气打包出售铁道业务这事，算是前言。如果说是想整个吞下通用电气铁道部门，个人感觉可能性不大。现在最有可能的买家是 Wabtec 集团，也是一个美国公司。更何况通用电气的柴油机等技术本身也有相当的军事价值，可以被认为涉及国家安全，美国政府也不一定会批准。

为什么我单独把柴油机拿出来说呢？因为通用电气是到现在为止世界上柴电机车水平最高的厂商之一，更是少有的集团内部能提供柴电机车所需要的所有技术的全栈公司。相比之下，另一著名美国柴电机车厂商易安迪就存在电气系统依赖外援的问题，并且他们的交流传动系统先后经历了西门子和三菱两代，其中少不了转换阵痛，而通用电气则没有这个问题。

以上是通用电气公司在微机时代生产的机车，按家族的时间排序。其中 Dash 8 家族是该公司第一代微机控制的柴电机车，该家族的 Dash 8-39C 型则是当年我国研制 DF6 型内燃机车时所设定的性能参考目标。

Dash 9 是通用电气公司的第二代微机控制柴电机车，同时为了适应美国环评标准通用电气公司也在这一代 7FDL 柴油机上引入了电子燃油喷射等技术，使得后期版本的 Dash 9 家族机车可以达到美国环保局 Tier 1 排放标准。与其平行的 AC 系列则是通用电气公司的第一代交流传动内燃机车。这两个系列的最终版本就是我国在青藏铁路上使用的 NJ2 型机车，通用电气方面型号 C-38AChe.

ES 系列是该公司的第一代“创新”系列机车，其特点是继承了 Dash 9 与 AC 家族的性能，但是通过使用新型 GEVO 柴油机取代上一代 7FDL 柴油机，该家族机车可以满足美国环保局 Tier 2 标准（后期版本可以达到 Tier 3 标准）。该系列我国也有引入，在国内被称为 HXN5 型 0 系，通用电气方面型号 ES59ACi.

ET 系列则是“创新”系列的最新一代。通过增加废气再循环技术以降低氮氧化物排放并辅以颗粒物过滤器，新一代 GEVO 柴油机可以达到美国环保局 Tier 4 排放标准。

而个人以为 AC44C6M 这一独特的型号则是通用电气公司柴电机车牵引系统实力的最好体现。该型机车并非新造，而是通过在五级修的过程中升级原诺福克南部铁路公司的 Dash 9 家族机车而得来。这些机车的五级修分别由通用电气达拉斯沃斯堡工厂与诺福克南部铁路 Juniata Shops 和 Roanoke Shops 承接，通用电气公司负责提供全套升级套件。升级内容包括替换原有的直流传动系统为交流、安装新的任务计算机与信号系统、安装新式司机室等。升级完成后的 AC44C6M 型机车功率为 4400hp, 其启动牵引力为 890kN 而持续牵引力则为 800kN. 该水平在世界范围内均属于一流。作为参考，易安迪最先进的 SD70ACe-T4 型（运用考核阶段，而 AC44C6M 则已经批量投入使用）作为同为 4400hp 的交流传动轴控柴电机车的启动牵引力同为 890kN 而持续牵引力则为 780kN. 我国的 HXN3 型 0 系的启动与持续牵引力分别为 620kN 与 600kN. DF8B 型则分别为 480kN 与 340kN. 需要注意的是，890kN 的启动牵引力实际上是北美行业内技术规范制定的启动牵引力上限并且该限制由任务计算机实行，其目的是为了防止过高的牵引力损伤钢轨。

更多关于通用电气的柴电机车技术和我国的柴电机车技术引进可以参考这个答案：进西藏的火车头有国产的吗？高原用的火车头有多先进？

除了柴电机车，通用电气另外一个拿手的领域就是铁路相关的通讯与信号系统。这其中个人以为值得介绍的有两个：Locotrol 分散动力遥控系统和 ITCS 列控系统。

Locotrol 是通用电气公司一系列使用无线电遥控一列列车中不同位置的机车（分散动力）的解决方案的总称。通过为机车加装无线电遥控设备，该系统可以令一组司乘人员直接在本务机车内控制列车中部与尾部的补机，从而使得较长的货运列车可以被更好的控制。该解决方案一般包括同步与异步两种工作模式。前者为简单的主-从复制，补机将自动复制司机在本务机车上下达的所有指令（包括功率手柄、制动等）；而异步模式则允许司机对本务、列车中部补机、列车尾部补机单独分组并下达不同的指令。上图的加拿大太平洋铁路乙醇列车则是 Locotrol 系统的一个应用，这列车中只包含了尾部补机，并不包含列车中部补机。仔细观察的话则可以发现列尾的 9618 号机车的司机室中是没有乘务的。

我国在大秦铁路上使用了该项技术，并且神华集团也自主研发了类似技术以供其内部铁路系统使用。不过需要注意的是，我国在大秦铁路上引进的 Locotrol 系统只支持同步模式，并不支持异步模式。

ITCS 则是通用电气公司开发的一套积极列控 (Positive Train Control, PTC) 系统（该技术与铁路信号部门已被出售给西门子-阿尔斯通）。该系统的亮点在于其完全不依赖轨道电路来检查占用情况，而是通过 GPS 与列尾装置来跟踪列车的位置与规划闭塞区间。美国国家铁路客运公司在其拥有路权的部分密歇根州管内线路上部署了该系统，使得这些线路的限速最终能达到 180km/h; 我国也在青藏铁路上使用了该系统的一个衍生版本。而我国目前正在为高速铁路研制的 CTCS-4 列控系统也采用了类似的设计思路。

以上就是个人以为通用电气公司的铁路部门的一些比较有亮点的技术以及我国在相关领域的一些进展。可以看到，虽然我们通过引进与借鉴已经有了长足长进，但是通用电气依然由很多有相当价值的技术。而这些技术成果和该公司在基础科研领域多年的持续投入是分不开的，要赶上也绝非一朝一夕之功。

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