【科普】【扩展】边生产边改进的苏联铁道部2TE116型内燃机车
文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵称：宁柳跨越）
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提示
直—直流电传动：指内燃机车柴油机通过联轴器直接驱动一台直流牵引发电机，输出直流电并供给数台并联的直流牵引电动机。本文提及的苏联铁道部2TE10V型、2/3TE10M型和2/3TE10U型内燃机车为直—直流电传动形式。
交—直流电传动：指内燃机车柴油机通过联轴器直接驱动一台三相交流同步牵引发电机，经硅整流装置转换成直流电后，供给数台并联的直流牵引电动机。本文提及的苏联铁道部2TE116型和2TE121型内燃机车为交—直流电传动形式。
交—直—交流电传动：指内燃机车柴油机通过联轴器直接驱动一台三相交流同步牵引发电机，向牵引包供给电能，由牵引包提供电流给逆变器，逆变器输出电压和频率可变的交流电流，驱动每台并联的交流异步牵引电动机。法国国家铁路BB 75000型内燃机车内燃机车为交—直—交流电传动形式。
液力传动：指内燃机车柴油机通过液力变矩器，用液力把柴油机的动力传到车轮上。苏联铁道部TG16型内燃机车和俄罗斯铁道部TG21型内燃机车为液力传动形式。
机械传动：指内燃机车像汽车的手动变速器一样用变速箱和离合器，把柴油机的动力传到车轮上；但机械结构的离合器难以承受高功率，而且变速箱结构就必然十分复杂和庞大，以增加排档数提供相对平稳的变速性能，所以机械传动内燃机车功率通常很低。法国国家铁路Y 7400型内燃机车为机械传动形式。
乌克兰哈尔科夫马雷舍夫工厂在本文中简称“KhZTM”⑴，卢甘斯克市伏罗希洛夫格勒十月革*命内燃机车制造厂简称“VZOR”⑵和“LTZ”⑶，俄罗斯联邦科洛姆纳工厂简称“KZ”⑷，沃罗涅日内燃机车修理厂简称“VTRZ”。
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参考
《2ТЭ116型内燃机车》，中国铁道部铁路工业系统内燃机车技术情报交流网 编，《国外内燃机车概况》，第169页~第171页
《苏联2ТЭ116型内燃机车》，肖杰 译，《国外内燃机车》1979年07期，第3页~第8页
《2ТЭ116КМ型内燃机车》，V.S.Kosov 著，顾永麟 译，《国外内燃机车》2005年01期，第2页~第7页
《前苏联超大功率内燃机车研制回顾和目前境遇》，桂宝康 译，《国外内燃机车》2006年第1期，第40~43页
《Тепловозы серии 2ТЭ10В》，V.A.Rakov 著，《Локомотивы Отечественных железных дорог 1956-1975 гг.》，第155~第156页
《Тепловозы серии 2ТЭ116》，V.A.Rakov 著，《Локомотивы Отечественных железных дорог 1956-1975 гг.》，第164~第166页
《Тепловозы 2ТЭ10В》，V.A.Rakov 著，《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》，第66页~第68页
《Грузовые тепловозы 2ТЭ116》，V.A.Rakov 著，《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》，第73页~第77页
《2TE116 — List of the vehicles — TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=57
概述
2TE116型内燃机车是苏联铁道部干线内燃机车车型之一，是由VZOR/LTZ在KZ、KhZTM等单位的协作下，于1971年研制成功的大功率干线货运内燃机车。机车采用交—直流电传动，装用1A-5D49型柴油机，机车总功率为6120 hp。
根据VZOR最初的计划，2TE116型内燃机车是双节8000 hp内燃机车的过渡产品。但自投入使用以来，不论VZOR/LTZ还是机务段，均多次对2TE116型机车的主要部件进行持续改进，以提高机车的可靠性。
背景
1966年，KZ成功研制了装车功率为3000 hp（2200 kW）的四冲程D49型柴油机（16ChN26/26）。1967年，LTZ试制了首台装用1A-5D49型柴油机的TE109型内燃机车——也是苏联第一种采用交—直流电传动装置的内燃机车。
LTZ更名为VZOR后，于1971年试制了首台装用3-5D49T2型柴油机的TE114型内燃机车。3-5D49T2型柴油机在结构上与TE109、2TE116型机车所使用的1A-5D49型柴油机完全相同，但在TE114型机车上按2800 hp（2087.95 kW）的装车功率使用，以提高柴油机的可靠性及耐久性。
设计概况
1970年8月，VZOR的设计师们开始设计新一代大功率干线货运内燃机车，计划作为2TE10L型内燃机车的换代产品，并在接下来的4个月内制定了设计图纸。这种机车原本拟命名为TE116型，但最终被定型为2TE116型。
2TE116型机车采用车架承载式的焊接结构车体，主要特点为延长了底架长度及改变了转向架旁承的结构和位置，与2TE10V型机车车体的差异在于底架中部设置下凸的鱼腹型结构蓄电池箱。
“破鼻子”司机室采用独立的模块化结构，生产机车时首先将柴油发电机组和其他设备安装到车架之后，再将司机室整体焊接到车架上，司机室构架隔层之中并填充有隔音材料。除了司机室之外车体其他部分的顶盖均为可拆式，以方便组装及维修。
为了使机车达到设计重量及平均分配轴重，从2TE116-118号机车开始，每节机车加装了3块分别重1347、2721、490 kg的压铁配重，总重9116 kg。
走行部为2台无导框式三轴转向架，与TE109型机车的转向架基本相同。转向架的“目”字形构架由箱形截面的纵梁和横梁焊接而成，滚柱轴承轴箱采用拉杆式定位结构。一系独立悬挂采用螺旋弹簧及橡胶垫；二系悬挂采用橡胶堆旁承，一系及二系悬挂系统总静挠度为126 mm。车体全部重量通过四点式橡胶堆旁承由两台转向架支承，牵引力和制动力通过心盘传递。牵引电动机采用抱轴式半悬挂安装在转向架上，牵引齿轮传动比为17:75=1:4.412。
每节机车的动力室内安装1台由1A-5D49型柴油机、GS-501A型牵引发电机、VS-650型励磁机以及STG-7型启动发电机组成的1A-9DG型柴油发电机组。为了将牵引发电机产生的交流电转换成直流电，每节机车安装了具有2组并联的三相桥式整流电路的UVKT-5整流器单元。
牵引电动机采用ED-107A型直流牵引电动机，与2TE10L型、2TE10V型机车相同。1973年，VZOR在2TE116-052号机车上安装了ED-118A型牵引电动机；1984年以后制造出厂的2TE116型机车则安装ED-118B型牵引电动机。
2TE116-001号~2TE116-1608号（1971年~1990年）
1971年3月3日，2TE116-001号机车制造出厂，并在苏联共产*党第二十四次代表大会开幕前夕抵达莫斯科。同年，VZOR又生产了2组2TE116型机车——2TE116-002号和2TE116-003号机车。
2TE116-001号、2TE116-002号、2TE116-003号和2TE116-005号机车就近在顿涅茨克铁路局管内进行测试运行测试。测试完成后，它们被送回到工厂完成定型。2TE116-001号和2TE116-003号机车被送去院校做进一步研究，不再用于干线运输。
1972年中，2TE116-002号、2TE116-004号~2TE116-014号、2TE116-020号以及2TE116-030号机车率先在中亚铁路局布哈拉一号机务段投入运用；2TE116-015号~2TE116-018号、2TE116-020号则配属于北方铁路局伯朝拉机务段。
1972年~1975年间，斯维尔德洛夫斯克铁路局秋明机务段和伊希姆机务段也开始配属于2TE116型机车，运用于当时未电气化改造的斯维尔德洛夫斯克—秋明—纳兹瓦耶夫斯卡亚区段。此后，东南铁路局、南方铁路局等路局，以及路外的诺里尔斯克镍矿等工矿企业，皆开始配属2TE116型机车。
然而，由于2TE116型机车在还没有经过全面试验及运用考核的情况下就投入批量生产及使用，导致机车的缺陷（尤其是柴油机的曲轴及主轴承可靠性较差）在运用过程初期中逐渐暴露出来，为机务部门带来了不少麻烦。苏联铁道部一度以拒绝接收新的2TE116型机车为威胁，向KZ施加压力。面对上级的压力，KZ不得不加快对D49型柴油机的改进。
而为了保持2TE10L型机车的生产并降低2TE116型机车的制造成本，VZOR决定最大限度地统一这两种机车的部件。1974年12月，VZOR在2TE10L型机车的基础上，研制了第一组2TE10V型机车——2TE10V-2918号机车。
1982年至1984年，经过各方面改进的D49型柴油机通过了试验，并获得了令人满意的结果。1986年，跨部门的验收委员会正式批准2TE116型机车投入批量生产。
在KZ改进D49型柴油机的同时，VZOR从2TE116-741号机车起（1982年制造出厂），将司机室正面布局与2TE10M型和3TE10M型机车保持一致。1988年，VZOR在2TE116-1401型内燃机车安装KM-2001型司机控制器，并在2TE116-1352号、2TE116-1382号和2TE116-1410号机车上使用带有12缸D49型柴油机的1-26DG型柴油发电机组。
测试电阻制动的2TE116M型——2TE116M-140号、2TE116-316号、2TE116-317号、2TE116-1464号和2TE116-1529号
1974年，VZOR试制了首组在高压室顶部带有电阻制动装置的2TE116M-140号机车，后又于1978年~198*9年间试制了4组2TE116M型机车——2TE116-316号、2TE116-317号、2TE116-1464号和2TE116-1529号。
2TE116M型机车的电传动系统具有电阻制动功能，当机车处于电制动工况时，牵引电动机变为他励直流发电机运转，输出的电能一部分经由晶闸管逆变装置转换为三相交流电，供给车上的辅助电机使用，另一部分则消耗于制动电阻。机车并设有自动制动控制系统⑸，电阻制动对稳定列车的下坡速度十分有利，能够使列车在长大下坡道上实现恒速运行。根据全苏铁道运输科学研究院的试验结果，当运行速度为58 km/h时，具有电阻制动功能的2TE116型机车的最大制动功率为2553 kW。
2TE116-1609号~2TE116-1745号（1991年~2007年）
1990年，VZOR更名为LTZ。从1991年制造出厂的2TE116-1609号机车起，制动电阻成为之后新造的2TE116型机车的标准配置。
然而，随着苏联于1991年12月解体，LTZ有关于更大功率内燃机车的一切测试和改进基本上停止了，而当时已经批量生产的2TE121型机车也只制造了78组机车。最终，LTZ将更大希望寄托在对结构简单且在运用和修理方面已积累经验的2TE116型机车现代化改造。
但即便如此，LTZ有很长一段时间没有新造2TE116型机车，而是翻新了16组从各路局和各路外企业收集的2TE116型机车。这批翻新完成后剩下的15组机车，采用新的车号，交付新的买家，但大多数没有加装制动电阻：
2TE116-1676号：原2TE116-384号；
2TE116-1677号：原2TE116-402号；
2TE116-1680号：原2TE116-405号；
2TE116-1681号：原2TE116-537号；
2TE116-1682号：原2TE116-492号；
2TE116-1683号：原2TE116-504号；
2TE116-1684号：原2TE116-283号A节+原2TE116-376号B节；
2TE116-1688号：原车号不明，但从司机室副灯位置可以确定其车号数字小于2TE116-740号；
2TE116-1689号：原2TE116-377号；
2TE116-1690号：原2TE116-368号；
2TE116-1699号：原2TE116-315号；
2TE116-1700号：原2TE116-278号；
2TE116-1701号：原2TE116-1655号A节+新造B节机车，保留制动电阻；
2TE116-1702号：原2TE116-321号/原2TE116-329号。
2004年制造出厂的2TE116-1693号B节机车，其司机室两侧安装高度更高的侧窗，之后制造出厂的2TE116型机车，也亦如此。
2007年制造的2TE116-1731号~2TE116-1745号机车，配备了功率为3600 hp（2650 kW）的18-9DG型柴油发电机组，这种柴油发动机组后来应用于2TE116U型和3TE116U型机车上。最后1组机车——2TE116-1745号机车，于2007年制造出厂，交付俄罗斯铁路伏尔加铁路局Maxim Gorky机务段。
现代化改造：2TE116KM-1135号机车
为了用2TE116型内燃机车在部分繁忙区段取代3TE10M型内燃机车，全俄机车车辆设计工艺科学研究院于2003年对2TE116型内燃机车进行了现代化改造设计。同年，VTRZ将2TE116-1135号机车进行现代化改造，改造后的机车改号为2TE116KM-1135号。
在现代化改造中，2TE116KM-1135号机车的1A-9DG型柴油发电机组被功率更大的18-9DG型柴油发电机组取代。这样单节机车的功率提高到3600 hp（2650 kW），牵引力提高到294 kN。交—直流电传动装置也更换为GSG-2800-1000U2型同步牵引发电机、M-TPP-3600U2型可控整流模块、VST-26-3300型同步励磁机、 5ST型起动发电机各1台；牵引电动机采用EDU-133型牵引电动机，取代ED-118B型牵引电动机。高压室顶部安装可实现4级制动力的制动电阻。
安装在2TE116KM-1135号机车的柴油机、电子式曲轴转速调节器、机油和空气系统中的自洁式滤清器、各车轴牵引力可以单独调节的微机系统、诊断系统、综合安全系统、 制动电阻机、具有干式散热器的冷却系统等部件，后来亦实践于2TE25K型内燃机车。
注释
⑴俄语：Харьковский завод транспортного машиностроения имени В. А. Малышева；乌克兰语：Завод імені В. О. Малишева。
⑵俄语：Ворошиловградский Завод имени Октябрьской Революции。
⑶俄语：Луганский Тепловозостроительный Завод；乌克兰语：Луганський Тепловозобудівний Завод。
⑷俄语：Коломенский Завод。
⑸俄语：Системы Автоматического Регулирования Торможения。
完稿时间：2021年1月24日
发表时间：2021年1月29日
