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【铁道科普】亦油亦电的“神器”——苏联工矿铁路OPE1型双动力机车

2018-12-26 17:53 作者:宁柳跨越  | 我要投稿

本文作者:西瓜昌真湿基(B站和百度昵称:宁柳跨越)


OPE1型,是苏联第一款采用单相工频交流电压的工矿用途油电双动力机车①。


背景

1957年,苏联科尔金斯克煤矿尝试将一台IV-KP1型电力机车②与一台由VS-50型自卸车改装而来的自卸动车连接,以增加机车的黏着重量。而在与东德研制EL10型工矿电力机车的同时,苏联全苏电力机车研究与设计院、第聂伯罗波得罗夫斯克电力机车厂以及第聂伯罗波得罗夫斯克车辆厂开始共同开发自己的项目。

IVKP1A-032号机车

新的工矿电力机车最初设计由一节电力机车和两节电动自卸动车组成,类似于EL10型机车。然而,EL10型机车的经验表明,柴油机的功率为750千瓦,不足以在非电气化区段运用,需要进一步改进。由于总体和重量限制,三方决定将柴油机转移到一节单独的机车,将自卸车的数量减少到一节。在最后的设计中,机车包括两节机车(一节电力机车、一节内燃机车)和一节电动自卸车,总重为360吨。


历史

1964年,新的工矿电力机车设计完成,并被命名为OPE1型,并由诺沃切尔卡斯克电力机车厂(以下简称“诺厂”)于1969年开始生产。1969年出厂的OPE1-001号机车包括两节机车和一节电动自卸车;而同年出厂的OPE1-002号机车只有两节机车。

OPE1-001号机车

由于电动自卸动车两端装有电气设备,其承载能力比传统的自卸车低,1970年出厂的OPE1-006号机车装有一节六轴电动自卸车用于试验。这节六轴电动自卸车采用A1A-A1A转向架,每个转向架上的牵引电机只放在前后两个轮对,而中间轮对不作为动轮,全长19,600毫米。

OPE1-352号机车的六轴电动自卸动车

1988年出厂的OPE1-400号机车装有一节动力补机机车。在补机机车的中间设置配重,并且在其电气设备隔室的边缘布置风扇电机用于冷却牵引电动机。

OPE1-264的动力补机机车

到2002年正式停产时,诺厂共计制造了417组OPE1型机车,包括52节电动自卸动车以及32节动力补机机车。这些机车由俄罗斯和哈萨克斯坦两国境内采用单相50赫兹工频交流10千伏电压的工矿铁路运用,但由于在运用中发现其车体不便于在工矿铁路运行,以及不便于机车重联,诺厂随后开始生产NP1型工矿电力机车。

OPE1型机车由顿河畔罗斯托夫电力机车修理厂负责大修,此外各运用单位亦有条件进行维修。在维修过程中,部分OPE1型机车进行了现代化改造,以便于一节电力机车和两节电动自卸车重联运行,而内燃机车亦被取消。电力机车后端亦加装监控探头以及副灯,以便于司机在逆向运行时能实时观察。而为了在视觉上控制电动自卸车,电动自卸车通常挂在电力机车司机室之前。

经过现代化改造的OPE1M-300号机车

设计

OPE1型油电双动力机车设计用于海拔高度不超过1200米、环境温度在零下50摄氏度至40摄氏度、轨距为1520毫米且坡度不高于千分之60的工矿铁路运用,并通过受电弓从接触网获得单相50赫兹工频交流10千伏电压。设计速度为65公里/每小时,通过曲线的最小半径为80米。当接触网中的电压增加到11.6千伏或者降至7.5千伏时,机车依然可正常运行。

由于机车轴重为30吨,这款双动力机车无法经由常规铁路直接过轨往返于机车修理厂与工作地点。机车过轨运输时,需要装上没有牵引电动机的轻型转向架,而本车的转向架则装在货车车厢上运输。

过轨运输中的OPE1-352,注意转向架
  • 机车编组

在最初的编组设计中,这款双动力机车由一节电力机车、一节内燃机车以及一节电动自卸车组成;在经过现代化改造后,机车可以控制两节电动自卸车。但实际上,并不是所有的机车都配备有电动自卸车;后期出厂的机车亦有编有动力补机机车。

根据实际情况,OPE1型机车允许使用不同的运行模式:

㈠一组三节(一节电力机车、一节内燃机车以及一节动力补机机车)

㈡一组两节(一节电力机车、一节内燃机车)

㈢一节电力机车

㈣一节内燃机车(但由于没有来自于另一节电力机车的电阻制动,只能在牵引模式下操作)

两节电力机车重联运用的OPE1-410号机车?
  • 机车车体

这款双动力机车采用全金属车体,正面司机室布置在两端,形状与VL80型电力机车相似,但为了便于瞭望,司机室顶部具有比车体其他部分更大的高度。

车体侧面加有加强筋,并装有百叶窗以便于冷却电气设备;而在内燃机车部分,还配有用于冷却系统的折叠百叶窗。此外,车体侧面承担所有载重并且通过横梁连接。在电力机车部分,用于安装变压器的横梁焊接在车体侧面,而变压器和两个平滑电抗器露出一部分于框架下;而内燃机车部分则用柴油机架支撑,燃料箱安装在框架下。

在电动自卸车部分,自卸车车体由一个框架组成,在该框架上,牵引电动机,制动电阻和其他电气设备的冷却设备安装于两端的封闭空间,并且在中间装有一节用于运输散装货物的敞顶倾卸容器,增加了车辆的连接重量。而在动力补机机车部分,则是全金属车体包住制动电阻和变压器。

无论是电动自卸车还是动力补机机车,其高度低于机车司机室挡风玻璃的高度,车厢两端同样备有重联插座,以与机车连接。

过轨运输中的OPE1-110号机车,注意前后对比
  • 转向架

每节机车采用Bo-Bo转向架,机车转向架采用全焊接结构,由一个构架、四个轴箱组成。转向架轮对和构架之间装有一系悬挂系统,而构架与车体之间装有二系悬挂系统。此外转向架两侧亦装有板簧以平衡。

而在电动自卸车部分,考虑到车厢的承载力,车厢转向架则采用A1A-A1A转向架。每个转向架上的牵引电机只放在前后两个轮对,而中间轮对不作为动轮。

OPE1-352号机车的司机操作台
  • 电气设备

电力机车部分的顶部有两种类型的受电弓:两个TL-14M型受电弓,用于从机车上方的接触网收集电流;四个TB-11M型受电弓,用于从机车侧方的接触网收集电流。侧面受电弓位于机车车顶侧面的特殊壁龛中。

电流在从接触网被受电弓收集后,通过主断路器进入ODTSE-8500/10型变压器,由变压器进行降压后输送给两个VUK-700型整流器将交流电电流整流为直流电电流,输送至八台NB-412P型直流牵引电动机。

为了驱动牵引电动机风扇,OPE1型机车最初配备了P-81型直流电机,自1976年以来,它已被干线电力机车上使用的AE-92-4型三相电交流电机所取代。在电力机车部分,装备有两台由DC-62型电动机驱动的KT-6El型压缩机;而在内燃机车部分则配备由柴油机传动轴驱动的CT-7型压缩机。

OPE1-501号机车
  • 柴油发电机

在内燃机车部分的机械室,设置有一台14DG型柴油发电机,由科洛姆纳工厂生产的14D40柴油机以及哈尔科夫电气设备工厂生产的GP-312型直流发电机组成。

14D40型柴油机,12缸,二冲程,V形(外倾角为45°),配备两级增压和中间空气冷却。其气缸直径为230毫米,活塞行程为300毫米。排水量为150.5升。标称轴转速为750转/分钟,柴油动力为2,000马力(1,470千瓦)。柴油机空车重量为12,550千克。

GP-312型直流牵引发电机带独立励磁和强制通风。电枢绕组和附加极的绝缘不低于B级,主极为N级。发电机的标称(连续)功率为1,270千瓦,标称和最大电压分别为356伏和570伏,电流为3,570安/2,230安,电枢的最大旋转频率为750转/分。发电机的重量为7,400千克。

  • 制动装置

以下制动器应用于电力机车部分:空气制动机(马特洛索夫制动机③,闸瓦制动),电阻制动和手制动轮盘。


后记

作为苏联第一款交流工矿电力机车与内燃机车的结合体,OPE1型油电双动力机车,在某种程度上提高了工矿铁路的牵引定数,却因其车体设计问题,而招致批评。

关于这款双动力机车的相关信息其实并不多,仅有的信息基本上来自于俄文维基百科,图片亦来自于Trainpix网铁路迷网友的照片。若有不全之处,请多包涵,亦欢迎评论区互动交流。


技术数据

技术数据


注释

①俄语:ОПЭ1;Однофазный, Промышленный Электровоз, с 1 (одним) моторным думпкаром——带有一节电动自卸动车的单相交流工矿电力机车。根据机车设计以及实际运用情况,这里将OPE1型机车定为油电双动力机车。

②俄语:IV-КП;Контактный, Промышленный, IV весовой категории——重型第四型工业电力机车。东德汉斯·贝姆勒电力机车厂于1949年推出的一款直流工矿电力机车,其后诺厂于1950年到1956年亦有生产此型机车。IV-КП型机车因为受流电压不同,可分为两种分支:IV-КП1型(适用于直流1.5千伏接触网线路)、IV-КП2型(适用于直流0.75千伏接触网线路)。

③俄语:Тормоз Матросова。马特洛索夫制动机是机械工程师I·K·马特洛索夫(И. К. Матросова;1886-1965)于1926年推出的一款空气制动机。


参考

  • 《ОПЭ1 - Википедия》:https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%9F%D0%AD1


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