文章作者：西瓜昌真湿基（哔哩哔哩和百度昵称：宁柳跨越）

提示

• 直—直流电传动：指内燃机车柴油机（或燃气轮机车燃气轮机）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。苏联铁道部TE10型及M62型内燃机车家族为直—直流电传动形式。

• 交—直流电传动：指内燃机车柴油机（或活塞式天然气发动机）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。本文提及的俄罗斯铁路TEM19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。越南铁路总公司D20E型内燃机车为交—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。法国国家铁路BB 61000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。

• 双模式动力机车：本文提及的“双模式动力”，是指一种可以从电气化铁路接触网受流或柴油机获得动力的机车。西门子Vectron DE型双模式动力机车即为双模式动力机车。

• 俄罗斯联邦柳季诺沃内燃机车制造厂在本文内均简称“LTZ”⑴，布良斯克机械制造厂简称“BMZ”⑵，科洛姆纳工厂简称“KZ”，乌克兰卢甘斯克伏罗希洛夫格勒十月革*命内燃机车制造厂简称“VZOR”⑶，哈尔科夫马雷舍夫工厂简称“KhZTM”；俄罗斯联邦沃罗涅日内燃机车修理厂简称“VTRZ”。

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概述

TEM19型内燃机车，俄语车型代号为ТЭМ19，是BMZ于2013年推出的一种以液化天然气为燃料的调车内燃机车。

技术溯源

1980年代初，铁路运输业已经是苏联国内最主要的柴油用户，内燃机车每年需要消耗过千万t柴油，然而由于石油开采成本日益提高，而开采量的增长速度在降低。1984年年初，苏联通过了《苏联长期发展动力纲要的基本方针》，为各个能源及动力相关部门到2000年的发展规定了主要方针，其中包括建议调整燃料结构，大量使用天然气代替作为燃料的石油。同年，根据苏联铁道部的指示，全苏铁道运输科学研究院、VZOR、KZ、BMZ等单位开始了天然气内燃机车的研制工作。

与柴油相比，天然气体积发热量高10 %，有毒燃烧产物排放量少33 %～50 %，对润滑油老化的影响低30 %～40 %。这一切能使内燃机车具有较高的经济、生态和寿命指标。因此天然气在能量学性能和物理学性能上最适合用于内燃机车。

而对于内燃机车柴油机而言，如果使用天然气作为燃料并成为双燃料发动机的话，可以有两种方案来组织其工作过程：

• 第一方案——天然气循环：气缸中的天然气空气混合气用火花点火，但这样的话，必须降低发动机中天然气的压缩度，并改变燃烧室以及建立电子点火系统。在这种情况下，功率将会降低，发动机的燃料经济性将会恶化。

• 第二方案——天然气-柴油循环，气缸中的天然气空气混合气用柴油进行点火。

1988年，VZOR根据设计草案，试制了一组2TE116G型和两组2TE10G型天然气内燃机车。按照VZOR的设计，这一组2TE116G型和两组2TE10G型机车均采用三节重联式设计——每组机车两节结构相同的六轴单司机室机车，与一节四轴的液化天然气储存车（又称低温车）联挂而成，各车连接部分设有通过台和风挡装置，还设有输送天然气和冷却水的连接软管。

天然气储存车上设有两个容积为20 m³、储存温度为-162 ℃的液化天然气罐，以及配套的气化装置、供气装置、空气压缩机等设备。而两组2TE10G型机车采用液体燃料点火的10GD100B型双燃料二冲程发动机⑷，一组2TE116G型机车采用液体燃料点火的D4G型双燃料四冲程发动机。

2TE10G型和2TE116G型机车出厂后进行了调整和试验，试验结果表明，天然气发动机的燃烧性能良好，但天然气储存车的结构上还存在一些缺点。然而，苏联解体以后，两组2TE10G型机车于20世纪90年代末被VZOR收回后改造为两组2TE10M型内燃机车⑸，而2TE116G型机车则拆开封存于莫斯科。

研发背景

1997年，BMZ试制了2台TEM18G型天然气内燃机车。TEM18G型机车依然采用双燃料四冲程发动机，既可以使用压缩天然气⑹也可以使用柴油。在司机控制器的第0位到第3位时，双燃料四冲程发动机使用柴油运行；当司机控制器第4位开始则是使用天然气-柴油混合运行。

然而，俄罗斯铁路在测试过程中发现TEM18G型内燃机车在结构上的不足之处。其中一个问题是机车的天然气比例偏低——在柴油机曲轴转速低于400 r/min时，批量生产的燃油设备不能保证稳定地供给点火用柴油（15 %）。在低转速情况下，出现供油不匀，甚至循环中漏喷柴油的情况，从而导致天然气在气缸中不着火。

2004年，俄罗斯铁路、俄罗斯联邦天然气资源部和斯维尔德洛夫斯克区政府签订了协议，制定了研制并在斯维尔德洛夫斯克铁路局试用干线和调车天然气内燃机车的计划。

除了上开计划，俄罗斯铁路又与萨马拉库兹涅佐夫设计局签署关于研发燃气轮机车的协议，后者于2006年12月在NK-32燃气轮机的基础上，研制出装机功率为8300 kW、效率为30 %的NK-361型燃气轮机。

2007年，原配属于十月铁路局沃尔霍夫机务段的VL15-008号机车被送往VTRZ，并在那里改装NK-361型燃气轮机，改造为GT1h-001号机车。而LTZ亦于2013年8月制造了GT1h-002号机车。两组GT1h型燃气轮机车配属在斯维尔德洛夫斯克铁路局叶戈尔希诺机务段，并在叶戈尔希诺-谢罗夫区段运用。

研制与设计

2013年，TEM19-001号机车于BMZ落成。在通过了各项运行测试后，TEM19-001号机车于2014年6月交付斯维尔德洛夫斯克铁路局叶戈尔希诺机务段，用于调车作业至今。

TEM19型天然气内燃机车车架和转向架基于TEM18D型内燃机车，但采用了8GCHN21/26型活塞式天然气发动机，这是一款8气缸、四冲程、带废气涡轮增压的V型天然气发动机，装机功率为1197 hp。

天然气发动机通过法兰盘直接驱动一台三相交流同步牵引发电机，整流器把牵引发电机发出的三相交流电整流为直流电，再经过一套控制系统将电能输送给两台转向架上的六台直流串励牵引电动机，通过传动齿轮驱动车轮。

机车的低温液化天然气罐不被车体包住，这样的设计好处在于当机车需要补充液化天然气时，就用起重机将低温液化天然气罐从机车上取下，并将预先充装好的低温液化天然气罐装上机车，这减少了机车的停机时间。

机车的整备重量为126 t，轴重为21 t，最高运行速度为100 km/h，可通过的最小半径曲线为80 m，持续牵引力为206 kN。

后记

按俄罗斯铁路设想，除了将内燃机车改装天然气发动机外，还将对数十个有条件的机务段进行改造和建立天然气充气压缩站，以便于对天然气内燃机车进行补充燃料。虽然将天然气内燃机车投入运用，不仅降低了燃料和机油费用，同时也减少环境污染，但批量推广天然气内燃机车仍需时日。

参考

⑴俄语：Людиновский тепловозостроительный завод。

⑵俄语：Брянский машиностроительный завод。

⑶俄语：Ворошиловградский завод имени Октябрьской революции；乌克兰语：Ворошиловградський завод імені Жовтневої революції。

⑷KhZTM为2TE10G型机车设计了两种双燃料发动机，第一种是在预燃室中点火燃烧液体和气体混合燃料的10GD100A型发动机，第二种方案是采用液体燃料点火的10GD100B型发动机。原本计划是将10GD100A型发动机安装在2TE10G-001号机车上，而10GD100B型发动机则装用于2TE10G-002号机车，但由于KhZTM未能按时试制出10GD100A型发动机，因此两组机车实际上均安装了10GD100B型发动机。

⑸2TE10G-001号机车直至1996年11月仍被人目击于全俄铁道运输科学研究院谢尔宾卡环形铁道试验基地。而从2TE10M-3666号和2TE10M-3669号机车分别于1993年和1999年制造出厂并交付哈萨克斯坦国家铁路来看，2TE10G-001号和2TE10G-002号机车在1997年到1999年期间被VZOR收回，改造为2TE10M-3667号和2TE10M-3668号机车。

⑹在调车内燃机车上，工况变化次数可达每小时100 次，因此由于气化器的惯性原因，采用液化天然气就有困难。所以在TEM1818型内燃机车上采用了压缩天然气。该车上储存的压缩天然气数量为850 m³，压力为20 MPa，从而保证了两次充气的周期为2.5～3.0天。

参考

• 《天然气内燃机车》，A·S·涅斯特拉佛夫 著，权顺华 译，《国外内燃机车》1994年5月第5期，40~45页

• 《天然气用作内燃机车发动机的燃料》，G·A·佛凡诺夫 著，顾永麟 译，《国外内燃机车》2008年1月第1期，20~25页

• 《2ТЭ10Г型燃气内燃机车动力装置的选用》，D·V·诺维科夫 著，窦燕婷 译，《国外内燃机车》2011年6月第6期，25~28页

• 《ТЭМ19型内燃机车成功进行试运行》，王智双 译，《国外内燃机车》2015年1月第1期，48页

• 《[07-1999] Газотепловоз ТЭМ18Г: обеспечение пожаро- и взрывобезопасности - СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть》：http://scbist.com/xx2/43029-07-1999-gazoteplovoz-tem18g-obespechenie-pozharo-i-vzryvobezopasnosti.html

• 《АО "УК "БМЗ" Брянский машиностроительный завод „ТРАНСМАШХОЛДИНГ” - Маневровый тепловоз ТЭМ19》：https://www.ukbmz.ru/production/manevrovye-teplovozy/584/

• 《Проектирование, производство и поставка дизельных и газопоршневых агрегатов на базе двигателей собственного производства》：https://tech-agency.ru/techstore/proektirovanie-proizvodstvo-i-postavka-dizelnykh-i-gazoporshnevykh-agregatov-na-baze-dvigateley-sobs.html