【科普】科洛姆纳工厂的货运内燃机车尝试——俄罗斯铁路2TE70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。法国国家铁路CC 65000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。本文提及的俄罗斯铁路2TE70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。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。
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参考
《俄罗斯新一代2ТЭ70型货运内燃机车样车通过部级鉴定》,顾永麟 译,《国外内燃机车》2007年02期,第42页
《2ТЭ70型001号货运内燃机车试验结果》,Ye·Ye·科斯索夫 著,肖杰 译,《国外内燃机车》2007年04期,第21页~第23页、第44页
《2ТЭ70型内燃机车开始小批量生产》,杜力 译,《国外内燃机车》2008年05期,第51页
《Грузовой тепловоз 2ТЭ70》:http://www.kolomnadiesel.com/catalog/detail.php?ID=56
《2TE70 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=152
《2ТЭ70 - ScaleTrainsClub - Модели железных дорог》:http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?t=7394
概述
2TE70型内燃机车⑴是俄罗斯铁路的新型大功率干线货运内燃机车车型之一,由科洛姆纳工厂在TEP70BS型及TEP70U型内燃机车的基础上,于2004年研制成功并小批量生产。

背景
科洛姆纳工厂于1973年投产的TEP70型内燃机车,成为继TEP60型内燃机车之后,苏联铁道部⑵第二款准高速干线客运内燃机车。尽管苏联解体让TEP70型内燃机车年产量一度有所下降,但到2006年停产时,科洛姆纳工厂累计生产了576台TEP70型内燃机车。
2002年,科洛姆纳工厂在TEP70型机车的基础上,开发了采用模块化设计的新一代TEP70BS型机车。该型机车原计划定型为TEP70A型,后为纪念曾被授予苏联英雄称号的苏联铁道部机务总局局长鲍里斯·康斯坦丁诺维奇·萨拉姆别科夫⑶,因而将机车命名为TEP70BS型。

科洛姆纳工厂在相继推出TEP70BS型及TEP70U型机车时,也开始在这两款内燃机车的基础上,研制8000 hp双节重联式干线货运内燃机车。新型干线货运内燃机车被定型为2TE70型,计划用于牵引6000 t重载货物列车,并代替逐渐达到使用年限的2TE116型和2/3TE10M/U型内燃机车。

技术特点
总体结构
2TE70型机车由两节结构相同的六轴机车联挂而成,采用桁架式侧壁承载车体,是一个由车架、侧墙、司机室、上弦梁、下弦梁等部件焊接成一个完整的箱形结构。底架和车体结构中广泛采用低合金钢焊接结构,底架中部设有下凹的燃油箱及蓄电池箱,并在安装二系弹簧悬挂装置的相应位置设有凹槽,而车体侧壁蒙皮采用铝合金板材制作。
2TE70型机车的总体结构及零部件选用上,与TEP70BS型、TEP70U型机车实现了最大程度的通用化。

柴油机
每节机车装用一台2A-5D49-02型柴油机,是一种由科洛姆纳工厂研制的16气缸、四冲程、二级增压带中间冷却的V型中速柴油机,气缸直径为260 mm,活塞行程为260 mm,额定转速为1000 r/min,装车功率为4080 hp(3000 kW),单位燃料消耗量为195 g/kW·h,具有较好的燃油效率及较低的维护费用。
柴油机采用了二级增压系统,第一级是单级轴流式废气涡轮增压器,第二级是由离心式鼓风机组成的单级机械增压器,两级增压器之间设有增压空气中间冷却器(中冷器)。
传动
机车传动装置采用交—直流电传动,柴油机通过联轴器直接驱动一台GST-2800-1000U2型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6台并联的EDU-133R型直流牵引电动机。机车设有具备全功率自负荷试验功能的电阻制动装置,在电阻制动工况时牵引电动机变为他励直流发电机工作,并与制动电阻相联,制动功率为2×3200 kW。

转向架
2TE70型机车走行部采用无导框式三轴转向架,是在TEP60型机车的转向架基础上改进而成。为了改善机车的粘着性能、减小接触应力,2TE70型机车的车轮直径由传统的1050 mm增大到1250 mm,转向架的尺寸和重量也相应增大。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;二系悬挂采用高柔度螺旋圆弹簧,转向架两侧旁承座各设有四个独立圆弹簧,车体和转向架之间并设有垂向油压减振器,车体重量通过二系弹簧由两台转向架支承,牵引力和制动力通过心盘传递。
为了可以大大地提高牵引传动装置的工作可靠性,降低对线路的作用,满足机车高速运行时动力学性能要求,机车采用了轮对空心轴式牵引电动机全悬挂,将牵引电动机全部重量悬挂在转向架构架上,牵引电动机的扭矩通过单侧牵引齿轮、弹性橡胶元件、空心轴套等部件,从而驱动轮对。
技术数据表

制造与运用
2TE70-001号机车于2004年7月13日制造出厂后,经过一系列的性能试验,获得了由俄罗斯联邦铁路运输署认证机构的认证证书。证书确定2TE70型内燃机车的技术特性和运用性能符合俄罗斯铁路对干线货运柴油机车提出的要求,并建议小批量生产该型机车。

2TE70-001号~2TE70-004号、2TE70-008号机车在制造出厂后,先后配属于东西伯利亚铁路局乌兰乌德机务段、远东铁路局滕达机务段,2011年上半年从乌兰乌德机务段转移配属至北方铁路局科特拉斯机务段;其余7组机车在制造出厂后,配属于东西伯利亚铁路局乌兰乌德机务段,并且同样于2011年上半年转移配属至北方铁路局科特拉斯机务段。
至2020年9月,全数12组2TE70型内燃机车均处在停用封存状态。

后记
尽管科洛姆纳工厂早于乌克兰卢甘斯克内燃机车制造厂以及俄罗斯联邦布良斯克机械制造厂,为俄罗斯铁路试制2TE70型内燃机车,但俄罗斯铁路最终选择向后两家机车制造商先后订购2TE116U型和2TE25KM型内燃机车。虽然如此,科洛姆纳工厂的这个货运内燃机车尝试,也证明俄罗斯铁路并未放弃对大功率干线货运内燃机车的追求。
注释
⑴俄语:2ТЭ70;2ТЭ—“两节重联式电传动内燃机车”,70—“第70型”。
⑵俄语:Министерство путей сообщения СССР,直译为“苏联交通部”之意;但按该部从1954年后实际只负责铁道工作,亦可译为“苏联铁道部”。
⑶俄语:Борис Константинович Саламбеков(1907~1978)。1926年参加工作。苏德战争期间担任十月铁路局局长;因其为前线和国民经济提供机车车辆以及在战争困难条件下恢复铁路经济的突出成就,被苏联最高苏维埃主席团授予社*会主*义劳动英雄称号。战后于196*4年至1968年期间担任苏联交通部机务总局局长直至退休。
