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【铁道科普】来自卢甘斯克的“柳德米拉”——TE109型内燃机车(下篇)

2019-02-21 17:17 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)


按:本文接上文《【铁道科普】来自卢甘斯克的“柳德米拉”——TE109型内燃机车(上篇)》:


现代化改造

一部分232型机车在德国铁路股份公司的治下进行了改装,这种改装的成果包括最高运行速度140千米/每小时的234型、装新型12缸柴油机的233型以及功率2940千瓦的241型:

  • 德国铁路233型

早在1991年之后,原东德国营铁路就已经为232型机车寻找替代柴油机,因为一些牵引电动机达到了磨损极限并且5D49型柴油机经常需要维护。当时他们将卡特彼勒3608型柴油机、基尔机械制造厂制柴油机和科洛姆纳工厂12D49型柴油机分别装入数台232型机车,用于测试。

根据测试表明,卡特彼勒3608型柴油机非常重且稳定。因此,它的维护成本非常低,但柴油机的改造工作量最大;基尔机械制造厂制柴油机的安装报价仍然非常昂贵;科洛姆纳12D49型柴油机的安装报价是迄今为止最便宜,仅占西方生产的三分之二左右,且改造工作量最少。

最终,德国铁路股份公司选择64台车况较好的232型机车进行改造,推出233型机车。除了将柴油机更换为科洛姆纳12D49型柴油机外,233型机车增加了其他新功能,包括遮阳帘、喷砂装置、机车空调、12个二极管牵引整流器、新的轮缘润滑装置以及散热器风扇等。

233 285-6号机车
  • 德国铁路234型

对于在新联邦州的运行时速为140公里/小时的路线急需快速和强大的内燃机车,由于原西德联邦铁路的218型内燃机车无法提供强大的功率。1991年原东德国营铁路计划提高232型机车的最高速度,以运用于柏林到汉堡区间,以及柏林到汉诺威之间尚未电气化线路的旅客列车牵引。

将232型机车运行时速提高到140公里/小时是相对简单的,因为在设计上,230型机车最高运行时速为140公里/小时。在232型机车上使用230型机车的牵引电机和转向架部件(仅在有限程度上需要),改造在很大程度上没有问题。

234 304-4号机车

第一辆改造的机车是232 335号机车,1991年11月在德累斯顿 - 柏林路线试驾期间达到最高时速145 公里/小时。这些运行时速提高到140公里/小时的232型机车被定型为234型,同时保留原始车号,数字“4”指向新的最大速度。

随着铁路的电气化改造,47台234型机车在2012年报废。截至2015年2月7日,最后两台234级机车(234 242和234 278)仍在柏林服役。

  • 德国铁路241型

1997年,232 237号机车进行了改造,以实现功率输出达到4000 马力,然后重新绘制在232 800。从艾森许滕施塔特到塞尔策的测试期间,她轻松驾驶一辆重达4000吨的列车。根据改造经验,德国铁路分别于1999年和2001年将五台机车分别改造为两批241型机车。这些机车获得了新的柴油和牵引电机,加强制动系统,最高时速为100公里/每小时的齿轮比以及防滑和空转保护装置。

前五台241型机车由232 008、338、353、449和697五台机车改造而来,担当德国和荷兰之间的跨境货运列车交路。

241 008-2号机车

第二批241型机车编号为241 801至241 805,特别适用于从亚琛西站和蒙森站前往比利时的跨境货运列车交路,从2001年开始使用。适应性包括:降低车顶高度,使机车可以适应比利时国家铁路的限界;变速箱经历了变化,以防止它们与比利时使用的“鳄鱼”列车控制系统的跟踪发生碰撞。由于机车没有配备比利时国家铁路的列车控制系统,它们在比利时的最高速度限制在60公里/小时。它们的可靠性也不尽如人意。自2008年12月14日亚琛-通厄伦铁路电气化改造完成,列车时刻表变动后,机车不再往返于德国和比利时之间,现已废弃。

241 803-6号机车
  • 德国铁路外的现代化改造

1997年至2001年间,德国铁路向国有企业Wismut GmbH公司出售了五台232型机车(232 155和、404号、405号、429号和684号机车)。这些机车的柴油机更换为卡特彼勒制柴油机,并在Wismut GmbH公司获得了运行编号为W 300 001至005。

242 002号到005号机车的4000马力柴油机由科洛姆纳制柴油机变为Adtranz制柴油机,这些采用Adtranz制柴油机的242型机车被重编为W 232.01号到04号机车,并交付给不同的私营铁路公司。而另外四台采用卡特彼勒3606型柴油机的231型机车,则被重编为W 232.05-08。

应德国买家要求,从苏维埃故地购置的4台TE109型机车以Adtranz制柴油机取代科洛姆纳制柴油机,被重编为W 232.09号到12号机车,并交付给不同的私营铁路公司。


技术特点

TE109型内燃机车是六轴干线客货运通用内燃机车,采用了桁架式整体承载焊接结构车体,车体由车架、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,底架中部并设有下凹的燃油箱及蓄电池箱。

机车适用于1520毫米宽轨轨距或者是1435毫米标准轨距的铁路,轮径为1220毫米,轴重为21.5吨,整备重量在122吨到124.7吨之间;长度为20620毫米⑹或者是20820毫米⑺,宽度为3086毫米;燃料储备量为6000升,机油储备量为1100升;机车装配一台3000马力的1A-5D49型柴油机、一台GS-501A型交流牵引发电机,并通过硅整流装置转换成直流电,供给六台ED-112A型直流牵引电动机;最高运行速度在100公里/每小时到140公里/每小时不等。

232型机车的司机操作台
  • 转向架

走行部为两台无导框式三轴转向架,与后来2TE116、2TE10V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,静挠度为80毫米。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,二系旁承并具自动复位机构,能使机车驶出曲线时转向架重新复位,从而减少轮缘磨损。牵引电动机采用抱轴式半悬挂安装在转向架上,当牵引传动齿轮比为15:68时,最高运行速度为100公里/小时;当牵引传动齿轮比为20:63时,最高运行速度为140公里/小时。

  • 柴油机

机车装用一台1A-5D49型柴油机⑻,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毫米,活塞行程为260毫米,额定转速为每分钟1000转,装车功率为3000马力(2,200千瓦),单位燃料消耗量为180克/有效马力·小时。

该型柴油机最初采用了由铸铁与球墨铸铁铸造的曲轴,但在冬季较容易发生脆性断裂,这是因为柴油机启动时曲轴受力过大而造成,因此需要对柴油机采取预热、阶段点火等措施,以减少发生曲轴断裂的机会,而后来生产的柴油机则全部改用整体锻造曲轴。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)。柴油机及油底壳净重17500公斤。机车最多可装载6000升柴油及1100升机油。

1A-5D49型柴油机
  • 传动系统

机车传动装置采用交—直流电传动,由哈尔科夫重型电机厂设计制造。柴油机通过联轴器直接驱动一台GS-501A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,供给六台并联的牵引电动机。

牵引发电机额定功率为2000千瓦,采用独立励磁及强迫通风冷却;发电机定子按两组三相绕组设计,彼此相差30°电角度。在牵引发电机的底座上还设有一台VS-650型励磁机及一台STG-7型辅助启动发电机,两台电机均通过齿轮变速箱直接与柴油机曲轴相连。启动发电机为一台直流电机,在机车起动时启动发电机由蓄电池供电,作为串励直流电动机运转并驱动柴油机起动;当机车完成启动后它又变为他励直流发电机,输出110伏直流电,供蓄电池充电及机车控制电路及辅助设备用电。

232型机车的电气设备

牵引发电机发出的三相交流电由UVKT-2型硅整流装置转换成直流电,设有二组并联的三相桥式整流电路,整流电路每一桥臂有十个并联支路,每个支路有二个串联连接的VL-200-8型雪崩整流二极管,全套整流装置共有240个二极管元件,额定输出电压为750伏(5700安培)。机车并具有发电机恒功率励磁调节功能,以充分利用柴油机的功率。励磁机是一台26千瓦的单相同步交流发电机,励磁机发出的交流电,经过晶闸管整流为直流电后给牵引发电机励磁。

牵引电动机采用ED-112A型直流串励牵引电动机,额定功率为294千瓦,额定电压为370伏(900安培),最高工作电压为700伏(475安培),额定转速为每分钟440转,最高转速为每分钟2320转,单台电机重量为3000公斤。为扩大机车恒功速度范围,机车能够对牵引电动机使用二级磁场削弱,磁场削弱率分别为57~63%及35~39%。机车采用了KV-1552型司机控制器,调速手轮具有前进、中立、后退三个工作模式,以及零位和1~15位运行级位。

  • 冷却系统

机车的冷却水系统分为高温冷却水系统及低温冷却水系统。高温水系统是柴油机冷却水的系统,而低温水系统是为机油热交换器及增压空气中间冷却器而设的冷却水系统。冷却装置由散热器与风扇组成,冷却水带出的热量在散热器中传给空气而冷却。机车上的三台冷却风扇均使用三相交流电动机驱动,而PK-35M型空气压缩机采用直流电动机驱动。

  • 供电系统

列车供电装置由一台交流发电机及一台变流器组成。供电发电机为一台对称三相交流同步发电机,发电机包括两组三相绕组,彼此相差30°电角度,输出六相交流电;然后由晶闸管变流器输出正、负半周波形对称的1000伏22赫兹单相交流电,经车辆母线向旅客列车的电热装置负载直接集中供电。这种设计是德国铁路内燃机车的第一代列车供电方式,最大输出功率为400千瓦,可为8辆客车供电。但由于供电功率等于负载功率,并且没有短时过载的储备冗余,因此不适合用于为旅客列车的空调设备供电。一旦在两个半波之间的电压—时间面积有跳跃式的变化,所产生的直流电压将使变流器处于磁饱和区域,并引起较大的磁化电流。


后记

虽然大多数TE109型内燃机车交付给东德国营铁路,不像前作M62型内燃机车一样被苏联铁路大批量采购,但卢厂在本型机车的基础上,设计出适用于大风沙高温炎热地区的TE114型内燃机车⑼,以及边生产边改进的2TE116型内燃机车。

2TE116-1744号机车


注释

⑴俄语:ТЭ109。

⑵俄语:Людмила;德语:Ludmilla。

⑶随着东德国营铁路引入电子数据处理编号方式,V200型机车在1970年被重定型为120型。在两德统一后,原西德联邦铁路220型内燃机车均已全数退役,因此原东德国营铁路仍然在役的逾200台120型机车得以被重定型为220型的新称号。在两家国铁合并为新的德国铁路股份公司后,这些机车仍然使用220型的称号,直至1995年最终退出运营。

⑷俄语:2ТЭ40。本型机车是苏联铁路的电传动内燃机车车型之一,由位于乌克兰的哈尔科夫运输机械制造厂在2TE10型内燃机车的基础上于1964年研制而成,采用Д70型大功率四冲程柴油机,仅试制了5台机车。但由于当时卢厂的2TE10L型内燃机车已经投入批量生产,而且哈尔科夫工厂已于1966年恢复由苏联国防部直接管理,并根据国防部的指示逐步停止生产铁路机车的业务,转为专注于坦克的研究与开发,2TE40型机车最终未获准投入生产。

2TE40-001号机车

⑸捷克斯洛伐克国家铁路在1966年到1979年期间,购置了600台采用标准轨距的M62型内燃机车。它们最初被命名为T679.1型,后来被正式命名为781型。

捷克斯洛伐克国家铁路T679 1600号机车

⑹130型机车、131型机车的长度。

⑺130.1型机车、132型和142型机车的长度。

⑻苏联国家标准GOST型号为16ЧН26/26。

⑼俄语:ТЭ114。本型机车是六轴干线客货运通用内燃机车,适用于大风沙、高温炎热地区,可以在-15℃~50℃的环境温度范围下正常工作。

TE114-0066号机车


参考

  • 《DR-Baureihe 130 – Wikipedia》:https://de.wikipedia.org/wiki/DR-Baureihe_130

  • 《ТЭ109 — Википедия》:https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%AD109

  • 《List of the vehicles - TE109 - TrainPix》:https://www.trainpix.org/list.php?mid=63

  • 《List of the vehicles - 2TE109 - TrainPix》:https://www.trainpix.org/list.php?mid=667

  • 《List of the vehicles - 232 (ТЭ109) - TrainPix》:https://www.trainpix.org/list.php?mid=1625

  • 《List of the vehicles - 07 (TE109) - TrainPix》:https://www.trainpix.org/list.php?mid=1635

  • 《List of the vehicles - 07.1 (TE109) - TrainPix》:https://www.trainpix.org/list.php?mid=1636


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