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【电力机车科普】未能按计划交付苏联铁道部的“小约瑟夫”——A型电力机车

2019-05-18 01:41 作者:宁柳跨越  | 我要投稿

文章作者:西瓜昌真湿基(B站和百度昵称:宁柳跨越)



提示

  • 交—直流电传动:指电力机车从交流电气化铁路接触网受流,经过变压-整流后,向直流牵引电机供给直流电。美国宾夕法尼亚铁路GG1型电力机车为交—直流电传动形式。

  • 直—直流电传动:指电力机车从直流电气化铁路接触网受流,向直流牵引电机供给直流电。本文提及的A型电力机车为直—直流电传动形式。



概述

A型电力机车⑴是苏联铁道部在二战结束后从美国通用电气公司订购的20台采用2-Do+Do-2轴式的电力机车。根据最初设计,这些机车用于苏联铁道部3000伏直流电气化铁路。但由于冷战的因素,这20台A型机车并未实际交付苏联铁道部,而是分别被美国密尔沃基铁路公司⑵(12台)、芝加哥南岸和南本德铁路公司⑶(3台)和巴西保利斯塔铁路公司⑷(5台)购置。

在密尔沃基铁路公司,12台A型机车被昵称为“小约瑟夫”⑸,后简称为“小乔”⑹;在芝加哥南岸和南本德铁路公司,3台A型机车被昵称为“800s”;在保利斯塔铁路公司,5台A型机车被昵称为“俄罗斯人”⑺。

密尔沃基铁路E79号EF-4型机车



背景

1920年代末,苏联决定对外高加索铁路在格鲁吉亚境内的泽斯塔波尼至哈舒里区段进行电气化改造,该区段为典型的山区铁路,穿越线路最大坡度达到29‰、还有许多小半径曲线的苏拉姆山口。当时苏联决定在此区段采用3000伏直流电的牵引供电制式,并与美国通用电气公司签订了进口八台直流电力机车的合同。根据合同规定,通用电气公司为苏联提供八台小时功率为2040千瓦的电力机车,其中两台机车(01、03)装用通用电气原厂的牵引电动机,其余六台机车(02、04~08)的牵引电动机由通用电气公司提供必要的设计图纸和技术文件,在莫斯科的迪纳摩工厂生产。这种电力机车被定型为S型,意为“苏拉姆斯基”。

S型电力机车于1932年下半年陆续抵达外高加索铁路的哈舒里机务段。1932年8月2日,外高加索铁路进行了苏联铁路史上首次电力机车试运行,S型电力机车牵引两辆客车从哈舒里站运行至莱希站然后折返,全程运行时间为1小时10分钟。1932年8月16日,外高加索铁路泽斯塔波尼至哈舒里区段电气化铁路正式通车,S型电力机车开始投入运用。

01号S10型机车

第二次世界大战结束后,苏联继续开展铁路电气化工作,主要工作是在南乌拉尔铁路局管内的科罗帕切沃-兹拉托乌斯特-车里雅宾斯克区间进行电气化改造。虽然苏联迪纳摩工厂推出了小时功率为2400千瓦的VL22M型电力机车,但由于国内工厂仍在恢复,因此无法在短时间内开始大规模生产电力机车,苏联于1946年3月决定从通用电气公司订购新型电力机车。

03号S10型机车



制造

在苏联专家的监督下,通用电气公司在宾夕法尼亚州伊利市的工厂进行电力机车的生产。共建造了20台电力机车,厂内编号为29913-29932,苏联铁道部将其编为为A型,编号为1591-1610(后改为2301-2320)。1948年9月7日,在苏联代表在场的情况下,1598号A型机车在该工厂的一条特制轨道上进行试运行。然而当时苏联和美国之间的关系已经严重恶化。结果,在试运行后不久,苏联专家回国,同年10月,美国国务院禁止向苏联提供战略物资。

实际上,早在1948年年初就已经预见到禁止向苏联供应电力机车的结果,但是通用电气公司制造了所有20台被临时编为GE-750型的机车。最后6台机车在取消订单后,直接按1435毫米标准轨距制造,最后1台机车(29932)与其他机车不同,所有8个动轮轴都配备了滚动轴承。



密尔沃基铁路EF-4型和EP-4型

密尔沃基铁路得知通用电气公司正有尚未出售的GE-750型机车,便提出以100万美元的废品价购买所有这20台A型机车及其备件,通用电气公司同意出售。然而,密尔沃基铁路的董事会并没有支付款项。

1950年6月朝鲜战争爆发后,战时需求让密尔沃基铁路对其电气化铁路上电力机车的需求提升;同时铁路也受到煤炭短缺的困扰,需要将大部分内燃机车调往管内东部⑻。

因此,密尔沃基铁路董事会向通用电气公司重提A型机车时,发现后者已经销售了8台机车和所有备件——3台机车出售至芝加哥南岸和南本德铁路公司,5台机车出售至巴西保利斯塔铁路公司。

不过,密尔沃基铁路仍然以100万美元的价格买下了剩下的12台机车。密尔沃基铁路将新机车定型为EF-4型,表明它们是该铁路公司的第四款干线货运电力机车(E70号到E79号);2台机车改为干线客运电力机车,定型为EP-4型(E20号到E21号)。密尔沃基铁路的一线工人们将EF-4型和EP-4型机车昵称为“小约瑟夫”,最终缩短昵称为“小乔”。

密尔沃基铁路E70号EF-4型机车


  • 性能

正如最初测试的那样,密尔沃基铁路对这些机车并没有留下深刻的印象,发现它们容易发生轮滑。 第一次世界大战期间建造的通用电气制老式变电站在列车重载下难以供应两台以上的EF-4型机车,这意味着它们的真实能力无法展示。此外,各部件最初用俄语标记。

经过增加重量的修改,提高受电弓的最大高度并提供足够的动力,EF-4型机车表现出色,非常可靠。后来密尔沃基铁路改造了一些变电站以提供高达3400伏的电压,以利用这些机车的高功率。

密尔沃基铁路E71号EF-4型机车


  • 现代化改造

用于干线客运的E20号和E21号两台EP-4型机车在交付之前进行了修改——在II端移除驱动控制和窗户,以允许将新改进的主断路器和蒸汽发生器移动到更凉爽的环境中。司机室的损失在运用上无关紧要,因为许多密尔沃基电力机车通常在亚韦力、迪尔洛奇或哈洛顿这些地方的线路运行结束时换向,即使是机车拥有双司机操作台,仍然只维持一端司机操作台控制。最重要和最后的主要修改是为电传动内燃机车提供重联控制,该系统是铁路内部设计的。在20世纪60年代到70年代看到几个电传动内燃机车由一台或两台“小约瑟夫”型机车重联控制的情况并不罕见。

最容易区分EP-4型和EF-4型机车的外部差异是在E20号和E21号机车上的所有车轴上使用滚动轴承。 EF-4型机车仅在机车两端无动力导从轮上配有滚动轴承,但是当动轮轴上的原始滑动轴承轴烧坏或损坏时,它们会在车间单独替换为滚动轴承。

像几乎所有机车一样,“小约瑟夫”型机车偶尔会遇到事故。 其中之一,在1966年,由于使用了一对易安迪F系列内燃机车⑼的不锈钢侧通风格栅,E78号机车正在密尔沃基铁路东部的机务段重建,与其他11台机车略有不同。

密尔沃基铁路E72号EF-4型机车


  • 运用

“小约瑟夫”型机车被用于密尔沃基铁路在蒙大拿州和爱达荷州的落基山分部的电气化铁路区间,取代了自20世纪20年代以来一直在那里运营的通用电气制老式电力机车。 它们从未用在华盛顿州分部的电气化铁路区间,因为该区间的变电站都没有升级以容纳它们。这些机车当中,其中3台机车已经以标准轨距交付,而其余的机车则在密尔沃基铁路的机务段内转换为标准轨距。

EF-4型机车的不错表现,以至于密尔沃基铁路管理层很快就希望将这两台EP-4型机车专门用于货运。这是在1956年完成的,当时EP-4型机车被新改造的EP-2型机车⑽取代。在后者被证明不适合落基山线路之后,它和EP-4型机车被三个单元所取代,包括易安迪E系列内燃机车⑾和/或FP7型内燃机车⑿,它们推挽牵引“奥林匹亚海华沙”号旅客列车⒀直到1961年中止。

“小约瑟夫”型机车一直持续到1974年6月15日密尔沃基铁路电气化铁路结束运营。当时,这些机车是密尔沃基铁路仅存的干线电力机车。

E70号机车退役后在蒙大拿州迪尔洛奇镇静态展示。

密尔沃基铁路E74号EF-4型机车



芝加哥南岸和南本德铁路801号到803号机车

芝加哥南岸和南本德铁路(以下简称“南岸铁路”)虽然是伊利诺伊州芝加哥和印第安纳州西北部之间的通勤铁路,但在战后产业发展的时代,这家铁路公司最初计划设计和建造自己的电力机车。然而公司管理层很快注意到通用电气公司正有尚未出售的GE-750型机车,并决定订购它们。

南岸铁路802号机车

1949年5月10日,通用电气公司向南岸铁路交付工厂编号为29930-29932的电力机车,这些机车首先在位于密歇根市的车间接收。电力机车的主要现代化是改变其电路,以便在1500伏直流电气化铁路上运行。为了节省功率,牵引电动机在最大运行位置时是完全并联连接。

南岸铁路昵称这些机车为“800s”。其中2台机车持续运用到1983年,使其成为美国公共铁路运输中常规干线货运服务的最后运用的电力机车。今天,货运列车由电传动内燃机车机车牵引。

803号机车目前在伊利诺伊铁路博物馆保存,并偶尔进行动态展示。而802号机车静态展示于宾夕法尼亚州东北镇湖湾铁路历史博物馆,距离通用电气公司伊利工厂仅16公里距离。

动态展示中的南岸铁路803号机车



保利斯塔铁路6§451号到6§455号机车

巴西保利斯塔铁路购置的5台A型机车改为1600毫米轨距,并被编号为6§451号到6§455号。1971年保利斯塔铁路被国营联邦保利斯塔铁路⒁收购后,这5台被昵称为“俄罗斯人”的A型机车被后者接收并继续运用。1998年联邦保利斯塔铁路并入巴西联邦铁路⒂后,这5台机车继续运用至1999年联邦铁路私有化改制完成,接触网被撤除时退役。

保利斯塔铁路6§451号机车

6§451号、6§453号和6§454号机车退役后被拆解。6§452号机车退役后静态展示于圣保罗州容迪亚伊市一家博物馆,6§455号机车退役后静态展示于圣保罗州巴乌鲁市一家博物馆。这两台A型机车目前的存留情况不明。

保利斯塔铁路6§453号机车



技术设计

A型电力机车为两端双司机室电力机车,长度为27080毫米,宽度为3230毫米,高度为4930毫米,以车顶两个受电弓为动力来源,最高运行速度为110千米/小时。

根据最初的技术设计,A型机车适用于轨距为1520毫米的直流3000伏电气化铁路,总重量为273吨,其中动轮总重为203吨。在小时模式下,当速度为43.7千米/小时时,功率为4177.63千瓦,牵引力为362.84千牛;在连续模式下,当速度为44.4千米/小时时,功率为4045.243千瓦,牵引力为336.36千牛。

而根据最终设计,A型电力机车总重量修改为248吨,动轮总重修改为176吨。八台GE-750型牵引电动机的每小时总功率为4320千瓦。在当时它是世界上最强大的电力机车。

有趣的是,A型电力机车的2-Do+Do-2车轴排列,与蒸汽机车中的另一个强大的机车——美国联合太平洋铁路“大男孩”型蒸汽机车接近。



简评

回顾世界贸易发展史,可以清醒看到:开放才能发展,合作方能共赢。贸易畅通带来世界经济繁荣,那种不顾世界反对挑起贸易战的做法,注定不得人心。

美国国务院阻止通用电气公司向苏联铁道部交付A型电力机车之举,并没有让苏联电气化铁路发展就此停滞。俄罗斯联邦诺沃切尔卡斯克电力机车厂在批量生产VL22M型电力机车的同时,也开始研制小时功率为4200千瓦的VL8型电力机车,并在1956年开始批量生产。作为战后苏联新设计的第一代直—直流电传动电力机车,VL8型机车在很长一段时间成为苏联直流电铁路的干线主力机车之一。而格鲁吉亚第比利斯电力机车厂在制造VL8型机车的过程中积累了机车设计和制造经验,为日后推出VL10型、VL11型、VL15型机车打下基础。

“莫听穿林打叶声,何妨吟啸且徐行。”

密尔沃基铁路E79号EF-4型机车



注释

⑴俄语:Электровоз А。

⑵英语:Chicago, Milwaukee, St. Paul and Pacific Railroad,中文直译为芝加哥密尔沃基圣保罗和太平洋铁路;简称为Milwaukee Road,中文直译为密尔沃基铁路。该铁路公司是1847年到1986年间在美国中西部、西北部运营的一家一级铁路公司。

⑶英语:Chicago South Shore and South Bend Railroad,中文直译为芝加哥南岸和南本德铁路;简称为South Shore Line,中文直译为南湾铁路。该铁路公司是1925年起至今在美国印地安纳州南本德和伊利诺伊州芝加哥之间运营的一家三级铁路公司。

⑷葡萄牙语:Companhia Paulista de Estradas de Ferro。保利斯塔铁路公司是一家位于巴西圣保罗州的铁路公司,其以高标准的客户服务质量而闻名。 准时的关注是如此之大,人们说他们会在列车到达时打钟。

⑸英语:Little Jo(s)e(ph) Stalin。

⑹英语:Little Joe。

⑺葡萄牙语:Russa。

⑻当时密尔沃基铁路管内东部的蒸汽机车仍然燃烧煤炭,而管内西部的蒸汽机车则是燃油机车。

⑼英语:EMD F-unit。F系列内燃机车是易安迪在1939年到1960年期间制造的输出功率为1400马力内燃机车的总称。

⑽英语:Milwaukee Road class EP-2。密尔沃基铁路EP-2型电力机车是由通用电气于1919年建造的5台电力机车,它们因采用双极牵引电动机通常被称为“双极”。EP-2型机车输出功率为3311千瓦,牵引力为516千牛。

⑾英语:EMD E-unit。E系列内燃机车是易安迪在1937年到1963年期间制造的输出功率为1800马力内燃机车的总称。

⑿英语:EMD FP7。FP7型内燃机车是美国通用汽车电气动力分部(GM-EMD)在1940年代末推出的一款干线客货运通用内燃机车。FP7型型机车输出功率为1500马力,起动牵引力为285千牛,持续牵引力为178千牛。

⒀英语:Olympian Hiawatha。“奥林匹亚海华沙”号旅客列车是密尔沃基铁路在伊利诺伊州芝加哥和西北太平洋地区之间曾经运营的一趟品牌旅客列车。

⒁葡萄牙语:Ferrovia Paulista, Sociedade Anônima,1971年10月到1998年5月间在巴西圣保罗州营业的国营铁路公司。

⒂葡萄牙语:Rede Ferroviária Federal, Sociedade Anônima,1957年到1999年间覆盖巴西大部分地区铁路线的国营铁路公司,总部位于里约热内卢市。



参考

  • 《Milwaukee Road "Little Joes"》:https://www.american-rails.com/little-joes.html


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