【科普】俄罗斯铁路GT1h型燃气轮机车简史
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（或燃气轮机车燃气轮机）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GT1h型燃气轮机车为交—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。
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概述
GT1型燃气轮机车，后称为GT1h型燃气轮机车，是俄罗斯铁路一种试验性质的燃气轮机车。GT1型燃气轮机车的燃气轮机以液化天然气为燃料，带动交流牵引发电机，后者所产生的电流经整流后，供给到直流牵引电动机。
技术溯源
关于苏联和俄罗斯的燃气轮机车研制历史，可以追溯到1955年。当是时也，科洛姆纳工厂接到了设计和制造苏联第一台燃气轮机车的任务。经过两年时间的准备、选型和设计工作后，科洛姆纳工厂于1957年制成了第一台无废气热量再交换的单轴式燃气轮发动机。之后，在1957年到1958年间，又制成了两台试验型燃气轮发动机并进行了试验。
在首席工程师列夫·谢尔盖维奇·列别姜斯基和R·I·沙尔戈夫斯基的领导下，科洛姆纳工厂于1959年制造苏联第一节燃气轮机车——G1-01号机车。G1-01号机车原始设计为两节重联，两节机车总功率为5147 kW（7000 hp）。机车采用单轴式燃气轮发动机和电传动装置，因为燃气轮发动机与柴油机类似，都不具备所需的牵引特性。
至1962年1月初，G1-01号机车已完成了5000 km的调整运行，然后在东南铁路局的科切托夫卡机务段开始牵引2200～2800 t货物列车的运行试验。到1962 年年底, 该车牵引列车的走行里程超过20000 km，包括试验在内的总走行里程达到30000 km。试验表明，燃气轮机车的运行品质良好，冬季和夏季的工作可靠 。
为了加快积累燃气轮发动机在铁路运输中的经验，1963年，科洛姆纳工厂在当时已批量生产的TEP60型内燃机车的基础上再制造两台干线客运GP1型燃气轮机车。由于内燃机车的轴距较短，所以要求将辅助机械的电驱动方式改为机械驱动式，由固定工作的辅助柴油机带动工作。辅助柴油机的功率为294 kW（400 hp）。
1964年，GP1-001号和GP1-002号机车在与G1-01号机车一起经过调整试验后，交付莫斯科铁路局的利戈夫机务段进行测试运行。试验结果表明，这些机车及其燃气轮发动机工作可靠，但其效率为15 %，牵引满载列车时的运输工作单位燃油消耗量比TE3型内燃机车多1.3～1.4倍。
除了油耗高、外部噪音高⑴外，燃气轮机车在运行时，尤其是在牵引郊区列车运行时的功率没有得到充分利用。这些缺点导致科洛姆纳工厂对燃气轮机车的兴趣下降，而这3台燃气轮机车最终在20世纪70年代初不得不遗憾退役。
研发背景
即使是在前述3台燃气轮机车停用30多年后，俄罗斯铁路仍然有不少区段是电力机车与内燃机车混合牵引列车。由于内燃机车功率低于电力机车，所以由电力机车牵引的列车必须分解，再由内燃机车分部分牵出。
此外，由于国际上油价的上涨、石油资源的缺乏以及环保问题，所以用其他燃料（其中包括天然气）来取代柴油是一个极为现实的问题。因此，必须要有一种在经济性和可靠性参数方面优于内燃机车、并能在不进行分解的情况下从电力机车接过6000 t重的列车的自走机车。
VL15-008号机车→GT1-001号机车→GT1h-001号机车
全俄机车车辆设计工艺科学研究院对在VL10型、VL15型、VL60K型和VL80型电力机车各自车体内布置燃气轮机车设备的可能性作了研究后，选择VL15型电力机车作为改造对象。
萨马拉库兹涅佐夫设计局与俄罗斯铁路签署关于研发燃气轮机车的协议后，于2006年12月在NK-32型燃气轮机的基础上，研制出装机功率为8300 kW、效率为30 %的NK-361型燃气轮机。与NK-361型燃气轮机配套的牵引和辅助发电机由雷西瓦ETM-Prevod工厂制造，轴转速为6000 r/min。
2007年，原配属于十月铁路局沃尔霍夫机务段的VL15-008号机车被送往沃罗涅日内燃机车修理厂，并在那里改装NK-361型燃气轮机，改造为GT1h-001号机车。
GT1h-001号机车由两节机车组成，一节为控制车，另一节为辅助车，每节车上均有控制台。
控制车上设有动力机组，包括燃气轮发动机、牵引发电机、辅助发电机、天然气准备系统、压缩机组、牵引电气设备和辅助电气设备的通风系统以及电器室。
辅助车上设有保证燃气轮机车能运行1000 km用的低温液化天然气罐 、辅助柴油-发电机组、螺旋式压缩机、牵引电气设备和辅助电器设备的通风系统以及电器室。辅助柴油-发电机组用于使燃气轮机车各系统进入工作状态以及在机务段或车站进行调车作业；还用来起动燃气轮机。燃气轮机起动后，这一辅助柴油-发电机组就被切断。
2008年，GT1h-001号机车在古比雪夫铁路局管内基涅利-日古廖夫海区段牵引了一列3000 t的货运列车，是为机车第一次牵引货运列车。此后，GT1h-001号机车逐级进行更高吨数的测试。2011年9月7日，GT1-001号机车在全俄铁道运输科学研究院谢尔宾卡环形铁道试验基地牵引一列重达16000 t（170辆货车）的货运列车。
2012年，GT1-001号机车进行了现代化改造，原用于燃气轮机调速的辅助柴油-发电机组被辅助电池取代。改造后的GT1-001号机车获得了后缀“h”⑵。
GT1h-002号机车
2013年8月，柳季诺沃内燃机车制造厂制造了GT1h-002号机车。GT1h-002号机车采用了应用于TEM7A型内燃机车的中间构架式四轴转向架，以及2ES6型电力机车的司机室；整备质量为360 t，液化天然气储备为20000 L，启动时的牵引力为980 kN，持续速度为33 km/h时的牵引力为775 kN。
GT1h-002号机车由两节机车组成，一节为控制车，另一节为辅助车；每节车上均有控制台，布置与GT1h-001号机车相同。但与GT1h-001号机车不同的是，GT1h-002号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，并将预先充满液化天然气的低温液化天然气罐装满液化气后装回机车，减少了机车的停机时间。
GT1h-002号机车的NK-361型燃气轮机仍由萨马拉库兹涅佐夫设计局提供，牵引和辅助发电机仍由雷西瓦ETM-Prevod工厂提供，气体整备系统由巴拉希哈Criomash-BZKM公司提供，低温容器由下塔吉尔Uralkriomash公司提供。
技术数据表
运用
两组GT1h型燃气轮机车目前均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。斯维尔德洛夫斯克铁路局在叶戈尔希诺机务段布置了用于生产和输送液化天然气的综合设施。
后记
作为实验性质的燃气轮机车，GT1h型燃气轮机车让俄罗斯铁路重新对燃气轮机车产生一定的兴趣。不过，俄罗斯铁路也开始对天然气内燃机车产生一定的兴趣，于是柳季诺沃内燃机车制造厂的竞争对手——布良斯克机械制造厂也趁势推出新产品——TEM19型内燃机车。
参考
⑴由于隔墙有隔音作用，司机室噪音在正常范围之内。
⑵英语：Hybrid，大意为混合动力。
参考
《燃气轮牵引的回顾和展望》，V·S·科斯索夫、E·I·涅斯捷罗夫 著，顾永麟 译，《国外内燃机车》2006年3月第3期，35~47页
《俄罗斯铁路的新一代机车动车》，V·A·佳帕诺维奇 等著，顾永麟 译，《国外内燃机车》2006年8月第6期，1~10页
《Российский газотурбовоз перевез 16 тысяч тонн и установил мировой рекорд - РИА Новости, 08.09.2011》：https://ria.ru/20110908/432239296.html
《Gas fuelled turbine-electric locomotive prototype | News | Railway Gazette International》：https://www.railwaygazette.com/news/traction-rolling-stock/single-view/view/gas-fuelled-turbine-electric-locomotive-prototype.html
《Поддать газу: газотурбовоз | Журнал Популярная Механика》：https://www.popmech.ru/technologies/10861-poddat-gazu-gazoturbovoz/
《Магистральный газотурбовоз ГТ1h – Синара-Транспортные Машины》：https://sinaratm.ru/products/teplovozy/gt1h-gazoturbovoz/
