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【科普】【扩展】“头重脚轻”的苏联铁道部2TE116A型和4TE130型内燃机车

2021-01-28 17:39 作者:宁柳跨越  | 我要投稿

文章作者:Forever Changzhensky(AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵称:宁柳跨越)



LA NUIT

TOUS LES CHATS SONT GRIS

——DICTON

在夜色里

猫皆灰色

——谚语



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。本文提及的苏联铁道部2TE10V型、2/3TE10M型和2/3TE10U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。本文提及的苏联铁道部2TE116型、2TE121型和4TE130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。苏联铁道部TG16型内燃机车和俄罗斯铁道部TG21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。

  • 乌克兰哈尔科夫马雷舍夫工厂在本文中简称“KhZTM”⑴,卢甘斯克市伏罗希洛夫格勒十月革*命内燃机车制造厂简称“VZOR”⑵和“LTZ”⑶,俄罗斯联邦科洛姆纳工厂简称“KZ”⑷。

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参考

  • 《2ТЭ116型内燃机车》,中国铁道部铁路工业系统内燃机车技术情报交流网 编,《国外内燃机车概况》,第169页~第171页

  • 《苏联2ТЭ116型内燃机车》,肖杰 译,《国外内燃机车》1979年07期,第3页~第8页

  • 《前苏联超大功率内燃机车研制回顾和目前境遇》,桂宝康 译,《国外内燃机车》2006年第1期,第40~43页

  • 《Тепловозы серии 2ТЭ10В》,V.A.Rakov 著,《Локомотивы Отечественных железных дорог 1956-1975 гг.》,第155~第156页

  • 《Тепловозы серии 2ТЭ116》,V.A.Rakov 著,《Локомотивы Отечественных железных дорог 1956-1975 гг.》,第164~第166页

  • 《Тепловозы 2ТЭ10В》,V.A.Rakov 著,《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》,第66页~第68页

  • 《Грузовые тепловозы 2ТЭ116》,V.A.Rakov 著,《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》,第73页~第77页

  • 《Грузовые тепловозы 2ТЭ121》,V.A.Rakov 著,《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》,第80页~第83页

  • 《Опытные грузовые тепловозы 4ТЭ130 и 2ТЭ116А》,V.A.Rakov 著,《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》,第83页~第86页

  • 《2TE121 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=54

  • 《2TE116A — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=1088

  • 《4TE130 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=631

  • 《2TE130 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=632



概述

2TE116A型内燃机车是苏联铁道部干线内燃机车车型之一,是由VZOR于1981年研制成功的大功率干线货运内燃机车。由于设计上的缘故,2TE116A型内燃机车车体底架与转向架构架之间的间隙大得甚至还能让一个人钻过去,被后人戏称为“头重脚轻”。

2TE116A-001号机车

1982年,VZOR在2TE116A型机车的基础上,为贝阿铁路研制了四节重联的4TE130型内燃机车

4TE130-0001号机车



背景

1966年,KZ成功研制了装车功率为3000 hp(2200 kW)的四冲程D49型柴油机(16ChN26/26)。1967年,LTZ试制了首台装用1A-5D49型柴油机的TE109型内燃机车——也是苏联第一种采用交—直流电传动装置的内燃机车。

TE109-001号机车

1971年,从LTZ更名后的VZOR,试制了首台装用3-5D49T2型柴油机的TE114型内燃机车。3-5D49T2型柴油机在结构上与TE109、2TE116型机车所使用的1A-5D49型柴油机完全相同,但在TE114型机车上按2800 hp(2087.95 kW)的装车功率使用,以提高柴油机的可靠性及耐久性。

TE114-001号机车

1970年8月,VZOR的设计师们开始设计新一代大功率干线货运内燃机车,计划作为2TE10L型内燃机车的换代产品,并在接下来的4个月内制定了设计图纸。这种机车原本拟命名为TE116型,但最终被定型为2TE116型。

正当VZOR研制2TE116型内燃机车的同时,苏联共*产*党中央委员会和苏联部长会议于1974年7月8日发布关于建设贝加尔—阿穆尔铁路干线的法令,正式动工修建贝阿铁路。此后不久,苏联重型机械工业部以及铁道部相继向VZOR下发文件,要求后者开发研制适用于贝阿铁路的超大功率干线货运内燃机车。

2TE116-1040号、2TE116-524号和2TE116-1710号机车



为什么会“头重脚轻”?

尽管在2TE116型机车的生产和改进过程中还碰到一堆问题,但VZOR仍然于1978年试制了首组双节8000 hp大功率内燃机车——2TE121-001号机车。

2TE121-001号机车

如同2TE10V型和2TE1116型机车一样,2TE121-001号机车的走行部采用无导框式三轴转向架。但为了改善机车的粘着性能、减小接触应力,2TE121-001号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,转向架重量比2TE116型机车增加了近40%。结果,2TE121-001号机车的轴重达到26.8 t,远超过原本规定的25 t。

2TE121型机车内部布置图:1-加热和通风装置;2-司机控制台;3-制动手轮;4-电气室;5-制动电阻及其冷却风扇;6-空气滤清装置;7-中央冷却风机;8-油箱;9-柴油发电机组;10-消音器;11-水箱;12-起动发电机;13-风扇;14-制动装置; 15-散热片;16-冷却风扇;17-砂箱;18-通过台;19-蓄电池箱

由于当时苏联已经决定暂缓铺设Р65型和Р75型重型钢轨,而且许多地区并没有足够的轨道养护设备。因此VZOR不得不在短时间内重新设计机车结构,并于1979年试制了轴重为25 t的2TE121-002号机车。



2TE116A型(2ТЭ116А)

鉴于研制2TE121型机车过程中的教训,以及顾及各路局机务段及机车修理厂的检修能力,重型机械工业部及铁道部最终决定让VZOR为贝阿铁路研制采用轮径为1050 mm、单节功率3000 hp的四节式内燃机车——即单节功率等级与2TE10M型、2TE116型机车相同。

2TE116A-003号机车

在研制四节式内燃机车之前,VZOR于1980年~1982年间,制造了2TE121-003号、2TE121-004号机车,以及4组2TE116A型内燃机车。

为了降低制造成本,这4组2TE116A型机车的车体、主要机械设备和电气设备的结构与2TE121-002号~2TE121-004号机车实现了最大程度的统一化,而走行部则沿用与2TE116型机车大致相同的转向架。这样一来,2TE116A型内燃机车“沉重”的车体与“轻小”的转向架构成了“头重脚轻”的强烈对比,车体底架与转向架构架之间的间隙大得甚至还能让一个人钻过去。

2TE116型和4TE130型机车内部布置图:1-司机控制台;2-加热和通风装置;3-制动手轮;4-制动电阻及其冷却风扇;5-中央冷却风机;6-空气滤清装置;7-空气干燥装置;8-消音器;9-柴油发电机组;10-油箱;11-起动发电机;12-通风装置;13-制动装置;14-加热锅炉;15-冷却风扇; 16-散热片;17-蓄电池箱

每节2TE116A型机车装用由装车功率为3060 hp的5-5D49型柴油机,及A-714U2型牵引发电机组成的5-9DG型柴油发电机组。前2组机车采用新型的ED-125B型牵引电动机,后2组机车改装ED-118V型牵引电动机。

20世纪80年代,4组2TE116A型机车在东南铁路局科切托夫卡机务段投入运用考核,90年代被拆毁除籍。



4TE130型→2TE130型(4ТЭ130→2ТЭ130)

1982年,VZOR在2TE116A型机车的基础上,为贝阿铁路研制了1组四节重联设计的4TE130型内燃机车。4TE130型机车由4节六轴机车通过车钩、通过台、重联线等连接而成,首尾2节机车设有司机室,而另外2节中间补机机车虽然不设司机室,但仍设有用于调车的简易控制台。在结构上,4TE130型机车与2TE116A型机车十分相似,依然“头重脚轻”。

4TE130-0001号机车

4TE130型机车的车体、主要机械设备和电气设备的结构与2TE121-005号机车的车体实现了最大程度的统一化,而走行部则沿用与2TE116型机车相同的转向架,但构架改为使用低合金钢制造,以确保有更好的强度及耐寒性。每节2TE116A型机车装用由装车功率为3000 hp的5-5D49型柴油机,及A-714UKhL2型牵引发电机组成的5-9DG型柴油发电机组。每节机车采用ED-125BUKhL1型六极串励直流牵引电动机。

2TE130-0001号机车

1983年,4TE130-0001号机车在VZOR厂内通过了测试,并于1984年通过了各部门进行的测试,但双方的测试结果数据非常矛盾。因此,VZOR根据部门的测试结果进行改进,准备批量生产4TE130-0001号机车。但根据V.A.Rakov的说法,这组机车不能完全满足西伯利亚地区的气候条件。而在单机3000 hp这一功率等级范围内,苏联铁道部最终决定在贝阿铁路使用已经批量生产及累积了较多经验的3TE10M、4TE10S型机车,担当重载货物列车的牵引任务。

4TE10S-0005号机车:“O(∩_∩)O哈哈~还是我赢了!”

不久之后,4TE130型机车被VZOR改造成2组双节式2TE130型机车——其中,2TE130-0001号机车由原4TE130-0001号机车的A节和V节机车组成,2TE130-0002号机车由原4TE130-0001号机车的B节和G节机车组成。原中间补机机车同时配备了司机室,但保留有中间通过台基座,保留了控制所有四节机车的能力。

2TE130-0002号机车

2组2TE130型机车配属于顿涅茨克铁路局红利曼机务段,后改配属于波帕斯纳机务段。由于这种机车产量不大,机车配件供应亦无法得到保障,对机车的检修造成很大困难,加上苏联共*产党中央委员会总书记米哈伊尔·谢尔盖耶维奇·戈尔巴乔夫在经济领域展开的“改革重组”,不但未能改变苏联步履蹒跚的经济状况,反而事与愿违地激化了苏联的社会与经济矛盾,使苏联经济急剧恶化,2组2TE130型机车于20世纪90年代报废拆毁,仅留下2TE130-0002号机车的B节机车车体在波帕斯纳机务段内,作为储物室使用。

作为储物室使用的2TE130-0002号机车的B节机车车体



技术数据表

2TE116型、2TE121型、2TE116A型和4TE130型内燃机车技术数据表



注释

⑴俄语:Харьковский завод транспортного машиностроения имени В. А. Малышева;乌克兰语:Завод імені В. О. Малишева。

⑵俄语:Ворошиловградский Завод имени Октябрьской Революции。

⑶俄语:Луганский Тепловозостроительный Завод;乌克兰语:Луганський Тепловозобудівний Завод。

⑷俄语:Коломенский Завод。



完稿时间:2021年1月28日

发表时间:2021年1月29日


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