【铁道科普】苏联铁路的“二十对轮”——2TE126型内燃机车

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2TE126型内燃机车为交—直流电传动形式。
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三相直流牵引发电机,输出直流电并供给数台并联的直流牵引电动机。苏联TE10型内燃机车和M62型内燃机车均为直—直流电传动形式。
乌克兰卢甘斯克市伏罗希洛夫格勒内燃机车制造厂在本文均简称“卢厂”;同理,俄罗斯联邦科洛姆纳工厂简称“科厂”。
概述
2TE126型内燃机车⑴是苏联的超大功率干线货运内燃机车车型之一,也是苏联第二种单节功率达到6000马力的货运内燃机车,是为适应苏联货物列车重量不断增长的需要,由卢厂于1988年研制成功。

研发背景
1970年代,苏联铁路货物运输量持续快速增长,多条铁路干线的通过能力都临近极限。为了扩大线路输送能力,在组织客货列车混跑、适当提高行车速度和密度的同时,亦十分重视提高货物列车牵引重量。苏联从1960年代末开行超长重载货物列车,并特别强调制造大功率内燃机车的必要性。
1971年,卢厂研制了6000马力的2TE116型干线货运内燃机车,计划作为2TE10型内燃机车的换代产品,单机功率为3000马力,采用了先进的D49型四冲程柴油机、交—直流电传动装置和无导框式标准转向架。根据最初的技术规划,2TE116型内燃机车实际上是为研制更大功率机车的过渡阶段产品,因此柴油机装车功率仅为3060马力(16个气缸),单缸功率约为190马力;而在未来随着柴油机强化程度的提高,柴油机功率应进一步提升为4000马力(16个气缸)、单缸功率250马力,以及6000马力的20气缸柴油机,单缸功率可达到300马力。
1978年,卢厂又研制了8000马力的2TE121型双节式内燃机车,采用了4000马力的2V-5D49型柴油机、整体承载式车体、架悬式转向架、囊式司机室等一系列崭新的技术。

1984年,卢厂在2TE121型机车的基础上,成功研制单节6000马力的TE136型内燃机车,这种机车具有八根车轴,采用1-1D49型柴油机及下纵向牵引梁式四轴转向架。然而,由于20气缸大功率柴油机的结构十分复杂、生产工艺要求较高,尤其大型气缸体及曲轴的加工和安装存在很大的难度,难以进行大批量生产。因此,科厂决定开发研制气缸工作容积更大的新一代D56型大功率柴油机,其气缸直径和活塞行程均为320毫米,这在铁路机车用的柴油机之中也是十分罕见的⑵。
研制过程
根据苏联国家科学技术委员会15-6/136号文件、苏联重型和运输机器制造部14-3110/656号文件的要求,卢厂在TE136型机车的基础上,于1988年试制了首组装用D56型柴油机,并代表着当时苏联铁路内燃机车的最高技术水平的2TE126型内燃机车。
198〇9年,2TE126-0001号机车被送往全苏铁道运输科学研究院位于莫斯科州谢尔宾卡的环形铁道试验基地开始进行性能试验,并在谢尔宾卡环铁举行的198〇9年国际铁路运输展览会上展出,参观者都对其柴油机的尺寸感到惊讶。

然而在不久之后,随着突如其来的苏联解体,各原加盟国的铁路运输生产均面临严重滑坡,在运量剧减、财政窘迫的情况下,原本为重载运输而设计的大功率内燃机车亦变得毫无用处,结果独树一帜的TE136、2TE126、2TE136型内燃机车在当时的环境下都成为了一堆废铁⑶。唯一的一组2TE126型机车在1990年代初被送返卢厂后,长期处于报废状态,最终在2001年被拆解回炉。

技术特点
2TE126型内燃机车设计使用条件为温带和寒带气候,适用于1520毫米宽轨轨距的铁路。按照设计构想,一组2TE126型机车足以取代两组重联的2TE10、2TE116型内燃机车。2TE126型机车轮径为1250毫米,动轮轴重为25吨,导轮轴重为15吨,整备重量为460吨;长度为49500毫米,宽度为3130毫米;燃料储备量为20000千克,机油储备量为4000千克,水储备量为7000千克,砂储备量为4000千克。机车最高运行速度为100公里/小时,牵引功率为4412千瓦,持续牵引力为940千牛。
由于6-4D56型柴油机的重量过大,机车采用了具有附加导向轮对的五轴转向架来分担重量,其轴式为(1-Bo+Bo-Bo+Bo-1)+(1-Bo+Bo-Bo+Bo-1)。

机车车体
2TE126型内燃机车是双节重联的二十轴超大功率干线货运用内燃机车,每组机车由两节结构完全相同的十轴机车通过车钩、通过台、重联线等连接而成,也可以在必要时分解为两台机车单独运行。车体结构与TE136型机车相同,采用了整体承载式焊接结构,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。车体主要承载构件的结构与2TE121型机车相似,底架和车体结构中广泛采用低合金钢焊接结构,底架由厚度为4~6毫米的的箱形截面纵向侧梁组成,侧梁之间用钢板联结,其中的空间亦是中央通风冷却系统的送风道。
机车并采用了大容量承载式燃油箱,满足了车体结构轻量化的要求,采用承载结构后的燃油箱容量达到10000公斤。车体上部由前至后分别为司机室、高压室、柴油机室、冷却室。底架中部的燃油箱两侧设有蓄电池箱;列车制动用总风缸设置于柴油机室顶部。
柴油机
每节机车装用一台4-32DG型柴油发电机组,包括一台6-4D56型大功率柴油机及一台A-717UKhL2型牵引发电机组。6-4D56型柴油机(苏联国家标准GOST型号为16ChN32/32)由科厂设计制造,是一种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320毫米,活塞行程为320毫米,额定转速为每分钟900转,装车功率为6000马力(4,412千瓦),单位燃料消耗量为155克/有效马力·小时。
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,每级增压器均设有增压空气中间冷却器(中冷器)。柴油机整体净重38,400公斤。
机车的冷却水系统为双回路闭式系统,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柴油机增压空气而设的冷却水系统。冷却装置由散热器与风扇组成,冷却室顶部设有两台采用静液压驱动的轴流式风扇,由静液压泵、液压马达带动风扇运转,冷却水带出的热量在散热器中传给空气而冷却,风扇能根据冷却水和机油的温度自动调节转速。
冷却系统
2TE126型机车采用中央通风冷却系统,采用一台由牵引发电机电枢轴驱动的轴流式通风机,通过顶盖百叶窗及空气滤清装置抽入冷风,经过通风支路向牵引发电机、牵引电动机、整流装置集中送风冷却,空气流量通过风扇导向叶片调节。
传动系统
机车传动装置采用交—直流电传动,柴油机通过盘式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,供给八台直流牵引电动机。牵引发电机与辅助发电机采用整合式设计,机车采用由哈尔科夫重型电机厂设计制造的A-717UKhL2型牵引发电机组,是由设在同一焊接机座内的两台同轴的同步发电机组成,机组总重10000公斤,电机冷却方式为强迫通风。
牵引发电机为凸极式三相交流他励同步发电机,额定功率为4000千瓦;额定电压为410伏(2×2950安培),最高输出电压为600伏(2×2040安培),额定频率为100赫兹。辅助发电机为一台自励同步发电机,额定功率为450千瓦,额定电压为360伏(2×640安培)。两台发电机的定子均为两组星形接法的三相绕组,定子绕组的磁极铁心采用H级绝缘,转子绕组为F级绝缘。辅助发电机用于为机车上的辅助机械包括通风机、油泵、水泵等设备供电,同时经过整流为直流电后给牵引发电机励磁。此外,由于柴油机采用了空气启动,因此机车不设启动发电机,控制、照明和蓄电池充电电路均由辅助发电机经过辅助整流器提供。
牵引发电机发出的三相交流电由UVKT-11型硅整流装置转换成直流电,整流装置设有二组并联的三相桥式整流电路,整流器内的二极管是装在每一桥臂共用的散热器上,而散热器同时亦作为直流母线使用。整流电路每一桥臂由14个并联的整流二极管组成,全套整流装置共有168个二极管元件,额定功率为4412千瓦,额定输出电压为1000伏(5400安培)。整流装置内还设有防止内部短路的快速熔断器及警示信号系统。
牵引电动机采用ED-126A型六极串励直流牵引电动机,额定功率为409千瓦,额定电压为548伏(820安培),最高工作电压为725伏(620安培),额定转速为每分钟480转,最高转速为每分钟1910转,定子及电枢绕组的绝缘等级分别为F级和H级,单台电机重量为3600公斤。2TE126型机车并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。
转向架
每节机车的走行部采用两台设有一对附加导向轮对的五轴转向架,每台四轴转向架均以两台二轴转向架为基础,采用焊接式构架和拉杆式定位轴箱。为了改善机车的粘着性能、减小接触应力,机车采用了1250毫米的大直径动轮。转向架采用下纵向牵引梁式结构,两台二轴转向架的牵引中心销下部与下纵向牵引梁相连,两台二轴转向架之间设有两个长颈中心销,与前后纵向牵引梁相连并传递牵引力或制动力。
二轴转向架的一系悬挂装置采用螺旋弹簧及橡胶垫的独立悬挂结构,而二系悬挂装置为螺旋圆弹簧旁承和滚珠复合旁承,车体全部重量通过二系弹簧旁承由四台二轴转向架支承。除此之外,通过对导向轮对的控制,2TE126型机车还能够实现可变轴重的功能,导轮直径为850毫米,当机车牵引列车起动并在持续速度以下运行时(0~25公里/小时)能够将导轮轮对提起,从而提高动轮轮对的粘着重量。
机车采用了与2TE121型机车相同的电机空心轴式牵引电动机全悬挂弹性驱动装置,从而可以减轻簧下重量,降低轮轨动力作用,还能够提高机车粘着重量利用率。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中空电枢轴上的齿轮联轴器,再经过连杆及橡胶绳膜片式联轴节,传递给齿轮减速箱,由主动齿轮传给从动齿轮,从而驱动轮对,齿轮减速箱的牵引传动齿轮比为22:95。
简评
作为苏联铁路超大功率干线货运内燃机车车型之一,2TE126型机车虽以其双节12000马力的功率而强劲有力,但却赶上苏联解体而无用武之地,而成为明日黄花,为后人所感叹不已。
注释
⑴俄语:2ТE126。
⑵科厂最初计划6000马力的D56型柴油机应采用12个气缸,但为了减少技术风险,在实行上第一阶段仍采用16个气缸。而这种柴油机经过进一步的强化后,功率能够提高到8000马力。
⑶而关于这些机车的研究和改进也被迫停止,原本计划在这些机车基础上再进一步发展的一切宏伟蓝图,例如14000马力的2TE139型机车、16000马力的2TE128型机车,最终也只是纸上谈兵。
参考
《2ТE126 — Википедия》:https://ru.wikipedia.org/wiki/2%D0%A2%D0%AD126
《List of the vehicles — 2TE126 — TrainPix》:https://www.trainpix.org/list.php?mid=938
《ТЭ136, 2ТЭ136 - ScaleTrainsClub - Модели железных дорог》:http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?t=6609