TEP70型柴油機車

TEP70型柴油機車是蘇聯鐵路的準高速幹線客運柴油機車車型之一，也是蘇聯第一種單機功率達到4000馬力並投入批次生產的柴油機車，由科洛姆納內燃機車製造廠設計製造，於1973年研製成功，被廣泛運用於前蘇聯各加盟共和國。發展歷史.TEP70.研製.1960年，科洛姆納內燃機車製造廠在TE50型柴油機車的基礎上，成功研製了單機功率3000馬力的TEP60型幹線客運柴油機車，被廣泛運用於蘇聯各地非電氣化鐵路幹線，擔當快速旅客列車的牽引任務。然而到了1960年代中期，隨著蘇聯鐵路客運的發展，TEP60型機車已難以滿足大編組旅客列車的提速需要。科洛姆納工廠於1964年開始生產雙節重聯的2TEP60型機車，配屬莫斯科鐵路局、十月鐵路局、伏爾加鐵路局，用於牽引大編組特快旅客列車，但採用2TEP60型機車牽引又同時存在著未能充分利用柴油機功率、燃油效率較差的缺點。透過經濟計算表明，在同樣的最高速度下，用4000馬力機車代替3000馬力機車能夠使區段速度提高13公里/小時，並且還能降低修理費用、減少機車總數。為此，科洛姆納工廠在總工程師赫列布尼科夫的領導下，於1960年代末開始研究開發一種新型大功率準高速幹線客運柴油機車。試驗.1973年6月，首臺TEP70型柴油機車。這7臺機車先後到達白俄羅斯鐵路局奧爾沙機務段投入運用考核，主要擔當奧爾沙至戈梅利、新索科利尼基、奧夫魯奇、佈列斯特區段的旅客列車牽引任務。其中，0005號機車在全蘇鐵道運輸科學研究院的組織下，在莫斯科謝爾賓卡的環形鐵道試驗基地進行了牽引熱工效能試驗，並在北高加索鐵路別洛列琴斯克至邁科普區段進行了動力學效能試驗。試驗結果表明，TEP70型柴油機車牽引效能、動力學效能、經濟效能良好，當持續速度為50公里/小時的持續牽引力為167千牛；機車最高熱效率達32.5%，輔助功率消耗僅佔柴油機額定功率的9～11%。根據首批7臺機車的試驗結果，科洛姆納工廠對TEP70型機車的設計圖紙進行了一些必要的調整和改進後，於1978年底生產了0008號機車，並開始投入批次生產。改進.從1973年至2006年，科洛姆納機車廠共生產了576臺TEP70型機車，主要配屬於伏爾加、東南、北方、斯維爾德洛夫斯克、高爾基等鐵路局，擔當部分原本由TEP60型機車牽引的特快旅客列車。在TEP70型機車的生產過程中，科洛姆納工廠對機車車體結構進行了多次改進，大致可分為三個階段。第一個階段是0001～0007號原型車，採用整體式前窗玻璃，司機室下方的近光燈和標誌燈採用平行方式佈置，汽笛外置於司機室頂蓋上。第二個階段是0008～0185號機車，重新調整了車體側牆及頂蓋的進風百葉窗結構，近光燈和標誌燈採用垂直方式佈置，汽笛安裝於司機室頂蓋內，車號銘牌改為設於車燈兩側，並採用了重新設計的外凸式排障器；初期部分機車的前窗由兩塊玻璃從中間粘合而成，但由於在冬季時這種前窗玻璃結構的粘合位置很容易出現裂紋，而使玻璃失去氣密性，因此後來取消了這種設計。第三個階段是0186～0576號機車，基本繼承了第二階段機車的特點，但採用了整合近光燈、標誌燈及車號銘牌的複合材料覆蓋件，而前窗也採用由兩塊玻璃組成的兩半式結構。後繼車型.TEP70BS.2002年，科洛姆納工廠在TEP70型機車的基礎上，開發了採用模組化設計的新一代TEP70BS型客運柴油機車，因而將機車命名為TEP70BS型。TEP70BS型機車是為俄羅斯鐵路非電氣化幹線設計製造的準高速客運柴油機車，亦適用於獨聯體國家及波羅的海國家。與TEP70型機車相比，TEP70BS型機車在許多方面均作出了改進，經濟性和可靠性都有一定提高。機車裝用2А-9ДГ-01型柴油機—發電機組研製的МСУ-Т型微機控制系統，具有較全面的柴油機控制、發電機恆功率勵磁控制、牽引及制動控制、輔助功率控制、磁場削弱控制等功能，並設有液晶顯示屏提供機車執行引數顯示以及故障提示。車鉤中心間距由20470毫米延長到21700毫米。通風冷卻單元裝置採用了塑膠風扇葉片及靜液壓驅動裝置。此外機車並採用了柴油機吸氣二級空氣濾清裝置、具有電熱功能的高強度前窗玻璃、司機室空調等裝置。2004年，TEP70BS型機車開始配屬十月鐵路局聖彼得堡-華沙機務段投入運營考核，初期主要擔當聖彼得堡至華沙、赫爾辛基、塔林方向的旅客列車牽引任務。截至2012年11月，科洛姆納工廠共生產了185臺TEP70BS型機車，其中大部分均交付俄羅斯鐵路股份公司，主要配屬於東南鐵路局勒季謝沃機務段、伏爾加鐵路局伏爾加格勒、薩拉托夫機務段、北高加索鐵路局克拉斯諾達爾機務段、遠東鐵路局騰達機務段、十月鐵路局聖彼得堡-華沙機務段、斯維爾德洛夫斯克鐵路局沃伊諾夫卡機務段等地。其餘分別出口到白俄羅斯鐵路、立陶宛鐵路及烏茲別克鐵路。TEP70U.2006年，科洛姆納工廠又推出了TEP70U型機車。該型機車的總體結構與TEP70BS型機車相同，但採用了更多與2TE70型機車通用的零部件，裝用2А-9ДГ-02型柴油機—發電機組（2А-5Д49-02型柴油機及ГС-501А型牽引發電機),馬力提高到4080馬力,並取消了列車供電裝置。截至2012年11月，科洛姆納工廠共生產了26臺TEP70U型機車，全部交付俄羅斯鐵路股份公司使用並配屬斯維爾德洛夫斯克鐵路局沃伊諾夫卡機務段，主要投入到秋明—蘇爾古特—下瓦爾托夫斯克區段使用技術特點.總體結構.TEP70型機車是單節六軸幹線客運用柴油機車，採用了桁架式側壁承載車體，是一個由車架、側牆、司機室、上弦梁、下弦梁等部件焊接成一個完整的箱形結構。底架和車體結構中廣泛採用低合金鋼焊接結構，底架中部設有下凹的燃油箱及蓄電池箱，並在安裝二系彈簧懸掛裝置的相應位置設有凹槽，而車體側壁蒙皮採用鋁合金板材製作。車體經過輕量化減重設計，TEP70型機車的車架和車體總重量為19.36噸，車體每延米重量僅為0.89噸，比TEP60型機車下降了0.14噸。機車採用電控空氣制動機。機車的冷卻水系統分為高溫冷卻水系統及低溫冷卻水系統。高溫水系統是柴油機冷卻水的系統，而低溫水系統是為機油熱交換器及增壓空氣中間冷卻器而設的冷卻水系統。冷卻裝置由散熱器與風扇組成，冷卻水帶出的熱量在散熱器中傳給空氣而冷卻。TEP70型機車採用了集中佈置的中央通風冷卻系統，由柴油機曲軸驅動的軸流式風扇，透過車體側壁的百葉窗及空氣濾清裝置抽入冷風，經過通風支路為牽引發電機、牽引電機、整流裝置及勵磁機進行冷卻，中央通風冷卻系統具有空氣流量大、空氣過濾效果好、減少輔助功率消耗等優點。柴油機.機車裝用一臺2А-5Д49型柴油機。傳動系統.機車傳動裝置採用交—直流電傳動，柴油機透過聯軸器直接驅動一臺ГС-504А型三相交流同步牽引發電機，持續制功率因數為94.8%；發電機淨重6500公斤，柴油機—發電機組總重量為26000公斤。在牽引發電機的底座上還設有一臺ВС-650型勵磁機及一臺СТГ-7型輔助啟動發電機，兩臺電機均透過齒輪變速箱直接與柴油機曲軸相連和驅動。勵磁機是一臺單相同步交流發電機，勵磁機發出的交流電，經過整流為直流電後給牽引發電機勵磁。啟動發電機為一臺直流電機，在機車起動時啟動發電機由蓄電池供電，作為串勵直流電動機運轉並驅動柴油機起動；當機車完成啟動後它又變為他勵直流發電機，輸出110伏直流電，供蓄電池充電及機車控制電路及輔助裝置用電。牽引發電機發出的三相交流電由УВКТ-5型矽整流裝置轉換成直流電，整流裝置由位於愛沙尼亞的塔林電氣工廠設計製造，設有二組並聯的三相橋式整流電路，整流電路每一橋臂有十個並聯支路，每個支路有二個串聯連線的ВЛ200-8型雪崩整流二極體，全套整流裝置共有240個二極體元件，額定輸出電壓為750伏。TEP70型機車具有發電機恆功率勵磁調節功能，以充分利用柴油機的功率。牽引電動機採用ЭД-119型直流串勵牽引電動機，由哈爾科夫重型電機廠設計製造，額定功率為411千瓦，額定電壓為512伏，額定轉速為每分鐘657轉，最高轉速為每分鐘2320轉，定子及電樞繞組的絕緣等級分別為F級和H級，單臺電機重量為3250公斤。為擴大機車恆功速度範圍，機車能夠對牽引電動機使用二級磁場削弱，磁場削弱率分別為62%及38%。TEP70型柴油機車採用了КВ-1554型司機控制器，調速手輪具有前進、中立、後退三個工作模式，以及零位和1～15位執行級位。此外，機車並設有多機重聯控制功能。TEP70型機車設有具備全功率自負荷試驗功能的電阻制動裝置，在電阻制動工況時牽引電動機變為他勵直流發電機工作，並與制動電阻相聯，制動功率為3200千瓦。轉向架.走行部採用無導框式三軸轉向架，是在TEP60型機車的轉向架基礎上改進而成。為了改善機車的粘著效能、減小接觸應力，TEP70型機車的車輪直徑由傳統的1050毫米增大到1220毫米，轉向架的尺寸和重量也相應增大。轉向架的“目”字形構架由箱形截面的縱梁和橫樑焊接而成，滾柱軸承軸箱採用拉桿式定位結構。一系獨立懸掛採用螺旋彈簧及橡膠墊；二系懸掛採用高柔度螺旋圓彈簧，轉向架兩側旁承座各設有四個獨立圓彈簧，車體和轉向架之間並設有垂向油壓減振器，車體重量透過二系彈簧由兩臺轉向架支承，牽引力和制動力透過心盤傳遞，一系懸掛裝置靜撓度為94毫米，二系懸掛裝置靜撓度為98毫米。牽引傳動齒輪比為25：73。為了滿足機車高速執行時動力學效能要求，機車採用了輪對空心軸式牽引電動機全懸掛，將牽引電動機全部重量懸掛在轉向架構架上，牽引電動機的扭矩透過單側牽引齒輪、彈性橡膠元件、空心軸套等部件，從而驅動輪對。