【科普】世界上最早運(yùn)用的兩臺干線內(nèi)燃機(jī)車之一——蘇聯(lián)鐵道人民委員會E'EL-2號

文章作者:Forever Changzhensky(AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵稱:寧柳跨越)
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提示
直—直流電傳動:指內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動一臺直流牽引發(fā)電機(jī),輸出直流電并供給數(shù)臺并聯(lián)的直流牽引電動機(jī)。本文提及的蘇聯(lián)鐵道人民委員會E'EL-2號內(nèi)燃機(jī)車為直—直流電傳動形式。
交—直流電傳動:指內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動一臺三相交流同步牽引發(fā)電機(jī),經(jīng)硅整流裝置轉(zhuǎn)換成直流電后,供給數(shù)臺并聯(lián)的直流牽引電動機(jī)。阿根廷CDD5A1型、CDD6A1型和CDD7A1型內(nèi)燃機(jī)車為交—直流電傳動形式。
交—直—交流電傳動:指內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動一臺三相交流同步牽引發(fā)電機(jī),向牽引包供給電能,由牽引包提供電流給逆變器,逆變器輸出電壓和頻率可變的交流電流,驅(qū)動每臺并聯(lián)的交流異步牽引電動機(jī)。法國國家鐵路BB 75000型內(nèi)燃機(jī)車內(nèi)燃機(jī)車為交—直—交流電傳動形式。
液力傳動:指內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)通過液力變矩器,用液力把柴油機(jī)的動力傳到車輪上。法國國家鐵路BB 61000型內(nèi)燃機(jī)車為液力傳動形式。
機(jī)械傳動:指內(nèi)燃機(jī)車像汽車的手動變速器一樣用變速箱和離合器,把柴油機(jī)的動力傳到車輪上;但機(jī)械結(jié)構(gòu)的離合器難以承受高功率,而且變速箱結(jié)構(gòu)就必然十分復(fù)雜和龐大,以增加排檔數(shù)提供相對平穩(wěn)的變速性能,所以機(jī)械傳動內(nèi)燃機(jī)車功率通常很低。荷蘭鐵路100型內(nèi)燃機(jī)車為機(jī)械傳動形式。
雙模式動力機(jī)車:本文提及的“雙模式動力”,是指一種可以從電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流或柴油機(jī)獲得動力的機(jī)車。西門子Vectron DE型雙模式動力機(jī)車即為雙模式動力機(jī)車。
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資料參考來源
《Тепловоз системы Я. М. Гаккеля》,V·A·拉科夫 著,《Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955》,第356頁~第359頁
《Тепловоз Ээл2 системы Ю. В. Ломоносова》,V·A·拉科夫 著,《Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955》,第359頁~第362頁
《Тепловоз Юэ №001 и его испытание в Германии》,尤里·弗拉基米羅維奇·羅蒙諾索夫 著
《Юэл-001(Ээл2) - ScaleTrainsClub - Модели железных дорог》:http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?t=2319
《Тепловоз Ээл2 или Юэ001 системы Ломоносова》:https://www.1520mm.ru/locomotives/diesel/train/Eel2.phtml
http://hobbyport.ru/venicle/jue_001.htm
概述
E'EL⑴-2號內(nèi)燃機(jī)車,是由工程師尤里·弗拉基米羅維奇·羅蒙諾索夫⑵等人設(shè)計(jì)、并由德國內(nèi)卡河畔埃斯林根機(jī)械制造廠⑶制造的“羅蒙諾索夫內(nèi)燃機(jī)車”。本車與同時期投入運(yùn)用的Shch'EL-1號內(nèi)燃機(jī)車一道,成為世界上最早運(yùn)用的干線內(nèi)燃機(jī)車。

歷史
為了制造“羅蒙諾索夫內(nèi)燃機(jī)車”,尤里·羅蒙諾索夫最初與杜塞爾多夫霍亨索倫機(jī)車制造股份有限公司⑷接觸。但由于當(dāng)時德國未能及時償還戰(zhàn)爭賠款,法國與比利時于1923年至1924年間出兵占領(lǐng)包括杜塞爾多夫在內(nèi)的魯爾區(qū),尤里·羅蒙諾索夫不得不將內(nèi)燃機(jī)車的生產(chǎn)任務(wù)交給內(nèi)卡河畔埃斯林根機(jī)械制造廠。

尤里·羅蒙諾索夫負(fù)責(zé)E'EL-2號機(jī)車總體項(xiàng)目的草擬工作,以及冷卻單元的設(shè)計(jì)工作。但在機(jī)車設(shè)計(jì)過程中,蘇聯(lián)專家并不全新設(shè)計(jì),而是從中選擇早已實(shí)踐的設(shè)備和設(shè)計(jì)。
“羅蒙諾索夫內(nèi)燃機(jī)車”項(xiàng)目最具挑戰(zhàn)性的部分是冷卻設(shè)備。為了使機(jī)車在任何環(huán)境溫度下都能不受限制地運(yùn)行,尤里·羅蒙諾索夫?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)了一節(jié)特殊的冷卻單元。這節(jié)冷卻單元以Eg型蒸汽機(jī)車的轉(zhuǎn)向架和車架為基礎(chǔ),冷卻室安裝在框架上,由一臺功率為100 hp的戴姆勒-奔馳股份公司制六缸柴油機(jī)驅(qū)動兩組風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。

“羅蒙諾索夫內(nèi)燃機(jī)車”于1923年8月開始制造,并于1924年6月5日制造完成。同年6月至11月,機(jī)車在內(nèi)卡河畔埃斯林根機(jī)械制造廠內(nèi)的一條專門建造的寬軌線路通過了首次測試。此后不久,這臺被賦予Yu'E-001號的內(nèi)燃機(jī)車與Eg-5570號蒸汽機(jī)車進(jìn)行比較測試,測試結(jié)果表明,根據(jù)運(yùn)行條件,內(nèi)燃機(jī)車的效率是蒸汽機(jī)車的2~3.5倍;根據(jù)運(yùn)行速度和氣缸燃料供應(yīng)量,內(nèi)燃機(jī)車的效率將達(dá)到24~26%。
1924年12月4日,Yu'E-001號機(jī)車被運(yùn)抵拉脫維亞共和國陶格夫匹爾斯,并在拉脫維亞鐵路進(jìn)行了數(shù)次測試運(yùn)行。1925年1月20日,機(jī)車進(jìn)入蘇聯(lián)境內(nèi),并牽引一列重980 t的列車,從普斯科夫州謝別日出發(fā),抵達(dá)大盧基,最終于1月23日到達(dá)莫斯科。

接下來的1925年全年中,Yu'E-001號機(jī)車在十月鐵路局、莫斯科-喀山鐵路局以及莫斯科-庫爾斯克鐵路局進(jìn)行測試運(yùn)行。測試結(jié)果表明,機(jī)車工作可靠,效率為23~26%,在運(yùn)行速度為16~17 km/h時的牽引力為15000 kgf。1926年2月,Yu'E-001號機(jī)車被送至柳布林諾站附近的內(nèi)燃機(jī)車實(shí)驗(yàn)基地。
由于尤里·弗拉基米羅維奇·羅蒙諾索夫于1927年在英國出差時,向英國政府申請政治庇護(hù),在這樣突如其來的情況下,Yu'E-001號機(jī)車被改號為E'EL-2號機(jī)車,大意是說這臺內(nèi)燃機(jī)車的輸出功率相當(dāng)于E型蒸汽機(jī)車。

技術(shù)數(shù)據(jù)表

改造
E'EL-2號機(jī)車在實(shí)驗(yàn)基地期間,進(jìn)行了許多改動。1928年,E'EL-2號機(jī)車安裝了新的冷卻裝置,其中散熱器的散熱面積大,因此可以取消冷卻單元;第二個重大變化是電阻與牽引電動機(jī)的勵磁繞組并聯(lián)連接,即使用勵磁削弱,這樣就可以提高機(jī)車的牽引特性,從而使機(jī)車可以在更高的速度(高于35 km/h)下以恒定功率運(yùn)行。

改造后的E'EL-2號機(jī)車,其總重量為125 t,附著力為92 t,緩沖長度為14221 mm;E'EL-2號機(jī)車以50 km/h的設(shè)計(jì)速度運(yùn)行時,牽引重量從525 t增加到850 t,即增加了62%。
1931年,E'EL-2號機(jī)車轉(zhuǎn)配至土庫曼首府阿什哈巴德機(jī)務(wù)段,最終于1954年退役。
后記
盡管存在許多設(shè)計(jì)缺陷——冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置不可靠,由于小齒輪故障而導(dǎo)致機(jī)車多次停機(jī);柴油機(jī)活塞水冷設(shè)計(jì)不完善;不成功的牽引電動機(jī)自通風(fēng)系統(tǒng)——但E'EL-2號機(jī)車仍然是經(jīng)濟(jì)且操作可靠的機(jī)車;而其制造和運(yùn)用,也讓許多設(shè)計(jì)師和乘務(wù)員受益匪淺。
在Shch'EL-1號和E'EL-2號機(jī)車制造出廠并積累了運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)有數(shù)年之后,蘇聯(lián)俄羅斯聯(lián)邦科洛姆納工廠在E'EL-2號機(jī)車的基礎(chǔ)上,于1932年研制了E'EL型內(nèi)燃機(jī)車;而蘇聯(lián)境外(尤其美國)亦開始制造電傳動內(nèi)燃機(jī)車。

注釋
⑴這里的單引號,指其后面的字母原本應(yīng)上標(biāo),但由于文字編輯頁面設(shè)置的問題,不得已使用單引號指示之。
⑵俄語:Юрий Владимирович Ломоносов(1876年4月24日~1952年11月19日),俄羅斯帝國和蘇聯(lián)工程師。
⑶德語:Maschinenfabrik Esslingen。1846年3月11日成立的一家德國機(jī)械制造商,1965年被戴姆勒-奔馳公司收購大部分股份,1968年停止存在。
⑷德語:Aktiengesellschaft für Lokomotivbau Hohenzollern。1872年6月8日成立的一家德國機(jī)械制造商,1929年停止存在。