【科普】由窄拓寬——蘇聯(lián)工業(yè)鐵路TU7型和TGM40型內(nèi)燃機車
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)燃機車柴油機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動一臺直流牽引發(fā)電機，輸出直流電并供給數(shù)臺并聯(lián)的直流牽引電動機。蘇聯(lián)鐵道部TU2型內(nèi)燃機車為直—直流電傳動形式。
交—直流電傳動：指內(nèi)燃機車柴油機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動一臺三相交流同步牽引發(fā)電機，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。葡萄牙鐵路1900型和1930型內(nèi)燃機車為交—直流電傳動形式。
交—直—交流電傳動：指內(nèi)燃機車柴油機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動一臺三相交流同步牽引發(fā)電機，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。越南鐵路總公司D20E型內(nèi)燃機車為交—直—交流電傳動形式。
交—交流電傳動：指內(nèi)燃機車柴油機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動一臺三相交流同步牽引發(fā)電機，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。法國國家鐵路BB 60000型內(nèi)燃機車為交—交流電傳動形式。
液力傳動：指內(nèi)燃機車柴油機通過液力變矩器和萬向節(jié)，用液力把柴油機的動力傳到車輪上。本文提及的蘇聯(lián)工業(yè)鐵路TU7型內(nèi)燃機車為液力傳動形式。
機械傳動：指內(nèi)燃機車像汽車的手動變速器一樣用變速箱和離合器，把柴油機的動力傳到車輪上；但機械結(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，所以機械傳動內(nèi)燃機車功率通常很低。法國國家鐵路Y 7400型內(nèi)燃機車為機械傳動形式。
雙模式動力機車：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)受流或柴油機獲得動力的機車。西門子Vectron DE型雙模式動力機車即為雙模式動力機車。
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參考
《TU7 — List of the vehicles — TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=158
《TU7R — List of the vehicles — TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=670
《TGM40 — List of the vehicles — TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=88
《TGM40.01 — List of the vehicles — TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=670
《TGM40S — List of the vehicles — TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=561
《Внутренняя ТУ7А》：http://zavod-kmz.ru/page4025478.html
《Внутренняя ТГМ40-01》：http://zavod-kmz.ru/page4015732.html
《ДЖД - Тепловоз ТУ7》：http://www.dzd-ussr.ru/ps/tu7/index.html
《Тепловоз ТУ6А и ТУ7 | Устройство тепловоза ТУ7》：https://www.dieselloc.ru/ty6/ty6_ty7_2.html
《Тепловоз ТГМ40》：https://www.dieselloc.ru/books/teplsssr/page_18.html
《Тепловоз ТУ7》：https://railtrain.pro/tu7
《Тепловоз ТГМ40》：https://railtrain.pro/tgm40
《Railways in Vietnam Locomotives -D4H》：http://railvn.byethost3.com/D4H.html?i=1
《УЖД. ТУ7-2463 (Белый Ручей) — youtube》：https://www.youtube.com/watch?v=K52RT4nnh3g
概述
TU7型內(nèi)燃機車是蘇聯(lián)俄羅斯聯(lián)邦坎巴爾卡機械制造廠于1971年推出的一款750 mm窄軌軌距內(nèi)燃機車，旨在替換TU2型、TU4型內(nèi)燃機車。
1982年，坎巴爾卡廠在TU7型內(nèi)燃機車的技術(shù)基礎(chǔ)上，推出了本型內(nèi)燃機車的1520 mm寬軌軌距版本——TGM40型內(nèi)燃機車。
技術(shù)溯源
1954年，卡盧加機械制造廠試制了2臺TU1型內(nèi)燃機車，是為蘇聯(lián)最早的窄軌內(nèi)燃機車。然而，卡盧加廠在TU1型內(nèi)燃機車的測試運行中，發(fā)現(xiàn)機車的牽引發(fā)電機有設(shè)計缺陷。為了消除已發(fā)現(xiàn)的缺點，卡盧加廠為新型機車開發(fā)了一種新的牽引發(fā)電機，并帶其他改進。新型內(nèi)燃機車被定型為TU2型，并于1955年開始量產(chǎn)。
然而，TU2型內(nèi)燃機車8 t的軸重和直—直流電傳動，難以應(yīng)對工業(yè)鐵路的實際情況?？舶蜖柨◤S遂于1962年研制出使用液力傳動的TU4型內(nèi)燃機車。盡管TU4型內(nèi)燃機車的軸重僅有4.5 t，比TU2型內(nèi)燃機車更適應(yīng)工業(yè)鐵路路況，但其169.16 kW的輸出功率，卻難以應(yīng)對大編組列車。
1967年，坎巴爾卡廠在TU4型內(nèi)燃機車的基礎(chǔ)上，研制出TU5型內(nèi)燃機車，交付阿普歇倫斯克窄軌鐵路以及其他窄軌鐵路運用。但是TU5型內(nèi)燃機車在運行過程中，其裝用的三級液壓傳動裝置暴露出嚴重的缺陷。
研制TU7型（ТУ7）
1967年，卡盧加廠接到了新型液力傳動內(nèi)燃機車設(shè)計任務(wù)，并制定了設(shè)計草案。根據(jù)設(shè)計草案，新型液力傳動內(nèi)燃機車被定型為TU7型，使用1D12型柴油機和卡盧加廠制造的UGP400-650型液壓傳動裝置，而且可以通過調(diào)整柴油機來改變功率。另外，機車采用新的控制系統(tǒng)，使得重聯(lián)運行成為可能。
坎巴爾卡廠于1970年制造了2臺黏著重量為24 t、輸出功率為400 hp的試驗性TU7型內(nèi)燃機車，并將其投入測試運行。測試運行通過后，坎巴爾卡廠于1971年起開始制造TU7型內(nèi)燃機車。至2020年，坎巴爾卡廠制造了3373臺TU7型內(nèi)燃機車。
輕量化TU7型
盡管TU7型內(nèi)燃機車的軸重僅為6 t，但對于許多窄軌鐵路來說仍然太重。為此，坎巴爾卡廠于1974年對TU7型內(nèi)燃機車進行了改進，將燃油和機油的儲量減少了一半，減少了配重，并改用輕型UGP400-201型液力變矩器。這樣的改進，讓機車的軸重減少到5 t，黏著重量減少到20 t，但卻降低了機車的牽引力。
輕量化TU7型內(nèi)燃機車于1975年起量產(chǎn)，但坎巴爾卡廠并未給這種輕量化TU7型內(nèi)燃機車賦予新的車型代號，也沒有賦予單獨的車號號段。
TU7R型牽引式旋轉(zhuǎn)除雪車（ТУ7Р）
坎巴爾卡廠在TU7型內(nèi)燃機車的基礎(chǔ)上，于1978年設(shè)計了牽引式TU7R型旋轉(zhuǎn)式除雪車。
1D12型柴油機旋轉(zhuǎn)180°放置于車體內(nèi)，不帶液力變矩器，且其僅用于驅(qū)動安裝在位于原冷卻室端的1個大型旋轉(zhuǎn)鼓輪。旋轉(zhuǎn)鼓輪隨著除雪車的前進和自身高速旋轉(zhuǎn)，將鐵路上的積雪打碎并從左右向中間集中，并依靠旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使雪沿葉片由拋雪筒拋出，從而將積雪揚散到線路兩側(cè)。
TU7R型旋轉(zhuǎn)式除雪車的轉(zhuǎn)向架與TU7型內(nèi)燃機車轉(zhuǎn)向架設(shè)計相近，但前者沒有萬向節(jié)。旋轉(zhuǎn)式除雪車仍有司機室，但僅用于控制旋轉(zhuǎn)鼓輪。
出口國外——TU7E型、2TU7型和TU7EL型（ТУ7Э, 2ТУ7 и ТУ7ЭЛ）
在1976年到1991年期間，坎巴爾卡廠出口了適應(yīng)于750~1435 mm不等軌距的單節(jié)（TU7E型）和兩節(jié)（2TU7型）柴油機車以及“左舵”機車（TU7EL型），這些機車已交付給越南（D4H型，47臺）、古巴（34型，85臺）、保加利亞（81型，10臺）、捷克斯洛伐克（706.9型，2臺）。
由窄拓寬——TU7M型/TGM40型（ТУ7М/ТГМ40）
1981年，坎巴爾卡廠設(shè)計了TU7M型內(nèi)燃機車。TU7M型內(nèi)燃機車增加了本身長度、轉(zhuǎn)向架底座和輪對直徑，延長了司機室，并進行了一些其他設(shè)計更改，以便在1520 mm寬軌軌距線路運行。
1982年起，坎巴爾卡廠在TU7M型內(nèi)燃機車的基礎(chǔ)上，批量生產(chǎn)TGM40型內(nèi)燃機車——這種成功將窄軌內(nèi)燃機車調(diào)整為更寬軌距內(nèi)燃機車的情況十分少有。1983年，TGM40型內(nèi)燃機車在萊比錫博覽會上被授予金獎。
至2020年，坎巴爾卡廠制造了至少978臺TGM40型內(nèi)燃機車，另外制造了至少233臺內(nèi)置除雪犁板裝置的TGM40S型內(nèi)燃機車。
設(shè)計概況
TU7型內(nèi)燃機車采用單司機室、雙側(cè)外走廊、主車架承載的罩式車體。司機室位于機車兩端，布置有司機控制器和制動大小閘。司機室之后為動力室和冷卻室兩個部分。
冷卻裝置可在任何氣候條件下可靠地冷卻柴油機和液壓傳動系統(tǒng)中的水和油。為了防止柴油機過熱，冷卻裝置配備了熱繼電器，當(dāng)溫度超過冷卻液溫度時，它們會自動消除柴油機的負載。
技術(shù)數(shù)據(jù)表
后記
TU7型內(nèi)燃機車雖說小巧，但由于其極低的軸重，而為蘇聯(lián)國內(nèi)外各類窄軌鐵路所用。而坎巴爾卡廠也趁熱打鐵，推出TU7型內(nèi)燃機車的寬軌版本——TGM40型內(nèi)燃機車，在蘇聯(lián)國內(nèi)寬軌工業(yè)鐵路內(nèi)燃機車競爭中，占有一席之地。
