【鐵道科普】重新打開琿春鐵路口岸的“勇士”——2TE25A型內(nèi)燃機(jī)車

本文作者:西瓜昌真濕基(B站和百度昵稱:寧柳跨越)
前言
琿春口岸是中國(guó)吉林省目前唯一的對(duì)俄羅斯的國(guó)際鐵路口岸。1992年初,中俄雙方開始洽談共同修建中國(guó)琿春—俄羅斯馬哈林諾口岸鐵路,中國(guó)吉林省人民政〇府、沈陽(yáng)鐵路局與俄羅斯濱海邊疆區(qū)政〇府、遠(yuǎn)東鐵路局簽訂了修建琿春—卡梅紹娃亞鐵路建設(shè)協(xié)議。其中,中方段琿春鐵路國(guó)際換裝站-圖們?nèi)L(zhǎng)80.7公里,由吉林省東北亞鐵路集團(tuán)股份有限公司建設(shè)、管理和運(yùn)營(yíng);俄方段從琿春國(guó)境站-卡梅紹娃亞站全長(zhǎng)20.3公里,由俄羅斯金環(huán)股份有限公司建設(shè)、管理和運(yùn)營(yíng)。
由于通信、照明和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等問(wèn)題未能解決,這段跨國(guó)鐵路于2004年被迫關(guān)閉。而在2010年金環(huán)股份有限公司宣告破產(chǎn)后,俄方段線路被遠(yuǎn)東鐵路局接收,并在2013年8月2日恢復(fù)運(yùn)行這段跨國(guó)鐵路?!爱?dāng)日上午,首發(fā)列車儀式舉行完后,伴隨著一聲火車?guó)Q笛,一列紅色車頭牽引的列車緩緩駛來(lái)。火車停穩(wěn)后,雙方工作人員進(jìn)行對(duì)接工作。這列火車共30節(jié)車廂,全部用來(lái)運(yùn)輸煤炭,共計(jì)2034噸,都來(lái)自俄羅斯濱海邊疆區(qū)?!?/p>
查閱當(dāng)年拍攝的有關(guān)于琿春—馬哈林諾鐵路重啟的老照片,這組紅色涂裝內(nèi)燃機(jī)車車號(hào)為“2ТЭ25А 019”。而我們知道,這款“勇士”型內(nèi)燃機(jī)車⑴是俄羅斯的大功率干線貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車車型之一,也是俄羅斯第一種采用交流傳動(dòng)技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)車,由布良斯克機(jī)械制造廠設(shè)計(jì)制造,于2006年試制成功。2TE25A型內(nèi)燃機(jī)車是在2TE25K型內(nèi)燃機(jī)車基礎(chǔ)上改進(jìn)而成,但2TE25A型機(jī)車采用交流傳動(dòng)、異步牽引電動(dòng)機(jī)以及徑向轉(zhuǎn)向架。機(jī)車標(biāo)稱功率為6800馬力(5000千瓦)。那么問(wèn)題來(lái)了,這組“勇士”型內(nèi)燃機(jī)車又是配屬在哪里?
遠(yuǎn)東鐵路局滕達(dá)機(jī)務(wù)段。
背景
在21世紀(jì)初,俄羅斯鐵路干線貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車主力為由烏克蘭盧甘斯克內(nèi)燃機(jī)車廠(下文簡(jiǎn)稱“盧廠”)制造的TE10型內(nèi)燃機(jī)車系列以及2TE116型內(nèi)燃機(jī)車。但這兩款內(nèi)燃機(jī)車大多數(shù)是在蘇聯(lián)時(shí)期制造的,且在技術(shù)上已經(jīng)過(guò)時(shí)。而在大多數(shù)TE10型內(nèi)燃機(jī)車上使用的10D100型二沖程柴油機(jī),其油耗和尾氣的排放量比四沖程柴油機(jī)高。

有鑒于此等形勢(shì),俄羅斯鐵路除了向盧廠訂購(gòu)2TE116U型內(nèi)燃機(jī)車外,開始自行研發(fā)新一代在技術(shù)上優(yōu)于2TE116型內(nèi)燃機(jī)車,且符合現(xiàn)代安全要求、操作簡(jiǎn)便和高效率的內(nèi)燃機(jī)車。位于俄羅斯西部城市布良斯克的布良斯克機(jī)械制造廠(下文簡(jiǎn)稱“布廠”)于2000年啟動(dòng)新一代內(nèi)燃機(jī)車的研發(fā)。對(duì)于新的內(nèi)燃機(jī)車,布廠計(jì)劃采用新的車體和司機(jī)室,而電氣部分和柴油機(jī)部分的設(shè)計(jì)主要是繼承自盧廠生產(chǎn)的最新版本——2TE116U型內(nèi)燃機(jī)車。新型內(nèi)燃機(jī)車被定型為2TE25K型,并于2004年獲得批準(zhǔn)。

發(fā)展內(nèi)燃機(jī)車最有希望的方向之一是制造一種使用交流牽引電動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃機(jī)車。與直流牽引電動(dòng)機(jī)相比,交流牽引電動(dòng)機(jī)允許輸出更多功率并且更易于維護(hù),但同時(shí)需要安裝牽引逆變器,這是非常復(fù)雜的電氣設(shè)備。
鑒于研發(fā)交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的有一定的初步困難,并且為了便于生產(chǎn),布廠決定在2TE25K型機(jī)車的基礎(chǔ)上,推出過(guò)渡設(shè)計(jì)的交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。為了區(qū)分2TE25型內(nèi)燃機(jī)車的不同電傳動(dòng),直流傳動(dòng)機(jī)車被定型為2TE25K型,而交流傳動(dòng)機(jī)車被定型為2TE25A型。
研制
2TE25A
第一臺(tái)2TE25K型機(jī)車——2TE25K-0001號(hào)機(jī)車于2005年7月制造出廠后,布廠開始組裝具有類似設(shè)計(jì)的第一臺(tái)2TE25A型機(jī)車——2TE25A-001號(hào)機(jī)車。2006年7月,2TE25A-001號(hào)機(jī)車從布廠組裝完成后,送去進(jìn)行試驗(yàn)和展示。
在2008年,俄羅斯鐵路與布廠簽訂生產(chǎn)25組2TE25A型機(jī)車的初步協(xié)議(其中每臺(tái)機(jī)車的成本估計(jì)為300到350萬(wàn)歐元),并在2009年夏末完成對(duì)本型機(jī)車的認(rèn)證,這使得本型機(jī)車開始大規(guī)模生產(chǎn)。當(dāng)是時(shí)也,布廠已經(jīng)安裝了15組2TE25K型機(jī)車。由于使用交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的潛力較大,布廠轉(zhuǎn)而開始2TE25A型機(jī)車的試生產(chǎn),而不再繼續(xù)生產(chǎn)2TE25K型機(jī)車。

自2011年以來(lái),2TE25A型機(jī)車的產(chǎn)量略有增加。然而,自2015年以來(lái),機(jī)車生產(chǎn)量再次下降,原因是部分機(jī)車的電氣設(shè)備是由烏克蘭供應(yīng)的,烏克蘭在政〇治危機(jī)和與俄羅斯關(guān)系惡化后停止交付,布廠在選擇替代供應(yīng)商方面遇到困難。與此同時(shí),盧廠減少了向俄羅斯鐵路提供2TE116U型機(jī)車的供應(yīng)量⑵,而俄羅斯鐵路并未做好運(yùn)用交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的準(zhǔn)備。有鑒于此,布廠利用70天時(shí)間,于同年年底制造出第一組2TE25KM型機(jī)車,并在2015年2月開始批量生產(chǎn)至今。


截至2016年底,布廠共計(jì)制造了55組2TE25A型機(jī)車:其中15組在2013年1月之前制造出廠的2TE25A型機(jī)車陸續(xù)從莫斯科鐵路局布良斯克-II號(hào)機(jī)務(wù)段轉(zhuǎn)配到位于阿穆爾州貝阿鐵路線上的遠(yuǎn)東鐵路局滕達(dá)機(jī)務(wù)段;而后續(xù)40組在2013年1月之后制造出廠的2TE25A型機(jī)車出廠后直接交付滕達(dá)機(jī)務(wù)段。這些機(jī)車在這段高達(dá)千分之18的長(zhǎng)大坡道線路測(cè)試交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的運(yùn)行可靠性,并逐步替換使用10D100型二沖程柴油機(jī)的3TE10M型機(jī)車。
至此,我們也就還原出前文提到的這組在琿春特見(jiàn)的2TE25A型機(jī)車的大致履歷了:2TE25A-019號(hào)機(jī)車是布廠在2013年4月制造出廠并交付遠(yuǎn)東鐵路局滕達(dá)機(jī)務(wù)段,并在同年8月2日在濱海邊疆區(qū)馬哈林諾站牽引貨運(yùn)列車,重新打開琿春鐵路口岸。

與3TE10M型機(jī)車相比,2TE25A型機(jī)車表現(xiàn)出明顯更好的性能,包括降低約15%的燃油消耗。而在最困難的庫(kù)茲涅佐夫斯基通道,其中列車的質(zhì)量限制為4500噸,需要一組3TE10M型機(jī)車牽引,而一組2TE25A型機(jī)車卻可以牽引5050噸。在運(yùn)行期間駕駛內(nèi)燃機(jī)車的司機(jī)們給出了積極的評(píng)估,提出了一些改進(jìn)機(jī)車設(shè)計(jì)和服務(wù)條件的建議,包括司機(jī)室,電氣室和機(jī)械室以及冷卻室。
然而,隨著時(shí)間的推移,在每節(jié)機(jī)車的構(gòu)造中發(fā)現(xiàn)了許多缺陷,其中一些部件周期性地遭受破裂和裂縫,這需要定期修理。截至2016年初,宅在滕達(dá)機(jī)務(wù)段段內(nèi)的2TE25A型機(jī)車平均數(shù)量為8組,其中5組不在維修范圍內(nèi)。遠(yuǎn)東局在哈尼經(jīng)由滕達(dá)到阿穆爾河畔共青城區(qū)段線路用超重列車進(jìn)行的牽引測(cè)試表明,在實(shí)施組織和技術(shù)措施后,2TE25A型機(jī)車可以顯著增加列車重量。但到目前為止,這些機(jī)車的運(yùn)行問(wèn)題依然存在:

最初,大多數(shù)2TE25A型機(jī)車由于其更大的功率和效率而被定位為3TE10M型機(jī)車的替代品,因此前者以一組兩節(jié)重聯(lián)的形式運(yùn)行。但自2013年以來(lái)一年,遠(yuǎn)東局決定增加列車的重量,2TE25A型機(jī)車開始以一組半三節(jié)重聯(lián)的形式運(yùn)行,其中一節(jié)是拆組的,但這樣的形式在運(yùn)用亦有不便。此外,在一組半三節(jié)形式重聯(lián)中,對(duì)第一節(jié)機(jī)車的車鉤產(chǎn)生的力的限制:當(dāng)起動(dòng)時(shí),每節(jié)機(jī)車的推力為45tf,這總體上顯著超過(guò)95tf的最高速率。這個(gè)問(wèn)題通過(guò)微處理器控制系統(tǒng)解決,該微處理器控制系統(tǒng)無(wú)論駕駛員的動(dòng)作如何都限制了最大牽引力,但同時(shí)也讓機(jī)車動(dòng)力的效率降低。
此外,2TE25A型機(jī)車配備了用于在平坦線路上以高達(dá)120公里/小時(shí)的速度高速行駛貨運(yùn)列車的牽引變速箱,但在長(zhǎng)大坡道和彎道很多的貝阿鐵路,2TE25A型機(jī)車很少以超過(guò)60公里/小時(shí)的速度運(yùn)行,因而無(wú)法充分發(fā)揮其潛力。然而,這些機(jī)車?yán)^續(xù)在貝阿鐵路運(yùn)行,沒(méi)有經(jīng)過(guò)修改。
2TE25AM
2TE25A型內(nèi)燃機(jī)車的進(jìn)一步發(fā)展是2TE25AM型機(jī)車⑶。2TE25AM型機(jī)車使用德國(guó)制造具有更高速的二十缸MTU-20V4000R43型柴油機(jī),以及由Lechmotoren制造的SDV95/50-12+87/10-12型牽引發(fā)電機(jī)。使用國(guó)外生產(chǎn)柴油機(jī)和牽引發(fā)電機(jī)旨在提高內(nèi)燃機(jī)車的效率,改善環(huán)境性能和提高機(jī)車的整體可靠性。機(jī)車的機(jī)械和大部分電氣部件的設(shè)計(jì)類似于原型2TE25A型機(jī)車,而每節(jié)機(jī)車的輸出功率增加到每節(jié)2700千瓦。

2012年5月,2TE25AM-001號(hào)機(jī)車從布廠組裝完成并經(jīng)過(guò)廠內(nèi)測(cè)試后,進(jìn)往布良斯克-利戈夫斯基機(jī)務(wù)段進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn),并在布良斯克-奧廖爾和布良斯克-戈梅利(白俄羅斯境內(nèi))路段進(jìn)行了5000公里的試運(yùn)行。在測(cè)試過(guò)程中,與2TE25A型機(jī)車相比,2TE25AM型機(jī)車具有經(jīng)濟(jì)效益:功率從2500千瓦增加到2700千瓦,燃油消耗平均降低6%,廢氣排放量也更低。在2013年9月,2TE25AM-001號(hào)機(jī)車參加了于莫斯科州謝爾賓卡的全俄鐵道運(yùn)輸科學(xué)研究院環(huán)形鐵道試驗(yàn)基地舉辦的EXPO1520博覽會(huì)進(jìn)行展覽。在年底,該機(jī)車的認(rèn)證測(cè)試已經(jīng)完成。

2014年初,2TE25AM-002號(hào)機(jī)車從布廠送到滕達(dá)機(jī)務(wù)段進(jìn)行試運(yùn)行,研究機(jī)車在山區(qū)(包括冬季)的運(yùn)行情況,并與2TE25A型機(jī)車進(jìn)行比較。最初計(jì)劃將7組2TE25AM型機(jī)車送往滕達(dá)機(jī)務(wù)段。然而,在2TE25AM-002號(hào)機(jī)車的測(cè)試期間,發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題:傳動(dòng)系統(tǒng)和輔助發(fā)電機(jī)發(fā)生故障;由于與2TE25A型機(jī)車相比蓄電池容量減少,電壓降低得無(wú)法接受;并且加熱系統(tǒng)出現(xiàn)故障,無(wú)法在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前確保熱載體的最佳溫度。
結(jié)果,六個(gè)月后,2TE25AM-002號(hào)機(jī)車被滕達(dá)機(jī)務(wù)段送回布廠修改并拒絕接收后續(xù)機(jī)車。2TE25AM-002號(hào)機(jī)車以及2TE25AM-003號(hào)機(jī)車在布廠專家的監(jiān)督下在莫斯科鐵路局布良斯克-利戈夫斯基站進(jìn)行試運(yùn)行。2016年夏天,所有三臺(tái)機(jī)車都在莫斯科小環(huán)鐵路上進(jìn)行了測(cè)試運(yùn)行,但隨后被送去修改。截至2017年,他們?cè)诓剂妓箍?奧廖爾和布良斯克-戈梅利路段運(yùn)行。

盡管如此,但因?yàn)榇嬖谝恍┬∪毕莺筒考?yīng)問(wèn)題,貝阿鐵路進(jìn)一步接收2TE25A型機(jī)車以及2TE25AM型機(jī)車的前景仍不明朗。而布廠此后于2016年開發(fā)了用于在長(zhǎng)大坡道線路牽引超長(zhǎng)貨運(yùn)列車的3TE25K2M型內(nèi)燃機(jī)車。與2TE25AM型機(jī)車不同,3TE25K2M型機(jī)車使用通用電氣的GEVO V12型大功率柴油機(jī),具有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性及更低的維護(hù)成本,每節(jié)輸出功率為3100千瓦。

而在2018年8月底到9月初,所有3臺(tái)2TE25AM型機(jī)車陸續(xù)配屬于加里寧格勒鐵路局加里寧格勒機(jī)務(wù)段。
設(shè)計(jì)
2TE25A型內(nèi)燃機(jī)車為兩節(jié)重聯(lián)設(shè)計(jì)機(jī)車,每節(jié)機(jī)車帶有一端駕駛室,并由兩臺(tái)三軸徑向轉(zhuǎn)向架支撐。機(jī)車牽引電機(jī)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制以控制牽引力;并采用模塊化設(shè)計(jì),簡(jiǎn)化了故障設(shè)備的更換。

車體
機(jī)車車體采用封閉式焊接形式,用于在其上安裝和固定主設(shè)備和輔助設(shè)備,以及在牽引和制動(dòng)期間感知縱向力。機(jī)械室通過(guò)隔板與設(shè)備室的室隔開,側(cè)壁在內(nèi)由橫向壁和橫向梁固定。司機(jī)室是由玻璃纖維制成。
司機(jī)室的前部是一個(gè)具有剛性水平的垂直金屬框架,其外部安裝有塑料整流罩,內(nèi)襯在內(nèi)。車體有一個(gè)彎曲的凸起形狀,在側(cè)面和頂部有流暢的流線型輪廓,機(jī)艙大部分都在框架和緩沖燈的水平面向前突出。司機(jī)室正面有一個(gè)梯形的擋風(fēng)玻璃。擋風(fēng)玻璃配有兩個(gè)刮水器,在玻璃下方的前擋風(fēng)玻璃外側(cè)有臺(tái)階和扶手。

轉(zhuǎn)向架
每節(jié)機(jī)車都有兩個(gè)三軸徑向轉(zhuǎn)向架,采用兩級(jí)彈簧懸架和徑向輪對(duì)安裝:一系彈簧安裝在轉(zhuǎn)向架軸箱和構(gòu)架之間,而二系彈簧安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和車體之間;六個(gè)并聯(lián)的AD917UKhL1型(或DTA-350T型)牽引電動(dòng)機(jī)采用軸懸式懸掛,每軸帶有杠桿傳動(dòng)的制動(dòng)缸和閘瓦用于制動(dòng),徑向拉桿顯露在外。從每個(gè)轉(zhuǎn)向架到車體的牽引力通過(guò)水平樞軸單元進(jìn)行傳遞,這增加了機(jī)車的黏著重量的利用率。

司機(jī)室
司機(jī)室位于每節(jié)機(jī)車的前部。司機(jī)操作臺(tái)位于駕駛室的右側(cè),副司機(jī)操作臺(tái)位于司機(jī)室左側(cè)。在控制面板上有一個(gè)電子控制器設(shè)置,一個(gè)帶遙控器的大閘,一個(gè)小閘,一個(gè)KLUB-U系統(tǒng)、一個(gè)BIL-UT單元,一個(gè)顯示監(jiān)控和診斷參數(shù)值的顯示器。可以單司機(jī)工作。

電氣室
司機(jī)室后部是電氣室,該室安裝部分電氣設(shè)備、信息處理設(shè)備、統(tǒng)一制動(dòng)設(shè)備塊、無(wú)線電臺(tái)、安全系統(tǒng)單元以及衣柜。為了將交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為提供給牽引電動(dòng)機(jī)的交流電,每節(jié)機(jī)車使用一個(gè)轉(zhuǎn)換器單元。該轉(zhuǎn)換器單元由IGBT模塊和逆變器組成,安裝于電氣室內(nèi)。
機(jī)械室
機(jī)械室位于電氣室后面,是每節(jié)機(jī)車內(nèi)部中最長(zhǎng)的部分。進(jìn)入機(jī)械室的通道沿著兩側(cè)過(guò)道進(jìn)行,而柴油機(jī)、牽引發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī),以及渦輪增壓器則縱向安裝在中心。牽引發(fā)電機(jī)配備有啟動(dòng)發(fā)電機(jī),用于啟動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī),為控制電路供電并為蓄電池充電。柴油機(jī)有兩個(gè)機(jī)油熱交換器,一個(gè)機(jī)油濾清器,一個(gè)燃油濾清器總成,一個(gè)恒溫器,一套傳感器,一個(gè)電子速度控制器。柴油機(jī)安裝在使用彈性減震器的普通柴油機(jī)架上。

在2TE25A型機(jī)車中,每節(jié)機(jī)車配備21-26DG-01型柴油發(fā)電機(jī)組,其中包括一臺(tái)2D49-12CHN26/26型柴油機(jī),一臺(tái)ASTG2 2800/400-1000型牽引發(fā)電機(jī),額定功率為2500千瓦(3400馬力);而在2TE25AM型機(jī)車,則配備兩臺(tái)MTU 20V4000R43型柴油機(jī),每臺(tái)額定功率為2700千瓦(3671馬力)。

冷卻室
在機(jī)械室的后面有一個(gè)冷卻室,其中設(shè)有冬季使用的冷卻段、軸流電機(jī)風(fēng)扇和柴油熱水器。在冰箱的軸下面有一個(gè)冷卻風(fēng)機(jī),用于冷卻后轉(zhuǎn)向架,壓縮機(jī)和柴油加熱系統(tǒng)的泵的發(fā)動(dòng)機(jī)。冷卻室內(nèi)的側(cè)壁是傾斜的并形成狹窄的中間過(guò)道。
后記
從2TE116型機(jī)車到2TE25K型機(jī)車,再到2TE25A型機(jī)車,我們不難看出科洛姆納工廠D49型四沖程柴油機(jī)的潛力已開發(fā)殆盡,所以無(wú)論是盧廠還是布廠不得不尋求德國(guó)和美國(guó)這兩個(gè)曾經(jīng)以及現(xiàn)在的冤家的幫助。但隨著2014年烏克蘭國(guó)內(nèi)危機(jī)爆發(fā),美俄關(guān)系緊張后,盧廠停止研發(fā)和生產(chǎn)2TE116UD型機(jī)車,科廠不得已研發(fā)繼續(xù)采用D49型柴油機(jī)的2TE25KM型內(nèi)燃機(jī)車,并停產(chǎn)2TE25A型機(jī)車。俄羅斯鐵路內(nèi)燃機(jī)車交流傳動(dòng)化道路任重而道遠(yuǎn)。

注釋
⑴俄語(yǔ):2ТЭ25А ?Витязь?;2-секционный Тепловоз с Электропередачей, 25-я серия, Асинхронный——兩節(jié)重聯(lián)電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車,25型,交流。
⑵實(shí)際上直到2016年6月,盧廠仍向俄羅斯鐵路交付2TE116U型內(nèi)燃機(jī)車。
⑶俄語(yǔ):М — Модифицированный,現(xiàn)代化改進(jìn)。
參考
《中俄琿春—馬哈林諾鐵路口岸恢復(fù)開通和營(yíng)運(yùn) - 中國(guó)在線》:http://www.chinadaily.com.cn/dfpd/jl/bwzg/2013-08/02/content_16866722.htm
《2ТЭ25А - Википедия》:https://ru.wikipedia.org/wiki/2%D0%A2%D0%AD25%D0%90
《АО "УК "БМЗ" Брянский машиностроительный завод ?ТРАНСМАШХОЛДИНГ” - Магистральный грузовой двухсекционный тепловоз 2ТЭ25А ?Витязь?》:http://www.ukbmz.ru/production/magistralnye-teplovozy/22/
《List of the vehicles — 2ТE25A — TrainPix》:https://www.trainpix.org/list.php?mid=147
《2ТЭ25А-019 — TrainPix》:https://www.trainpix.org/vehicle/70789/#n79874
《List of the vehicles — 2ТE25AM — TrainPix》:https://www.trainpix.org/list.php?mid=874





