【考證】四沖程柴油機替換二沖程柴油機——俄羅斯鐵路2TE10VK-4481號內(nèi)燃機車
文章作者：FOREVER CHANGZHENSKY（ACFUN、BILIBILI、百度、頭條、微博和知乎昵稱：寧柳跨越）
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為了我們大家
縮寫提示
蘇聯(lián)烏克蘭盧甘斯克/伏羅希洛夫格勒“十月革命”內(nèi)燃機車制造廠在本文簡稱“VZOR”⑴，哈爾科夫馬雷舍夫工廠簡稱“KhZTM”⑵，俄羅斯聯(lián)邦科洛姆納工廠簡稱“KZ”⑶，雙城子機車修理廠簡稱“ULRZ”⑷，拉脫維亞陶格夫皮爾斯機車修理廠簡稱“DLRZ”⑸。
引子
我們知道，俄羅斯聯(lián)邦鐵道部及后繼的俄羅斯鐵路股份公司，選擇將數(shù)量很多的2/3TE10M型、2/3TE10U型及2TE10UT型內(nèi)燃機車送往ULRZ以及其他機車車輛廠進行大修及更換柴油機。在大修時，機車原配的二沖程10D100型、10D100M1型和10D100M2型柴油機被四沖程1A-5D49型柴油機替換。這些更換柴油機的“破鼻子”們，因此定型為2/3TE10M-K型、2/3TE10U-K型、2TE10UT-K型，每節(jié)機車車頂有1個圓柱體消音器。
不過，我無意中看到一組2TE10V型內(nèi)燃機車的若干張照片。在這些照片中的這組2TE10V型機車，每節(jié)機車車頂同樣有1個圓柱體消音器。幾經(jīng)考證，我得知這組車頂有2個圓柱體消音器的2TE10V型機車是裝用1A-5D49型柴油機的2TE10VK-4481號機車，而這組機車正是上述內(nèi)燃機車的技術來源。這是怎么一回事呢？
回顧10D100型柴油機設計
在介紹2TE10VK-4481號機車之前，讓我們先后回顧10D100型和5D49型柴油機各自的設計。
我們知道，每節(jié)2TE10V型和3/2TE10M型內(nèi)燃機車裝用1臺10D100型柴油機。這是一款由KhZTM研制的二沖程、10汽缸、二級增壓帶中間冷卻的對置活塞直立式中速柴油機，在蘇聯(lián)國家標準中被定型為10DN20.7/2Х25.4型。每個汽缸中有兩個上下對置的活塞，上下兩根曲軸通過垂直傳動裝置連接在一起，并由下曲軸通過半剛性聯(lián)軸節(jié)輸出功率。
該型柴油機采用鋼板焊成的箱形結(jié)構(gòu)機體、合金鑄鐵濕式汽缸套、球墨鑄鐵曲軸、鑄鐵油冷活塞、鍛鋼連桿及凸輪軸。氣缸直徑為207 mm，活塞行程為2×254 mm，額定轉(zhuǎn)速為850 r/min，持續(xù)功率為3000 hp（2206 kW），單位燃油消耗率為160±5 g/hp·h，柴油機凈重為29680 kg。
20世紀90年代初，KhZTM相繼研制出10D100型柴油機的現(xiàn)代化版本——10D100M1型和10D100M2型柴油機，應用于VZOR投產(chǎn)的2TE10U型、2TE10UT型和3TE10U型機車。
10D100M1型柴油機的設計主要結(jié)合了10D100型柴油機生產(chǎn)過程中的改進：雙模噴嘴、怠速降至270 r/min、曲軸軸承采用鋼背鋁基軸瓦、帶有燃油補正器的調(diào)節(jié)器、帶機械驅(qū)動的供油泵等。而為了提高柴油機的效率，10D100M2型柴油機除了上述改進外，還使用了效率更高的TK-34S-09型渦輪增壓器。
回顧5D49型柴油機設計
1981年，VZOR生產(chǎn)了2TE10MK-0361號、2TE10MK-0366號、2TE10MK-0371號和2TE10MK-0438號四組機車?！癒”即代表機車改為裝用KZ生產(chǎn)、同樣被2TE116型機車采用的1A-5D49型柴油機。
1A-5D49型柴油機是一款由KZ研制的四沖程、16氣缸、二級增壓帶中間冷卻的V型中速柴油機，在蘇聯(lián)國家標準中被定型為16ChN26/26型。氣缸直徑為260 mm，活塞行程為260 mm，額定轉(zhuǎn)速為1000 r/min，最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為360 r/min，裝車功率為3060hp（2250 kW），單位燃料消耗量為151～158.5 g/hp·h。曲軸采用球墨鑄鐵制造。
柴油機采用了二級增壓系統(tǒng)，為柴油機提供壓力為1.35～1.5 kg/cm3的壓縮空氣，第一級是單級軸流式廢氣渦輪增壓器，第二級是由離心式鼓風機組成的單級機械增壓器，兩級增壓器之間設有增壓空氣中間冷卻器（中冷器）。柴油機凈重量為17650 kg。
2TE10VK-4481號機車的改造經(jīng)過
2TE10V-4481號機車，是VZOR于1979年制造出廠的1組2TE10V型內(nèi)燃機車，20世紀90年代初時配屬于蘇聯(lián)鐵道部北方鐵路局伯朝拉機務段。
1996年，全俄鐵道運輸科學研究院提出了“內(nèi)燃機車綜合現(xiàn)代化計劃”。根據(jù)全俄鐵道運輸科學研究院的分析，到2005年，貨物運輸量以及相應的貨運內(nèi)燃機車數(shù)量將增加7%，客物運輸量以及相應的運內(nèi)燃機車數(shù)量將增加30%。對于調(diào)車內(nèi)燃機車，預計工作量將增加15%左右。
然而，在蘇聯(lián)解體后的那段混亂時節(jié)，俄羅斯聯(lián)邦鐵道部內(nèi)燃機車繼續(xù)快速老化和磨損。如果2000年開始生產(chǎn)新型機車，那么到2005年要保證運輸，就需要延長約1200臺內(nèi)燃機車的使用壽命。
考慮到當時俄羅斯國內(nèi)的經(jīng)濟形勢，全俄鐵道運輸科學研究院建議俄羅斯聯(lián)邦鐵道部在對既有內(nèi)燃機車進行大修時，安裝早已在2TE116內(nèi)燃機車上證明可靠性的KZ制D49型柴油機。根據(jù)這些建議，俄羅斯聯(lián)邦鐵道部機務部門決定對2M62型和2TE10型內(nèi)燃機車進行現(xiàn)代化改造，將二沖程柴油機替換為四沖程柴油機，并在控制系統(tǒng)和輔助單元中使用新的解決方案。
2TE10V-4481號機車被選中測試1A-5D49型柴油機。1998年，2TE10V-4481號機車在北方鐵路局索利維切戈茨克機務段維修期間，其原配的10D100型柴油機被1A-5D49型柴油機替換。
然而，與同樣裝用1A-5D49型柴油機、柴油發(fā)電機組被定型為1A-9DG型和1A-9DG-2型的2TE116型機車不同的是⑹，2TE10VK-4481號機車裝用1A-5D49型柴油機后的柴油發(fā)電機組被定型為1A-9DG-3型柴油發(fā)電機組，由1A-5D49型柴油機、GP-311B型直流牽引發(fā)電機以及A-706B型雙機組⑺組成。
由于柴油發(fā)電機組的尺寸差異，機車車架做了一些修改以便于安裝1A-9DG-3型柴油發(fā)電機組。
這組后來被非正式地稱為2TE10VK-4481號的機車，其空氣來自于2個FND空氣濾清器，它們通過2根空氣管路，連接到柴油機渦輪增壓器。車頂設置1個圓柱體消音器，通過排氣管連接到渦輪增壓器，負責排出廢氣；原有的2個平行的長方體消音器被卸除，開口被密封。
測試經(jīng)過
北方鐵路局機務部門開展了2TE10UT型和2TE10VK-4481號機車的對比測試運行，目的是確定后者在快速行駛、牽引客運和貨運列車時的運行可靠性。當時的測試報告指出：
“搭載5D49型柴油機的2TE10VK-4481號機車，試驗期間運行穩(wěn)定可靠，未出現(xiàn)嚴重故障。與對比測試運行的2TE10型內(nèi)燃機車相比，2TE10VK-4481號機車測試運行期間的燃料消耗量總體比計算值低18%~21%，比既定標準低13%~18%，比以往使用10D100型柴油機的2TE10型內(nèi)燃機車低15%~26%……測試運行的結(jié)果證實了早期可行性研究的數(shù)據(jù)?！?TE10型內(nèi)燃機車改造的投資回收期為1.92年?！?/p>
但是，相比于2TE10V型機車，俄羅斯聯(lián)邦鐵道部及后繼的俄羅斯鐵路，更傾向于選擇將數(shù)量很多但相對年輕的2/3TE10M型、2/3TE10U型及2TE10UT型機車送往ULRZ以及其他機車車輛廠進行大修及更換柴油機。至于裝用1A-5D49型柴油機的2TE10V型機車，目前已知就2TE10VK-4481號機車這組機車。
退役前與2TE10V-4835號機車互換車號
2001年，2TE10VK-4481號機車由北方鐵路局伯朝拉機務段轉(zhuǎn)移配屬到北方鐵路局科特拉斯機務段。2011年4月，2TE10VK-4481號機車在ULRZ進行大修。2017年2月，2TE10VK-4481號機車與配屬于北方鐵路局伊萬諾沃機務段的2TE10V-4835號機車，互相交換車號。
2TE10V-4835號機車，是VZOR于1980年制造出廠的1組2TE10V型內(nèi)燃機車，2016年1月時由北方鐵路局尼揚多馬機務段轉(zhuǎn)移配屬到北方鐵路局伊萬諾沃機務段。2003年5月，2TE10V-4835號機車在DLRZ進行大修。
在這次互換車號后，2TE10VK-4481號機車以“2TE10VK-4835”號的名義，事實上轉(zhuǎn)移配屬到北方鐵路局伊萬諾沃機務段，繼續(xù)運用至2018年退役報廢；至于2TE10V-4835機車，它以“2TE10V-4481”號的名義在伊萬諾沃機務段充當“零件捐贈者”，同樣于2018年退役報廢。
點評
整理完上述資料，我終于查清當今使用1A-5D49型柴油機的2/3TE10M型、2/4TE10M型、2/3TE10U型和2TE10UT型內(nèi)燃機車，其技術來源竟是1組2TE10VK-4481號內(nèi)燃機車。我不得不說，這種更換柴油機的措施，使得這些“破鼻子”的牽引、維護和修理成本有所降低，讓它們得以堅持運行至2/3TE116U型和2/3TE25KM型等型內(nèi)燃機車的到來。
注釋
⑴俄語：Ворошиловградский (Луганский) тепловозостроительный завод имени Октябрьской революции；烏克蘭語：Ворошиловградський (Луганський) тепловозобуд?вний завод ?мен? Жовтнево? Революц??。
⑵俄語：Харьковский завод транспортного машиностроения имени Вячеслава Александровича Малышева；烏克蘭語：Харк?вський завод транспортного машинобудування ?мен? В'ячеслава Олександровича Малишева。
⑶俄語：Коломенский завод。
⑷俄語：Уссурийский локомотиворемонтный завод。
⑸俄語：Даугавпилсский локомотиворемонтный завод；拉脫維亞語：Daugavpils lokomotīvju remonta rūpnīca。
⑹2TE116型內(nèi)燃機車裝用的1A-9DG型柴油發(fā)電機組，由1A-5D49型柴油機、GS-501A型三相同步牽引發(fā)電機、VS-650型勵磁機以及STG-7型啟動發(fā)電機組成。
⑺A-706B型雙機組由1臺V-600型勵磁機和1臺VGT-275/120型輔助發(fā)電機組成。
文章聲明
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參考文獻
《ТЭ10型內(nèi)燃機車》，中國鐵道部鐵路工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)燃機車技術情報交流網(wǎng) 編，《國外內(nèi)燃機車概況》，第133頁~第136頁
《2ТЭ10Л型內(nèi)燃機車》，中國鐵道部鐵路工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)燃機車技術情報交流網(wǎng) 編，《國外內(nèi)燃機車概況》，第155頁~第158頁
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《Д49系列柴油機的現(xiàn)狀和未來》，V.M.Shryaev 著，沈虹 譯，《國外內(nèi)燃機車》2003年04期，第2頁~第4頁、第6頁
參考鏈接
http://scbist.com/xx2/43065-05-1999-modernizaciya-teplovozov-tipa-2m62-i-2teyuv-m-u.html
https://trainpix.org/vehicle/2943/
https://trainpix.org/vehicle/3895/
http://www.propulsionplant.ru/dvigateli/dizelnye-dvigateli/proizvodstvennoe-obedinenie-zavod-imeni-v-a-malysheva/dvigateli-10d2072h254.html
https://www.dieselloc.ru/2te10m_3te10m/2_3te10m_3.html
https://www.dieselloc.ru/remont-electrooborudovania-teplovozov/tyagovyi-generator-postoyannogo-toka.html
https://www.zinref.ru/000_uchebniki/05300_transport_jd_teplovozi/015_teplovoz-2teh10mk-rukovodstvo-po-ehkspluatacii/000.htm
完稿時間：2022年1月26日
A0級發(fā)表時間：2022年1月27日
