TEP80型柴油机车()是苏联铁路的大功率准高速干线客运柴油机车车型之一,由科洛姆纳内燃机车制造厂设计制造,于1988年研制成功,仅试制了两台并未投入批量生产。TEP80型柴油机车是单节八轴的6000马力干线客运柴油机车,设计用于牵引大编组旅客列车,走行部为两台四轴转向架,动力装置为一台1Д49型四冲程柴油机,传动方式为交—直流电力传动。1993年10月5日,TEP80-0002号机车在莫斯科-聖彼得堡鐵路上创造了271公里/小时的速度纪录,至今仍然是柴油机车的速度记录保持者。目前,两台机车分别保存在新西伯利亚和圣彼得堡的铁路博物馆。
发展历史
背景
1970年代初期,为了满足苏联铁路客运的发展需要,科洛姆纳内燃机车制造厂按照苏联交通部的要求,先后开发研制了TEP70、TEP75型快速客运柴油机车。其中TEP70型机车是苏联第一种单机功率达到4000马力并投入批量生产的柴油机车,而TEP75型机车也是苏联第一种单机功率6000马力的客运柴油机车。由于同时要研制功率等级分别为4000马力和6000马力、持续牵引力分别为17000公斤和18000公斤、构造速度均为160公里/小时的两种六轴客运柴油机车,两者在结构上均具有最大程度的统一化。然而,由于TEP75型机车装用一台20气缸的1Д49型柴油机,轴重达到24.5吨,高速运行时轮轨作用力过大,因而未批准投入批量生产。
研制
至1980年代,苏联铁路旅客运输量持续快速增长,仅在第十一个五年计划(1981年—1985年)期间铁路客运量增长已达到9.3%。为了提高铁路的通过能力,苏联交通部决定在主要干线上采取扩大旅客列车编组的措施,逐步将旅客列车的车厢数量提高到22~24辆,并计划将进一步提高到30~32辆。1985年,苏联铁路有180趟旅客列车扩编为20~24辆,并于1986年在莫斯科往克里米亚、高加索地区方向的铁路上进行32辆大编组客车的试运行。为此,苏联铁路需要研制一种持续牵引力达到24000公斤、构造速度为160公里/小时、轴重不大于22.5吨、功率等级为6000马力的快速客运柴油机车。由于当时世界上还未曾出现过这种类型的大功率客运机车,所以这是一项全新的课题。1980年代中期,科洛姆纳内燃机车制造厂在总工程师赫列勃尼科瓦(Ю- В. Хлебникова)的领导下,开始研制新一代的TEP80型柴油机车。
研制TEP80型柴油机车的最大挑战,是使其轴重不得大于22.5吨。科洛姆纳工厂因此决定采用八轴的走行部,并开发了一种新颖的均衡梁式四轴转向架,以将车体重量平均分配在八根车轴上。这种转向架不论是高速运行于直线区段还是曲线区段,均能保证具有优良的运行品质和动力学性能。TEP80型机车也大量应用了TEP70、TEP75型机车在设计、运用、试验及改进过程中获得的经验和成果。机车的动力装置为一台1Д49型四冲程柴油机,并采用了交—直流电力传动系统、大功率电阻制动装置及微机控制系统。
然而在不久之后,随着突如其来的苏联解体,独联体国家的铁路运输生产均面临严重滑坡,亦对铁路科研工作造成很大困难。尽管如此,由于俄罗斯当时正筹备兴建国内第一条高速铁路客运专线——圣彼得堡—莫斯科高速铁路,TEP80型柴油机车的命运远较其他大功率货运柴油机车幸运,并没有像TE136、2TE126型货运机车那样被废弃,而是继续用于进行关于高速铁路机车车辆的技术研究。
1993年,在全俄铁道运输科学研究院的组织下,TEP80型机车在十月铁路局进行了高速动力学试验。试验区段选定在莫斯科-聖彼得堡鐵路的什柳兹站(Шлюз)至多罗希哈站(Дорошиха)之间,区段全长42公里。负责进行试验的TEP80-0002号机车在科洛姆纳机车厂接受改造,将牵引齿轮传动比由3.12改为2.03,使机车构造速度由160公里/小时大幅提高到250公里/小时。试验分为三个阶段,第一、二阶段试验是机车车轮分别在无磨耗及2毫米磨耗的情况下,进行时速160~260公里/小时的运行试验,第三阶段试验是机车转向架加装横向减振器后进行时速260公里/小时的运行试验。
技术特点
总体结构
TEP80型机车是单节八轴的干线客运用柴油机车,采用了斜杆桁架式侧壁承载结构的轻量化车体,是一个由车架、侧墙、司机室、上弦梁、下弦梁等部件焊接成一个完整的箱形结构。为了尽可能降低车体重量,车体底架及骨架受力元件广泛采用低合金钢焊接结构,并采用了大容量承载式燃油箱,车体侧壁蒙皮用铝合金板制造,车顶的可拆式顶盖全部采用铝合金型材和板材制造。TEP80型机车的车体长度为24500毫米,比TEP70型机车(21700毫米)延长了2800毫米;车体钢结构重量达到24597公斤,比TEP70型机车增加了5287公斤;但由于TEP80型机车的功率比TEP70型机车提高了50%,单位马力车体钢结构重量反而从4.83公斤/马力下降到4.1公斤/马力。
柴油机
TEP80型机车装用一台2-10ДГ型柴油发电机组,包括一台1Д49型大功率柴油机及一台ГС-519У2型牵引发电机组。每台四轴转向架均以两台二轴转向架为基础,车轮直径为1220毫米。在每台二轴转向架中,两个轮对采用带球面轴箱轴承的纵向均衡梁联结,两轴距离为1.85米,均衡梁的中部通过弹簧支柱与四轴侧架相连,从而取消了二轴转向架构架。来自车体的垂直载荷直接传到均衡梁上,侧向负荷是经过弹簧支柱传递。两台无构架式二轴转向架采用带弹簧支柱的大型侧架连接起来,从而构成一台四轴转向架。在这种结构中,轮对实际上只能沿转向架的纵轴相对于转向架侧架垂向移动,转向架固定轴距达到6.2米,二轴转向架的均衡梁连接可以使机车通过曲线时所产生的横向作用力进行重新分配,同时也使各个轮对之间的垂直载荷作均衡分配,以减少轴重转移。
转向架的一系悬挂装置采用由螺旋弹簧及橡胶垫的独立悬挂结构,均衡梁及侧架之间并装有垂向油压减震器,一系悬挂的静挠度为70.5毫米;而二系悬挂装置为转向架侧架上每侧五个的高柔度螺旋圆弹簧,静挠度为113毫米,车体和转向架之间亦设有垂向油压减振器。为了满足机车高速运行时动力学性能要求,机车采用了轮对空心轴式牵引电动机全悬挂,将牵引电动机全部重量悬挂在转向架构架上,牵引电动机的扭矩通过单侧牵引齿轮、弹性橡胶元件、空心轴套等部件,从而驱动轮对,常规的牵引齿轮传动比为3.12。基础制动装置采用双侧闸瓦踏面制动。
由于TEP80型柴油机车的均衡梁式四轴转向架动力学性能优异,不仅在直线区段上高速运行时具有较高的稳定性,在曲线上亦能大大减少对钢轨的横向作用力,因此这种转向架结构后来也被EP200型电力机车所沿用。
车辆保存
*TEP80-0001:从2009年5月起在位于新西伯利亚的新西伯利亚铁路设备博物馆(Новосибирский музей железнодорожной техники)展出。
*TEP80-0002:保存在位于圣彼得堡华沙火车站的十月铁路博物馆。
参看
*TEP70型柴油机车
*TEP75型柴油机车
*EP200型电力机车
*TE136型柴油机车
参考文献
外部链接
- [http://ivan1950.tripod.com/Disel-TEP80.html Опытные тепловозы ТЭП80]
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