【科普】对苏联、中国两国蒸汽机车设计产生一定影响——来自大洋彼岸的TA型和TB型蒸汽机车
文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵称：宁柳跨越）缩写提示美国机车公司在本文简称“ALCO”⑴，鲍尔温
文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵称：宁柳跨越）
缩写提示
- 美国机车公司在本文简称“ALCO”⑴，鲍尔温机车厂简称“BLW”⑵，利马机车厂简称“LLW”⑶；苏联乌克兰卢甘斯克/伏罗希洛夫格勒蒸汽机车制造厂简称“VZOR”⑷，俄罗斯联邦乌兰乌德机车车辆修理厂简称“UULVRZ”⑸。
引子
我们知道，VZOR在战间期的1931年，推出了以苏联人民委员会国家政治保卫总局局长Felix Edmundovich Dzerzhinsky命名的“菲德”FD20型和FD21型蒸汽机车。但少有人知的是，“菲德”的技术原型其实来自于大洋彼岸的美国，这是为什么呢？
概述
TA型和TB型蒸汽机车，是苏联铁道人民委员会于1931年分别从ALCO和BLW采购的测试23 t动轮轴重的技术验证性蒸汽机车。某种程度上，它们被认为是“菲德”FD20型和FD21型蒸汽机车的技术原型。
TA型和TB型机车的研制背景
1928年，苏联开始实行发展国民经济的第一个五年计划，踏上社会主义工业化的道路。到20世纪30年代，铁道人民委员会计划提高铁路线路的牵引定数和列车运行速度。
但在一五计划开始之前的1925年，苏联铁路网最重的钢轨是Ⅰa型（每延米重量⑹为43.613 kg/m）和Ⅱa型（每延米重量为38.46 kg/m）型钢轨，允许（当时假设）的最高轴重为23 t。但使用这2种钢轨的线路长度，仅占当时全苏铁路网总长度的11%~12%；剩余88%的铁路线，则采用每延米重量为33.5 kg/m的Ⅲa型钢轨，允许的最高轴重为18.5 t。
除此之外，以0-10-0轮式E型和2-10-0轮式Ye型为代表的干线货运蒸汽机车，黏着重量普遍不超过85 t，已无法应对增加的运量。在采用Ⅲa型钢轨的区段，E型机车的牵引定数设置为1750 t。为此，铁道人民委员会迫切需要用更强大的蒸汽机车替换它们。
蒸汽机车设计师们提出了解决这个问题的2种方法：
- 在不增加动轮数量的情况下，提高动轮轴重，但是这需要提高轨道的每延米重量；
- 在动轮轴重保持在20 t以内的情况下，将动轮数量增加到7~8对。
作为第二种解决方法的尝试，铁道人民委员会于1932年从英国曼彻斯特Beyer-Peacock公司采购拥有8对动轮的“Garratt”Ya-01号机车，又于1934年从VZOR采购拥有7对动轮的AA20-1号机车。
然而在测试运行中，AA20-1号机车暴露出无法通过小半径曲线以及其他各类问题；而Ya-01号机车虽然比AA20-1号机车更适应于小半径曲线，但在低温下，机车锅炉到汽缸的长管路出现大量的热损失，甚至出现凝结，而且Ya-01号机车的水和燃料消耗量比其他机车更多，更容易空转。总而言之，这2台机车的测试运行并不让铁道人民委员会感到满意。
对于第一种解决方法，有设计师们提议在保持5对动轮的同时，将动轮轴重先从20 t增加到23 t，然后增加到27 t，并假设这些机车可以在使用Ⅱa型钢轨的区段运行，则只需用砾石或碎石代替沙碴，并增加每1 km轨道的枕木数量。
TA型和TB型机车的采购
早在尝试第一种解决方法之初，设计师们就面临着一项艰巨的任务——当时苏联境内没有一家蒸汽机车制造厂有过设计和制造动轮轴重超过18 t的蒸汽机车的经验。而当时的初步计算表明，制造一种能够承受这种轴重的板式车架（用于所有以前的苏联制造的蒸汽机车）几乎是不可能的任务。这种蒸汽机车需要早已在美国蒸汽机车上广泛使用的杆式车架，但即便这样，苏联依然没有制造它们的经验。
铁道人民委员会决定先从ALCO和Baldwin各自采购5台动轮轴重为23 t的实验性蒸汽机车，经过测试后，开始在苏联制造类似的机车。这种类似的情况后来在S型和Ss型电力机车，以及DA型和TE1型内燃机车上重复出现。
TA型（ТА；TA-10000号~TA-10004号）
ALCO为铁道人民委员会制造了5台“德克萨斯”，定型为TA型，号段为TA-10000号~TA-10004号。TA型机车采用由钒钢制成、厚度为140 mm的杆式车架。直径为1520 mm的动轮，采用辐条式设计。煤水车前转向架安装辅助汽缸，第1轮对和第2轮对两侧由连杆连接；煤仓底部安装机械式自动加煤机。
机车锅炉的火箱采用放射式设计，安装有热虹吸管和循环管。锅炉配备了“Elesko-E”式小管双回转过热器。一个给水加热器安装于烟箱顶部。
TA型蒸汽机车的设计速度为85 km/h。
TB型（ТБ；TB-10005号~TB-10009号）
BLW为铁道人民委员会制造了5台“圣达菲”，定型为TB型，号段为TB-10005号~TB-10009号。
TB型机车采用由钒钢制成、厚度为140 mm的杆式车架。直径为1520 mm的动轮，采用辐条式设计。煤水车前转向架安装辅助汽缸，第1轮对和第2轮对两侧由连杆连接；煤仓底部安装机械式自动加煤机。
机车锅炉的火箱采用放射式设计，有4台TB型机车安装热虹吸管和循环管。锅炉配备了“Elesko-E”式小管双回转过热器。
TB型蒸汽机车的设计速度为85 km/h。
测试运行
1931年，TA型和TB型机车分别在ALCO和BLW制造完成，同年10月送往列宁格勒无产阶级工厂组装，并被铁道人民委员会分配至位于乌克兰苏维埃社会主义共和国南部的凯瑟琳铁路局⑺管内进行测试运行。
在测试过程中，TA型和TB型机车产生了235.36~245.1 kN的牵引力，在使用辅助汽缸的情况下，牵引力高达294.20 kN。然而，铁道人民委员会很快就发现，由于动轮轴重比线路允许值高12%，这些蒸汽机车很容易在铺设Ⅱa型钢轨的线路上发生翻车事故。结果，这2款机车在运用一段时间后退役。有说法称，这2款机车直到1956年初还在斯大林铁路局机车序列中。
技术数据表
英语小知识
- Booster engine：辅助汽缸
- Thermic siphon (syphon)：热虹吸管
注释
- ⑴英语：American Locomotive Company。
- ⑵英语：Baldwin Locomotive Works。
- ⑶英语：Lima Locomotive Works。
- ⑷俄语：Ворошиловградский (Луганский) паровозостроительный (тепловозостроительный) завод имени Октябрьской революции。
- ⑸俄语：Улан-Удэнский локомотивовагоноремонтный завод。
- ⑹“每延米重量”意指每米重量，在本文中的单位值为kg/m。
- ⑺俄语：Екатерининская железная дорога；乌克兰语：Катерининська залізниця。凯瑟琳铁路局成立于1882年，先后由俄罗斯帝国铁道部、苏俄铁道人民委员会以及苏联铁道人民委员会管理。1936年1月4日，凯瑟琳铁路局更名为斯大林铁路局。1961年11月15日，斯大林铁路局更名为第聂伯河沿岸铁路局至今。
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资料参考来源
- 《Опытные грузовые паровозы》，V.A.Rakov 著，《Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955》，第270页~第271页
- http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=42&t=12924
- http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=42&t=9362
- http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=42&t=2760
- http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=42&t=6773
完稿时间：2021年11月1日
A0级发表时间：2021年11月1日
