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【科普】中国铁道部前进型蒸汽机车的技术原型之一——苏联铁道部LV型蒸汽机车

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文章作者:西瓜昌真湿基(哔哩哔哩和百度昵称:宁柳跨越)阅读前之提示“圣达菲”者,蒸汽机车轮式也,其为两导轮轴四导轮、五动轮轴十动轮以

文章作者:西瓜昌真湿基(哔哩哔哩和百度昵称:宁柳跨越)



阅读前之提示

  • “圣达菲”者,蒸汽机车轮式也,其为两导轮轴四导轮、五动轮轴十动轮以及两从轮轴四从轮而成。本文提及的苏联铁道部LV型蒸汽机车为2-10-2轮式。
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概述

LV型⑴蒸汽机车,工厂设计代号暨曾用车型代号为OR18型⑵,是乌克兰伏罗希洛夫格勒十月革*命工厂在L型蒸汽机车的基础上研制并交付苏联铁道部的一种干线货运蒸汽机车。

LV-0040号机车



背景

1945年10月5日,俄罗斯联邦科洛姆纳工厂研制出一台使用2-10-0“十足目”轮式的P-0001号机车。1947年,研制P型蒸汽机车的工程师列夫·谢尔盖维奇·列别姜斯基、G·A·日林、V·K·奇斯托夫、德米特里·瓦西里耶维奇·李沃夫、V·D·乌特京和V. D. 德雅科夫获得了斯大林奖。同年1月14日起,新造的P型蒸汽机车开始批量生产改用L型车型代号,以纪念列夫·谢尔盖维奇·列别姜斯基为设计本型机车作出的贡献。到1955年时,科洛姆纳、布良斯克和伏罗希洛夫格勒三家机车制造厂共制造了4199台L型蒸汽机车。

然而,L型蒸汽机车在设计之初并未安装给水加热器,以至于无法继续提高其热效率。此外,L型蒸汽机车在煤水车朝前的情况下反向运行时,对轨道有一定影响。1948年,苏联铁道部蒸汽机车经济总局提出了研制一种以L型蒸汽机车为基础、动轮黏着重量为91 t的2-10-2“圣达菲”轮式蒸汽机车的计划。增加一对从轮不仅可以安装给水加热器,还可以安装更强大的锅炉。

L-0157号机车



研制与测试

1949年到1951年间,伏罗希洛夫格勒十月革*命工厂对“圣达菲”轮式蒸汽机车进行设计,并于1952年初制造出OR18-01号机车。

尽管OR18-01号机车的主要尺寸——气缸直径和冲程、动轮直径(1500 mm)和黏着重量(91 t)、过热器以及锅炉压力(14 kgf/c㎡)与L型蒸汽机车相同,但由于锅炉直径的增加,OR18-01号机车在尺寸以及牵引力和热工程特性均不同于L型蒸汽机车——火箱面积为6.46 ㎡,比L型蒸汽机车增加了 7.7%;全蒸发加热面积增加到236.9 ㎡,即增加了6.6%;过热器的加热面积增加到136.5 ㎡。

OR18-01号机车

OR18-01号机车不仅安装了布良斯克机械制造厂研制的给水加热器,并首次应用了黏着重量增加器,该装置通过将一部分重量从导轮和从轮转移到动轮上,使动轮黏着重量从91 t增加到96 t。

在全苏铁道运输科学研究院谢尔宾卡环形铁道试验基地进行的测试运行表明,OR18-01号机车在锅炉计算供汽率为70 kgf/(㎡·h)且速度为50-60 km/h的情况下,输出了2420 hp的牵引功率,高于L型蒸汽机车在锅炉计算供汽率为70 kgf/(㎡·h)时输出的2125 hp牵引功率;而当锅炉计算供汽率为112.9 kgf/(㎡·h)、遮断比为60.8 %,且速度为59.4 km/h的情况下,OR18-01号机车输出了3590 hp的牵引功率,机车总效率达到9.27%!

OR18型蒸汽机车的尺寸图

工程师V·V·伊万诺夫进行的计算表明,替换L型蒸汽机车的OR18型蒸汽机车,其牵引力在持续速度为23 km/h时为21800 kgf,并提高13 %的货运列车牵引定数,以及减少12-14 %的燃料消耗。

1953年,OR18-01号机车在莫斯科-库尔斯克-顿巴斯铁路局管内的柳布林诺-苏尔普霍夫区段和FD型蒸汽机车进行了对比运行测试。测试表明,OR18-01号机车牵引的货运列车重量比由FD型蒸汽机车牵引的货运列车增加了8.7 %(2750 t>2531 t),平均技术运行速度提高了0.2 km/h(从41.5 km/h提高到41.7 km/h)。此外,OP18-01号机车比FD型蒸汽机车平均节省24.9 %的煤。

L型和LV型蒸汽机车技术数据表

根据测试结果,伏罗希洛夫格勒十月革*命工厂于1953年底到1954年初生产了三台实验性质的OR18型蒸汽机车。这些蒸汽机车被送往莫斯科-库尔斯克-顿巴斯铁路局和克拉斯诺亚尔斯克铁路局运行。1954年下半年,伏罗希洛夫格勒十月革*命工厂又制造了6台OR18型蒸汽机车。

与此同时,OR18型蒸汽机车被赋予新的车型代号——LV型,大意是指伏罗希洛夫格勒十月革*命工厂在L型蒸汽机车的基础上加以新设计的蒸汽机车。伏罗希洛夫格勒十月革*命工厂在LV-0006号机车上首次加装了早已应用于P36型蒸汽机车的P58型煤水车,替换了原先应用于L型蒸汽机车的P33型煤水车。

P58型煤水车的尺寸图



生产与改进

1955年到1956年间,伏罗希洛夫格勒十月革*命工厂共制造了410台LV型蒸汽机车。这些量产版机车在主要尺寸上与LV18-01号机车并无不同,但是在司机室顶部尺寸、烟囱及车架等方面有所变化。

LV-0123号机车的司机控制台

苏联铁道部原计划采购3000台LV型蒸汽机车以取代FD型蒸汽机车,而伏罗希洛夫格勒十月革*命工厂也在LV型蒸汽机车的基础上研制大轴重版本——OR21型蒸汽机车。然而,1956年2月在莫斯科召开的苏联共*产*党第二十次代表大会上提出铁路牵引动力开始向内燃机车和电力机车过渡并停止制造蒸汽机车的决议。

在这样的情况下,伏罗希洛夫格勒十月革*命工厂于同年2月5日发布了第一组内燃机车——TE3-2001号机车,并停止了对OR21型蒸汽机车的研发工作。同年年底,伏罗希洛夫格勒十月革*命工厂发布了最后制造的蒸汽机车——LV-0522号机车,这台机车也因此成为苏联铁道部最后订购的干线货运蒸汽机车。

LV-0478号机车



对中国的影响——和平型蒸汽机车→反帝型蒸汽机车→前进型蒸汽机车

1954年11月起,中国铁道部调集工程技术人员到大连机车车辆厂,在苏联专家的指导下进行大功率干线货运蒸汽机车的设计,1955年初,大连机车车辆厂根据铁道部制订的《干线货运蒸汽机车设计技术条件》,研制一种参考FD型蒸汽机车和LV型蒸汽机车的新型干线货运蒸汽机车。1956年3月完成设计图纸,同年9月HP-0001号机车试制成功。

出厂已有30多年后的QJ-0001号机车

HP型蒸汽机车自1956年问世后,在运用中出现一些问题,没有大批量生产。大同机车工厂从1962年开始对HP型蒸汽机车设计及生产工艺进行改进,1964年9月试制完成首台重大改进的HP-101号机车。改进后的新HP型蒸汽机车锅炉增加了燃烧室,且中心高度降低80 mm,烟管长度缩短到5350 mm,烟箱通风装置作了较大改善,性能也有所提高。

QJ-101号机车

经过测试,当计算供汽率为75 kgf/(㎡·h)、速度为70 km/h时,新HP型蒸汽机车最大轮周功率可达2939.52 hp,机车总效率达8.42 %。HP型蒸汽机车在1966年时改称为“反帝型”,于1971年最终定型为QJ型。至1988年12月21日大同机车工厂发布了最后制造的蒸汽机车——QJ-7207号机车时,QJ型蒸汽机车前后共制造了4708台。

QJ-6987号机车



运用

LV型蒸汽机车首先投入运用于马格尼托戈尔斯克-卡尔塔雷-托波尔区段(由南乌拉尔铁路局卡尔塔雷机务段担当)、泰舍特-济马区段(由东西伯利亚铁路局下乌金斯克机务段和济马机务段担当)、克拉斯诺亚尔斯克-泰舍特区段和切尔诺列琴斯卡亚-克拉斯诺亚尔斯克区段(由克拉斯诺亚尔斯克铁路局克拉斯诺亚尔斯克机务段和伊兰斯卡机务段担当)。由于投入运用LV型蒸汽机车的运行,这些区段的货运列车定数平均增加了25~30 %,煤炭消耗平均减少了12~14 %,同时,运行速度也有所提高。

尽管取得了如此好的成绩,但上述机务段在运用LV型蒸汽机车上仍存在一些困难——装用六轴P58型煤水车的LV型蒸汽机车的长度达到28044 mm,而装用四轴P33型煤水车的L型蒸汽机车的长度约为23745 mm!这就是为什么LV型蒸汽机车只能在直径为30000 mm的机车转盘上成功换向的原因。然而,当时大多数机务段都没有这么大的转盘。

LV-0074号机车

随着西伯利亚铁路于1959年开始电气化改造,以及卡尔塔雷机务段于1960年开始配属内燃机车,原配属于卡尔塔雷机务段的LV型蒸汽机车陆续转配到哈萨克铁路局(阿特巴萨尔机务段和库什姆伦机务段)、北方铁路局(索里维切戈茨斯克机务段、米昆机务段、索斯诺戈尔斯克机务段和沃热佳机务段)、西西伯利亚铁路局(泰加机务段和托普基机务段)以及南乌拉尔铁路局(叶格尔希诺机务段和库兹诺机务段)。

尽管LV型蒸汽机车主要用于牵引货运列车,但随着旅客列车编组增加,Su型蒸汽机车的功率不敷使用,不少干线客运列车也能看到LV型蒸汽机车的身影。

LV-0446号机车

从20世纪60年代末开始,LV型蒸汽机车开始逐渐停用封存,当机车锅炉的整个检查周期结束时,它们被注销。尽管如此,截至1976年1月1日,苏联铁道部机车序列中仍然有521台LV型蒸汽机车,遍布于北方铁路局(168台),哈萨克铁路局(209台),斯维尔德洛夫斯克铁路局(35台),南乌拉尔铁路局(34台)和西西伯利亚铁路局(75台)。



静态展示

有19台LV型蒸汽机车安放在博物馆或以机车纪念碑的形式静态展示,大部分均在俄罗斯联邦境内。

LV-0190号机车静态展示于哈萨克斯坦共和国克孜勒奥尔达市克孜勒奥尔达机务段,LV-0202号机车静态展示于白俄罗斯共和国布列斯特市布列斯特铁路博物馆⑶,LV-0407号机车静态展示于乌克兰顿涅茨克市顿涅茨克铁路历史与发展博物馆⑷,LV-0487号机车静态展示于乌兹别克斯坦共和国塔什干市塔什干铁路博物馆⑸,LV-0521号机车静态展示于哈萨克斯坦共和国阿特巴萨尔市阿特巴萨尔电力机车维修厂。

LV-0192号机车



动态展示

根据俄罗斯铁路股份公司总裁弗拉基米尔·伊万诺维奇·亚库宁于2012年11月23日签署的第2380R号《关于恢复和保持俄罗斯铁路股份公司蒸汽机车运用状态命令》,LV-0123号、LV-0165号、LV-0182号、LV-0233号、LV-0283号、LV-0522号机车处于运用状态。

LV-0123号机车



后记

与L型蒸汽机车相比,LV型蒸汽机车不仅在锅炉设计参数上有所提高,煤水车也由四轴P33型煤水车换成六轴P58型煤水车,以增强机车续航能力。然而和同时期的干线客运P36型蒸汽机车一样,随着苏联铁道部牵引动力开始向内燃机车和电力机车过渡,LV型蒸汽机车最终成为俄罗斯和苏联历史上最后一款干线货运蒸汽机车。

尽管如此,大连机车车辆厂在LV型蒸汽机车的基础上,推出了HP型蒸汽机车。当大同机车工厂于1964年推出经过重大改进后的新HP型/QJ型蒸汽机车后,本型机车逐渐成为中国铁道部干线货运蒸汽机车主力,真可谓是“墙内开花墙外香”也!

LV-0165号机车



注释

⑴俄语:Л Ворошиловградский。

⑵俄语:Завод имени Октябрьской революции, осевая нагрузка 18

⑶LV-0202号机车退役前曾运用于北方铁路局索里维切戈茨斯克机务段,但无法考证此车何时出现在白俄罗斯境内。

⑷LV-0407号机车退役前曾运用于南乌拉尔铁路局兹拉托乌斯特机务段。2012年5月,LV-0407号机车移交顿涅茨克铁路历史与发展博物馆。

⑸LV-0487号机车退役前运用情况不明。



参考

  • 《Паровозы серии Л》,维塔利·亚历山德罗维奇·拉科夫 著,《Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955》,306~308页
  • 《Паровозы типа 1-5-1 серии ЛВ》,维塔利·亚历山德罗维奇·拉科夫 著,《Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955》,309~311页
  • 《Паровозы типа 1-5-1 серии ОР21》,维塔利·亚历山德罗维奇·拉科夫 著,《Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955》,316页
  • 《前进型蒸汽机车》,宋又杰等 著,《四十年中国铁路机车大全》,5~6页
  • 《前进型蒸汽机车》,吴心池等 著
  • 《前进型蒸汽机车》,中国铁道部机务局 编,《中华人民共和国铁路机车概要(1990年版)》,3~22页
  • 《Паровоз 1-5-1 серия ЛВ (ОР18) - ScaleTrainsClub - Модели железных дорог》:ScaleTrainsClub - Модели железных дорог
  • 《LV — List of the vehicles — TrainPix》:ЛВ — Список подвижного состава

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