【科普】對蘇聯、中國兩國蒸汽機車設計產生一定影響——來自大洋彼岸的TA型和TB型蒸汽機車
文章作者:Forever Changzhensky(AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵稱:寧柳跨越)縮寫提示美國機車公司在本文簡稱“ALCO”⑴,鮑爾溫
文章作者:Forever Changzhensky(AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵稱:寧柳跨越)
縮寫提示
- 美國機車公司在本文簡稱“ALCO”⑴,鮑爾溫機車廠簡稱“BLW”⑵,利馬機車廠簡稱“LLW”⑶;蘇聯烏克蘭盧甘斯克/伏羅希洛夫格勒蒸汽機車制造廠簡稱“VZOR”⑷,俄羅斯聯邦烏蘭烏德機車車輛修理廠簡稱“UULVRZ”⑸。
引子
我們知道,VZOR在戰間期的1931年,推出了以蘇聯人民委員會國家政治保衛總局局長Felix Edmundovich Dzerzhinsky命名的“菲德”FD20型和FD21型蒸汽機車。但少有人知的是,“菲德”的技術原型其實來自于大洋彼岸的美國,這是為什么呢?

概述

TA型和TB型蒸汽機車,是蘇聯鐵道人民委員會于1931年分別從ALCO和BLW采購的測試23 t動輪軸重的技術驗證性蒸汽機車。某種程度上,它們被認為是“菲德”FD20型和FD21型蒸汽機車的技術原型。

TA型和TB型機車的研制背景
1928年,蘇聯開始實行發展國民經濟的第一個五年計劃,踏上社會主義工業化的道路。到20世紀30年代,鐵道人民委員會計劃提高鐵路線路的牽引定數和列車運行速度。
但在一五計劃開始之前的1925年,蘇聯鐵路網最重的鋼軌是Ⅰa型(每延米重量⑹為43.613 kg/m)和Ⅱa型(每延米重量為38.46 kg/m)型鋼軌,允許(當時假設)的最高軸重為23 t。但使用這2種鋼軌的線路長度,僅占當時全蘇鐵路網總長度的11%~12%;剩余88%的鐵路線,則采用每延米重量為33.5 kg/m的Ⅲa型鋼軌,允許的最高軸重為18.5 t。
除此之外,以0-10-0輪式E型和2-10-0輪式Ye型為代表的干線貨運蒸汽機車,黏著重量普遍不超過85 t,已無法應對增加的運量。在采用Ⅲa型鋼軌的區段,E型機車的牽引定數設置為1750 t。為此,鐵道人民委員會迫切需要用更強大的蒸汽機車替換它們。

蒸汽機車設計師們提出了解決這個問題的2種方法:
- 在不增加動輪數量的情況下,提高動輪軸重,但是這需要提高軌道的每延米重量;
- 在動輪軸重保持在20 t以內的情況下,將動輪數量增加到7~8對。
作為第二種解決方法的嘗試,鐵道人民委員會于1932年從英國曼徹斯特Beyer-Peacock公司采購擁有8對動輪的“Garratt”Ya-01號機車,又于1934年從VZOR采購擁有7對動輪的AA20-1號機車。

然而在測試運行中,AA20-1號機車暴露出無法通過小半徑曲線以及其他各類問題;而Ya-01號機車雖然比AA20-1號機車更適應于小半徑曲線,但在低溫下,機車鍋爐到汽缸的長管路出現大量的熱損失,甚至出現凝結,而且Ya-01號機車的水和燃料消耗量比其他機車更多,更容易空轉。總而言之,這2臺機車的測試運行并不讓鐵道人民委員會感到滿意。
對于第一種解決方法,有設計師們提議在保持5對動輪的同時,將動輪軸重先從20 t增加到23 t,然后增加到27 t,并假設這些機車可以在使用Ⅱa型鋼軌的區段運行,則只需用礫石或碎石代替沙碴,并增加每1 km軌道的枕木數量。

TA型和TB型機車的采購
早在嘗試第一種解決方法之初,設計師們就面臨著一項艱巨的任務——當時蘇聯境內沒有一家蒸汽機車制造廠有過設計和制造動輪軸重超過18 t的蒸汽機車的經驗。而當時的初步計算表明,制造一種能夠承受這種軸重的板式車架(用于所有以前的蘇聯制造的蒸汽機車)幾乎是不可能的任務。這種蒸汽機車需要早已在美國蒸汽機車上廣泛使用的桿式車架,但即便這樣,蘇聯依然沒有制造它們的經驗。
鐵道人民委員會決定先從ALCO和Baldwin各自采購5臺動輪軸重為23 t的實驗性蒸汽機車,經過測試后,開始在蘇聯制造類似的機車。這種類似的情況后來在S型和Ss型電力機車,以及DA型和TE1型內燃機車上重復出現。
TA型(ТА;TA-10000號~TA-10004號)
ALCO為鐵道人民委員會制造了5臺“德克薩斯”,定型為TA型,號段為TA-10000號~TA-10004號。TA型機車采用由釩鋼制成、厚度為140 mm的桿式車架。直徑為1520 mm的動輪,采用輻條式設計。煤水車前轉向架安裝輔助汽缸,第1輪對和第2輪對兩側由連桿連接;煤倉底部安裝機械式自動加煤機。

機車鍋爐的火箱采用放射式設計,安裝有熱虹吸管和循環管。鍋爐配備了“Elesko-E”式小管雙回轉過熱器。一個給水加熱器安裝于煙箱頂部。
TA型蒸汽機車的設計速度為85 km/h。

TB型(ТБ;TB-10005號~TB-10009號)
BLW為鐵道人民委員會制造了5臺“圣達菲”,定型為TB型,號段為TB-10005號~TB-10009號。
TB型機車采用由釩鋼制成、厚度為140 mm的桿式車架。直徑為1520 mm的動輪,采用輻條式設計。煤水車前轉向架安裝輔助汽缸,第1輪對和第2輪對兩側由連桿連接;煤倉底部安裝機械式自動加煤機。

機車鍋爐的火箱采用放射式設計,有4臺TB型機車安裝熱虹吸管和循環管。鍋爐配備了“Elesko-E”式小管雙回轉過熱器。
TB型蒸汽機車的設計速度為85 km/h。

測試運行
1931年,TA型和TB型機車分別在ALCO和BLW制造完成,同年10月送往列寧格勒無產階級工廠組裝,并被鐵道人民委員會分配至位于烏克蘭蘇維埃社會主義共和國南部的凱瑟琳鐵路局⑺管內進行測試運行。
在測試過程中,TA型和TB型機車產生了235.36~245.1 kN的牽引力,在使用輔助汽缸的情況下,牽引力高達294.20 kN。然而,鐵道人民委員會很快就發現,由于動輪軸重比線路允許值高12%,這些蒸汽機車很容易在鋪設Ⅱa型鋼軌的線路上發生翻車事故。結果,這2款機車在運用一段時間后退役。有說法稱,這2款機車直到1956年初還在斯大林鐵路局機車序列中。

技術數據表

英語小知識
- Booster engine:輔助汽缸
- Thermic siphon (syphon):熱虹吸管
注釋
- ⑴英語:American Locomotive Company。
- ⑵英語:Baldwin Locomotive Works。
- ⑶英語:Lima Locomotive Works。
- ⑷俄語:Ворошиловградский (Луганский) паровозостроительный (тепловозостроительный) завод имени Октябрьской революции。
- ⑸俄語:Улан-Удэнский локомотивовагоноремонтный завод。
- ⑹“每延米重量”意指每米重量,在本文中的單位值為kg/m。
- ⑺俄語:Екатерининская железная дорога;烏克蘭語:Катерининська зал?зниця。凱瑟琳鐵路局成立于1882年,先后由俄羅斯帝國鐵道部、蘇俄鐵道人民委員會以及蘇聯鐵道人民委員會管理。1936年1月4日,凱瑟琳鐵路局更名為斯大林鐵路局。1961年11月15日,斯大林鐵路局更名為第聶伯河沿岸鐵路局至今。
文章聲明
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資料參考來源
- 《Опытные грузовые паровозы》,V.A.Rakov 著,《Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955》,第270頁~第271頁
- 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
完稿時間:2021年11月1日
A0級發表時間:2021年11月1日








