熊城辫子客:苏联YaTB-1无轨电车

2021-06-12 23:29:38 尼伯龙根工厂

原创锅炉房老王尼伯龙根工厂1月31日

研制背景与历程

“共产主义就是苏维埃政权加全国电气化。”

——列宁,1920年

就在伟大导师提出这句口号的同年,新生的苏维埃政权制定了全俄电气化计划,着手兴建大量火力、水力发电站,为工业建设铺平了道路。苏联政府对电气化交通有近乎于痴迷的追求,在莫斯科等大型城市建成了发达的有轨、无轨电车通勤网络。1935年末,莫斯科的无轨电车线路总里程达到22公里,共有61辆无轨电车上路运营。时任莫斯科州州委第一书记赫鲁晓夫非常重视无轨电车线路的发展,要求继续扩大建设规模,计划包括沿莫斯科中心城区花园环路兴建的环行线,将无轨电车运营总里程增加到52公里,运营车辆再增加250辆——除了莫斯科之外,其他一些苏联大城市也需要大批配备无轨电车,很有必要专门安排一家工厂进行无轨电车的设计与生产,同时还需要一个国产化程度更高、更为现代化的新车型。

早在1933年,苏联自主建造的首款无轨电车——以老布尔什维克拉扎尔·卡冈诺维奇命名的LK-1型就已经在莫斯科上路运行了。截至1935年,该系列5个型号一共建造了84辆,其中62辆在莫斯科运行。这一系列电车是七拼八凑的产物,由多个厂家联合生产,设计粗糙,可靠性差、绝缘性能不佳,雨雪天气甚至会漏电。雅罗斯拉夫尔汽车厂曾有生产重型车辆和LK电车底盘(其实就是Ya-6客车底盘)的经验,设计新车型的任务被交给了这家工厂。

1932年,顿河畔罗斯托夫公交系统工程师索伯列夫用Ya-6公交车改装了一辆试验无轨电车。

以卡冈诺维奇命名的LK系列无轨电车,该系列5个型号产量都很少。

1935年10-11月间,雅罗斯拉夫尔汽车厂总工程师维克多·奥塞普楚戈夫(Viktor Osepchugov)赴英国采购两辆无轨电车,作为设计新车型的参考样本。1935年秋季,雅罗斯拉夫尔汽车厂设计部门开始设计新车型,同时着手准备开展生产工作,并建造两辆样车。1936年初,在被问及新型电车应该安排在何处生产时,重工业委员奥尔忠尼启则回答:“那就让雅罗斯拉夫尔汽车厂来生产吧!”,这时候第一辆样车已经完成。3月份,如下的电车相关生产工作被安排给雅罗斯拉夫尔汽车厂:

·两个半月内掌握无轨电车生产技术。

·以建造完成的两辆样车为蓝本,在本年度完成250辆无轨电车的生产任务(1936年度生产计划之外追加任务)。

·在电车投入运营之后,按照反馈进行返工和改进。

如同苏联时期的很多项目一样,雅罗斯拉夫尔汽车厂的无轨电车项目就这样仓促上马了,厂长叶列宁(V·A·Elenin)对这个项目全权负责。厂里已经没有足够的地方容纳新的生产任务,为此,厂办学校的校舍被占用,用于建立新的无轨电车生产部门。内饰的制造放在更衣室进行,金属部件生产放在铸造车间,礼堂被用来组装车载空压机。工厂院子里搭起了大帐篷,车身就在这下面进行组装。奥塞普楚戈夫继续负责带领团队设计车身,其他的一些专家被调来协助设计刹车、电机和电路等子系统。鉴于雅罗斯拉夫尔汽车厂没有木材加工能力,木制构件的干燥和加工也被分配给其他的厂家。

雅罗斯拉夫尔汽车厂车标。

雅罗斯拉夫尔是一座历史悠久的城市,属于五座环绕莫斯科修建的“金环城”之一。它的市徽上有熊的形象,所以也被称为“熊城”。

新型无轨电车被按照工厂名称命名为YaTB-1,首辆量产批次车辆原定于在1936年“五一”节当天下线,但应该由高尔基汽车厂、斯大林汽车厂、车里雅宾斯克拖拉机厂等兄弟厂家提供的车轮、蜗杆和车轴等重要部件却迟迟未能如数交付,第一辆YaTB-1直到7月25日才下线。生产一直持续到1937年11月,一共生产了450辆,之后转产优化过设计的YaTB-2型电车。苏德战争爆发之前,雅罗斯拉夫尔生产的无轨电车已经在全苏联的11座城市运行。

现代复原的YaTB-1无轨电车,列宁格勒公交涂装。

结构特征

车身与底盘

YaTB-1无轨电车是一种高地板客车,采取非承载式车身设计,底盘为专门开发的电车底盘。由于该车的电动机装在左侧地板下面,还略向左前方偏置,所以底盘总成并不是对称的梯形。只有右侧的大梁才是完整的,左侧大梁从前门靠后的位置截断,置入一个向左倾斜的电机框架,电机框架的右侧与车身中心轴线基本平行。维修电机时,需要先拆除车内靠左的两排座位,之后才能开启检修盖板。

位于底盘左侧的电机,通过四个撑脚固定在电机框架上。

车身略呈流线型,为全木结构,车身外部覆有薄钢板蒙皮,空车身重量达到3吨,非常笨重,制作车身耗费的工时也占到了总工时的78%。如果出现损坏,车身理论上是可以整体从底盘上拆下维修或重造的。为了方便检修,地板上布置有若干检修盖板。相较于之前的LK系列电车850mm的地板高度,YaTB-1的地板高度只有660mm,车门下缘距离地面只有170mm,成年人只需一步就可以迈进车内。车身最前方装有用厚钢板做成的保险杠,通过若干较厚的木制基座固定在车身上。

略呈流线型的车尾,带有登车梯和受电杆支架。

左侧视角与保险杠。该车并没有预留独立的驾驶员门,这个缺陷在后来的YaTB-2上得到了弥补。

在车身右侧开有两个折页门,宽约730mm,相对窄小。前门位于前轮之后,后门位于比后轮稍微靠后的位置。折页门在气动装置的控制下开闭,气动装置收纳在门框上方的箱状结构里面。该车前方设有两扇体积巨大的检修盖板,盖板向左右对开,几乎占满了整个前脸,里面布置着控制单元和电子元件。车身左侧有9扇车窗,右侧有7扇,在需要通风时,可以把车窗玻璃降下,收进车身夹层里。

车门一侧。

侧窗与窗帘,侧窗上缘带有向外突出的雨遮。

YaTB-1无轨电车的座位都是舒适的软沙发座,驾驶座的高度可以调节。该车一共有33个乘客座位,另外可以容纳站立乘客17名,设计载客容量50名,比LK系列少5名。早期生产的车辆没有安装将司机室与乘客室分隔开来的隔墙,只在司机后面悬挂了一块帘子,后来生产的车辆才配备了带有玻璃窗的木制隔墙。

载客区总览,可见在靠过道一侧带有扶手的沙发座,以及后段横置座位和靠近后门的独立售票员座。车厢顶部没有设置扶手,车门上方有容纳气动开闭装置的箱体。

从后门位置往前看,横置座位下面是凸起的后轮轮窝。

最后一排的贯通座,座位下面有电热器。

木条地板。

前门和隔墙,车顶装有照明灯。

隔墙上方记载着车辆编号和座位数、站立乘客数,这是从英国无轨电车上面学来的。

没有隔墙的早期型号,座椅造型也略有区别。

YaTB-1无轨电车自重9.5吨,满载重量13吨,从制造第10辆车的时候采取了轻量化改进,把自重下降到了9吨左右。

车桥

YaTB-1无轨电车为后轮驱动。轮毂、轮胎、轮辋、前轴、转向系统和其他一些部件均取自同厂YaG-4载重汽车,轮胎直径要大于之前的LK系列电车。YaTB-1无轨电车前后悬挂均为半椭圆板簧结构,板簧后部通过销钉连接在基座上,而前部却并没有和车体直接固定,底盘在重量作用下直接与板簧前部接触,乘客较多时,车身姿态会略微后倾。

后桥和向左偏置的减速器

YaTB-1无轨电车前轴为转向轴,转向机没有助力装置,方向盘沉重,但该车总体上比LK系列电车要容易控制一些。受电机偏置左侧的影响,后轴减速器也相对于车身中轴线向左偏置250mm,两个半轴不一样长,蜗杆传动提高了行驶平顺性,降低了噪音。

气动与电力设备

YaTB-1无轨电车装有一台三缸空气压缩机,由一个独立的电机带动,为气动刹车、车门开闭机构提供压缩空气,同时也可以用来为轮胎充气。值得一提的是,该车的雨刷也是气动的。

YaTB-1无轨电车依靠550V的架空双线接触网供电,车载电力设备包括:

·DTB-60牵引电动机

·起动与制动电阻器

·变阻器及接触器控制系统

·换向控制器

·压缩机电机

·车外照明电路,含大灯、尾灯、喇叭等

·车内照明电路,含驾驶室照明灯、客舱照明灯

·电热器,用于冬季车内供暖

DTB-60电机功率为60KW,呈筒状,重约590kg,LK系列使用的牵引电机也是这一种。

DTB-60牵引电机。由于对速度要求不高,现代的许多电车依然是60KW的动力水平。

传动轴

固定在前脸上面的车大灯,应该是套用了现成产品。

固定在轮眉上的转向灯。

车标。

电车顶部设有一对5.9m长的受电杆,顶端装有滚轮式集电器,底部固定在陶瓷绝缘基座上。受电杆基座后方的箱体结构容纳的是制动电阻器。

顶部视角,可见受电杆基座。

司机使用间接非自动变阻器-接触器控制系统控制车速。通过踩下油门踏板,司机对高压接触器发出低电压信号进行控制。司机前方是高压配电箱,由两扇开有通风槽的大型检修盖板覆盖。司机一侧布置有11组调速电阻,右侧则为两组整流器。蓄电池和继电器布置在地板下面。

车首检修盖板开启状态,靠下位置的小盖板后面是前方拖车钩。

框架里的圆盘状装置就是调速电阻。

连接牵引杆的状态。

驾驶位,司机左手边的是换向器控制杆,右手边是手刹。由于电车不存在变速箱,所以也就没有离合器,脚底下两个踏板就够了。

冬季取暖装置包括6组电热器,可以在冬季寒冷时为车内人员取暖,此外还装有防止挡风玻璃结雾的电动加热装置。

该车最高时速为40km/h,部分车辆在翻修时换装了DK-201B电机,功率上升23%(74KW),最高时速也提高到55km/h。

制动系统

和现代的无轨电车一样,YaTB-1无轨电车制动系统事实上是两套独立的电、气系统,有4种不同的作用。

1.再生制动:牵引电机高速运行时,按照电动机的可逆性原理,它会将动能转化为电能,产生的高压电流输回供电网络。

2.电阻制动:当牵引电机产生的电流电压小于接触网电压时,制动电阻器开始作用,此时来自牵引电机的电流进入位于车顶的电阻器,变成热量消耗掉。

3.摩擦制动:直接使用气动刹车进行快速、强力的制动,在刹车蹄片的作用下,车辆可以完全刹停。YaTB-1无轨电车是苏联最早使用气动刹车的车辆型号之一,其摩擦制动功能和电阻制动、再生制动互不干涉,在任何速度区间均可使用。

4.驻车:传动轴装有一驻车装置,停放时拉起手刹杆进行驻车。

车顶受电杆基座之后的“大鼓包”即为制动电阻器,如今的电车依然装有这一装置,近年经常被不明就里的乘客误认为空调主机,在乘坐非空调车辆时闹出了很多笑话。

传动轴上面的驻车制动器。

运营历史

1936年8月5日,车身涂装成蓝、绿、黄三色的YaTB-1无轨电车在莫斯科投入运营,其优雅的外观引起了很多市民的兴趣,《真理报》也对此进行了报道:

“雅罗斯拉夫尔汽车厂生产的新型无轨电车开始在莫斯科上路运行。和以前的型号相比,新型电车要先进得多。该车配色雅致美观,配有34个舒适的座位,还有用来在冬季取暖的6个电热器,车门可以像地铁车门一样自动开闭。该车内饰很有格调,一旦电网供电中断,那么车内的两盏电灯还可以靠蓄电池继续点亮。司机座椅也很舒适。新电车行驶起来安静、平稳,这要归功于半轴和减震弹簧设计出色。”

同年,列宁格勒的公交系统也接收了YaTB-1无轨电车,首批4辆被用于10月21日在涅瓦大街开行的无轨电车1路运营。此外基辅也接收了一批该型电车。次年,顿河畔罗斯托夫的公交系统也配备了15辆YaTB-1无轨电车,第比利斯也接收了一些。苏德战争爆发之后,雅罗斯拉夫尔汽车厂被迫停产,1941年秋季时,苏联全境已有800辆左右的无轨电车在运行,其中莫斯科有540余辆,列宁格勒133辆,其余车辆分布在第比利斯、基辅、哈尔科夫、巴库、斯大林诺和顿河畔罗斯托夫等重要工业城市。

德国入侵苏联之前,在苏联各地运营的YaTB-1无轨电车,各个城市的涂装有所不同,除了蓝、绿、黄三色涂装之外,至少应该还存在蓝白、全绿和红色的版本。

全绿色涂装YaTB-1无轨电车复原图。

1941年11月莫斯科战役之前,有105辆无轨电车被通过铁路运输的方式转送到古比雪夫,其中的一些后来又被转送到车里雅宾斯克和斯维尔德洛夫斯克,于是这两个城市也分别在1942年和1943年有了自己的无轨电车系统。在这105辆无轨电车之中,有50辆在1943年又被送回莫斯科,还有一些转送到新西伯利亚的车辆,由于当地缺乏线网而无法投入运营,一直停放在火车站,后来也被运回了莫斯科,莫斯科公交系统对一些从外地送回的车辆进行了翻修。1947年,莫斯科的10辆YaTB-1无轨电车在图西诺飞机制造厂进行了翻修,之后送到高尔基市开行新的无轨电车线路。在德占时期,斯大林诺的一条无轨电车线路仍在继续运行。

苏德战争早期的照片,可能摄于第一次哈尔科夫战役期间,背景中有三辆充当路障的YaTB-1无轨电车,其中一辆已经烧毁。木质车身的客车在过火之后,由于木质的承重结构受损,外部的金属蒙皮会发生坍塌。

莫斯科战役期间,由于停电,莫斯科市内的电车无法运行,被集中停放在总站和维修场里。

列宁格勒围城期间,电车也同样无法开行,图中这些停放在路边的YaTB-1无轨电车已经被德军的炮火损毁。

1943年4月25日,在架线和总站设施布置完毕后,6辆来自列宁格勒的YaTB-1无轨电车(车号4、5、10、12、13、14)在基洛夫市投入运营。有趣的是,这些车辆的修理工作是在基洛夫市第1消防站由消防站机修班完成的。

战争胜利之后,莫斯科、列宁格勒、哈尔科夫和基辅幸存的YaTB系列电车(YaTB-1、YaTB-2、YaTB-4/4A)接受了翻修和现代化改造,换装了新的座椅和车窗、木质的车顶也被更换成金属材质,制动系统和电气系统也进行了改进,后来更是重新制作了金属结构为主的车身。1944-1947年间,莫斯科的YaTB系列电车先是在图西诺飞机制造厂进行翻修,后来,翻修任务被移交给了新成立的莫斯科电车修造厂。经过翻修和改造的电车被称为YaTB-1M,后来又改称MTB-10,MTB-10外观与新型的MTB-82无轨电车相似,但底盘还是旧的,是个换汤不换药的产物。雅罗斯拉夫尔汽车厂的无轨电车生产在战后一直没有得到恢复,该厂在战前设计,还没来得及投产的YaTB-5成为了MTB-82的原型。

列宁格勒电车修造厂也对当地的YaTB系列无轨电车进行了改进,哈尔科夫的YaTB电车被改得面目全非,强行安装了MTB-82的车窗,更换了新的蒙皮,电机位置也被改动,一直运营到50年代中期。

1941年秋季,一些车况较差的YaTB系列无轨电车的座位和车门被拆除,改成货运车辆,用于运送木柴、食物和小件货物,还有一辆被用于运输回收的高射炮炮弹壳。货物可以从车窗和车门框处塞进去,直到塞满车身,装不下了为止。为了运输大件货物,某些车辆的车身被改成了货斗。鉴于货运线路并不总是处于无轨电车线网之内,这些“货运无轨电车”还配备了一种被称为“钓鱼竿”的装置,可以通过电线将接触网的电流引出,支持车辆电机在短距离内脱网运行。

莫斯科用YaTB-1无轨电车改装的货运车辆。

YaTB-1的木制车身设计寿命只有10年,40年代末的时候陆续报废,某些经过翻新的车辆一直使用到60年代,例如莫斯科的MTB-10就一直服役到1968年才退役。

战后,有少量YaTB-1在经过翻修后被转移到拉脱维亚的里加运营。

优点与问题

相较于LK系列,YaTB-1无疑是技术上的飞跃——气动刹车、气动折页门和雨刷的应用都尚属首次,之前的无轨电车和有轨电车都没有这些配置(没错,LK系列看着也挺像那么回事,但就是连雨刷都没有)。把马达偏置在地板下面的设计降低了地板高度,使得乘客上车时不必像以前一样“三级跳”。驱动轴的蜗轮蜗杆传动机构有效减少了运行噪音,使客舱内变得静谧,司机座席的高度可以调节,不同身高的司机师傅都可以用最舒服的姿势操作车辆,减少了司机的劳动强度。

然而,雅罗斯拉夫尔的电车长子远非完美无缺,在经过一段时间的运营之后,它们暴露出了许多问题:

·该型电车最为致命的弱点是木制车身过于沉重,自重高达9.5吨,比起LK-1有增无减,不过在经过优化之后,从第10辆开始,车重已经下降到8.9吨。

·YaTB-1无轨电车的一些重要部件,如动力总成、传动轴、蜗轮和半轴的可靠性不佳。没用多长时间,性能就会下降,故障频发,经常在运营途中瘫痪,这时就只能拖回车队修理。如果传动轴失灵,那么电阻制动和手刹都会失效。在实际运行中,还出现了传动轴从万向节上脱开,打断刹车气管,导致车辆完全失控的状况。事后分析,发现原因在于驻车装置受力过大,导致传动轴、螺杆和半轴频繁损坏。

·自从投入运营以来,该车型已经发生了113起后轴减速器故障,原因在于滚针轴承存在缺陷,斯大林汽车厂制造的蜗轮、蜗杆也有加工不当的问题。汽车工业的主管部门组织调查委员会进驻雅罗斯拉夫尔汽车厂调查,得出的结论是现在的这种减速器不能再这样生产下去了。1937年2月1日-25日间,为了消除减速器的缺陷,雅罗斯拉夫尔厂的电车生产工作暂停,计划出现延误。令人感到揪心的是,一些尚未完成的木制车身被露天放在街道上,春季降水导致部分构件腐坏,无法继续使用。

委员会最终采用了苏联时期的日常操作——在厂里揪出了“坏分子”,6月时,叶列宁厂长被撤职,委员会宣称:“厂里发现了人民公敌,前厂长叶列宁做了许多坏事,他阻挠生产,破坏生产设备,对生产的薄弱环节下黑手……这就是这家工厂生产的无轨电车质量差的原因”。

·YaTB-1无轨电车车头部位的高压设备密封不严,雨天雪天容易漏水,水渗入电路之中,导致漏电,LK系列电车的老毛病到这时候依然没有改观。漏电会让操纵系统出现故障,严重时甚至会引发火灾。位于车身下方的蓄电池、继电器等低压电器也同样存在绝缘失灵的问题,又造成了更多故障。高压设备布置在车头也给维修工作带来了诸多不便,缺少绝缘箱严重影响了司机的工作环境。

·YaTB-1无轨电车的气动系统输气管容易冻结阻塞,导致压缩机和气刹失灵,这是非常严重的缺陷。

·受电杆的问题也不小,即便在低速行驶时,顶端的滚轮式集电器的转速也高得可怕,每分钟要转上几千圈,很快就磨坏了,平均寿命只有8-10天,而更换滚轮又非常麻烦,导致因为滚轮磨损而无法运营的电车长期在总站里堆积如山。1938年时,新型的石墨滑动式集电靴开始使用,它的寿命明显延长,不但可以顺畅地沿着导线滑动,而且可以对导线不够平整的地方进行“润滑”,现代的无轨电车仍然在使用这种集电靴。

电车趴窝,闻讯开着卡车赶来的维修工人在修理受电杆。

现存车辆

一些YaTB-1无轨电车在退役之后被改装成了宿营车和工具间,但基本都没有保存下来。70年代时候,为了拍摄反映二战和战前时期的历史片,一辆YaTB-1被作为电影道具修复,但在拍摄一部列宁格勒围城战主题的电影时导演以“剧情需要”为理由,把这辆无轨电车可耻地烧掉了。

1996年10月,无轨电车爱好者阿列克谢·贡塔雷夫偶然在圣彼得堡附近的高尔科夫斯科耶发现了一辆破败不堪的YaTB-1无轨电车,它被当地人当作储物间使用。经过和所有者协商多年之后,贡塔雷夫和伙伴们终于在2000年将车辆买下,运回圣彼得堡进行复原,2004年3月修复完毕,并在同年5月出现在庆祝圣彼得堡开埠301周年的庆祝仪式上。如今,这辆YaTB-1无轨电车长期陈列在圣彼得堡电车博物馆供人参观,有时会出现在老爷车游行和电影片场。

阿列克谢·贡塔雷夫与他发现的YaTB-1无轨电车残骸合影。

刚拖回圣彼得堡时候的状态,车身已经非常残破,需要用木方撑住车顶。

正在修复中的YaTB-1无轨电车。

修复完毕的YaTB-1无轨电车进行静态和动态展示。

贡塔雷夫驾驶YaTB-1无轨电车,他应该是俄罗斯唯一一个驾驶过几乎全部型号苏俄无轨电车的人。

俄罗斯的二战重演爱好者乘坐YaTB-1无轨电车。

YaTB-1无轨电车与现代无轨电车同框。2020年,莫斯科市政府决定拆除大部分的无轨电车架空线路,仅保留一条线路作为纪念。无轨电车将会被中国制造的新能源车辆代替,曾经的“世界第一无轨电车通勤网络”即将成为绝唱。

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