鐵路科普:韶山4B型貨運(yùn)電力機(jī)車(SS4B)

韶山4B型電力機(jī)車(SS4B),是中國鐵路使用的電力機(jī)車車型之一,是由株洲電力機(jī)車廠和株洲電力機(jī)車研究所共同研制的雙機(jī)重聯(lián)8軸大功率干線貨運(yùn)電力機(jī)車。韶山4B型電力機(jī)車是在韶山4(改)型電力機(jī)車基礎(chǔ)上,消化吸收國外引進(jìn)機(jī)車的先進(jìn)技術(shù),設(shè)計理念強(qiáng)調(diào)以安全、可靠、互換性為前提,同時考慮提高機(jī)車性能。國家能源投資集團(tuán)(原神華集團(tuán))是韶山4B型電力機(jī)車的唯一用戶,除首兩臺為試制機(jī)車外,其余258臺韶山4B型機(jī)車均為國家能源集團(tuán)旗下各鐵路公司的企業(yè)自備車,作為神朔鐵路、朔黃鐵路、大準(zhǔn)鐵路、包神鐵路煤炭運(yùn)輸?shù)闹髁C(jī)車。 1980年代中期,我國分別從歐洲、日本、蘇聯(lián)購買了8K、6K、8G型電力機(jī)車,其中8K、6K型機(jī)車均為當(dāng)時世界上技術(shù)最先進(jìn)的直流相控電力機(jī)車車型。在購買8K、6K型機(jī)車的同時,我國同時引進(jìn)了相關(guān)技術(shù),應(yīng)用于后來研制的一系列國產(chǎn)電力機(jī)車。1991年11月,中華人民共和國鐵道部向株洲電力機(jī)車廠、株洲電力機(jī)車研究所下達(dá)了《韶山4B型電力機(jī)車設(shè)計任務(wù)書》的通知,要求按照電力機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、簡統(tǒng)化的設(shè)計原則,在繼承韶山4型電力機(jī)車成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上,吸收消化國外引進(jìn)的8K、6K、8G型機(jī)車先進(jìn)技術(shù),研制韶山4B型電力機(jī)車。 1995年7月,原鐵道部和中國鐵路機(jī)車車輛工業(yè)總公司(現(xiàn)中國中車股份有限公司)代表在株洲電力機(jī)車廠召開了韶山4B型電力機(jī)車設(shè)計審查會議,通過了機(jī)車的設(shè)計方案。1995年12月14日,第一臺韶山4B型電力機(jī)車(SS4B-0001)在株洲電力機(jī)車廠總組裝分廠完成試制。根據(jù)鐵道部的統(tǒng)一安排,韶山4B型0001、0002兩臺機(jī)車于1996年8月至1997年1月在鄭州鐵路局西安鐵路分局寶雞機(jī)務(wù)段進(jìn)行運(yùn)用考核,在寶成鐵路北段寶雞至秦嶺區(qū)段擔(dān)當(dāng)貨運(yùn)牽引任務(wù),由秦嶺補(bǔ)機(jī)隊負(fù)責(zé)運(yùn)用,期間累計運(yùn)行3萬多公里;1997年1月至1998年1月期間,兩臺機(jī)車赴北京,在中國鐵道科學(xué)研究院環(huán)形鐵道試驗基地進(jìn)行全面型式試驗,其中包括機(jī)車稱重、牽引試驗、動力學(xué)試驗等項目。1998年10月至2000年2月,鐵道部又將兩臺機(jī)車轉(zhuǎn)配上海鐵路局福州鐵路分局邵武機(jī)務(wù)段進(jìn)行運(yùn)用考核,擔(dān)當(dāng)鷹廈鐵路北段邵鷹段的貨運(yùn)牽引任務(wù)。試驗結(jié)果顯示,韶山4B型電力機(jī)車可靠性高、運(yùn)行故障率低,未因質(zhì)量問題發(fā)生機(jī)破,尤其受電弓、牽引電動機(jī)、抱軸裝置等部件的故障率極低,大大地方便了日常維護(hù)保養(yǎng)。試驗完畢以后,兩臺機(jī)車返回株洲電力機(jī)車廠封存。2001年1月13日,韶山4B型電力機(jī)車通過了原鐵道部科技成果鑒定。 由于韶山4B型電力機(jī)車以安全性、可靠性為前提進(jìn)行設(shè)計,在技術(shù)性能上明顯比韶山4(改)型機(jī)車更為優(yōu)勝,采用了三段不等分半控整流橋控制電路、功率因數(shù)補(bǔ)償裝置、微機(jī)控制技術(shù)、故障自動檢測系統(tǒng)、雙劈相機(jī)輔助電路系統(tǒng)、斜拉桿低位牽引方式等先進(jìn)技術(shù)。但由于韶山4B造價較高(每臺韶山4B型機(jī)車價格約每臺1400萬元人民幣,每臺韶山4改型機(jī)車價格每臺約1000萬元人民幣),因而原鐵道部并沒有采購韶山4B型機(jī)車,轉(zhuǎn)而大批量采購更為經(jīng)濟(jì)的韶山4改型電力機(jī)車。相反,韶山4B型機(jī)車的可靠性、安全性對地方鐵路公司而言更具吸引力,這些公司有較大的資金投入,并傾向采購免維護(hù)或少維護(hù)產(chǎn)品。 主營煤礦開采、運(yùn)輸?shù)难肫笾袊袢A集團(tuán)于1998年采購了首批28臺韶山4B型機(jī)車,滿足神朔鐵路電氣化改造的需要,在神木北至神池南區(qū)段運(yùn)用;隨后又在2002年采購了15臺韶山4B型電力機(jī)車在朔黃鐵路神池南至黃驊港區(qū)段運(yùn)用。在2003年至2011年間,神華集團(tuán)先后多次為神朔鐵路、朔黃鐵路、大準(zhǔn)鐵路、包神鐵路訂購了大批韶山4B型電力機(jī)車,擔(dān)當(dāng)煤炭運(yùn)輸任務(wù)。截至2011年11月,株洲電力機(jī)車廠累計生產(chǎn)了260臺韶山4B型電力機(jī)車,除首兩臺為試制機(jī)車外,其余258臺均全部交付神華集團(tuán)旗下各鐵路公司運(yùn)用,分別配屬大準(zhǔn)鐵路公司點貸溝機(jī)務(wù)段、神朔鐵路公司神木北機(jī)務(wù)段、朔黃鐵路公司肅寧北機(jī)輛分公司、包神鐵路公司東勝機(jī)務(wù)段。雖然上述機(jī)車屬于神華集團(tuán),但仍裝有中國鐵路路徽(而后來購入的HXD1型及HXD2型機(jī)車,則不再安裝路徽)。而本型機(jī)車中的0267號,是我國生產(chǎn)的最后一輛“韶山”系列電力機(jī)車。 韶山4B型電力機(jī)車是雙機(jī)重聯(lián)的8軸大功率干線貨運(yùn)用電力機(jī)車,由兩節(jié)完全相同的四軸機(jī)車通過中間車鉤和橡膠聯(lián)掛風(fēng)擋連接而成,每節(jié)車為一個完整系統(tǒng),設(shè)有一個司機(jī)室。兩節(jié)機(jī)車之間設(shè)有內(nèi)部電氣重聯(lián)控制電纜(內(nèi)重聯(lián))和空氣制動系統(tǒng)的重聯(lián)控制風(fēng)管,并有中間走廊連通,車頂設(shè)有25千伏高壓連接線,可由司機(jī)在任何一端司機(jī)室對機(jī)車進(jìn)行控制,兩節(jié)機(jī)車也可以分離作為兩臺四軸機(jī)車獨立運(yùn)行。機(jī)車持續(xù)功率6400千瓦,軸式為2×(Bo-Bo)。機(jī)車兩端并設(shè)有重聯(lián)裝置,可以與另外一臺八軸電力機(jī)車連接(外重聯(lián)),組成16軸車組進(jìn)行重聯(lián)運(yùn)行。 韶山4B型電力機(jī)車的結(jié)構(gòu)布置與韶山4型機(jī)車基本相同,采用雙側(cè)縱向內(nèi)走廊、斜對稱布置;機(jī)車車體中部設(shè)變壓器室。每節(jié)機(jī)車司機(jī)室之后車頂裝一臺TSG3-630/25型單臂受電弓(仿制8K型機(jī)車受電弓)、中部變壓器室車頂裝一臺主斷路器。機(jī)車車體為整體承載式結(jié)構(gòu),采用高強(qiáng)度低合金鋼板全焊接結(jié)構(gòu),并借鑒了8K型電力機(jī)車的車體模式,采用了大頂蓋和高臺架結(jié)構(gòu)。機(jī)車通風(fēng)冷卻系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的車體側(cè)大面積百葉窗通風(fēng)方式。 機(jī)車主電路采用了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu),整流系統(tǒng)為大功率晶閘管和二極管組成的不等分三段半控橋相控整流調(diào)壓電路,擁有三級磁場削弱控制功能,機(jī)車實現(xiàn)相控?zé)o級調(diào)壓。機(jī)車主電路增設(shè)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置,改善了電網(wǎng)的供電質(zhì)量;同時增加加饋電阻制動,改善了機(jī)車低速時的電制動性能。輔助電路系統(tǒng)方面,韶山4B型機(jī)車率先采用雙劈相機(jī)系統(tǒng),每節(jié)機(jī)車均設(shè)有兩臺劈相機(jī),提高了輔助供電系統(tǒng)的可靠性和電壓、電流的三相對稱性。 韶山4B型機(jī)車的有觸點控制電路部分與韶山6B型機(jī)車基本相同;而電子控制系統(tǒng)方面采用了微機(jī)控制診斷系統(tǒng),是源自8K型電力機(jī)車的國產(chǎn)化微機(jī)控制技術(shù),取代了韶山4(改)型機(jī)車使用的模擬電子控制方式,并且同時被應(yīng)用于韶山8型電力機(jī)車。微機(jī)控制技術(shù)不但使韶山4B型機(jī)車具有恒流啟動準(zhǔn)恒速運(yùn)行控制的牽引特性和恒制動力準(zhǔn)恒速控制的制動特性,而且實現(xiàn)了機(jī)車數(shù)據(jù)信息傳輸、數(shù)據(jù)儲存功能,方便機(jī)車故障診斷和處理。此外,韶山4B型機(jī)車還具有機(jī)車軸重轉(zhuǎn)移補(bǔ)償、防空轉(zhuǎn)防滑行保護(hù)等功能。 機(jī)車行走部為四臺兩軸轉(zhuǎn)向架。懸掛系統(tǒng)與韶山3型電力機(jī)車基本相同,一系懸掛采用軸箱螺旋彈簧與彈性定位的獨立懸掛結(jié)構(gòu),配置油壓減振器;二系懸掛采用橡膠堆支承加油壓減振和摩擦減振的懸掛結(jié)構(gòu)。相比韶山4型的平行牽引拉桿結(jié)構(gòu),韶山4B型、韶山4改型機(jī)車的牽引力傳遞系統(tǒng)均參照應(yīng)用了8K型機(jī)車的中央低位斜拉桿推挽式牽引裝置,具有動力學(xué)穩(wěn)定性好、粘著利用率高的優(yōu)點。機(jī)車的牽引力傳遞由軸箱及拉桿、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架及中央低位單牽引斜拉桿傳遞到車體上。機(jī)車牽引電動機(jī)采用8臺由株洲廠與日立公司聯(lián)合設(shè)計生產(chǎn)、同樣被韶山6B型電力機(jī)車使用的ZD114型直流牽引電動機(jī),采用中電壓、帶補(bǔ)償繞組、半疊片結(jié)構(gòu),額定功率800千瓦,其懸掛方式為滾動抱軸鼻式懸掛,并采用單側(cè)剛性直齒傳動,取代了韶山4型的雙側(cè)剛性斜齒傳動、電機(jī)抱軸式半懸掛方式。 車輛保存 韶山4B型0001號機(jī)車,在2000年完成試驗后返回株洲廠封存。 韶山4B型0002號機(jī)車,在2000年完成試驗后返回株洲電力機(jī)車廠封存。2011年,為了配合株洲湘江風(fēng)光帶的建設(shè),株洲電力機(jī)車廠捐贈了韶山4B型0002號A節(jié)機(jī)車,安放在湘江風(fēng)光帶火車頭廣場(株洲大橋一橋河西橋頭),于2011年5月起向公眾開放展示。
保存在株洲火車頭廣場的韶山4B型0002號機(jī)車A節(jié)車