【鐵道科普】從“板磚”到“螃蟹”——VL65型電力機(jī)車和EP1型電力機(jī)車(下篇)

本文作者:西瓜昌真濕基(B站和百度昵稱:寧柳跨越)
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設(shè)計(jì)
VL65型機(jī)車設(shè)計(jì)運(yùn)用于1520毫米軌距、接觸網(wǎng)電壓為25千伏50赫茲的交流電的條件下牽引旅客列車或者是貨運(yùn)列車。如有必要,兩臺(tái)VL65型機(jī)車可以重聯(lián)運(yùn)行以牽引長(zhǎng)途貨運(yùn)列車——兩臺(tái)重聯(lián)狀態(tài)的VL65型機(jī)車的功率相當(dāng)于一組兩節(jié)設(shè)計(jì)的VL85型機(jī)車,但由于軸重、齒輪比以及牽引力不及VL85型機(jī)車,兩臺(tái)VL65型機(jī)車的重聯(lián)運(yùn)行是不切實(shí)際的。

而作為VL65型機(jī)車的衍生產(chǎn)品,EP1型機(jī)車采用了新型牽引電動(dòng)機(jī)和VVVF三相交流輔助電源、牽引電機(jī)以全懸掛取代了半懸掛,并以微機(jī)控制取代了電子控制。

EP1M型機(jī)車和EP1P型機(jī)車設(shè)計(jì)運(yùn)用于1520毫米軌距、接觸網(wǎng)電壓為19到29千伏的交流電、室外溫度為-50至45攝氏度、海拔高度可達(dá)1200米的條件下可牽引不超過24節(jié)編組的旅客列車;而EP1P型機(jī)車通過改變齒輪比將牽引力增加了16.5%,使其能夠在連續(xù)長(zhǎng)度15至20千米、坡度18‰及以上的困難區(qū)段牽引總重為1400噸的列車,但是最高運(yùn)行速度降低至120千米/每小時(shí)。

車體
VL65型機(jī)車和EP1型機(jī)車車體采用半承載廂式結(jié)構(gòu),并在側(cè)墻設(shè)有圓窗和冷卻格柵以及使用加強(qiáng)筋提高強(qiáng)度,總風(fēng)缸設(shè)在車頂。
VL65型機(jī)車和EP1型機(jī)車的司機(jī)室采用金屬板焊接而成,并且具有扁平形狀;而EP1M型機(jī)車和EP1P型機(jī)車的司機(jī)室由塑料制成并且具有流線型設(shè)計(jì)。

轉(zhuǎn)向架
與VL85型機(jī)車一樣,VL65型機(jī)車和EP1型機(jī)車采用兩系彈簧的Bo-Bo-Bo軸式,軸箱采用拉桿式定位,通過內(nèi)外圓彈簧和油壓減振器與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架連接。VL65型機(jī)車兩端轉(zhuǎn)向架與車體之間采用常規(guī)懸掛,中間轉(zhuǎn)向架與車體之間采用虎克式懸掛;而EP1型機(jī)車兩端轉(zhuǎn)向架與車體之間采用搖籃式懸掛,中間轉(zhuǎn)向架與車體之間采用四根彈性擺動(dòng)壓縮套桿作為二系懸掛,油壓減振器的位置也不同。
受電弓
VL65型機(jī)車和EP1型機(jī)車均采用雙臂受電弓,其中EP1型機(jī)車使用L1U1-01型雙臂受電弓,而EP1M型機(jī)車則使用TASS-10-01型單臂受電弓。

變壓設(shè)備
在VL65型機(jī)車和EP1型機(jī)車中,ONDTSE-5700/25-U2型變壓器用于將從接觸網(wǎng)輸入的高壓電降壓為不同的電壓,以輸送到VIP-5600UKhL2型晶閘管整流-逆變轉(zhuǎn)換器、供電柜等設(shè)備,以及在再生制動(dòng)時(shí)將牽引電動(dòng)機(jī)的電壓轉(zhuǎn)換為接觸網(wǎng)或其他列車系統(tǒng)的電壓。變壓器安裝在高壓電力機(jī)車室的中間,由一個(gè)電源繞組(額定功率為6583千伏安,電壓為25千伏)、兩組牽引繞組(每組三個(gè)部分,額定電流為1970安,電壓為1260伏)、輔助繞組(電壓為405伏和225伏,額定電流為600 安)、用于驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)的繞組(額定電流為650安,電壓為270伏)和加熱繞組(功率為1200千伏安,電壓為3147伏)組成。變壓器采用強(qiáng)制油冷卻重量為9800千克。
VIP-5600UKhL2型晶閘管整流-逆變轉(zhuǎn)換器用于將變壓器牽引繞組提供的交流50赫茲頻率轉(zhuǎn)換為直流輸送給NB-514型牽引電動(dòng)機(jī)(或者是NB-520V型牽引電動(dòng)機(jī)),并在牽引模式下平穩(wěn)調(diào)節(jié)牽引電機(jī)的供電電壓,以及在再生制動(dòng)模式下將直流轉(zhuǎn)換為50赫茲單相交流電并平穩(wěn)調(diào)節(jié)變頻器的EMF值。機(jī)車配備有兩個(gè)變流器,每個(gè)變流器連接到每組變壓器牽引繞組,并為三個(gè)并聯(lián)的牽引電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。每個(gè)轉(zhuǎn)換器由一個(gè)電源單元,一個(gè)電源單元和一個(gè)診斷單元組成,并由BUVIP-030單元控制。

牽引電動(dòng)機(jī)
VL65型機(jī)車使用六個(gè)NB-514型牽引電動(dòng)機(jī),每臺(tái)轉(zhuǎn)向架兩個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)。NB-514型牽引電動(dòng)機(jī)是一種采用連續(xù)勵(lì)磁和獨(dú)立的強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)的六極補(bǔ)償脈動(dòng)的直流電動(dòng)機(jī),冷卻空氣從牽引電動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇進(jìn)入牽引電動(dòng)機(jī),并通過電動(dòng)機(jī)外罩的槽孔離開。電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量為4288千克,輸入電壓為1000伏。在小時(shí)模式下,其輸出功率為850千瓦,電流為905安,轉(zhuǎn)速為905轉(zhuǎn)/每分鐘,效率為94.1%;而在持續(xù)模式下,其輸出功率為795千瓦,電流為843安,轉(zhuǎn)速為925轉(zhuǎn)/每分鐘,效率為94.3%。
而EP1型機(jī)車,則使用六個(gè)NB-520V型牽引電動(dòng)機(jī),每臺(tái)轉(zhuǎn)向架兩個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)。NB-520V型牽引電動(dòng)機(jī)是一種采用順序勵(lì)磁和獨(dú)立的強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)的六極補(bǔ)償脈動(dòng)的直流電動(dòng)機(jī),冷卻空氣從牽引電動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇進(jìn)入牽引電動(dòng)機(jī),并通過電動(dòng)機(jī)外罩的槽孔離開。電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量為3500千克,輸入電壓為1000伏,最大轉(zhuǎn)速為2020轉(zhuǎn)/每分鐘。在小時(shí)模式下,其輸出功率為800千瓦,電流為845安,轉(zhuǎn)速為1030轉(zhuǎn)/每分鐘,效率為94.5%;而在持續(xù)模式下,其輸出功率為750千瓦,電流為795安,轉(zhuǎn)速為1050轉(zhuǎn)/每分鐘,效率為94.6%。
輔助電氣設(shè)備
VL65型機(jī)車使用具有短路轉(zhuǎn)子的NVA-55型三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備(變壓器冷卻風(fēng)扇,壓縮機(jī)和油泵等),且輔助電路使用電容器作為電源。
EP1型機(jī)車使用具有短路轉(zhuǎn)子的NVA-22型和NVA-55型三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備。與VL65型機(jī)車和早期電力機(jī)車不同的是,EP1型機(jī)車的輔助電路通過輔助繞組或PChF-136輔助變換裝置作為電源,可以在機(jī)車所需的冷卻空氣量減少的同時(shí),降低電機(jī)風(fēng)扇運(yùn)行速度。
微機(jī)系統(tǒng)
EP1型機(jī)車的微機(jī)系統(tǒng)用于控制、管理、診斷機(jī)車各個(gè)設(shè)備,并為司機(jī)提供“自動(dòng)調(diào)節(jié)”(半自動(dòng)模式)、“手動(dòng)調(diào)節(jié)”(緊急控制模式)、“自動(dòng)駕駛”(自動(dòng)列車運(yùn)行模式)和“參考駕駛”(使用“自動(dòng)調(diào)節(jié)”和部分“自動(dòng)駕駛”功能的控制模式)四種模式。
后記
作為一款過渡性質(zhì)的產(chǎn)品,VL65型機(jī)車雖然在技術(shù)上還是沿用蘇聯(lián)時(shí)期的老本,但卻成功填補(bǔ)了新組建的俄羅斯聯(lián)邦鐵路客運(yùn)電力機(jī)車的空白;而諾廠在VL65型機(jī)車的基礎(chǔ)上推出的EP1型機(jī)車,成功實(shí)現(xiàn)替換日漸老化的VL60PK型電力機(jī)車和ChS4(T)型電力機(jī)車這一目標(biāo)。

隨著交流傳動(dòng)時(shí)代的到來,諾廠在制造EP1型機(jī)車的同時(shí),也先后向德國(guó)Adtranz與法國(guó)阿爾斯通合作,先后推出同樣采用Bo-Bo-Bo軸式但采用交—直—交流電以及直—交流電雙制式傳動(dòng)的EP10型機(jī)車和EP20型機(jī)車。然而受國(guó)內(nèi)資金有限,國(guó)外經(jīng)濟(jì)封鎖的窘迫局面,俄羅斯鐵路不得不放緩客運(yùn)電力機(jī)車交流傳動(dòng)化的步伐,繼續(xù)生產(chǎn)直流傳動(dòng)機(jī)車以維持正常運(yùn)轉(zhuǎn),這也是一種無奈吧。


注釋
⑴俄語:Н6О。后改稱VL60型電力機(jī)車。
⑵諾廠于1973年到1985年間分批向芬蘭鐵路交付110臺(tái)干線客運(yùn)用途的Sr1型電力機(jī)車。

⑶俄語:Владимир Ленин, тип 65。其中第二個(gè)數(shù)字“5”表示機(jī)車設(shè)計(jì)類似于VL85型電力機(jī)車。
⑷VL65型電力機(jī)車也因此成為VL系列電力機(jī)車中最后新推出的機(jī)車車型。
⑸此外,按照俄羅斯鐵路電力機(jī)車車型代號(hào)命名規(guī)則,“E”(Э - Электровоз)用于貨運(yùn)電力機(jī)車車型代號(hào);如果電力機(jī)車是兩節(jié)或兩節(jié)以上重聯(lián)設(shè)計(jì),則在“E”之后加“S”(С - Секционный)。
⑹其中第二個(gè)“P”表示濱海邊疆區(qū)(Приморский край)的首字母。
參考
《ВЛ65 — Википедия》:https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%9B65
《ЭП1 — Википедия》:https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%9F1
《ПАССАЖИРСКИЙ ЭЛЕКТРОВОЗ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ЭП1М — Новочеркасский электровозостроительный завод》:https://www.nevz.com/ep1m.php
《ПАССАЖИРСКИЙ ЭЛЕКТРОВОЗ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ЭП1П — Новочеркасский электровозостроительный завод》:https://www.nevz.com/ep1p.php
《List of the vehicles — VL65 — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=28
《List of the vehicles — EP1, EP1M — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=29
《List of the vehicles — EP1P — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=30
