【鐵道科普】蘇聯(lián)鐵路雙電流制電力機(jī)車的實(shí)踐之一——VL82型電力機(jī)車

本文作者:西瓜昌真濕基(B站和百度昵稱:寧柳跨越)
概述
VL82型電力機(jī)車是蘇聯(lián)俄羅斯聯(lián)邦諾沃切爾卡斯克電力機(jī)車廠(以下簡(jiǎn)稱“諾廠”)為蘇聯(lián)鐵路設(shè)計(jì)制造的一種雙電流制干線電力機(jī)車,適用于供電制式為3千伏直流電和25千伏工頻單相交流電的電氣化鐵路,在1966年至1979年共制造了91組。

背景
由于歷史原因,蘇聯(lián)電氣化鐵路有直流3千伏和交流25千伏兩種供電制式。在直流電區(qū)段和交流電區(qū)段的交界處設(shè)置接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換站⑴,這種電壓轉(zhuǎn)換站增加了電氣化的成本,并且更換電力機(jī)車需要很長(zhǎng)時(shí)間⑵。這樣一來(lái),使用雙電流制電力機(jī)車的必要性愈發(fā)明顯。
1961年,諾廠研制出3組N8O型電力機(jī)車⑶;到1962年下半年,諾廠研制出2組N81型電力機(jī)車⑷。這些機(jī)車的推出,標(biāo)志著VL80型電力機(jī)車生產(chǎn)史就此開(kāi)始。

而在諾廠研制VL80型電力機(jī)車的同時(shí),位于格魯吉亞的第比利斯電力機(jī)車制造廠(以下簡(jiǎn)稱“第廠”)亦推出適用于直流3千伏電氣化鐵路的VL10型電力機(jī)車。

歷史
VL82型(ВЛ82)
196〇4年,全蘇電力機(jī)車研究與設(shè)計(jì)院開(kāi)發(fā)了兩節(jié)八軸的VL82型電力機(jī)車的技術(shù)設(shè)計(jì)。1966年7月,諾廠制造了VL82-001號(hào)和VL82-002號(hào)兩組試驗(yàn)性質(zhì)的VL82型機(jī)車。實(shí)際上,它們是具有變壓器硅整流裝置的直流電力機(jī)車,用于在交流電氣化鐵路運(yùn)行。

根據(jù)北高加索鐵路的測(cè)試結(jié)果,諾廠在1968年制造了另外22組VL82型機(jī)車。最初,VL82型機(jī)車在俄羅斯聯(lián)邦境內(nèi)北方鐵路局的斯維察-布伊-雅羅斯拉夫爾區(qū)間運(yùn)行。在電壓轉(zhuǎn)換站建成后,它們轉(zhuǎn)配到位于烏克蘭境內(nèi)的南方鐵路局庫(kù)皮揚(yáng)斯克機(jī)務(wù)段。1977年到1980年間,大多數(shù)VL82型機(jī)車轉(zhuǎn)配到北高加索鐵路局的礦水城機(jī)務(wù)段。

時(shí)至今日,這24組VL82型機(jī)車均已退役。俄羅斯鐵路將VL82-016號(hào)機(jī)車送往位于頓河畔羅斯托夫的北高加索鐵路博物館靜態(tài)展示。一個(gè)有趣的事實(shí)是,靈魂收容所樂(lè)隊(duì)的專輯《Runaway Train》的封面圖使用了VL82-016號(hào)機(jī)車的照片。

VL82M型(ВЛ82М)
1972年到1979年間,諾廠根據(jù)VL82型機(jī)車的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn),在全蘇電力機(jī)車研究與設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)師B·N·圖什卡諾夫的指導(dǎo)下,制造了VL82型機(jī)車的改進(jìn)版本——67組VL82M型機(jī)車。

VL82M型機(jī)車與其前代VL82型機(jī)車的不同之處在于采用改進(jìn)的車體、改變機(jī)車電路、采用新型NB-407B型牽引電動(dòng)機(jī)以及受電弓等。VL82M型機(jī)車的總重量從VL82型機(jī)車的188噸增加到200噸,副燈改為兩燈并安裝遮陽(yáng)板,車體側(cè)窗改為圓形玻璃,側(cè)面支架被替換為支架吊墜。電氣部分的主要區(qū)別在于使用單獨(dú)的線性和流體靜力接觸器和連接開(kāi)關(guān)代替EGG-82型功率控制器,司機(jī)控制器根據(jù)VL10型電力機(jī)車司機(jī)控制器的類型制造。

VL82M型機(jī)車目前集中配屬于烏克蘭鐵路南方鐵路局庫(kù)皮揚(yáng)斯克機(jī)務(wù)段。而在歷史上,位于俄羅斯聯(lián)邦境內(nèi)的高爾基鐵路局克拉斯諾烏菲姆斯克機(jī)務(wù)段、北高加索鐵路局的礦水城機(jī)務(wù)段,以及十月鐵路局沃爾霍夫機(jī)務(wù)段均配屬過(guò)VL82M型機(jī)車。俄羅斯鐵路將VL82M-065號(hào)機(jī)車送往位于圣彼得堡的俄羅斯鐵路博物館靜態(tài)展示。

設(shè)計(jì)
VL82型機(jī)車是一種兩節(jié)八軸設(shè)計(jì)、適用于供電制式為25千伏50赫茲交流電和3千伏直流電氣化鐵路的雙電流制貨運(yùn)電力機(jī)車,最高運(yùn)行速度為110公里/小時(shí)。VL82型機(jī)車軸重為23.5噸,整備重量為188噸,小時(shí)功率為5600千瓦,持續(xù)功率為5080千瓦;而VL82M型機(jī)車軸重為25噸,整備重量為200噸,小時(shí)功率為6040千瓦,持續(xù)功率為5760千瓦。
為滿足雙電流制的需要,VL82型機(jī)車采用了URT-3型電壓識(shí)別裝置-(硅整流裝置整流)-電阻調(diào)壓的主電路結(jié)構(gòu)。機(jī)車在直流供電模式下機(jī)車直接從接觸網(wǎng)獲得直流電,經(jīng)過(guò)電阻調(diào)壓后供給牽引電動(dòng)機(jī);而在交流供電模式下,交流電源先后通過(guò)主變壓器降壓、硅整流裝置整流、電阻調(diào)壓,最后供給到牽引電動(dòng)機(jī)。

VL82型(ВЛ82)
VL82型機(jī)車機(jī)械部分的大部分設(shè)計(jì)與同時(shí)期的VL80K型機(jī)車統(tǒng)一。由塔林電工廠制造的TOS-41型變壓器安裝在機(jī)車的每節(jié)機(jī)車的高壓室內(nèi),變壓器裝有油時(shí)的重量為5.8噸,額定功率為4000千伏安。變壓器初級(jí)繞組為25千伏,額定功率為3680千伏安;二次側(cè)非穩(wěn)壓繞組輸出電壓為3.8千伏。
牽引繞組通過(guò)硅整流裝置為牽引電動(dòng)機(jī)提供脈動(dòng)直流電流。VKD-200-8型硅硅整流裝置組裝在橋式電路上。在每個(gè)橋式電路中有六個(gè)并聯(lián)電路,其中有16個(gè)串聯(lián)閥門(mén),每節(jié)的閥門(mén)總數(shù)為384個(gè)。機(jī)車小時(shí)模式的整流電壓為3千伏,電流為1.050安。每節(jié)機(jī)車的冷卻由兩個(gè)電機(jī)風(fēng)扇負(fù)責(zé);此外,每節(jié)機(jī)車都配有蓄電池。
NB-420A型六極牽引電動(dòng)機(jī)專為VL82型機(jī)車設(shè)計(jì),重量為4.5噸,其連接隨著運(yùn)行速度的提升由串聯(lián)變?yōu)榇⒙?lián)。每個(gè)NB-420A型牽引電動(dòng)機(jī)在端子電壓為1.5千伏且勵(lì)磁率為96%時(shí),小時(shí)功率為700千瓦,小時(shí)電流為495安,持續(xù)功率為635千瓦,持續(xù)電流為450安。在運(yùn)用過(guò)程中,VL82型機(jī)車的NB-420A型牽引電動(dòng)機(jī)被后來(lái)安裝在VL82M型機(jī)車上的NB-407B型牽引電動(dòng)機(jī)所取代。

VL82M型(ВЛ82М)
在VL82M型機(jī)車的每節(jié)機(jī)車安裝一臺(tái)額定功率為3884千伏安的ODTsE-4000/25A型變壓器。變壓器有三個(gè)繞組:初級(jí)繞組為25千伏,牽引繞組為3.8千伏,自身需求250伏,重量為5.87噸。
牽引繞組通過(guò)硅整流裝置為牽引電動(dòng)機(jī)提供脈動(dòng)直流電流。每節(jié)機(jī)車安裝一臺(tái)裝有VL-230-10閥門(mén)的VUK-6700M型硅整流裝置。在每個(gè)橋式電路中有六個(gè)并聯(lián)電路,其中有12個(gè)串聯(lián)閥門(mén),每節(jié)的閥門(mén)總數(shù)為288個(gè)。硅整流裝置額定電流為1.87安。
每組VL82M型機(jī)車安裝有8個(gè)NB-407B型牽引電動(dòng)機(jī)——亦是試驗(yàn)性質(zhì)的VL12型電力機(jī)車⑸所安裝的牽引電動(dòng)機(jī),其連接隨著運(yùn)行速度的提升由串聯(lián)變?yōu)榇⒙?lián)。每個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)在端子電壓為1.5千伏且勵(lì)磁率為97%時(shí),小時(shí)功率為755千瓦,小時(shí)電流為535安,持續(xù)功率為720千瓦,持續(xù)電流為510安。

后記
相對(duì)于數(shù)以千計(jì)的VL10型電力機(jī)車以及VL80型電力機(jī)車,VL82型電力機(jī)車因其制造和維護(hù)成本過(guò)高僅制造了91組,但諾廠的這一嘗試,也讓蘇聯(lián)鐵路知道雙電流制電力機(jī)車其實(shí)也是可行之策。

在經(jīng)歷了東歐劇變、經(jīng)濟(jì)互助委員會(huì)解散以及蘇聯(lián)解體等一系列重大事件后,新組建的俄羅斯鐵路意識(shí)到交流傳動(dòng)化將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。諾廠先后與德國(guó)Adtranz與法國(guó)阿爾斯通合作,陸續(xù)推出采用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)的干線客運(yùn)用途EP10型電力機(jī)車和EP20型電力機(jī)車。

為了確保與諾廠的競(jìng)爭(zhēng)力,2011年,第一機(jī)車集團(tuán)在薩拉托夫州恩格斯城設(shè)立恩格斯城機(jī)車廠。2013年,第一機(jī)車集團(tuán)與加拿大龐巴迪合作,推出一種適用于直流3千伏和交流25千伏的雙電流制電力機(jī)車——“弗拉基米爾王子”2EV120型。

盡管上述這些雙電流制交流傳動(dòng)電力機(jī)車已經(jīng)推出,但受國(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)的EP1型和EP2K型機(jī)車以維持正常運(yùn)轉(zhuǎn),這也是一種無(wú)奈吧。
注釋
⑴俄語(yǔ):Станция стыкования。這種車站必須設(shè)置交/直流倒閘切換裝置。
⑵當(dāng)交流電力機(jī)車摘鉤離開(kāi)一個(gè)股道后,倒閘切換裝置與信號(hào)設(shè)備中的相應(yīng)路由互鎖,斷開(kāi)這股股道對(duì)應(yīng)的接觸網(wǎng)交流供電,之后倒閘切換裝置將這股接觸網(wǎng)切換為直流供電,讓直流電力機(jī)車進(jìn)入這股股道掛鉤;反之亦然。
⑶俄語(yǔ):Н8О。值得注意的是,N8O型電力機(jī)車采用了與VL62型電力機(jī)車相同的變壓器高壓側(cè)調(diào)壓開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制,而非VL60型電力機(jī)車的低壓側(cè)調(diào)壓。自1963年1月起,N8O型電力機(jī)車根據(jù)蘇聯(lián)交通部的指示改稱為VL80V型電力機(jī)車(ВЛ80В;“?!?Высоковольтного регулирования,代表高壓側(cè)調(diào)壓)。但由于當(dāng)時(shí)高壓側(cè)調(diào)壓的一些可靠性問(wèn)題,這些機(jī)車較少投入實(shí)際運(yùn)用。
⑷俄語(yǔ):Н81。這2組N81型機(jī)車自1963年起改稱為VL80型機(jī)車(VL80-004~005)。與最初的N8O型電力機(jī)車相比,N81型電力機(jī)車的司機(jī)室外觀與VL60型電力機(jī)車完全相同,并改用了與VL60型電力機(jī)車相同的變壓器低壓側(cè)調(diào)壓方式,而引燃管整流器則仍然與N8O型電力機(jī)車一致。1969年,所有早期生產(chǎn)的VL80型機(jī)車均進(jìn)行了改造,以硅硅整流裝置取代了引燃管整流器,因而改稱為VL80K型電力機(jī)車。
⑸俄語(yǔ):ВЛ12。研制期間曾經(jīng)稱為VL10M型電力機(jī)車(ВЛ10М),是蘇聯(lián)鐵路的干線貨運(yùn)電力機(jī)車車型之一,適用于供電制式為3千伏直流電的電氣化鐵路,由諾沃切爾卡斯克電力機(jī)車廠于1973年設(shè)計(jì)制造。該型機(jī)車是在VL10型電力機(jī)車基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)研制的實(shí)驗(yàn)性車型,試驗(yàn)采用他勵(lì)脈流牽引電動(dòng)機(jī)和再生制動(dòng),僅試制二組并未投入批量生產(chǎn)。

參考
《List of the vehicles - VL82, VL82M - TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=175
《Электровозы ВЛ82 и ВЛ82М》:http://trainshistory.ru/article/lokomotivy/magistralnye-elektrovozy/dvuhsistemnye/elektrovozy-vl82-i-vl82m
《Электровозы серий ВЛ82 и ВЛ82М》,Ye·R·阿布拉莫夫,《Электроподвижной состав Отечественных ЖД-2015》
