【科普】穿越英法海底隧道、往返于英法之間的歐洲隧道公司9型電力機車
文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵稱：寧柳跨越）
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直—直流電傳動：指電力機車從直流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，向直流牽引電動機供給直流電。本文提及的法國國家鐵路BB 7200型、荷蘭鐵路1600型、1800型和1700型電力機車為直—直流電傳動形式。
直—交流電傳動：指電力機車從直流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過逆變后，向交流牽引電動機供給交流電。法國國家鐵路Z 800型和Z 850型電力動車組列車為直—交流電傳動形式。
交—直流電傳動：指電力機車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過變壓—整流后，向直流牽引電動機供給直流電。法國國家鐵路BB 15000型電力機車為交—直流電傳動形式。
交—交流電傳動：指電力機車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，無需經(jīng)過變壓—整流—逆變，直接變頻后向交流牽引電動機供給交流電。法國國家鐵路BB 13000型電力機車及BB 14000型電力機車為交—交流電傳動形式。
交—直—交流電傳動：指電力機車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過變壓—整流—逆變后，向交流牽引電動機供給交流電。本文提及的歐洲隧道公司9型電力機車為交—直—交流電傳動形式。
多電流制電力機車：本文提及的“多電流制”，是指采用交—直—交流電以及直—交流電雙制式電傳動，但受流電壓為兩種或兩種以上的電力機車。南非國家交通運輸集團20E型、21E型和22E型電力機車即為多電流制電力機車。
歐洲隧道公司在本文簡稱“Eurotunnel”，法國國家鐵路公司簡稱“SNCF”⑴，英國國家鐵路公司簡稱“BR”，英國英吉利-威爾士-蘇格蘭鐵路公司簡稱“EWS”⑵，德國鐵路簡稱“DB”⑶；瑞典通用電氣-瑞士布朗-博韋里跨國公司簡稱“ABB”⑷，英國布拉什牽引公司簡稱“BT”⑸。
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資料參考來源
《英法為海峽隧道訂購三相交流傳動電力機車》，蔣之驥 譯，《機車電傳動》 1990年02期，第59頁
《歐洲隧道機車現(xiàn)代化》，張文茂 譯，《變流技術(shù)與電力牽引》 2003年02期，第38頁
《BBC ON THIS DAY | 6 | 1994: President and Queen open Chunnel》：http://news.bbc.co.uk/onthisday/hi/dates/stories/may/6/newsid_2511000/2511653.stm
《Rolling stock - Eurotunnel》：https://www.getlinkgroup.com/en/our-group/eurotunnel/rolling-stock/
《Eurotunnel Class 9 fleet replacement? | RailUK Forums》：https://www.railforums.co.uk/threads/eurotunnel-class-9-fleet-replacement.144371/
《Railfaneurope.net》：http://www.railfaneurope.net/list/france/france_euro.html
《Eurotunnel Tri-Bo: Shuttle Locomotives》：http://www.kentrail.org.uk/eurotunnel_tri_bo.htm
概述
當(dāng)你與你的愛車搭乘列車，路過英法海底隧道⑹時，你或曾留意到列車兩端的電力機車。是的本文主角就是歐洲股份公司⑺Eurotunnel的電力機車主力——9型電力機車。
9型電力機車是BT-ABB生產(chǎn)聯(lián)合體在英法海底隧道于1994年建成前夕向Eurotunnel交付的一種交流電力機車，用于牽引Eurotunnel Shuttle汽車擺渡列車。
背景
連接英國英格蘭肯特郡福克斯通市和法國加來海峽省科凱勒市鎮(zhèn)之間的英法海底隧道，由Eurotunnel組織，于1988年動工，1994年落成。作為英法兩國最大的工程項目，高峰期現(xiàn)場工人達1.5萬人，每日開銷達300萬英鎊。由于工程進度低于預(yù)期，建設(shè)成本直線飆升，整個項目過程中發(fā)生了3次重大經(jīng)濟危機，根據(jù)1985年價格，整個工程造價為95億英鎊，超支80%。
1986年8月，Eurotunnel于法國巴黎成立，負(fù)責(zé)營運及管理英法海底隧道。公司通過使用Eurotunnel Shuttle，提供汽車來往隧道的穿梭服務(wù)，同時也向使用隧道過路的Eurostar（客運列車）、EWS/DB Cargo UK及SNCF（貨運列車）征收費用。
設(shè)計規(guī)范
Eurotunnel于198*9年開始采購電力機車。電力機車的設(shè)計規(guī)范有以下數(shù)點：
最高運行速度為160 km/h；
機車牽引2100 t重的列車的單程旅行時間為33 min；
軸重最高為22.5 t；
工作溫度范圍為-10°C~45°C；
機車限界符合UIC 505-1標(biāo)準(zhǔn)；
最小彎曲半徑為100 m；
當(dāng)機車其中一個轉(zhuǎn)向架的牽引電動機不動作（加速度在0.13 m/s2時），能夠在坡度為6.25 ‰的坡道上使Eurotunnel Shuttle起動，如果另一臺機車發(fā)生故障，則這臺機車應(yīng)能夠以相同的坡度起動列車。
Eurotunnel與英法兩國政府之間的運營特許經(jīng)營協(xié)議要求，Eurotunnel Shuttle兩端必須有電力機車，以允許分解列車和逆向行車。
設(shè)計規(guī)范暗示機車的輸出功率最少為5600 kW，也意味著四軸式電力機車不能提供足夠的牽引力。法國建議使用3臺四軸式電力機車（例如SNCF訂購的BB 26000型電力機車）；而BT-ABB生產(chǎn)聯(lián)合體提出了基于早前交付新西蘭的EF型電力機車衍生的六軸Bo-Bo-Bo式機車方案。最終，BT-ABB生產(chǎn)聯(lián)合體于198*9年7月獲得了40臺電力機車的初始訂單。新型電力機車被Eurotunnel定型為9型。
設(shè)計
車體
機車車體的設(shè)計類似于同時期交付BR的91型電力機車，由英國沃里克的DCA Design負(fù)責(zé)。
9型電力機車不對稱的車體為其一大亮點，其Ⅰ端設(shè)有“子彈頭”形司機室，Ⅱ端左側(cè)設(shè)有簡易司機控制臺，用于調(diào)車。機車牽引列車時，其Ⅰ端“尖端”式司機室通常朝前。
機車司機室裝有空調(diào)和增壓裝置，并在司機控制臺安裝了TVM 430型機車信號裝置。此外司機室還集成包括安全系統(tǒng)、閉路電視、警報和通訊線路在內(nèi)的各項設(shè)備。
電氣系統(tǒng)
9型電力機車的主牽引電氣系統(tǒng)為： 兩個受電弓（為冗余而復(fù)制）從接觸網(wǎng)獲得25 kV 50 Hz交流電，為主變壓器供電，并使用四象限轉(zhuǎn)換器將主變壓器輸出繞組產(chǎn)生的電流整流為直流電（每個四象限轉(zhuǎn)換器對應(yīng)一臺轉(zhuǎn)向架）。主變壓器上有兩個額外的輸出繞組，用于機車的輔助設(shè)備并為列車供電。
每個可關(guān)斷晶閘管三相逆變器，向其對應(yīng)的一臺轉(zhuǎn)向架上的兩個三相異步牽引電動機提供逆變后的交流電流。
轉(zhuǎn)向架
轉(zhuǎn)向架為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用兩系彈簧懸掛——機車車體與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間采用二系彈簧懸掛，而轉(zhuǎn)向架軸箱和構(gòu)架之間則采用一系彈簧懸掛。每臺轉(zhuǎn)向架加設(shè)抗蛇行油壓減震器；而中央轉(zhuǎn)向架增加了橫向位移的橫動裝置，相對于車體有多達200 mm的橫向偏移量。
牽引電動機和齒輪箱采用輪對空心軸架懸式懸掛。每兩根牽引連桿連接到每臺轉(zhuǎn)向架框架。
技術(shù)數(shù)據(jù)
最初的采購：9000系
最初的采購數(shù)量從40臺減少到38臺，即9001號~9038號機車。這些機車于1992年到1994年間于BT制造。9003號和9004號機車于1992年制造出廠后，旋即前往位于捷克共和國境內(nèi)的Velim環(huán)形鐵道進行測試運行。9004號機車于1993年8月17日在Velim環(huán)形鐵道開始了所需的50000 km耐久力測試，并于同年9月23日完成了測試。
英法海底隧道于1994年5月6日正式開放。當(dāng)是時也，英國女王伊麗莎白二世搭乘“Eurostar”373型電力動車組經(jīng)由隧道抵達法國加來，列車與法國總統(tǒng)弗朗索瓦·密特朗總統(tǒng)搭乘的來自巴黎的專列頭對頭停靠。儀式后，兩位領(lǐng)導(dǎo)人搭乘Eurotunnel Shuttle抵達英國?？怂雇?，舉行另一場相似的儀式，慶祝英法海底隧道正式開放。1個月后，貨運列車開始通行，而“Eurostar”373型電力動車組則在11月才開始投運，12月22日，Eurotunnel Shuttle也開始正式投運。
事故：1996年11月18日英法海峽隧道火災(zāi)
1996年11月18日晚，一列載有大貨車以及司乘人員的Eurotunnel Shuttle運行于隧道內(nèi)時，其中一節(jié)載重汽車擺渡車廂著火，但無人嚴(yán)重受傷。英法兩國消防員通宵作戰(zhàn)，于第二天上午撲滅大火。
據(jù)事后統(tǒng)計，火場中心溫度達到了1000°C，46 m長的隧道嚴(yán)重受損，另有500 m受到波及。而這列Eurotunnel Shuttle的損壞集中在列車后半部：前半部的首端機車（9006號機車）、客車和數(shù)節(jié)半開放式貨車因熱和煙而受到輕微損壞，經(jīng)過徹底清潔和小修后，重新投入使用；后半部11節(jié)半開放式貨車和后端機車（9030號機車）被毀，裝載的大貨車也被報廢。
經(jīng)過為期半年的修復(fù)，英法海峽隧道于1997年5月15日完全重新開放。
第二批采購：9100系
1998年，Eurotunnel向BT-ABB生產(chǎn)聯(lián)合體訂購了13臺采用絕緣柵雙極晶體管三相逆變器的9100系9型電力機車——9101號~9113號機車。BT于1998年至2001年間將這些機車交付Eurotunnel。在9100系機車中，每個牽引電動機對應(yīng)一個絕緣柵雙極晶體管三相逆變器，而不是9000系機車中的每個轉(zhuǎn)向架對應(yīng)一個可關(guān)斷晶閘管牽引逆變器。
值得注意的是，除了訂購9100系機車外，Eurotunnel又額外訂購9040號機車，以替換因火災(zāi)被毀的9030號機車。
第三批采購：9700系
2000年，Eurotunnel又訂購了7臺9700系機車——9701號~9707號機車，其功率增加到7000 kW。BT于2002年7月至2003年3月間將這些機車交付Eurotunnel。它們必須能在隧道出口處11 ‰的坡道上仍保持以原定的速度牽引3000 t重載列車（包括2×136 t機車重量）。
現(xiàn)代化改造：9800系
為了適應(yīng)不斷增加的Eurotunnel Shuttle長度，Eurotunnel于2004年到2012年間將38臺9000系9型電力機車分批交由龐巴迪運輸公司，按照9700系機車設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行現(xiàn)代化改造。改造后的9000系機車編為9800系，但原車號的最后兩位數(shù)字不變。
龐巴迪運輸公司為這批9800系機車的改造將提供新的控制技術(shù)、新的變壓器、逆變器、牽引電動機以及其他驅(qū)動裝置。機車改造后牽引功率將提高到7000 kW。每個轉(zhuǎn)向架對應(yīng)的可關(guān)斷晶閘管牽引逆變器，亦將由每臺牽引電動機對應(yīng)的絕緣柵雙極晶體管逆變器所取代。
2017年11月20日，Eurotunnel更名為Getlink。2018年，在Getlink擁有到58臺9型電力機車中，45臺9700系和9800系機車的輸出功率均為7000 kW，其余13臺9100系機車的輸出功率仍為5600 kW。這些機車的維護由英法海底隧道加來末端站（位于法國加來海峽省科凱勒市鎮(zhèn)）附近的科凱勒機務(wù)段負(fù)責(zé)。
后記
58臺9型電力機車，不僅見證了英法海底隧道自開通運營以來到各種跌宕起伏，同時也與運用方Getlink一道，迎接英國脫離歐洲聯(lián)盟后的各種前所未有的挑戰(zhàn)。
注釋
⑴法語：Société Nationale des Chemins de fer Fran?ais。
⑵英語：English, Welsh & Scottish Railway。
⑶德語：Deutsche Bahn。
⑷瑞典語：ASEA Brown Boveri。
⑸英語：Brush Traction。
⑹英語：Channel Tunnel；法語：Tunnel sous la Manche。
⑺拉丁語：Societas Europaea，原意為“歐洲公司”，是歐洲聯(lián)盟于2004年底建立的一種在各成員國內(nèi)統(tǒng)一適用的公司形式。以此形式設(shè)立的企業(yè)，可依照歐盟法律將成員國境內(nèi)的業(yè)務(wù)整合到一家公司名下，而不需在所有成員國都建立公司法人。
