鐵路科普:“韶山”系列電力機車
韶山系列電力機車、又稱韶山型電力機車,是中國國家鐵路電力機車的一種系列類型,因最初在毛主席故鄉(xiāng)、即湖南韶山地區(qū)附近的株洲聯(lián)合湘潭電機廠一起研制生產(chǎn)的,故名“韶山”。
韶山型機車是中國大陸從建國初期到高鐵時代這幾十年階段中電力機車的領(lǐng)頭羊兼主力軍,曾為中國鐵路運輸立下汗馬功勞,是中國電力機車研制和電氣化鐵路建設(shè)的多年成果,在中國鐵路第六次大提速時期起到舉足輕重的作用。不過,由于新一代的機車技術(shù)全面推廣普及和和諧型大功率電力機車投入使用,韶山型電力機車逐漸被和諧型大功率電力機車取代,現(xiàn)已全部停產(chǎn),但部分還能運作的機車仍在國鐵線路上運營。
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韶山型電力機車是我國第一代(有級調(diào)壓、交直傳動)電力機車。它是由我國1958年試制成功的第一臺引燃管6Y1型電力機車(仿蘇聯(lián)20世紀50年代H60機車)逐步演變而來,但其三大件(引燃管、調(diào)壓開關(guān)、牽引電動機)可靠性較差,而經(jīng)歷了三次重大技術(shù)改造。
SS2型電力機車是株洲廠和株洲所于1966年在吸取法國6Y2型大量先進技術(shù)先進技術(shù)基礎(chǔ)上,于1969年在株洲工廠設(shè)計試制出第一臺機車。后經(jīng)兩次改造,1978年投入試運行。應(yīng)用了大功率可控硅元件和電子技術(shù),實現(xiàn)無級調(diào)速,采用他勵牽引電動機等,從而大大改善了機車牽引性能,為中國電力機車的發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗。SS2就生產(chǎn)了一臺
SS3型電力機車是我國第二代(級間相控調(diào)壓、交直傳動)客貨用電力機車。該型機車是在吸收了SS1、SS2型電力機車成熟經(jīng)驗,由株機廠和株洲所共同研制,并于 1978年底試制出廠,1986年投入批量生產(chǎn)。早期的韶山3型電力機車采用了級間相控調(diào)壓,作為調(diào)壓開關(guān)調(diào)壓向全相控調(diào)壓的過渡方案。
?韶山1型電力機車(SS1)
SS1型電力機車是我國第一代(有級調(diào)壓、交直傳動)電力機車。它是由我國1958年試制成功的第一臺引燃管6Y1型電力機車(仿蘇聯(lián)20世紀50年代H60機車)逐步演變而來,但其三大件(引燃管、調(diào)壓開關(guān)、牽引電動機)可靠性較差,而經(jīng)歷了三次重大技術(shù)改造。
第一次技術(shù)改造從8號車開始:首先是采用200A、600V螺栓型二極管取代引燃管組成中抽式全波整流橋;牽引電動機改為4極、有補償繞組的高壓牽引電動機;由于低壓側(cè)調(diào)壓開關(guān)的級位轉(zhuǎn)換電路中過渡電抗器的跨接會產(chǎn)生環(huán)流,使開關(guān)觸頭分斷極為困難,調(diào)壓開關(guān)經(jīng)常 “放炮”。
第二次技術(shù)改造從61號車開始:采用 300A、1200V平板型二極管組成中抽式全波整流電路,利用二極管的反向截止特性組成過渡硅機組,取代過渡電抗器以消除級位轉(zhuǎn)換電路中的環(huán)流,大大提高了調(diào)壓開關(guān)可靠性,也使33個運行級全部成為經(jīng)濟運行級。第三次技術(shù)改造從131號車開始:將主電路中抽式電路改為單拍式雙開口橋式整流調(diào)壓電路。該電路取消了過渡硅機組,而與主整流機組合并。整個機組采用500A、2400V的整流二極管。這種改造于1980年從SS1-221號車定型。
韶山2型電力機車(SS2)
1969年,株洲電力機車研究所和株洲電力機車工廠聯(lián)合研制了韶山2型電力機車試驗車,代號SS2。主電路采用高壓側(cè)調(diào)壓、硅半導體橋式整流集中供電線路。1971年和1974年又先后進行了兩次重大的技術(shù)改造,應(yīng)用了大功率可控硅元件和電子技術(shù),實現(xiàn)無級調(diào)速;采用他勵牽引電動機等,從而大大改善了機車牽引性能,為中國電力機車的發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗。
韶山3型電力機車(SS3)
相比韶山2型電力機車,韶山3型電力機車具備了一些技術(shù)優(yōu)勢:
1、級間平滑調(diào)壓
主電路為主變壓器低壓側(cè)級間平滑調(diào)壓、雙拍全波橋式整流。由于采用調(diào)壓開關(guān)與晶閘管相控相結(jié)合的級間平滑調(diào)壓,加之采用恒流限制控制,使機車具有較好的加速特性。韶山3型4000系主電路調(diào)壓方式為主變壓器低壓側(cè)晶閘管不等分三段半橋式相控調(diào)壓,雙拍全波橋式整流。
2、高機車小時制
機車小時制功率為4800kW(持續(xù)制為4320kW),比SS1型機車功率提高14.3%,因此機車具有較大的牽引力。機車輪周電制動功率達4000kW,比SS1型機車電阻制動功率提高25%。兩級電阻制動改善了機車低速工況下的制動能力。韶山3型4000系電氣制動采用加饋電阻制動。
3、優(yōu)秀的變壓器
主變壓器型號,額定容量為6925kV·A,牽引繞組電壓為1111V+277.8Vx4的基本繞組和調(diào)壓繞組二者組成,冷卻方式為強迫油循環(huán)風冷。韶山3型4000系主變壓器型號為TBQ3B-7000/25型。
4、優(yōu)秀的調(diào)壓開關(guān)
TKT3-3300/2200型調(diào)壓開關(guān)與SS1型電力機車用調(diào)壓開關(guān)結(jié)構(gòu)相似,由于級間與晶閘管相控配合,因此對觸頭的開閉邏輯角度要求高,對相應(yīng)零部件制造和開關(guān)組裝精度要求高。
5、整流二極管和晶閘管構(gòu)成橋式整流電路
TGZ3-3300/1550變流裝置由整流二極管和晶閘管構(gòu)成橋式整流電路,并兼具級間平滑調(diào)壓功能。只需要少量晶閘管就可以達到級間平滑調(diào)壓的作用,使機車具有多段橋特性,從而提高機車功率因數(shù)。
SS3型電力機車是我國第二代(級間相控調(diào)壓、交直傳動)客貨用電力機車。該型機車是在吸收了SS1、SS2型電力機車成熟經(jīng)驗,由株機廠和株洲所共同研制,并于 1978年底試制出廠。
6、成熟電子控制柜
具有最早批量裝車、技術(shù)比較成熟的第一代機車電子控制柜。包括110V穩(wěn)壓電源系統(tǒng)及主回路級間相控電子系統(tǒng)等,其中有電子插件30塊。
7、小時制功率為800kW采用小時制功率為800kW,帶有補償繞組、4極、串勵ZQ800-1型脈流牽引電動機,額定電壓為1550V,持續(xù)制電流為495A。
8、TZZ4型立式制動電阻柜
全車配有2臺TZZ4型立式制動電阻柜,額定發(fā)熱功率為2xl900kW。通風機將車體下的空氣通過鐵絲網(wǎng)吸迸過渡風道,經(jīng)過冷卻電阻帶,然后從車頂吹出。平時電阻柜頂部的鋁合金百葉窗是關(guān)閉的,防止雨雪及其他異物進人電阻柜,制動時氣缸連桿將百葉窗打開。
9、轉(zhuǎn)向架
轉(zhuǎn)向架的特點是一系采用軸箱螺旋鋼彈簧與彈性定位拉桿懸掛結(jié)構(gòu),二系采用全旁承橡膠堆簡單懸掛結(jié)構(gòu),采用中心銷式傳遞牽引力的方式,軸箱軸承采用能承受軸向和徑向的滾動軸承,牽引電機采取抱軸式懸掛、雙側(cè)剛性斜齒傳動方式。韶山3型4000系牽引裝置改進為平拉桿式,改進牽引點高度。
韶山3B型電力機車(SS3B)
韶山3B型電力機車,代號SS3B,是株洲電力機車廠2002年在SS3機車的設(shè)計平臺上開發(fā)的一種12軸重載貨運電力機車。該車由兩節(jié)完全相同的6軸電力機車通過內(nèi)重聯(lián)環(huán)節(jié)連接組成,每節(jié)車為一完整系統(tǒng)。每節(jié)機車裝有一臺牽引變壓器,兩臺整流器,每臺整流器給三臺并聯(lián)的直流牽引電機供電,每臺牽引電機在故障情況均可單獨隔離,保證其他電機正常工作,以提高機車的利用率。機車空氣制動采用SS3電力機車使用的DK-1型電空制動機,動力制動采用加饋電阻制動??刂葡到y(tǒng)由列車總線和車輛總線兩極網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。兩節(jié)機車之間的重聯(lián)控制及信息交換采用WTB(絞線式列車總線),雙份冗余并自動轉(zhuǎn)換。單節(jié)機車內(nèi)部采用MVB(多功能列車總線),連接本節(jié)車內(nèi)各控制單元。機車功率持續(xù)2×4350kW,最大速度100km/h,車長2×20200mm,軸式Co-Co,電流制為單相工頻交流。
韶山4型電力機車(SS4)
韶山4型電力機車是由各自獨立且又互相聯(lián)系的兩節(jié)車組成,每節(jié)車均為一個完整的系統(tǒng)。主電路采用四段經(jīng)濟半控橋,相控調(diào)壓。它具有恒壓或恒流控制的牽引特性和恒速或恒勵磁控制的電阻制動特性??諝庵苿硬捎秒娍罩苿訖C。每節(jié)車有兩個兩軸轉(zhuǎn)向架。牽引電動機采用抱軸懸掛式。垂直力傳遞系統(tǒng)由兩系懸掛裝置組成,其中第二系采用了橡膠金屬疊層彈簧,有較好的波動性能。牽引力傳遞系統(tǒng)則采用斜拉低位牽引桿,有較高的粘著性能。車體廣泛使用高強度低合金結(jié)構(gòu)鋼。 該機車牽引及制動功率大、起動平穩(wěn)、加速快、工作可靠、司機室工作條件良好、污染少、維修簡便。
此外還有一種韶山4改進型電力機車(SS4G)
?韶山5型電力機車(SS5)
韶山5型電力機車是中國鐵路的電力機車車款之一,由株洲電力機車廠制造,在退役前配屬鄭州鐵路局鄭州機務(wù)段。SS5型電力機車是用于牽引準高速列車的試驗車款,是國家“七五”重點科技攻關(guān)項目,于1988年至1989年間設(shè)計,期間也參考了中國購買法國阿爾斯通公司8K型機車時同時引進的國外技術(shù)。兩臺樣版車分別于1990年9月和10月落成,當時每臺造價達7000萬人民幣。至1990年共制造了兩臺原型車,并進行了西安——寶雞間進行30萬公里的運行考核。但這款機車技術(shù)仍未成熟,主要問題是采用電機空心軸傳動以達到電機全懸掛,但簧下質(zhì)量太大,傳動系統(tǒng)強度差,黏著系數(shù)在滿載時急劇下降,造成輪對嚴重空轉(zhuǎn)。SS5型電力機車的制造經(jīng)驗與試驗結(jié)果,為1994年起制造的SS8型電力機車提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
?韶山6型電力機車(SS6)
韶山6型電力機車是株洲電力機車工廠制造的國際招標中標機車。電流制為單相工頻交流。SS6型電力機車有兩個三軸轉(zhuǎn)向架。采用單邊直齒輪彈 性傳動滾動抱軸承。牽引電機為日本日立公司提供的800KW牽引電動機。機車主電路為兩段橋相控無級調(diào)壓,轉(zhuǎn)向架獨立供電,具有軸重轉(zhuǎn)移的電氣補償功能;為減少無功損耗,機車采用了功率因數(shù)補償裝置。機車牽引起動控制為恒流限速特性控制,制動控制為準恒速或恒功制動控制。為充分發(fā)揮牽引或制動粘著力,機車具有防空轉(zhuǎn)、防滑行控制功能。機車電制動為電阻制動,空氣制動采用DK-1電空制動機。
韶山6型客貨兩用電力機車是為隴海鐵路鄭州——寶雞段電氣化改造工程國際招標而設(shè)計的。該型機車以成熟的韶山型電力機車系列的技術(shù)為基礎(chǔ),并采用了大量的國際先進技術(shù),具有起動加速快、牽引力大、恒功速度范圍寬、操縱方便、工作可靠等特點。
韶山7型電力機車(SS7)
韶山7型電力機車是交直傳動相控電力機車,它是鐵道部“八五”期間的重點科研項目。其研制目的是采用BO-BO-BO軸式轉(zhuǎn)向架,以適用于山區(qū)小曲率半徑線路,可減小機車輪緣磨耗,并提高機車牽引能力。SS7型電力機車及其派生系列均由大同廠、成都廠和株洲所共同研制。首臺SS7型電力機車于1992年12月30日試制出廠。目前南寧鐵路局配屬的SS7型電力機車最多,共111臺,占全路SS7型電力機車數(shù)量的百分之九十八以上。(車迷將此車昵稱為燒雞)
韶山7B型電力機車(SS7B)
韶山7B型重載貨運電力機車,代號SS7B。1996年設(shè)計完成,1997年試制成功的一種新型的重載貨運電力機車。該車是韶山7型電力機車系列化產(chǎn)品之一,其走行部、傳動系統(tǒng)等,引進、消化、吸收了國外交-直機車的先進成熟技術(shù),達到國內(nèi)先進水平,并接近世界水平。機車功率持續(xù)4800kW,最大速度100km/h,車長20200mm,軸式Bo-Bo-Bo,電流制為單相工頻交流。由大同機車廠制造。該車只制造了2臺,全部配屬南寧鐵路局,但其中一臺(SS7B 0001)因事故而報廢,所以現(xiàn)在全路只有一輛SS7B型電力機車配屬南寧鐵路局并運用 。
韶山7C型電力機車(SS7C)
韶山7C型電力機車是交—直傳動4800kW,最高運用速度120km/h的6軸客運電力機車。
機車主要特點是:
1.采用兩段橋相控(全控+半控)和它復勵電路,無級調(diào)速和無級磁場削弱;
2.采用恒流起動及準恒速運行的特性控制方式;
3.采用微機控制及LCU邏輯控制單元;
4.采用電機滾動抱軸承鼻式懸掛、低位斜牽引拉桿方式;
5.采用Bo-Bo-Bo轉(zhuǎn)向架及單側(cè)制動;
6.電制動采用再生制動;
7.設(shè)有列車取暖及空調(diào)的供電電源;
8.采用雙管制供風;
9.為滿足軸重22噸的要求,總體、車體、轉(zhuǎn)向架、變壓器等各主要部件均做了輕量化設(shè)計。
此外,還有SS7C改進型電力機車(車迷昵稱香蕉)
韶山7D型電力機車(SS7D)
韶山7D型客運電力機車(SS7D)由大同機車廠、株洲電力機車研究所、成都機車車輛廠聯(lián)合研制的適應(yīng)我國鐵路提速需要的新產(chǎn)品,是目前國內(nèi)技術(shù)水平最為先進的交直傳動客運電力機車,也是韶山7型電力機車系列化產(chǎn)品之一。該車采用了電機架承式全懸掛、輪對空心軸連桿傳動、優(yōu)化懸掛剛度等一系列先進技術(shù),使機車既適應(yīng)小半徑曲線又適應(yīng)直線區(qū)段提速需要;采用微機控制與邏輯控制單元相結(jié)合,實現(xiàn)了機車狀態(tài)顯示,故障記憶及顯示,應(yīng)急操作顯示,控制系統(tǒng)自檢等功能;首次在交直傳動機車上采用獨立通風結(jié)構(gòu),降低了車內(nèi)負壓,減少了車內(nèi)積塵,改善了車內(nèi)電器工作環(huán)境;采用了Bo-Bo-Bo轉(zhuǎn)向架軸式及單側(cè)制動;采用不等分三段橋相控和他勵控制技術(shù),實現(xiàn)機車無級調(diào)速和無級磁場削弱;采用恒流準恒速特性控制;具有供列車取暖及空調(diào)的電源;具有雙管制供風系統(tǒng);司機室采用了人機工程學原理設(shè)計,全包結(jié)構(gòu),選用先進操作控制設(shè)備,提高了機車的美觀性及舒適度。機車功率持續(xù)4800kW,最大速度170km/h,車長20200mm,軸式Bo-Bo-Bo,電流制為單相工頻交流。
韶山7D型電力機車
為滿足我國鐵路客運提速需求,依據(jù)鐵道部科教裝[1999]37號“關(guān)于下達《SS7D型電力機車設(shè)計任務(wù)書》的通知”研制開發(fā)的最大速度為170km/h的客運電力機車。
該機車的設(shè)計工作嚴格遵循簡統(tǒng)化、標準化、系列化的原則,力求機車設(shè)計的先進性、運用的安全性和可靠性。
機車主要特點:
1.采用三段不等分橋相控和復勵電路,機車無級調(diào)速和無級磁場削弱;
2.采用恒流起動及準恒速運行的特性控制方式;
3.采用微機控制及LCU邏輯控制單元;
4.采用電機架承式全懸掛、輪對空心軸六連桿傳動;
5.采用獨立通風系統(tǒng);
6.采用3B0轉(zhuǎn)向架單側(cè)制動;
7.設(shè)有列車取暖及空調(diào)的供電電源;
8.采用雙管制供風;
9.為滿足軸重21噸的要求,總體、車體、轉(zhuǎn)向架、變壓器等各主要部件均做了輕量化設(shè)計;
10.機車頭型進行了全新設(shè)計,司機室內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用了人機工程學原理。全新的室內(nèi)裝修并配以用先進的操作控制設(shè)備,提高了整體的美觀性及舒適性。
韶山7E型電力機車(SS7E)
韶山7E型客運電力機車(SS7E)為六軸干線客運電力機車,最大速度為170km/h。它借鑒韶山7D型電力機車上部的成熟技術(shù),走行部采用2C0轉(zhuǎn)向架。同時,輔助電路采用輔助逆變器供電、車體流線型等。由中國北車集團大同電力機車有限責任公司研制同時還有SS7E模塊化機車。(6000系)
韶山8型電力機車(SS8)
韶山8型電力機車是用于準高速干線客運的交直傳動相控電力機車。(車迷常將此車稱為掃把)它是“八五”期間國家重點科技攻關(guān)項目,由株機廠和株洲所共同研制。原設(shè)計用于廣深線準高速鐵路,現(xiàn)已用于我國主要干線電氣化鐵路快速客運。SS8型電力機車0001號,1998年6月24日在京廣線的許昌至小商橋區(qū)間創(chuàng)造了240km/h的中國鐵路第一速(當時的)。SS8型電力機車對推動我國客運準高速及高速機車的發(fā)展具有重要意義。
韶山9型電力機車(SS9)
韶山9型電力機車,以成熟的韶山型系列電力機車技術(shù)為基礎(chǔ),采用了許多國際客運機車先進技術(shù),是我國干線鐵路牽引旅客列車功率最大的機車。機車主電路采用三段不等分半控橋整流電路,三臺電機并聯(lián),無級磁場削弱及加饋電阻制動,實現(xiàn)了機車全過程的無級調(diào)速。機車內(nèi)裝有8668kVA大容量主變壓器,實現(xiàn)了六軸電力機車主變壓器與平波電抗器及濾波電抗器的一體化。機車具有向列車供電能力,供電電壓DC600V、容量為2×400kW。機車采用了輪對空心軸六連桿彈性傳動機構(gòu)和牽引電機架承式全懸掛三軸轉(zhuǎn)向架,并裝有全疊片機座機構(gòu)的900kW脈流牽引電動機;一、二系懸掛系統(tǒng)及基礎(chǔ)制動系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,能滿足170km/h運用的要求,動力學性能良好。機車進行了外形氣動力學優(yōu)化設(shè)計及輕量化設(shè)計,采用側(cè)壁承載式全鋼焊接結(jié)構(gòu)的車體及各部件輕量化設(shè)計,滿足了機車軸重21噸的要求;機車司機室應(yīng)用了人機工程學原理設(shè)計,采用全包結(jié)構(gòu)裝飾環(huán)境優(yōu)雅、操縱方便。外觀為圓弧微流線頭型的造型。機車采用恒流準恒速的特性控制方式,能較好地發(fā)揮機車最大起動牽引力,機車裝有防空轉(zhuǎn)/滑行保護系統(tǒng)、軸重轉(zhuǎn)移補償控制、輪軌自動潤滑系統(tǒng)、列車安全監(jiān)控裝置。采用LCU邏輯控制單元及微機控制系統(tǒng),使機車控制系統(tǒng)具有控制、診斷、監(jiān)測功能。轉(zhuǎn)向架采用輪對空心軸電機全懸掛,減小了簧下重量。通過單邊直齒傳動裝置,將電動機的轉(zhuǎn)矩變?yōu)檩啝恳Γ傻臀黄嚼瓧U傳至車體,提高機車的牽引力??蔂恳?8節(jié)客車在16‰、14‰、12‰、10‰ 的長大坡道上,分別以84km/h、
92km/h、96km/h、105km/h的速度勻速上坡,大大的提高了平均運營速度。機車功率持續(xù)4800kW,最大速度170km/h,車長22216mm,軸式Co-Co,電流制為單相工頻交流。
?韶山9改進型電力機車(SS9G)
2002年,株洲廠從0044號機車開始了技術(shù)改造,主要對其通風方式, 外形等方面進行了較大改動,形成了我們常說的SS9G機車。其基本性能與ss9相同。(車迷將其稱為燒酒)







