【科普】來(lái)自蘇拉姆山口的蘇聯(lián)鐵道部VL11型電力機(jī)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(dòng)：指電力機(jī)車從直流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，向直流牽引電動(dòng)機(jī)供給直流電。本文提及的蘇聯(lián)鐵道部VL11型電力機(jī)車為直—直流電傳動(dòng)形式。
直—交流電傳動(dòng)：指電力機(jī)車從直流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過(guò)逆變后，向交流牽引電動(dòng)機(jī)供給交流電。俄羅斯鐵路2ES10型電力機(jī)車為直—交流電傳動(dòng)形式。
交—直流電傳動(dòng)：指電力機(jī)車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過(guò)變壓—整流后，向直流牽引電動(dòng)機(jī)供給直流電。蘇聯(lián)鐵道部VL80S型和中國(guó)鐵道部8G型電力機(jī)車為交—直流電傳動(dòng)形式。
交—交流電傳動(dòng)：指電力機(jī)車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，無(wú)需經(jīng)過(guò)變壓—整流—逆變，直接變頻后向交流牽引電動(dòng)機(jī)供給交流電。法國(guó)國(guó)家鐵路BB 13000型電力機(jī)車及BB 14000型電力機(jī)車為交—交流電傳動(dòng)形式。
交—直—交流電傳動(dòng)：指電力機(jī)車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過(guò)變壓—整流—逆變后，向交流牽引電動(dòng)機(jī)供給交流電。歐洲隧道公司9型電力機(jī)車為交—直—交流電傳動(dòng)形式。
多電流制電力機(jī)車：本文提及的“多電流制”，是指采用交—直流電以及直—直流電雙制式電傳動(dòng)，但受流電壓為兩種或兩種以上的電力機(jī)車。本文提及的法國(guó)國(guó)家鐵路Z 31500型電力動(dòng)車組即為多電流制電力動(dòng)車組。
俄羅斯聯(lián)邦新切爾卡斯克電力機(jī)車廠在本文中均簡(jiǎn)稱“NEVZ”⑴，葉卡捷琳堡電力機(jī)車維修廠簡(jiǎn)稱“YeZRZ”⑵，烏拉爾鐵路機(jī)械工廠簡(jiǎn)稱“UZZhM”⑶；格魯吉亞第比利斯電力機(jī)車廠簡(jiǎn)稱“TEVZ”⑷。
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資料參考來(lái)源
《Электровозы серий ВЛ10 и ВЛ11》，V·A·拉科夫 著，《Локомотивы Отечественных железных дорог 1956-1975 гг.》，第30頁(yè)~第38頁(yè)
《Грызовые электровозы ВЛ10, ВЛ10у, ВЛ11》，V·A·拉科夫 著，《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》，第39頁(yè)~第46頁(yè)
《List of the vehicles - VL11 - TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=40
《List of the vehicles - VL11M - TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=21
《List of the vehicles - VL11K, VL11KN - TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=1030
《List of the vehicles - E13 - TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=409
《Завод Производитель Грузинских Электровозов АО "Электровозстроитель"》：http://glmf.ge/?lang=rus&action=products_item&id=6
《Электровоз ВЛ11》：http://trainshistory.ru/article/lokomotivy/magistralnye-elektrovozy/dvuhsistemnye/elektrovoz-vl11
概述
VL11型電力機(jī)車，是蘇聯(lián)鐵道部的一種適用于3 kV直流電氣化區(qū)段的兩節(jié)重聯(lián)八軸電力機(jī)車，由TEVZ于1975年研制成功。與VL10型、VL10U型、VL80K型、VL80T型、VL80R型以及VL80S型電力機(jī)車相比，VL11型機(jī)車兩端的重聯(lián)插座，是其獨(dú)特的特征；且除了標(biāo)準(zhǔn)的“一組兩節(jié)”重聯(lián)外，VL11型機(jī)車也可以“一組半三節(jié)”重聯(lián)或“兩組四節(jié)”重聯(lián)運(yùn)行。
研發(fā)背景
VL10型電力機(jī)車是雙節(jié)重聯(lián)的八軸干線貨運(yùn)用電力機(jī)車，由兩節(jié)完全相同的四軸機(jī)車通過(guò)中間車鉤、橡膠聯(lián)掛風(fēng)擋、電氣及空氣重聯(lián)管線等連接而成。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)）、空氣制動(dòng)系統(tǒng)的重聯(lián)控制風(fēng)管、控制電纜等，并有中間走廊連通，車頂設(shè)有3 kV高壓連接線，可由司機(jī)在任何一端司機(jī)室對(duì)兩節(jié)機(jī)車進(jìn)行控制。但VL10型電力機(jī)車在設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有外重聯(lián)控制，不能與另外一組VL10型機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行。
然而，實(shí)際運(yùn)用中經(jīng)常需要使用由三節(jié)重聯(lián)的12軸電力機(jī)車甚至是四節(jié)重聯(lián)的16軸電力機(jī)車，每節(jié)機(jī)車都需要有獨(dú)立的電源電路。鐵道部對(duì)直流電力機(jī)車軸向功率的需求，成為全蘇電力機(jī)車研究與設(shè)計(jì)院和莫斯科動(dòng)力學(xué)院等單位研制新型電力機(jī)車的動(dòng)力。
1973年12月，在全蘇電力機(jī)車研究與設(shè)計(jì)院、莫斯科動(dòng)力學(xué)院、TEVZ等單位的協(xié)作下，NEVZ試制了采用他勵(lì)脈流牽引電動(dòng)機(jī)和再生制動(dòng)的VL12型電力機(jī)車。而與此同時(shí)，TEVZ于1975年推出了VL11型電力機(jī)車。
VL11型（ВЛ11）
1975年到1984年間，TEVZ共計(jì)制造了489組VL11型機(jī)車。VL11-490號(hào)機(jī)車及之后出廠的VL11型機(jī)車，因電路差異過(guò)大，不能與前489組VL11型機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行。
VL11.8型（ВЛ11.8）
1984年制造出廠的VL11-490號(hào)機(jī)車，安裝了SAURT⑸-006型再生制動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，起動(dòng)電阻的電阻值增加到14 Ω。VL11-490號(hào)機(jī)車因此被定型為VL11.8型，改號(hào)為VL11.8-490號(hào)；而從1985年制造出廠的VL11.8-575號(hào)機(jī)車開(kāi)始，數(shù)字“8”出現(xiàn)在機(jī)車車號(hào)牌上。
這些VL11.8型機(jī)車由于增加電阻以補(bǔ)償被去除的磁場(chǎng)削弱，不能與VL11型機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行。
VL11U.8型（ВЛ11У.8）
為了提高機(jī)車牽引力，TEVZ于1977年到1978年間，相繼在VL11-017號(hào)和VL11-044號(hào)2組機(jī)車進(jìn)行25 t軸重試驗(yàn)，這兩組整備重量均為200 t的VL11型機(jī)車因此被定型為VL11U型。
后續(xù)制造出廠的VL11U.8-692號(hào)、VL11U.8-696號(hào)、VL11U.8-700號(hào)、VL11U.8-703號(hào)~VL11U.8-705號(hào)以及VL11U.8-707號(hào)機(jī)車，亦是25 t軸重、整備重量為200 t的VL11U.8型機(jī)車。
現(xiàn)代化改造：俄羅斯鐵路VL11K型（ВЛ11К）
2005年到2009年，UZZhM為俄羅斯鐵路改造了34組VL11型電力機(jī)車，并定型為VL11K型電力機(jī)車。
UZZhM將VL11-104號(hào)機(jī)車改造為牽引電動(dòng)機(jī)具有獨(dú)立勵(lì)磁功能的VL11KN-104號(hào)機(jī)車，用于測(cè)試2ES6型電力機(jī)車的獨(dú)立勵(lì)磁技術(shù)。
在積累了足夠的機(jī)車制造經(jīng)驗(yàn)后，UZZhM于2006年推出被昵稱為“西納拉”的2ES6型電力機(jī)車，以取代VL10型和VL11型機(jī)車。
除UZZhM對(duì)VL11型機(jī)車進(jìn)行現(xiàn)代化改造外，YeERZ亦將少數(shù)VL11型機(jī)車進(jìn)行現(xiàn)代化改造。
現(xiàn)代化改造：阿塞拜疆鐵路E4s型
在阿塞拜疆鐵路貝玉科-紹爾機(jī)務(wù)段，4臺(tái)VL11M型機(jī)車進(jìn)行了現(xiàn)代化改造，改造了司機(jī)室、控制電路圖、電源電路和屋頂設(shè)備（現(xiàn)代化的細(xì)節(jié)未知）。經(jīng)過(guò)現(xiàn)代化改造的這4臺(tái)電力機(jī)車，被定型為E4s型——其中E指elektrovoz（電力機(jī)車），4指四軸，s指s?rni?in（乘客）。從表面上看，它們與TEVZ生產(chǎn)的4E10型電力機(jī)車非常相似。
現(xiàn)代化改造：配備STARR-014型列車自動(dòng)回?zé)犭娮柚苿?dòng)系統(tǒng)的VL11-003號(hào)機(jī)車
配屬于俄羅斯鐵路北方鐵路局雅羅斯拉夫機(jī)務(wù)段的VL11-003號(hào)機(jī)車配備了STARR-014型列車自動(dòng)回?zé)犭娮柚苿?dòng)系統(tǒng)。截至2019年3月，這組機(jī)車是唯一安裝該系統(tǒng)的機(jī)車。
技術(shù)設(shè)計(jì)
與VL10型機(jī)車一樣，VL11型機(jī)車適用于軌距為1520 mm的直流3 kV電氣化鐵路。但VL11型機(jī)車的TL-2K1型牽引電動(dòng)機(jī)小時(shí)功率為5200 kW ，持續(xù)功率為4480 kW ，持續(xù)速度為51.2 km/h，最高速度為100km/h。
電氣設(shè)備
與VL10型機(jī)車相比，VL11型機(jī)車在車體和電氣設(shè)備布局上有些修改，且在機(jī)車兩端加裝重聯(lián)裝置。每組VL11型機(jī)車安裝了2個(gè)蓄電池，2個(gè)輔助壓縮機(jī)和2個(gè)控制面板；每節(jié)機(jī)車的電源電路均由BVP-5型高速斷路器和BVZ-10型輔助電路保護(hù)；但是，電源電路以及控制電路已經(jīng)發(fā)生了重大變化。
每節(jié)機(jī)車的牽引電動(dòng)機(jī)只有2種連接方式——
串聯(lián)—所有4臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，對(duì)應(yīng)司機(jī)控制器調(diào)速手柄第1~15級(jí)；
串聯(lián)-并聯(lián)—連接在2組牽引電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，每組并聯(lián)2臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)，對(duì)應(yīng)司機(jī)控制器調(diào)速手柄第17~29級(jí)。
牽引電動(dòng)機(jī)的這2種連接方式的特點(diǎn)在于如果其中1臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)故障，則可以僅關(guān)閉2臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)，以減少火車啟動(dòng)時(shí)的電流，但是這顯著使機(jī)車重聯(lián)和解除重聯(lián)變得復(fù)雜。
司機(jī)室
KME-012型司機(jī)控制器安裝在司機(jī)室內(nèi)的右側(cè)。當(dāng)在“一組兩節(jié)”重聯(lián)運(yùn)行時(shí)，可以串聯(lián)8臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)，而在“一組半三節(jié)”重聯(lián)運(yùn)行時(shí)，可以串聯(lián)12臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)。
VL11-003號(hào)機(jī)車配備了KME-013型司機(jī)控制器，該控制器具有三個(gè)手柄：調(diào)速手柄，制動(dòng)手柄和換向手柄。調(diào)速手柄控制變阻器的啟動(dòng)以及牽引電動(dòng)機(jī)在不同連接模式之間的切換。
在非變阻器位置（第21級(jí)位和第37級(jí)位），使用制動(dòng)手柄可以獲得四級(jí)磁場(chǎng)削弱。制動(dòng)手柄具有15個(gè)制動(dòng)級(jí)位，可在再生制動(dòng)期間調(diào)節(jié)牽引電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流。
換向手柄有8個(gè)級(jí)位：“零”位（牽引電動(dòng)機(jī)關(guān)閉）、“M前進(jìn)”和“M后退”位（用于牽引電動(dòng)機(jī)的串聯(lián)-并聯(lián)連接的啟動(dòng)和加速）、“MS前進(jìn)”和“MCMS后退”位（當(dāng)8或12臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)串聯(lián)連接時(shí)用于加速）、再生制動(dòng)3個(gè)級(jí)位，對(duì)應(yīng)于機(jī)車向前牽引時(shí)的3種牽引電動(dòng)機(jī)連接。
考慮到要在機(jī)車運(yùn)行時(shí)切除故障牽引電動(dòng)機(jī)，只需將司機(jī)控制器的調(diào)速手柄打回“零”位，并通過(guò)用設(shè)計(jì)與倒檔類似的開(kāi)關(guān)代替電動(dòng)刀開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)切除。使用司機(jī)控制臺(tái)上的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，可將VL11型機(jī)車從正常模式切換到緊急模式。
重聯(lián)模式
3組兩節(jié)重聯(lián)式VL11型機(jī)車，可以組成2組“一組半三節(jié)”式VL11型機(jī)車，每節(jié)機(jī)車可以按照A節(jié)+（A節(jié)-B節(jié)）或（A節(jié)-B節(jié)）+B節(jié)方式重聯(lián)，此時(shí)機(jī)車的牽引力增加了一半；而當(dāng)形成“兩組四節(jié)”式機(jī)車時(shí)，每節(jié)機(jī)車可以按照A節(jié)-B節(jié)+A節(jié)-B節(jié)或者A節(jié)-B節(jié)+B節(jié)-A節(jié)方式重聯(lián)，此時(shí)機(jī)車的牽引力增加了一倍。
技術(shù)數(shù)據(jù)表
注釋
⑴俄語(yǔ)：Новочеркасский электровозостроительный завод。
⑵俄語(yǔ)：Екатеринбургский электровозоремонтный завод。
⑶俄語(yǔ)：Уральский завод железнодорожного машиностроения。
⑷俄語(yǔ)：Тбилисский электровозостроительный завод。
⑸俄語(yǔ)：Система Автоматического Управления Рекуперативным Торможением。
