【科普】見證三十年歷史的英國(guó)國(guó)鐵90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。法國(guó)國(guó)家鐵路Z 100型電力軌道車為直—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)過逆變后,向交流牽引電動(dòng)機(jī)供給交流電。法國(guó)國(guó)家鐵路Z 800型和Z 850型電力動(dòng)車組列車為直—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)過變壓—整流后,向直流牽引電動(dòng)機(jī)供給直流電。本文提及的英國(guó)鐵路90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,無需經(jīng)過變壓—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)過變壓—整流—逆變后,向交流牽引電動(dòng)機(jī)供給交流電。白俄羅斯鐵路BKG1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—交流電以及直—交流電雙制式電傳動(dòng),但受流電壓為兩種或兩種以上的電力機(jī)車。南非國(guó)家交通運(yùn)輸集團(tuán)20E型、21E型和22E型電力機(jī)車即為多電流制電力機(jī)車。
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資料參考來源
《BRB90型和91型機(jī)車變壓器的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)情況介紹》,P.C.Bennett 著,徐瑛 譯,《機(jī)車電傳動(dòng)》1991年06期,50頁~53頁
《British Rail Class 90 Electric Locomotive | Rail.co.uk》:http://www.rail.co.uk/locomotives-and-engines/electric-engines/british-rail-class-90/
《Class 90 - GEC Design》:http://railwaymania.fortunecity.ws/class90.htm
《British Diesels and Electrics: Class 90》https://topstastic.blogspot.com/2015/12/class-90.html
《Welcome to the Class 90 Electric Loco Group》:http://www.class90electriclocogroup.co.uk/index.html
《British Rail Class 90 — Ruairidh MacVeigh》:https://rorymacve.net/british-rail-class-90/
《Greater Anglia says farewell to its last passenger locomotives | East Anglian Daily Times》:https://www.eadt.co.uk/news/last-passenger-locomotive-in-east-anglia-1-6584993
概述
英國(guó)國(guó)家鐵路⑴90型電力機(jī)車是由英國(guó)鐵路工程有限公司于1987年到1990年間,在位于英格蘭西北部柴郡克魯鎮(zhèn)的克魯工廠制造的一種交流電力機(jī)車,重量為84.5 t,最高時(shí)速為177 km/h。它們受流自25 kV 50 Hz交流電,可產(chǎn)生3700 kW的功率。本型電力機(jī)車現(xiàn)在用于牽引貨運(yùn)列車,以前也曾用作客運(yùn)機(jī)車。

設(shè)計(jì)
90型電力機(jī)車發(fā)展自87型電力機(jī)車,起初英國(guó)國(guó)鐵將其定型為87/2型,但是由于許多視覺和技術(shù)上的差異,新型電力機(jī)車被重新定型為90型。90型電力機(jī)車定位在于替換老舊的81型和85型電力機(jī)車——這些老舊的機(jī)車很容易發(fā)生火災(zāi),但90型電力機(jī)車做了許多改進(jìn)并擁有自己的特性。

90型電力機(jī)車在西屋空氣制動(dòng)器的基礎(chǔ)上加裝了電阻制動(dòng)器。時(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)⑵使得兩節(jié)或多節(jié)機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行。類似于機(jī)車的DVT控制車⑶、用現(xiàn)有客車車廂改造的DBSO控制車⑷或PCV推進(jìn)控制車輛⑸幫助司機(jī)同時(shí)駕駛兩個(gè)分布在列車首位位置的機(jī)車推拉整列貨車。與DVT控制車重聯(lián)運(yùn)行的90型電力機(jī)車牽引8節(jié)Mark 3型客車車廂,速度可在1.6 km內(nèi)達(dá)到97 km/h,在2.4 km內(nèi)達(dá)到161 km/h。

英國(guó)國(guó)鐵時(shí)期
1991年,隨著英國(guó)鐵路內(nèi)部分出各運(yùn)輸分部,并根據(jù)運(yùn)用需要,將機(jī)車劃給各分部。結(jié)果,有26臺(tái)90型電力機(jī)車被鐵路貨運(yùn)分部接收,用于牽引貨運(yùn)列車,并被重新定型為90/1型——在原始車號(hào)的第三位數(shù)字上加上100,從而重新編號(hào)為90 125號(hào)~90 150號(hào)。修改包括將最大速度降低至121 km/h、拆除列車供電電纜,以及將“七葉樹”式雙頭車鉤恢復(fù)為螺旋車鉤。

為慶祝實(shí)現(xiàn)貨物聯(lián)運(yùn),3臺(tái)90/1型電力機(jī)車于1992年噴涂了“大陸”型涂裝——90 128號(hào)機(jī)車采用了比利時(shí)國(guó)鐵⑹的藍(lán)色涂裝,90 129號(hào)機(jī)車采用了西德聯(lián)邦鐵路⑺的紅色涂裝,90 130號(hào)機(jī)車采用了法國(guó)國(guó)鐵⑻的“Béton”式灰色涂裝。
1991年10月至1992年3月,90 016號(hào)~90 020號(hào)機(jī)車被國(guó)鐵劃入鐵路快運(yùn)分部,并被用于牽引王室列車以及郵政列車。

在其余的90/0型電力機(jī)車中,前15臺(tái)機(jī)車——90 001號(hào)~90 015號(hào)機(jī)車,由城際列車分部接收,部署于西海岸干線牽引旅客列車;90 021號(hào)~90 024號(hào)機(jī)車由鐵路貨運(yùn)分部接收,但仍是標(biāo)準(zhǔn)的90/0型電力機(jī)車,使它們能夠牽引專列或普通客運(yùn)列車。由于91型電力機(jī)車的可靠性不高,鐵路貨運(yùn)將一些90/0型電力機(jī)車出租給城際列車分部,與Mark 4型客車一起在東海岸干線上運(yùn)用——機(jī)車通常僅限于擔(dān)當(dāng)倫敦國(guó)王十字站至利茲/約克的交路,因?yàn)樗鼈兊乃俣容^低,時(shí)速為177 km/h。

分割民營(yíng)化之后
在20世紀(jì)90年代末英國(guó)國(guó)鐵分割民營(yíng)化之后,每臺(tái)90型電力機(jī)車的命運(yùn)不盡相同:
維珍鐵路公司→國(guó)家快運(yùn)公司→大盎格利亞鐵路公司
原配屬于城際列車分部的前15臺(tái)90/0型電力機(jī)車被維珍鐵路接收⑼,繼續(xù)在西海岸干線牽引旅客列車。在21世紀(jì)初,大東北鐵路租借90型電力機(jī)車,以填補(bǔ)91型電力機(jī)車送去現(xiàn)代化改造后的空缺。
隨著“潘多利諾”390型電力動(dòng)車組于2002年起開始服役,維珍鐵路于2004年將這些90/0型電力機(jī)車轉(zhuǎn)交給國(guó)家快運(yùn)公司——當(dāng)是時(shí)也,國(guó)家快運(yùn)經(jīng)營(yíng)著從倫敦利物浦街站到位于英格蘭東部的埃塞克斯郡、赫特福德郡、劍橋郡、薩福克和諾??说穆每瓦\(yùn)輸。

國(guó)家快運(yùn)的專營(yíng)權(quán)于2012年2月終止,大盎格利亞鐵路⑽接管了英格蘭東部的旅客運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)權(quán),并繼續(xù)經(jīng)營(yíng)這15臺(tái)90/0型電力機(jī)車。2016年8月,大盎格利亞鐵路與瑞士施泰德鐵路制造公司簽訂了訂購20組745型電力動(dòng)車組的合同。隨著745型電力動(dòng)車組于2020年起開始服役,大盎格利亞鐵路將90 001號(hào)和90 002號(hào)機(jī)車出售給位于英格蘭柴郡克魯鎮(zhèn)的機(jī)車服務(wù)有限公司,其余機(jī)車則被出售給貨運(yùn)專線集團(tuán)。
英格蘭-威爾士和蘇格蘭鐵路公司→德國(guó)鐵路股份公司英國(guó)貨運(yùn)分公司
原鐵路貨運(yùn)分部的4臺(tái)90/0型電力機(jī)車、16臺(tái)90/1型電力機(jī)車,以及原鐵路快運(yùn)分部的5臺(tái)90/0型電力機(jī)車,均被英格蘭-威爾士和蘇格蘭鐵路⑾接收。2006年,英格蘭-威爾士和蘇格蘭鐵路向第一蘇格蘭鐵路提供多臺(tái)90型電力機(jī)車,用于牽引加勒多尼臥鋪列車。在此期間,英格蘭-威爾士和蘇格蘭鐵路于2007年11月被德國(guó)鐵路股份公司⑿收購,并最終更名為德國(guó)鐵路英國(guó)貨運(yùn)分公司。
2015年,信佳集團(tuán)接管了加勒多尼臥鋪列車的專營(yíng)權(quán),而GB Railfreight公司向信佳集團(tuán)提供92型電力機(jī)車,用于牽引加勒多尼臥鋪列車。然而,當(dāng)92型電力機(jī)車不可用時(shí),90型電力機(jī)車仍然偶爾牽引加勒多尼臥鋪列車,直到2019年秋季。

捷達(dá)集團(tuán)-維珍鐵路聯(lián)合體于2015年3月1日經(jīng)營(yíng)東海岸干線城際列車服務(wù)后,亦向德國(guó)鐵路英國(guó)貨運(yùn)分公司租借90型電力機(jī)車。盡管捷達(dá)集團(tuán)-維珍鐵路聯(lián)合體的特許經(jīng)營(yíng)權(quán)于2018年6月23日被運(yùn)輸部提前終止,但同年6月24日由運(yùn)輸部組建、并經(jīng)營(yíng)東海岸干線城際列車服務(wù)的“不得已的運(yùn)營(yíng)商”——倫敦東北鐵路有限公司繼續(xù)租借90型電力機(jī)車,直到2019年6月9日。
貨運(yùn)專線集團(tuán)
貨運(yùn)專線集團(tuán)接收了10臺(tái)90/1型電力機(jī)車——90 141號(hào)~90 150號(hào)機(jī)車。此外貨運(yùn)專線集團(tuán)以因火災(zāi)于2004年退役的90 150號(hào)機(jī)車,從英格蘭-威爾士和蘇格蘭鐵路公司購買了90 016號(hào)機(jī)車⒀。2020年5月,貨運(yùn)專線集團(tuán)購買了之前由大盎格利亞鐵路運(yùn)營(yíng)的13臺(tái)90/0型電力機(jī)車。

后記
作為英國(guó)國(guó)鐵分割民營(yíng)化之前最后列裝的電力機(jī)車車型之一,90型電力機(jī)車和其他型號(hào)的電力機(jī)車一樣,見證了國(guó)鐵分割民營(yíng)化之后的各種運(yùn)用方的更替,即使在30年后的當(dāng)下,也亦如此。

注釋
⑴英語:British Rail。
⑵英語:Time-Division Multiplexing。時(shí)分多路復(fù)用是一種數(shù)字或者模擬(較罕見)的多路復(fù)用技術(shù)。使用這種技術(shù),兩個(gè)以上的信號(hào)或數(shù)據(jù)流可以同時(shí)在一條通信線路上傳輸,其表現(xiàn)為同一通信信道的子信道。但在物理上來看,信號(hào)還是輪流占用物理信道的。時(shí)間域被分成周期循環(huán)的一些小段,每段時(shí)間長(zhǎng)度是固定的,每個(gè)時(shí)段用來傳輸一個(gè)子信道。例如子信道1的采樣,可能是字節(jié)或者是數(shù)據(jù)塊,使用時(shí)間段1,子信道2使用時(shí)間段2,等等。一個(gè)TDM的幀包含了一個(gè)子信道的一個(gè)時(shí)間段,當(dāng)最后一個(gè)子信道傳輸完畢,這樣的過程將會(huì)再重復(fù)來傳輸新的幀,也就是下個(gè)信號(hào)片段。
⑶英語:Driving Van Trailer。DVT是一種特制的控制車,設(shè)計(jì)上允許司機(jī)在這節(jié)DVT控制列車另一端的動(dòng)力車(機(jī)車),繼而牽引全列列車。
⑷英語:Driving Brake Standard Open。DBSO是英國(guó)國(guó)鐵在1979年到1986年間將14節(jié)帶有制動(dòng)設(shè)備的Mark 2F型客車改造而來的一種控制車。
⑸英語:Propelling Control Vehicle。PCV是英國(guó)國(guó)鐵分部鐵路快運(yùn)系統(tǒng)在1994年到1996年間將307型電力動(dòng)車組中帶有司機(jī)控制臺(tái)的42節(jié)控制車改造而來的一種控制車。
⑹荷蘭語:Nationale Maatschappij der Belgische Spoorwegen;法語:Société Nationale des Chemins de fer Belges;德語:Nationale Gesellschaft der Belgischen Eisenbahnen。
⑺德語:Deutsche Bundesbahn。
⑻法語:Société Nationale des Chemins de fer Fran?ais。
⑼英語:Virgin Trains。
⑽英語:Greater Anglia。
⑾英語:English, Welsh & Scottish Railway。
⑿德語:Deutsche Bahn AG。
⒀英格蘭-威爾士和蘇格蘭鐵路公司則將90 150號(hào)機(jī)車封存于克魯電力機(jī)務(wù)段,充作其他同型機(jī)車的備件來源。
