【科普】蘇聯(lián)鐵道部?jī)晒?jié)重聯(lián)直流客運(yùn)電力機(jī)車的實(shí)踐——ChS200型和ChS6型電力機(jī)車

文章作者:Forever Changzhensky(微博、知乎、嗶哩嗶哩和百度昵稱: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ChS200型和ChS6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。法國(guó)國(guó)家鐵路CC 1100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VL61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。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(lái)源
《捷克斯洛伐克向蘇聯(lián)出口機(jī)車》,《機(jī)車電傳動(dòng)》1977年6月第6期
《ЧС200型高速客運(yùn)電力機(jī)車》,戴奉初 譯,《機(jī)車電傳動(dòng)》1979年2月第2期
《Электровозы ЧС200》,維塔利·亞歷山德羅維奇·拉科夫 著,《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》,54~58頁(yè)
《Электровозы ЧС6》,維塔利·亞歷山德羅維奇·拉科夫 著,《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》,58~59頁(yè)
《ChS200 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=7
《ChS6 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=6
概述
ChS200型電力機(jī)車,俄語(yǔ)車型代號(hào)名為ЧС200,制造商捷克斯洛伐克斯柯達(dá)公司內(nèi)部代號(hào)為66E0~66E1,是斯柯達(dá)公司比爾森工廠于1974年起,向蘇聯(lián)鐵道部交付的一種八軸直流干線客運(yùn)電力機(jī)車。

1983年,斯柯達(dá)公司在ChS200型電力機(jī)車的基礎(chǔ)上,成功研制了代號(hào)為50E1~50E2的ChS6型電力機(jī)車。該型機(jī)車為兩節(jié)重聯(lián)的準(zhǔn)高速客運(yùn)電力機(jī)車,除牽引齒輪傳動(dòng)比不同外,機(jī)車總體結(jié)構(gòu)與ChS200型電力機(jī)車保持相同。

背景
20世紀(jì)70年代中后期,隨著蘇聯(lián)鐵路客運(yùn)量的持續(xù)增長(zhǎng),特別是在夏季的客運(yùn)高峰期,使鐵路客運(yùn)及貨運(yùn)能力均極為緊張。由于旅客列車開(kāi)行數(shù)量增加而阻礙貨運(yùn)列車運(yùn)行的情況經(jīng)常出現(xiàn),客運(yùn)列車在復(fù)線區(qū)段平均占線路通過(guò)能力的30 %,在單線區(qū)段占約20 %,個(gè)別區(qū)段甚至超過(guò)60 %。因此,如果旅客列車對(duì)數(shù)再繼續(xù)增加,勢(shì)必影響貨物運(yùn)輸計(jì)劃的完成。
為了緩和鐵路干線上客貨運(yùn)輸之間愈加突出的矛盾、盡可能挖掘提高鐵路輸送能力,蘇聯(lián)鐵道部決定按照重載運(yùn)輸?shù)姆绞?,開(kāi)行超長(zhǎng)編組旅客列車和合并旅客列車⑴。
研制
為了開(kāi)行這種重載旅客列車,就需要一種強(qiáng)大的客運(yùn)電力機(jī)車。1974年,斯柯達(dá)公司研制出兩組ChS200型電力機(jī)車。ChS200型電力機(jī)車的牽引電動(dòng)機(jī)在小時(shí)模式下的牽引功率為1050 kW,持續(xù)牽引功率為1000 kW,最高運(yùn)行速度為200 km/h。到1979年10月,斯柯達(dá)公司共計(jì)向蘇聯(lián)鐵道部交付了12組ChS200型電力機(jī)車。

由于ChS200型電力機(jī)車主要是為了提高旅客列車運(yùn)行速度而設(shè)計(jì),為了使此型電力機(jī)車能夠驅(qū)動(dòng)較重的旅客列車,斯柯達(dá)公司決定將其變速箱的牽引齒輪傳動(dòng)比從42:75=1:1.786更改為38:79=1:2.079。這樣的改動(dòng)導(dǎo)致機(jī)車最高運(yùn)行速度降低了17%,同時(shí)增加了牽引力。到1981年5月,斯柯達(dá)公司共計(jì)向蘇聯(lián)鐵道部交付了30組ChS6型電力機(jī)車。


機(jī)械部分
ChS6型和ChS200型電力機(jī)車的兩節(jié)機(jī)車通過(guò)端部為球形連結(jié)的連接拉桿相互連接。球形連接由一個(gè)青銅球、兩個(gè)可分開(kāi)的銅軸瓦和楔形墊組成。
轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架是截面為箱形的焊接結(jié)構(gòu),由兩根縱向側(cè)梁、端梁和位于中部的橫梁組成。轉(zhuǎn)向架使用螺旋彈簧和液壓減震器兩級(jí)懸掛裝置,軸箱同轉(zhuǎn)向架之間通過(guò)帶有橡皮金屬套的彈簧板來(lái)聯(lián)系。彈簧的總靜態(tài)撓度為150 mm。

當(dāng)司機(jī)撂下395型制動(dòng)機(jī)大閘施行空氣制動(dòng)時(shí),每個(gè)輪對(duì)均由位于車輪兩側(cè)的鑄鐵閘瓦壓縮,并由直徑為203 mm的制動(dòng)缸(每個(gè)輪對(duì))驅(qū)動(dòng)。撒砂管沿著機(jī)車第1、第3、第5和第7輪對(duì)撒砂。
車體采用搖枕懸掛裝置,通過(guò)中心銷傳遞縱向牽引力,中心銷的球形座安裝在搖枕梁上。車輪直徑為1250 mm(新)。
電氣部分
前兩組ChS200型電力機(jī)車裝有8臺(tái)AL-4741FiT型牽引電動(dòng)機(jī),持續(xù)功率為1000 kW,電流為715 A,轉(zhuǎn)速為1035 r/min。
8臺(tái)AL-4741FiT型牽引電動(dòng)機(jī)采用串聯(lián)和并聯(lián)連接。在牽引工況下,兩臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)直接串聯(lián),用單個(gè)電空接觸器按橋式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)由一種連接過(guò)渡到另一種連接。同樣,用電空接觸器來(lái)通斷起動(dòng)電阻。牽引電動(dòng)機(jī)有五級(jí)磁場(chǎng)削弱:76%、58%、47%、38%和30.5%。

機(jī)車在起動(dòng)和加速過(guò)程中,用接觸器—電阻器來(lái)調(diào)節(jié)牽引電動(dòng)機(jī)電壓。共有56個(gè)調(diào)節(jié)位——第1位是預(yù)備位;第2~26位是串聯(lián)調(diào)節(jié)位;第27~32位是與五級(jí)磁場(chǎng)削弱實(shí)現(xiàn)60~120 km/h的速度的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行位;第33~50位是并聯(lián)調(diào)節(jié)位;第51~56位是和五級(jí)磁場(chǎng)削弱實(shí)現(xiàn)120~200 km/h的速度的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行位。
為了冷卻牽引電動(dòng)機(jī),每節(jié)機(jī)車安裝了兩個(gè)由1A-2839/4型直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的冷卻風(fēng)機(jī)。
制動(dòng)電阻的各個(gè)部分由單獨(dú)的電空接觸器進(jìn)行控制,這使得切換到電阻制動(dòng)的速度比在ChS6型和ChS200型電力機(jī)車上更快-僅用4 s。車頂上的制動(dòng)電阻也由兩個(gè)風(fēng)扇冷卻,該風(fēng)扇由AU-2732/4型直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),由制動(dòng)電阻供電。

每節(jié)機(jī)車都配有一臺(tái)K2型壓縮機(jī),由一臺(tái)9A-3432/4型直流電動(dòng)機(jī)和兩臺(tái)9A-1731/4型電流發(fā)生器控制。
ChS200型電力機(jī)車的每節(jié)機(jī)車安裝了兩個(gè)TSP-6M型受電弓和一個(gè)1VPD3型高速主斷路器(額定電壓為3000 V,電流為1800 A)。而ChS6型電力機(jī)車的每節(jié)機(jī)車安裝了兩個(gè)17PP2型受電弓。
運(yùn)用
目前10組ChS200型電力機(jī)車和29組ChS6型電力機(jī)車均集中配屬于俄羅斯鐵路股份有限公司十月鐵路局圣彼得堡-莫斯科客運(yùn)機(jī)務(wù)段。ChS200-001號(hào)機(jī)車和ChS6-030號(hào)機(jī)車退役后拆解;ChS200-002號(hào)機(jī)車退役后送往俄羅斯鐵道博物館靜態(tài)展示。

事實(shí)證明,ChS6型電力機(jī)車比為高速運(yùn)行而設(shè)計(jì)的ChS200型電力機(jī)車更適合牽引特快旅客列車和快速旅客列車。但是,由于牽引功率與整備重量之間的不匹配導(dǎo)致?tīng)恳Σ荒茱@著提高,因此ChS6型電力機(jī)車不適合牽引重載旅客列車。

ChS200-008號(hào)機(jī)車
ChS200-008號(hào)機(jī)車于2012年10月在雅羅斯拉夫電力機(jī)車修理廠大修時(shí)改造為“速度實(shí)驗(yàn)車”。然而,由于失火的緣故,這組奇特的“速度實(shí)驗(yàn)車”自2018年7月28日起停用。

技術(shù)數(shù)據(jù)表

后記
盡管ChS200型和ChS6型電力機(jī)車主打于提高旅客列車運(yùn)行速度,但它們的相繼投入運(yùn)用,讓蘇聯(lián)鐵道部看到了兩節(jié)重聯(lián)設(shè)計(jì)電力機(jī)車用于干線客運(yùn)的可行性,為之后采購(gòu)ChS7型和ChS8型電力機(jī)車打下基礎(chǔ)。
注釋
⑴如果受到車站到發(fā)線及站臺(tái)長(zhǎng)度限制,兩列普通編組的列車可分別在在始發(fā)站兩條股道上同時(shí)接載乘客,然后出發(fā)至前方車站再合并連掛運(yùn)行,運(yùn)行至終到站的前一車站分解為兩列列車后追蹤運(yùn)行進(jìn)站。
