文章作者：西瓜昌真濕基（B站和百度昵稱：寧柳跨越）

提示

• 交—直流電傳動：本文定義是指電力機(jī)車從25千伏50赫茲交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過變壓—整流后，向直流牽引電機(jī)供給直流電。蘇聯(lián)VL80型電力機(jī)車以及在此基礎(chǔ)上出口至中國的8G型電力機(jī)車均為交—直流電傳動形式。

• 交—直—交流電傳動：本文定義是指電力機(jī)車從25千伏50赫茲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(jī)供給交流電。俄羅斯聯(lián)邦EP200型電力機(jī)車，以及中國和諧1D型電力機(jī)車均為交—直—交流電傳動形式。

• 直—直流電傳動：本文定義是指電力機(jī)車從3千伏直流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，向直流牽引電動機(jī)供給直流電。蘇聯(lián)ChS200型、ChS6型、VL10型、VL11型以及VL15型電力機(jī)車均為直—直流電傳動形式。

• 直—交流電傳動：本文定義是指電力機(jī)車從3千伏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(jī)供給交流電。俄羅斯聯(lián)邦2ES10型電力機(jī)車為直—交流電傳動形式。

• 雙電流制電傳動：本文定義是指采用交—直—交流電以及直—交流電雙制式電傳動的電力機(jī)車。本文提及的俄羅斯聯(lián)邦EP10型電力機(jī)車為雙電流制電傳動形式。

• 俄羅斯聯(lián)邦諾沃切爾卡斯克市諾沃切爾卡斯克電力機(jī)車廠簡稱“諾廠”。

概述

EP10型電力機(jī)車⑴是俄羅斯鐵路的雙電流制干線客運電力機(jī)車車型之一，適用于供電制式為3000伏直流電和25千伏工頻單相交流電的電氣化鐵路，由諾廠和德國-瑞士Adtranz跨國公司以及后繼的加拿大-德國龐巴迪運輸跨國公司聯(lián)合研發(fā)。EP10型電力機(jī)車采用了交流傳動技術(shù)、Bo-Bo-Bo軸式，其中電氣部分由Adtranz提供，而機(jī)械部分由諾廠制造。

背景

由于歷史原因，蘇聯(lián)電氣化鐵路有直流3千伏和交流25KV兩種供電制式。在直流電區(qū)段和交流電區(qū)段的交界處設(shè)置接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換站⑵，轉(zhuǎn)換接觸網(wǎng)電壓需要很長時間。這樣一來，使用雙電流制電力機(jī)車的必要性愈發(fā)明顯。

諾廠曾經(jīng)在VL10型以及VL80型電力機(jī)車的基礎(chǔ)上，于20世紀(jì)60年代后期推出適用于直流3千伏和交流25千伏的雙電流制VL82型電力機(jī)車，但此型電力機(jī)車僅生產(chǎn)了91組。

俄羅斯電力機(jī)車發(fā)展的另一個有希望的方向，是推出裝有異步牽引電動機(jī)的電力機(jī)車。使用功能更強(qiáng)大且易于維護(hù)的異步牽引電動機(jī)可以顯著降低運營成本，然而這需要特殊的牽引逆變器，這是非常復(fù)雜的設(shè)備，到20世紀(jì)90年代早期蘇聯(lián)的研制并沒有取得重大成功。盡管諾廠曾經(jīng)推出采用交—直—交流電傳動的VL86F型電力機(jī)車，但終究因為蘇聯(lián)在1980年代后期的經(jīng)濟(jì)狀況越趨惡化，而未能投入批量生產(chǎn)。

此外，俄羅斯研制新機(jī)車的困難在于缺乏足夠的客運電力機(jī)車生產(chǎn)經(jīng)驗，與貨運電力機(jī)車相比，客運電力機(jī)車的可靠性和安全性要求更高。在20世紀(jì)90年代以前，蘇聯(lián)從捷克斯洛伐克斯柯達(dá)公司購買了ChS系列干線客運電力機(jī)車。然而，在東歐劇變、蘇聯(lián)解體和關(guān)稅出現(xiàn)后，購買進(jìn)口機(jī)車變得過于昂貴。因此諾廠在VL85型電力機(jī)車基礎(chǔ)上于1992年研制成功VL65型電力機(jī)車；后又在VL65型機(jī)車基礎(chǔ)上又研制了EP1型電力機(jī)車。

制造

在20世紀(jì)90年代中期，諾廠與全俄電力機(jī)車研究與設(shè)計院一起參與了一種帶有異步牽引電動機(jī)的新型雙電流制電傳動電力機(jī)車的開發(fā)。由于俄羅斯缺乏制造設(shè)備的經(jīng)驗，第一階段異步電動機(jī)的逆變器決定在國外購買，而Adtranz公司被選為設(shè)備供應(yīng)商。1997年2月14日俄羅斯聯(lián)邦鐵道部簽署了一項為新型電力機(jī)車提供21套電氣設(shè)備、總金額為6850萬瑞士法郎的合同，該合同還暗示在Adtranz公司與諾廠的合資企業(yè)中開始生產(chǎn)部件。

1998年底，EP10-001號機(jī)車制造完成并向公眾展示。根據(jù)時任鐵道部長尼古拉·阿克肖年科的說法，第一輛機(jī)車的生產(chǎn)成本為1.8億盧布。其中，超過80％是進(jìn)口電氣設(shè)備的成本。在未來，計劃在向電力機(jī)車的批量生產(chǎn)過渡中將三次降低成本。

諾廠根據(jù)測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一些問題，但是，1999年12月，俄羅斯聯(lián)邦鐵道部驗收委員會推薦EP10型機(jī)車進(jìn)行批量生產(chǎn)。2000年，諾廠計劃制造EP10-002號和EP10-003號機(jī)車，其中Adtranz公司提供兩套設(shè)備。根據(jù)當(dāng)時的計算，這三臺機(jī)車的設(shè)計、零部件采購和生產(chǎn)的總成本為4.234億盧布。然而，在2001年鐵道部人事變動后，新任鐵道部副部長以EP10型機(jī)車的成本太高為由，凍結(jié)了與Adtranz公司的交易，轉(zhuǎn)而優(yōu)先購買EP1型機(jī)車。結(jié)果，EP10型機(jī)車的制造被暫停。

俄羅斯聯(lián)邦鐵道部在2003年底重組為俄羅斯鐵路后，以EP10型機(jī)車設(shè)計缺陷和可靠性過低為由，一度反對諾廠生產(chǎn)客運電力機(jī)車，而讓科洛姆納工廠制造EP2K型機(jī)車。盡管如此，在時任俄羅斯鐵路副總裁弗拉基米爾·伊萬諾維奇·亞庫寧的倡議下進(jìn)行了對EP10型機(jī)車的測試，使之俄羅斯得到認(rèn)可，然后與已收購Adtranz公司的龐巴迪運輸公司進(jìn)行談判，將供應(yīng)的設(shè)備數(shù)量從18臺減少到9臺。

2004年初，俄羅斯鐵路再次推遲購買EP10型機(jī)車，這引起了龐巴迪運輸?shù)目棺h。龐巴迪運輸要求俄羅斯鐵路支付違約金或簽訂生產(chǎn)另外11臺EP10型機(jī)車的合同，不包括已造好的EP10-001號機(jī)車。因此，在訴訟的威脅下，俄羅斯鐵路于2004年11月簽訂了一項協(xié)議，并于2005年3月簽署了一份最終合同，制造另外11臺EP10型機(jī)車，總價值為4.5億盧布。

2005年底，EP10-002號機(jī)車制造出廠；2006年全年，諾廠制造了其余10臺EP10型機(jī)車。由于EP10型機(jī)車的可靠性過低，諾廠轉(zhuǎn)而與法國阿爾斯通合作研制新的EP20型機(jī)車。

測試和運用

EP10-001號機(jī)車制造出廠后，最初在諾廠的測試軌道和位于莫斯科州謝爾賓卡的全俄鐵道運輸科學(xué)研究院環(huán)形鐵道試驗基地進(jìn)行了測試。此后，它在莫斯科、高爾基、北高加索、克拉斯諾亞爾斯克和西西伯利亞鐵路局上進(jìn)行了旅客列車實驗測試。2005年，在俄羅斯鐵路決定制造另外11臺EP10型機(jī)車后，EP10-001號機(jī)車被送往北高加索鐵路局管內(nèi)別洛列琴斯克至邁科普之間的高速試驗區(qū)段進(jìn)行速度測試。

EP10-002號機(jī)車在2005年底制造出廠后不久，沿莫斯科至布列斯特進(jìn)行了一系列運行測試之后，它被送回了諾廠以改進(jìn)EP10-003號機(jī)車。EP10機(jī)車的最終認(rèn)證測試于2006年3月完成。考慮到已確定的測試和消防安全要求，修改了EP10-001號機(jī)車。

2006年春天，EP10-001號機(jī)車配屬莫斯科鐵路局維亞濟(jì)馬機(jī)務(wù)段，在那里建立了維修基地并進(jìn)行了最后的調(diào)整。然后，所有的機(jī)車被轉(zhuǎn)配到莫斯科鐵路局莫斯科-梁贊調(diào)車機(jī)務(wù)段。

幾年來，EP10型機(jī)車在莫斯科至下諾夫哥羅德區(qū)段（“雨燕”號列車⑶），莫斯科至喀山區(qū)段，莫斯科至基輔區(qū)段（“首都”號列車⑷），莫斯科至布列斯特區(qū)段（“斯拉夫人”號列車⑸），莫斯科至沃羅涅日區(qū)段等路線上牽引快速旅客列車。

2016年3月，除了EP10-008號和EP10-011號機(jī)車?yán)^續(xù)配屬在莫斯科鐵路局莫斯科-梁贊調(diào)車機(jī)務(wù)段外，其余EP10型機(jī)車被轉(zhuǎn)配到莫斯科鐵路局奧熱列利耶調(diào)車機(jī)務(wù)段；上述兩臺EP10型機(jī)車以及EP10-012號機(jī)車在轉(zhuǎn)配前后被送往羅斯托夫電力機(jī)車修理廠進(jìn)行封存，而其中的EP10-011號機(jī)車已殘缺不堪。目前配屬于奧熱列利耶調(diào)車機(jī)務(wù)段的EP10-004號和EP10-007號兩臺機(jī)車尚在運用狀態(tài)，但莫斯科鐵路局亦開始運用更現(xiàn)代和更可靠的EP20型電力機(jī)車。

技術(shù)設(shè)計

EP10型電力機(jī)車采用Bo-Bo-Bo軸式、交—直—交流電以及直—交流電雙制式傳動，全長22532毫米，寬為3100毫米，輪徑為1250毫米，可通過最小半徑為125米的曲線。機(jī)車最高運行速度為160公里/小時，持續(xù)運行速度為80公里/小時，額定牽引力為320千牛，持續(xù)牽引力為311千牛。機(jī)車并設(shè)有列車供電系統(tǒng)，能夠向旅客列車提供3000伏直流電源。

• 轉(zhuǎn)向架

機(jī)車采用無導(dǎo)框轉(zhuǎn)向架。它由帶軸箱和齒輪箱的輪對、軸箱彈簧懸掛系統(tǒng)、液 壓減振器、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、牽引電動機(jī)及制動系統(tǒng)等組成。轉(zhuǎn)向架采用一、二系彈簧懸掛。

• 電氣設(shè)備

電路的高壓部分包括兩個TACS-1型受電弓和一個主電流制轉(zhuǎn)換開關(guān)。該主電流制轉(zhuǎn)換開關(guān)在受電弓無電時處在中間位；當(dāng)機(jī)車運行于交流電氣化區(qū)段時，轉(zhuǎn)換開關(guān)處在“交流位”，電流流過HV-VOV-25A-10/400 UHL1型交流主斷路器；當(dāng)機(jī)車運行于直流電氣化區(qū)段時，轉(zhuǎn)換開關(guān)處在“直流位”，電流流過BV-UR36E型直流快速斷路器。

機(jī)車主變壓器有6個牽引繞組，每個牽引繞組向1臺網(wǎng)側(cè)變流器供電。網(wǎng)側(cè)變流器 是四象限脈沖整流器，它在牽引工況下從電網(wǎng)獲取電能，在再生制動工況下則向電網(wǎng)反饋電能。電機(jī)側(cè)變流器為脈寬調(diào)制逆變器，直流中間電路電壓為280伏。

EP10型機(jī)車允許使用再生或電阻制動。為了實現(xiàn)電阻制動，在機(jī)車上安裝了一塊帶有來自單獨強(qiáng)制風(fēng)冷的制動電阻。電阻制動功率在直流區(qū)段時為5400千瓦，在交流區(qū)段時為2700千瓦；再生制動功率為7200千瓦。機(jī)車的最大制動力為375千牛。

EP10型機(jī)車采用分散式通風(fēng)系統(tǒng)，一方面減少了自身需求的電力消耗，達(dá)到每小時電力的1.4％，并且可以降低系統(tǒng)的金屬容量，另一方面，導(dǎo)致電機(jī)和風(fēng)扇數(shù)量顯著增加。

EP10型機(jī)車裝有6臺NTA-1200型三相異步牽引電動機(jī)，齒輪比為85：22，額定功率為7200千瓦，持續(xù)功率為7020千瓦。

問題

EP10型電力機(jī)車的主要缺點是牽引電動機(jī)的可靠性低⑹，還發(fā)現(xiàn)了許多其他問題。

此外，諾廠宣稱可以單司機(jī)操作EP10型機(jī)車，但根據(jù)部分機(jī)車乘務(wù)員的評論，由于一些扳鍵按鈕位于副司機(jī)操作臺上⑺，單司機(jī)操作反而十分困難。諾廠還宣稱EP10型機(jī)車具有高功率、良好的加速動力學(xué)以及改善的牽引特性；而根據(jù)機(jī)車乘務(wù)員的實際操作情況，這適用于“手動”模式，但在“自動”模式情況下相反。

簡評

作為俄羅斯鐵路對雙電流制客運電力機(jī)車的探索，這款被昵稱為“先進(jìn)黑臉”的EP10型機(jī)車，雖然因為技術(shù)上的缺陷以及可靠性過低而終究轉(zhuǎn)入封存，但諾廠并未就此放棄雙電流制客運電力機(jī)車研制，轉(zhuǎn)而與法國阿爾斯通合作研制更新更可靠的EP20型機(jī)車。

注釋

⑴俄語：ЭП10。

⑵在這種車站，交流電力機(jī)車牽引列車進(jìn)站后摘鉤離開，之后斷開接觸網(wǎng)供電，后切換供電電壓，直流電力機(jī)車再掛鉤牽引列車進(jìn)入直流電氣化區(qū)段；反之亦然。

⑶俄語：?Буреве?стник?，俄羅斯鐵路旗下全資子公司——聯(lián)邦客運公司在歷史上擔(dān)當(dāng)?shù)囊惶似放瓶焖俾每土熊?，車次?53/154次，往返于下諾夫哥羅德與莫斯科之間。

⑷俄語：?Столичный экспресс?；烏克蘭語：?Столичний експрес?，烏克蘭鐵路擔(dān)當(dāng)?shù)囊惶似放瓶焖俾每土熊嚕嚧螢?01/002次，每隔一天往返于烏克蘭基輔客運站與俄羅斯莫斯科基輔站之間。

⑸俄語：?Славянский экспресс?；白俄羅斯語：?Славянск? экспрэс?，俄羅斯鐵路旗下全資子公司——聯(lián)邦客運公司擔(dān)當(dāng)?shù)囊惶似放瓶焖俾每土熊?，車次?03B/004B次和007M/008B，往返于白俄羅斯布列斯特與俄羅斯莫斯科之間。

⑹特別是當(dāng)使用“6號按鈕”時，將牽引力轉(zhuǎn)換為增壓模式，電流值顯著超過計算值。

⑺包括駕駛室照明、底部照明、電加熱、副燈等扳鍵開關(guān)等。

參考

• 《ПАССАЖИРСКИЕ ЭЛЕКТРОВОЗЫ СЕРИИ ЭП10》，Ye·R·阿伯拉莫夫，《Электроподвижной состав Отечественных железных дорог》，第258-第260頁。

• 《俄羅斯ЭП10型雙流制電力機(jī)車》，譚學(xué)斌，摘譯自《Локомотив》1999年第11期、第12期、2000年第1期和第2期，《電力機(jī)車技術(shù)》2000年第3期