【科普】來自第聶伯河畔的PE2型直流牽引單元

文章作者:西瓜昌真濕基(B站和百度昵稱:寧柳跨越)
閱讀前之提示
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)工業(yè)鐵路PE2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)過逆變后,向交流牽引電動(dòng)機(jī)供給交流電。法國國營鐵路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)過變壓—整流后,向直流牽引電動(dòng)機(jī)供給直流電。蘇聯(lián)工業(yè)鐵路OPE1A型、OPE1AM型、OPE1B型、OPE2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。法國國營鐵路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。
雙電流制電力機(jī)車:本文提及的“雙電流制”,是指采用交—直流電以及直—直流電雙制式電傳動(dòng)的電力機(jī)車。蘇聯(lián)鐵道部VL82型電力機(jī)車即為雙電流制電力機(jī)車。
俄羅斯聯(lián)邦諾沃切爾卡斯克電力機(jī)車制造廠在本文均簡(jiǎn)稱“NEVZ”⑴,烏克蘭第聶伯羅彼得羅夫斯克電力機(jī)車制造廠簡(jiǎn)稱“DEVZ”⑵。
本文屬于正經(jīng)科普文章,資料及圖片來源于相關(guān)技術(shù)資料,不作為商業(yè)使用,如有侵權(quán)請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系刪除之。
請(qǐng)大家理性討論,不要在評(píng)論區(qū)干些不該干的事!
由于筆者精力和能力限制,在整理資料時(shí)恐有錯(cuò)漏,也請(qǐng)諸位讀者糾正指教,謝謝合作!
概述
PE2型牽引單元是DEVZ從1967年起為蘇聯(lián)國內(nèi)工業(yè)鐵路制造的直流牽引單元,本型牽引單元由一節(jié)工業(yè)電力機(jī)車和兩節(jié)裝有牽引電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)自卸車組成。
應(yīng)當(dāng)注意的是,不要把PE2型直流牽引單元與DEVZ制造的OPE2型、OPE1A型及OPE1B型交流牽引單元混為一談。

背景
1957年7月,車?yán)镅刨e斯克州科爾金斯基煤礦制造了一節(jié)VS-50型四軸自卸車。當(dāng)這節(jié)自卸車與一臺(tái)IV-KP1型電力機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行成為牽引單元時(shí),機(jī)車的黏著重量與列車總重量的比率幾乎翻了一番。這使得機(jī)車能夠在陡峭的坡道上運(yùn)行,從而降低了運(yùn)用成本。這組牽引單元成為蘇聯(lián)境內(nèi)第一組牽引單元。
1964年,東德黑尼格斯多夫“漢斯·拜姆勒”電力機(jī)車廠生產(chǎn)了兩組安裝繼電器和電動(dòng)自卸車的EL2型電力機(jī)車牽引單元。繼電器不僅用于控制機(jī)車本身的牽引電動(dòng)機(jī),而且還安裝在與電力機(jī)車重聯(lián)的電動(dòng)自卸車上的四個(gè)電動(dòng)機(jī)。這種牽引單元可以用相對(duì)便宜的方式使推力加倍并獲得第三經(jīng)濟(jì)速度。
PE2型(ПЭ2)
1967年底,DEVZ根據(jù)其以往的工業(yè)電力機(jī)車設(shè)計(jì),制造了第一組適用于3000伏直流電氣化鐵路的PE2型牽引單元。1968年到1969年間,DEVZ制造了20組PE2型牽引單元,全數(shù)交付位于哈薩克斯坦北部科斯塔奈州的索克洛夫-薩爾拜斯基煤礦。

PE2M型(ПЭ2М)
1968年,DEVZ研制出帶有補(bǔ)償繞組的DT-9N型直流牽引電動(dòng)機(jī)。DT-9N型電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)上考慮了露天礦場(chǎng)的工作條件。利用這種電動(dòng)機(jī),DEVZ于1968年至1985年間制造了至少452組設(shè)計(jì)為運(yùn)用于電壓為3000伏或者是1500伏直流、最大坡度為千分之60的露天礦電氣化鐵路的PE2M型牽引單元。
PE2型與PE2M型牽引單元的控制方式彼此略有不同。差異是由于電器的位置和安裝發(fā)生了一些變化,電力機(jī)車和電動(dòng)自卸車的轉(zhuǎn)向架可以互換。

PE2U型(ПЭ2У)
DEVZ在OPE1A型牽引單元的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,于1985年制造了一組實(shí)驗(yàn)性的PE2U型牽引單元,這里的“U”意指增強(qiáng)——與PE2M單元的主要區(qū)別在于15分鐘模式和小時(shí)模式下各自的輸出功率和牽引力略有增加。牽引單元配備了NB-511型直流牽引電動(dòng)機(jī)。
自1986年至今,DEVZ制造了至少175組的PE2U型牽引單元。目前可確認(rèn)最大號(hào)的PE2U型牽引單元是2019年1月制造出廠、并交付于烏克蘭第聶伯羅波得羅夫斯克州馬克西馬金屬有限責(zé)任公司的PE2U-175號(hào)牽引單元。

技術(shù)設(shè)計(jì)
總體
PE2型牽引單元設(shè)計(jì)為運(yùn)用于電壓為3000伏或者是1500伏直流、最大坡度為千分之60的露天礦電氣化鐵路。牽引單元以電力機(jī)車為控制基礎(chǔ),電動(dòng)自卸車不僅是動(dòng)力車輛,亦可以用于裝卸礦石。

PE2型牽引單元的司機(jī)室不對(duì)稱地放置在電力機(jī)車部分的中間,其比車體的其他部分寬。每節(jié)車廂的二系彈簧懸掛裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)向架與車體之間。

司機(jī)控制器
在電力機(jī)車部分使用了KME-5D型司機(jī)控制器。該司機(jī)控制器的換向手柄有“前制”、“前進(jìn)“、“0”、“后退”、“后制”5個(gè)手柄位置,用來改變機(jī)車的牽引、制動(dòng)、前進(jìn)、后退等工況;而控制手柄有37個(gè)級(jí)位。
電氣設(shè)備
在PE2型牽引單元的電力機(jī)車部分安裝了兩個(gè)電動(dòng)壓縮機(jī)(TL110A型電動(dòng)壓縮機(jī)和KT-6El型壓縮機(jī))和DK-604V型電動(dòng)發(fā)電機(jī)。整個(gè)牽引單元有六個(gè)由NB101M型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的牽引電動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇,以及六個(gè)由ETV-20M2型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的起動(dòng)和制動(dòng)電阻(13.7千瓦、200伏、80安、2.950轉(zhuǎn)/分鐘)。
轉(zhuǎn)向架
牽引單元的車輪直徑為1250毫米。牽引電動(dòng)機(jī)的齒輪傳動(dòng)是雙向、剛性、螺旋形,齒輪比為17:88 = 1:5.176。

在一節(jié)電力機(jī)車與兩節(jié)電動(dòng)自卸車重聯(lián)運(yùn)行、且砂箱儲(chǔ)砂量為2/3的情況下,PE2型牽引單元整備重量為368±11噸,其中電力機(jī)車為120±3.6噸,每節(jié)電動(dòng)自卸車空重為79±3.7噸,在最高載重為45噸時(shí)的整備重量為124±3.7噸。因此,PE2型牽引單元在無動(dòng)力過軌運(yùn)輸時(shí),電力機(jī)車轉(zhuǎn)向架放置在隨行的一節(jié)平車上,以兩臺(tái)貨車轉(zhuǎn)向架支撐電力機(jī)車車體。

技術(shù)數(shù)據(jù)

后記
距1967年第一組PE2型牽引單元出廠至今已有50多年,但考慮到工礦電力機(jī)車換代周期比較長(zhǎng)、技術(shù)含量不高的情況,PE2型以及改進(jìn)型PE2M型、PE2U型牽引單元在很大程度上滿足蘇聯(lián)各加盟國工礦鐵路對(duì)于直流牽引單元的需求。和NEVZ制OPE1型以及DEVZ制OPE1A型交流牽引單元一樣,這些幸存至今的直流牽引單元見證了蘇聯(lián)時(shí)期的繁華,也見證了蘇聯(lián)解體后的跌宕沉浮。
謹(jǐn)以本文紀(jì)念蘇聯(lián)解體28周年!

注釋
⑴俄語:Новочеркасский ЭлектроВозостроительный Завод。
⑵俄語:Днепровский электровозостроительный завод;烏克蘭語:Дн?провський електровозобуд?вний завод。
參考
《List of the vehicles — ПЭ2, ПЭ2М — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=240
《List of the vehicles — PE2U — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=383
《ПЕ2У? - ГП "Днепровский электровозостроительный завод"》:http://devs.com.ua/ru/produktsiya/promyshlennye-tyagovye-agregaty/pe2u.html
《Тяговые агрегаты ПЭ2》,Ye·R·阿伯拉莫夫,《Электроподвижной состав Отечественных железных дорог》,第510頁~第512頁;原作者為V·A·拉科夫,《Локомотивы Отечественных железных дорог 1956-1975 гг.》第422頁~425頁
《Тяговые агрегаты ПЭ2М》,Ye·R·阿伯拉莫夫,《Электроподвижной состав Отечественных железных дорог》,第512頁~第515頁;原作者為V·A·拉科夫,《Локомотивы Отечественных железных дорог 1956-1975 гг.》第422頁~425頁,以及《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》第197頁~200頁
《Тяговые агрегаты ПЭ2У》,Ye·R·阿伯拉莫夫,《Электроподвижной состав Отечественных железных дорог》,第515頁~第516頁;原作者為V·A·拉科夫,《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》第200頁