【科普】“法荷兩開花”——“破鼻子”BB 7003號(BB 10003號)電力機車
文章作者：FOREVER CHANGZHENSKY（ACFUN、BILIBILI、百度、頭條、微博和知乎昵稱：寧柳跨越）
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為了我們大家
縮寫提示
法國國家鐵路公司在本文均簡稱“SNCF”⑴，荷蘭鐵路公共有限責(zé)任公司簡稱“NS”⑵，瑞士聯(lián)邦鐵路股份公司簡稱“SВB-CFF-FFS”⑶，比利時國家鐵路公司簡稱“NMBS/SNCB”⑷；法國電氣牽引設(shè)備公司簡稱“MTE”，法國機械制造公司簡稱“SFCM”，法國奧梅庫爾海洋鋼鐵和鍛造公司簡稱“FAMH”。
引子
我們知道，“Orange”/“法國橙”8K型電力機車是中國鐵道部于1985年從以法國Alstom公司為首的“50 Hz”集團采購的一款，其技術(shù)原型為Alstom和MTE于1971年~1978年間交付SNCF的ВB 15000型電力機車。
不過在總數(shù)為65臺的ВB 15000型機車當(dāng)中，有這么一臺機車被SNCF選中，測試直—直傳動和交—直—交傳動，那么它是誰？是ВB 15007號機車。
概述
ВB 15007號電力機車，是法國Alstom公司和MTE于1973年2月22日交付給SNCF的一臺交—直傳動“破鼻子”。這臺“破鼻子”后來被SNCF選中，先后測試直—直傳動（改號為ВB 7003號）和交—直—交傳動（改號為ВB 10003號），讓SNCF和NS實現(xiàn)各自的電力機車更新?lián)Q代。
背景
得益于20世紀(jì)60年代大功率電子元件的發(fā)展，SNCF于1963年就開始研究在電力機車和電力動車組上使用斬波器。
1971年，CC 20002號機車的主變壓器和直流發(fā)電機被拆除，其車體裝有試驗用的晶閘管斬波器。ВB 9252號機車與CC 20002號機車重聯(lián)，并向后者供電。
改造為直—直傳動的ВB 7003號
晶閘管的使用（特別是在牽引電路和控制電路），讓?dǎo) 15000型機車實現(xiàn)更高級的邏輯控制成為可能，而無需使用構(gòu)造復(fù)雜且故障風(fēng)險和維護成本高昂的機電原件。1974年，SNCF選中ВB 15007號機車，將其改造為直—直傳動、裝備有斬波器的ВB 7003號機車（牽引電動機和傳動設(shè)備保持不變）：
2個AM18B型直流受電弓，帶頂線，取代1個AM18型單相受電弓；
HRKS主斷路器的DBTF單相斷路器被拆除；
車體中間安裝斬波器；
安裝1個已應(yīng)用于CC 6500型機車的轉(zhuǎn)換器，通過斬波器為電池充電；
1個電容濾波扼流圈組代替變壓器；
壓縮機電動機更換為直流電動機；
修改司機室內(nèi)的司機控制臺。
值得一提的是，ВB 7003號機車的1端司機室曾一度取消“破鼻子”設(shè)計，直接加裝一個正向斜面，以減少風(fēng)阻，但這個改進后來不了了之。
為未來的雙電流制“破鼻子”打下基礎(chǔ)
為了測試未來的雙電流制“破鼻子”，SNCF于1975年將ВB 7003號與ВB 15015號機車重聯(lián)。ВB 15015號機車的變壓器-晶閘管整流器提供1.5 kV直流電，通過車頂高壓線為ВB 7003號機車的斬波器供電。
去荷蘭測試！
1975年9月29日~11月1日間，ВB 7003號機車被NS租用進行測試運行，以收集有關(guān)運行特性、制動和牽引的數(shù)據(jù)，還測量了機車對軌道和接觸網(wǎng)的影響。
測試運行在阿姆斯特丹—恩斯赫德區(qū)段進行，分為牽引城際列車和貨運列車。然而，NS在進行測試牽引貨運列車的過程中，發(fā)現(xiàn)牽引電動機的問題——這些牽引電動機是自通風(fēng)設(shè)計，可確保其在機車運行時被冷卻。但在機車頻繁的制動和起動過程中，牽引電動機溫度達到200 ℃，超出阿爾斯通公司可以接受的140 ℃最高溫度。
在SNCF將牽引電動機的通風(fēng)冷卻方式由自通風(fēng)改為強制通風(fēng)后，ВB 7003號機車于1976年10月返回荷蘭繼續(xù)進行試驗。測試運行于阿姆斯特丹—阿納姆區(qū)段進行，通過牽引一列貨運列車進行。
在上述測試運行完成后，SNCF基于bb 7003號機車的設(shè)計，于1976年~1985年間向Alstom和MTE采購bb 7200型、ВB 22200型機車；而NS則于1981年~1994年間，相繼采購1600型/1800型、1700型機車。
值得一提的是，受bb 7003號機車的“破鼻子”司機室設(shè)計影響，NS在修復(fù)因撞擊事故受損的1129號機車時，在其兩端司機室加裝“破鼻子”。1978年9月，1129號機車以全新面貌上線運行。此后余下57臺1100型機車也陸陸續(xù)續(xù)進行這種司機室“破鼻子”化改造，每臺機車的改造成本為50000荷蘭盾。
改造為交—直—交傳動ВB 10003號
1982年，SNCF將ВB 7003號機車改造為交—直—交傳動ВB 10003號機車，用于測試交流異步傳動技術(shù)；又將ВB 15055號機車改造為交—直—交傳動ВB 10004號機車，用于測試交流同步傳動技術(shù)。
ВB 10003號機車車體兩側(cè)安裝2塊大型百葉窗，轉(zhuǎn)向架被替換為2臺CL 93型轉(zhuǎn)向架（每臺轉(zhuǎn)向架裝用4臺AST5B1型三相交流異步牽引電動機）。此時的ВB 10003號機車采用電壓型晶閘管逆變器，負責(zé)向牽引電動機提供幅值和頻率不同的三相交流電壓。然而，由于設(shè)計上的原因，ВB 10003號機車的整備重量為92 t；而使用電流型晶閘管逆變器、轉(zhuǎn)向架裝用2臺STS-105-41-8型三相交流同步牽引電動機的ВB 10004號機車的整備重量為90 t！
這樣一來，SNCF傾向于選擇交流同步傳動，并于1986年將ВB 22379號和ВB 22380號機車改造為ВB 20011-20012型機車，用于測試與電制動相結(jié)合的新型空氣制動系統(tǒng)。
主電路原理圖
測試TGV TMST型高速電力動車組的三相交流異步傳動
于1988年動工、1994年落成的英法海底隧道，運行著“Eurostar”ТGV TMST型高速電力動車組、汽車擺渡列車“Eurotunnel Shuttle”和國際貨運列車。ТGV TMST型動車組在設(shè)計上采用多電流制受流⑸、全控可關(guān)斷晶閘管變頻、三相交流異步牽引電動機。
1990年，SNCF選中ВB 10003號機車，將其改造為支持0.75 kV直流、3 kV直流以及25 kV 50交流供電。不過，此時機車的2臺轉(zhuǎn)向架中，1臺轉(zhuǎn)向架裝用2臺英國Brush Traction公司制2151B型三相交流異步牽引電動機，另1臺轉(zhuǎn)向架被移除2臺AST5B1型牽引電動機，充當(dāng)無動力轉(zhuǎn)向架。這時候的ВB 10003號機車，其軸式已經(jīng)變?yōu)锽o-2，而按照SNCF用“數(shù)字”（導(dǎo)從輪數(shù)量）+“字母”（動輪數(shù)量）確定電力機車軸數(shù)的習(xí)慣，這臺機車從理論上應(yīng)該改號為B2 10003號機車。
1991年~1993年間，ВB 10003號機車在法國和比利時兩國進行測試運行。隨著ТGV TMST型動車組的量產(chǎn)，ВB 10003號機車的測試運行也就此結(jié)束，但Alstom并未放棄三相交流異步傳動的研發(fā)。
回歸交—直傳動ВB 15007號
1994年3月1日，ВB 15015號機車在瑞士巴塞爾站遭遇正面沖突；同年9月1日，SNCF正式將ВB 15015號機車報廢除籍。然而，為了解決由這場正面沖突引發(fā)的爭端，SNCF與SВB-CFF-FFS進行了長達3年的爭論。
在爭端得到解決后，SNCF從已經(jīng)報廢除籍的ВB 15015號機車回收可用的部件，用于將當(dāng)時停用封存的ВB 10003號機車恢復(fù)為交—直傳動ВB 15007號機車?；謴?fù)后的ВB 15007號機車，運行了20年后，于2018年12月5日退役。
退役前夕，這臺“破鼻子”在大東部大區(qū)公共交通機車車輛序列中，由STF Champagne-Ardenne車輛技術(shù)監(jiān)督部大東部大區(qū)馬恩省埃佩爾奈技術(shù)中心管理，采用“Corail”涂裝。
技術(shù)數(shù)據(jù)表
注釋
⑴法語：Société Nationale des Chemins de fer Fran?ais。
⑵荷蘭語：Nederlandse Spoorwegen。
⑶德語：Schweizerische Bundesbahnen；法語：Chemins de fer fédéraux suisses；意大利語：Ferrovie federali svizzere；羅曼什語：Viafiers federalas svizras。
⑷荷蘭語：Nationale Maatschappij der Belgische Spoorwegen；法語：Société Nationale des Chemins de fer Belges；德語：Nationale Gesellschaft der Belgischen Eisenbahnen。
⑸ТGV TMST型高速電力動車組支持0.75 kV直流、3 kV直流以及25 kV 50交流供電。但SNCF擁有的部分ТGV TMST型高速電力動車組還支持1.5 kV直流供電。
文章聲明
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參考鏈接
https://docrail.fr/les-bb-7201-a-7440/
https://docrail.fr/les-bb-7200-et-22200/
https://docrail.fr/bb-7200r-et-22200r/
https://docrail.fr/les-bb-7200-et-22200-prototypes/
https://docrail.fr/bb-15000/
https://docrail.fr/les-bb-15000-prototypes/
https://docrail.fr/bb-7601-a-7614-transilien-bb-22218-et-22223-pac-transilien/
http://openarchives.sncf.com/archive/06909-03
https://www.railwiki.nl/index.php/1100_-_Elektrische_locomotieven_serie_1100
https://www.railwiki.nl/index.php/1600_-_Elektrische_locomotieven_serie_1600
https://www.railwiki.nl/index.php/1700_-_Elektrische_locomotieven_serie_1700
http://www.trains-europe.fr/sncf/locomotives/7003.htm
http://www.trains-europe.fr/sncf/locomotives/10003.htm
https://forum.3rails.fr/t/sncf-prototypes-nez-casses/5629
https://twsmedia.co.uk/2020/03/30/eurostar-from-tmst-to-e320/
完稿時間：2022年2月14日
A0級發(fā)表時間：2022年2月14日
