【科普】蘇聯(lián)鐵道部?jī)晒?jié)重聯(lián)直流客運(yùn)電力機(jī)車(chē)的實(shí)踐——ChS7型電力機(jī)車(chē)

文章作者:Forever Changzhensky(微博、知乎、嗶哩嗶哩和百度昵稱(chēng):寧柳跨越)
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直—直流電傳動(dòng):指電力機(jī)車(chē)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ChS7型電力機(jī)車(chē)為直—直流電傳動(dòng)形式。
直—交流電傳動(dòng):指電力機(jī)車(chē)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(chē)為直—交流電傳動(dòng)形式。
交—直流電傳動(dòng):指電力機(jī)車(chē)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(chē)為交—直流電傳動(dòng)形式。
交—交流電傳動(dòng):指電力機(jī)車(chē)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(chē)及BB 14000型電力機(jī)車(chē)為交—交流電傳動(dòng)形式。
交—直—交流電傳動(dòng):指電力機(jī)車(chē)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(chē)為交—直—交流電傳動(dòng)形式。
多電流制電力機(jī)車(chē):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(chē)。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(chē)即為多電流制電力機(jī)車(chē)。
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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(chē)》,《機(jī)車(chē)電傳動(dòng)》1977年6月第6期
《ЧС200型高速客運(yùn)電力機(jī)車(chē)》,戴奉初 譯,《機(jī)車(chē)電傳動(dòng)》1979年2月第2期
《Пассажирские электровозы ЧС7》,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.》,59~61頁(yè)
《ChS7 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=13
概述
ChS7型電力機(jī)車(chē),俄語(yǔ)車(chē)型代號(hào)名為ЧС7,制造商捷克斯洛伐克斯柯達(dá)公司內(nèi)部代號(hào)為82E1~82E9。本型電力機(jī)車(chē)是斯柯達(dá)公司比爾森工廠(chǎng)于1983年起,向蘇聯(lián)鐵道部交付的一種八軸直流干線(xiàn)客運(yùn)電力機(jī)車(chē)。

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(chē)開(kāi)行數(shù)量增加而阻礙貨運(yùn)列車(chē)運(yùn)行的情況經(jīng)常出現(xiàn),客運(yùn)列車(chē)在復(fù)線(xiàn)區(qū)段平均占線(xiàn)路通過(guò)能力的30 %,在單線(xiàn)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(chē)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(xiàn)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(chē)和合并旅客列車(chē)⑴。

為了開(kāi)行這種重載旅客列車(chē),就需要一種強(qiáng)大的客運(yùn)電力機(jī)車(chē)。1974年,斯柯達(dá)公司研制出兩組ChS200型電力機(jī)車(chē)。ChS200型電力機(jī)車(chē)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(chē)。

由于ChS200型電力機(jī)車(chē)主要是為了提高旅客列車(chē)運(yùn)行速度而設(shè)計(jì),為了使此型電力機(jī)車(chē)能夠驅(qū)動(dòng)較重的旅客列車(chē),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(chē)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(chē)。

事實(shí)證明,ChS6型電力機(jī)車(chē)比為高速運(yùn)行而設(shè)計(jì)的ChS200型電力機(jī)車(chē)更適合牽引特快旅客列車(chē)和快速旅客列車(chē)。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(chē)不適合牽引重載旅客列車(chē)。
研制
斯柯達(dá)公司使用ChS6型、ChS200型和ChS2T型電力機(jī)車(chē)的許多組件,開(kāi)發(fā)了一個(gè)適用于幾乎所有直流電氣線(xiàn)路的八軸客運(yùn)電力機(jī)車(chē)項(xiàng)目。1983年,斯柯達(dá)公司生產(chǎn)了20臺(tái)新型電力機(jī)車(chē),這些電力機(jī)車(chē)被定型為ChS7型。
機(jī)械部分
與ChS6型和ChS200型電力機(jī)車(chē)不同的是,ChS7型電力機(jī)車(chē)的兩節(jié)機(jī)車(chē)通過(guò)傳統(tǒng)的SA-3型自動(dòng)車(chē)鉤相互連接,這極大地方便它們的摘掛。
轉(zhuǎn)向架的的構(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(chē)輪兩側(cè)的鑄鐵閘瓦壓縮,并由直徑為254 mm的制動(dòng)缸(每個(gè)輪對(duì))驅(qū)動(dòng)。撒砂管沿著機(jī)車(chē)第1、第3、第5和第7輪對(duì)撒砂。
車(chē)體采用搖枕懸掛裝置,通過(guò)中心銷(xiāo)傳遞縱向牽引力,中心銷(xiāo)的球形座安裝在搖枕梁上。車(chē)輪直徑為1250 mm(新)。變速箱的牽引齒輪傳動(dòng)比為45:78=1:1.733。

電氣部分
ChS7型電力機(jī)車(chē)裝有8臺(tái)1AL-4846dT型牽引電動(dòng)機(jī),本型牽引電動(dòng)機(jī)是在ChS2T型電力機(jī)車(chē)的AL-4846dT型牽引電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成,并且功率略有增加(持續(xù)功率為770 kW,電流為545 A,轉(zhuǎn)速為670 r/min),冷卻空氣的消耗量為120 m3/min,電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量為5250 kg。
8臺(tái)1AL-4846dT型牽引電動(dòng)機(jī)均串聯(lián)連接,這可以減少啟動(dòng)期間的能量損失,并且在以約20 km/h的速度行駛時(shí)無(wú)需電阻即可工作。 與AL-4846dT型牽引電動(dòng)機(jī)一樣,1AL-4846dT型牽引電動(dòng)機(jī)有可能獲得五級(jí)磁場(chǎng)削弱:85%、70%、57.5%、47.5%和40%。為了冷卻牽引電動(dòng)機(jī),每節(jié)機(jī)車(chē)安裝了兩個(gè)冷卻風(fēng)機(jī),由2A-2839/4型直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
制動(dòng)電阻的各個(gè)部分由單獨(dú)的接觸器進(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(chē)上更快-僅用4 s。在ChS7型電力機(jī)車(chē)的控制系統(tǒng)中,使用了由司機(jī)控制器來(lái)控制的中間控制器。車(chē)頂上的制動(dòng)電阻也由兩個(gè)風(fēng)扇冷卻,該風(fēng)扇由2AU-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(chē)都配有一臺(tái)K2-Lok型壓縮機(jī)(容量2.6 m3/min,壓力為9 kgf/c㎡),由一臺(tái)13A-3432/4型直流電動(dòng)機(jī)、兩臺(tái)13A-1731/4型電流發(fā)生器和一臺(tái)36NKTU-160型蓄電池(容量為160 A·h,電壓48 V)控制。
在運(yùn)用初期,最大電流為2000A的17PP型受電弓,限制了ChS7型電力機(jī)車(chē)在牽引24節(jié)或更多車(chē)廂組成的重型客運(yùn)列車(chē)、且牽引電動(dòng)機(jī)并聯(lián)時(shí)的有效運(yùn)行。為了消除這個(gè)缺點(diǎn),在斯柯達(dá)公司在ChS7-151號(hào)機(jī)車(chē)上使用了鋁制輕型雙滑板受電弓。
在機(jī)車(chē)于莫斯科-哈爾科夫區(qū)段運(yùn)行期間發(fā)生數(shù)次燒毀雙滑板受電弓的情況后,新型雙滑板受電弓被移除。為確保運(yùn)行,各路局建議司機(jī)升前弓,如有必要,可將一組牽引電動(dòng)機(jī)并聯(lián)。
運(yùn)用
俄羅斯聯(lián)邦境內(nèi)
第一批ChS7型電力機(jī)車(chē)交付莫斯科鐵路局莫斯科-基輔客運(yùn)機(jī)務(wù)段、伊里奇機(jī)務(wù)段和莫斯科-三號(hào)機(jī)務(wù)段,以及南烏拉爾鐵路局車(chē)?yán)镅刨e斯克-中央機(jī)務(wù)段,以取代ChS2型電力機(jī)車(chē)。
1992年后,原先配屬于南烏拉爾鐵路局車(chē)?yán)镅刨e斯克-中央機(jī)務(wù)段,以及斯維爾德洛夫斯克鐵路局斯維爾德洛夫斯克-客運(yùn)機(jī)務(wù)段的ChS7型電力機(jī)車(chē),也陸陸續(xù)續(xù)轉(zhuǎn)配至莫斯科鐵路局。1998年到1999年間,俄羅斯聯(lián)邦鐵道部從斯柯達(dá)公司購(gòu)買(mǎi)了最后5組ChS7型電力機(jī)車(chē)——ChS7-317號(hào)~ChS7-321號(hào),并交付給斯維爾德洛夫斯克鐵路局斯維爾德洛夫斯克-客運(yùn)機(jī)務(wù)段。

2002年,原先配屬于莫斯科-基輔客運(yùn)機(jī)務(wù)段和莫斯科-三號(hào)機(jī)務(wù)段的ChS7型電力機(jī)車(chē)陸續(xù)集中配屬在莫斯科-庫(kù)爾斯克客運(yùn)機(jī)務(wù)段,伊里奇機(jī)務(wù)段則少量配屬ChS7型電力機(jī)車(chē)。隨著時(shí)間的流逝,這些ChS7型電力機(jī)車(chē)都裝有機(jī)車(chē)安全集成裝置。
截至2019年9月,俄羅斯鐵路股份有限公司擁有的ChS7型電力機(jī)車(chē)大多數(shù)處于正常運(yùn)行狀態(tài),其中約80組電力機(jī)車(chē)由于維修或封存而暫時(shí)不運(yùn)用,至少8組電力機(jī)車(chē)退役除籍:ChS7-001號(hào)、ChS7-002號(hào)、ChS7-063號(hào)、ChS7-080號(hào)、ChS7-159號(hào)、ChS7-224號(hào)、ChS7-240號(hào),以及ChS7-241號(hào)機(jī)車(chē)。

烏克蘭境內(nèi)
在1986年至1991年期間,位于烏克蘭境內(nèi)的南方鐵路局哈爾科夫-中央機(jī)務(wù)段,以及第聶伯河沿岸鐵路局第聶伯羅彼得羅夫斯克-中央機(jī)務(wù)段、梅利托波爾機(jī)務(wù)段,亦配備了ChS7型電力機(jī)車(chē)。這些機(jī)務(wù)段配備ChS7型電力機(jī)車(chē),主要擔(dān)當(dāng)莫斯科—辛菲羅波爾區(qū)段的旅客列車(chē)交路⑵。

在蘇聯(lián)解體前后,有4組ChS7型電力機(jī)車(chē)由于行車(chē)事故的緣故,在莫斯科鐵路局和南方鐵路局之間轉(zhuǎn)移配屬:
1991年5月24日晚上21點(diǎn)33分,南方鐵路局哈爾科夫-中央機(jī)務(wù)段ChS7-120號(hào)機(jī)車(chē)牽引莫斯科-頓涅茨克的9次列車(chē),在莫斯科鐵路局管內(nèi)日托沃站附近的223 km處與一輛水泥卡車(chē)發(fā)生碰撞。結(jié)果,ChS7-120號(hào)機(jī)車(chē)的第一節(jié)司機(jī)室被完全壓碎,緩沖梁被破壞。同年8月,莫斯科鐵路局將配屬于莫斯科-庫(kù)爾斯克客運(yùn)機(jī)務(wù)段的ChS7-142號(hào)機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)配給南方鐵路局哈爾科夫-中央機(jī)務(wù)段,以換得嚴(yán)重受損的ChS7-120號(hào)機(jī)車(chē)。ChS7-120號(hào)機(jī)車(chē)此后于1992年12月到1995年5月間,在烏克蘭扎波羅熱電力機(jī)車(chē)修理廠(chǎng)大修。
1993年1月2日,南方鐵路局哈爾科夫-中央機(jī)務(wù)段ChS7-181號(hào)機(jī)車(chē)在莫斯科鐵路局管內(nèi)奧爾樓姆站,由于電路短路,第二節(jié)發(fā)生火災(zāi)。半個(gè)月后,莫斯科鐵路局將配屬于莫斯科-庫(kù)爾斯克客運(yùn)機(jī)務(wù)段的ChS7-155號(hào)機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)配給南方鐵路局哈爾科夫-中央機(jī)務(wù)段,以換得失火的ChS7-181號(hào)機(jī)車(chē)。ChS7-181號(hào)機(jī)車(chē)此后于同年6月至7月間在莫斯科-庫(kù)爾斯克客運(yùn)機(jī)務(wù)段進(jìn)行修復(fù)。

新成立的烏克蘭鐵路用信貸資金,于1994年到1996年間從斯柯達(dá)公司購(gòu)買(mǎi)了30組ChS7型電力機(jī)車(chē),并平均分配給了第聶伯河沿岸鐵路局上述兩個(gè)機(jī)務(wù)段。
扎波羅熱電力機(jī)車(chē)修理廠(chǎng)在為烏克蘭鐵路現(xiàn)代化改造ChS2型電力機(jī)車(chē)時(shí),新的車(chē)體以及傳動(dòng)齒輪裝置借鑒自ChS7型電力機(jī)車(chē);而第聶伯彼得羅夫斯克電力機(jī)車(chē)制造廠(chǎng)設(shè)計(jì)制造的DE1型電力機(jī)車(chē),其機(jī)車(chē)主電路與ChS7型電力機(jī)車(chē)相似,采用變阻器調(diào)壓,并設(shè)有電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)。

技術(shù)數(shù)據(jù)表

后記
作為蘇聯(lián)最后向斯柯達(dá)公司訂購(gòu)的直流客運(yùn)電力機(jī)車(chē),ChS7型電力機(jī)車(chē)可謂是見(jiàn)證了俄羅斯和烏克蘭兩國(guó)的各種光怪陸離。而ChS7-321號(hào)機(jī)車(chē)于1998年最終交付俄羅斯聯(lián)邦鐵道部斯維爾德洛夫斯克鐵路局斯維爾德洛夫斯克-客運(yùn)機(jī)務(wù)段,標(biāo)志著斯柯達(dá)公司長(zhǎng)達(dá)四十多年為蘇聯(lián),以及其后的俄羅斯聯(lián)邦和烏克蘭制造客運(yùn)電力機(jī)車(chē)的歷史就此結(jié)束。

注釋
⑴如果受到車(chē)站到發(fā)線(xiàn)及站臺(tái)長(zhǎng)度限制,兩列普通編組的列車(chē)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(chē)站再合并連掛運(yùn)行,運(yùn)行至終到站的前一車(chē)站分解為兩列列車(chē)后追蹤運(yùn)行進(jìn)站。
⑵在20世紀(jì)80年代中期,蘇聯(lián)鐵道部在莫斯科—辛菲羅波爾區(qū)段開(kāi)始以換人不換車(chē)的形式,使用ChS7型電力機(jī)車(chē)。1996年后,南方鐵路局和第聶伯河沿岸鐵路局電力機(jī)車(chē)最遠(yuǎn)只到俄羅斯境內(nèi)的別爾哥羅德站。

