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(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(guó)的8G型電力機(jī)車均為交—直流電傳動(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。本文提及的蘇聯(lián)VL86F型電力機(jī)車，以及中國(guó)和諧1型電力機(jī)車均為交—直—交流電傳動(dòng)形式。

• 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。蘇聯(lián)VL10型、VL11型以及VL15型電力機(jī)車均為直—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。俄羅斯2ES10型電力機(jī)車為直—交流電傳動(dòng)形式。

• 本文提到的“雙電流制”，是指采用交—直—交流電以及直—交流電雙制式電傳動(dòng)的電力機(jī)車。

• 謹(jǐn)以本文祭奠近期被最終拆解的VL86F型電力機(jī)車！

概述

VL86F型電力機(jī)車⑴，是蘇聯(lián)鐵路的干線貨運(yùn)電力機(jī)車車型之一，亦是一款試驗(yàn)性質(zhì)的交流傳動(dòng)電力機(jī)車，適用于25千伏工頻單相交流制的電氣化鐵路，由俄羅斯聯(lián)邦諾沃切爾卡斯克電力機(jī)車廠（以下簡(jiǎn)稱“諾廠”）于1985年研制。

背景

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，適合鐵路機(jī)車車輛使用的變頻調(diào)速控制裝置逐步變得實(shí)用化，使交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于鐵路機(jī)車車輛得以成為現(xiàn)實(shí)。蘇聯(lián)從1965年便開(kāi)始同時(shí)往兩個(gè)方向開(kāi)展了交流牽引電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的研究工作。

諾廠于1969年在VL80K-238號(hào)電力機(jī)車上，在VL80K-238號(hào)機(jī)車的其中一節(jié)機(jī)車上，安裝了牽引變流裝置和ETA-1200型變頻異步牽引電動(dòng)機(jī)，而另一節(jié)機(jī)車則仍然保持不變，經(jīng)過(guò)改造的這組機(jī)車被改稱為VL80A型電力機(jī)車⑵。

經(jīng)過(guò)各種試驗(yàn)和改進(jìn)后，諾廠于1971年試制了VL80A-751號(hào)電力機(jī)車，使用了NB-605型異步牽引電動(dòng)機(jī)和軸控驅(qū)動(dòng)技術(shù)交流傳動(dòng)系統(tǒng)。但由于當(dāng)時(shí)異步牽引電動(dòng)機(jī)的變頻控制技術(shù)尚未成熟，蘇聯(lián)的異步牽引電動(dòng)機(jī)研究工作一度停滯。

研制

1980年代初，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，諾廠恢復(fù)異步牽引電動(dòng)機(jī)的研制，并開(kāi)始研制采用異步牽引電動(dòng)機(jī)的雙節(jié)十二軸大功率貨運(yùn)電力機(jī)車，新型機(jī)車被定型為VL86F型。

除了蘇聯(lián)國(guó)內(nèi)的工業(yè)企業(yè)部門參與該型機(jī)車的研制外，芬蘭Str?mberg公司⑶也向諾廠提供了四象限脈沖整流器⑷。1985年年底，諾廠完成了新型電力機(jī)車的制造，新機(jī)車被編為VL86F-001號(hào)機(jī)車。

設(shè)計(jì)

VL86F型電力機(jī)車為雙節(jié)重聯(lián)十二軸大功率貨運(yùn)電力機(jī)車，每組機(jī)車由兩臺(tái)結(jié)構(gòu)相同的Bo-Bo-Bo軸式機(jī)車組成，車體結(jié)構(gòu)與VL85型電力機(jī)車基本相同。機(jī)車軸重25噸，整備重量為300噸，全長(zhǎng)45000毫米；小時(shí)功率為11400千瓦，小時(shí)牽引力為804.14千牛，持續(xù)功率為10800千瓦，持續(xù)牽引力為76〇4.92千牛，是當(dāng)時(shí)世界上功率最大的電力機(jī)車車型之一⑹。

機(jī)車采用交—直—交流電傳動(dòng)，每節(jié)機(jī)車上裝載了三臺(tái)變流機(jī)組，分別為三臺(tái)轉(zhuǎn)向架上共六臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)供電；接觸網(wǎng)導(dǎo)線上的25千伏單相工頻交流電電流，經(jīng)受電弓進(jìn)入機(jī)車后經(jīng)過(guò)ONDTSE-10000/25-83UHL2型主變壓器降壓后向三組變流器供電。每組變流機(jī)組設(shè)有二個(gè)四象限脈沖整流器，單相交流電經(jīng)由四象限脈沖整流器并整流為直流電，然后經(jīng)過(guò)中間直流回路，再由PWM逆變器轉(zhuǎn)換成三相交流電輸出，向NB-607型異步牽引電動(dòng)機(jī)供電。

NB-607型異步牽引電動(dòng)機(jī)在電壓為1300伏、電流頻率為45赫茲、冷卻空氣流量為100立方米/分鐘時(shí)，其每小時(shí)功率為950千瓦，持續(xù)功率為900千瓦，轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)速為890轉(zhuǎn)/分鐘。牽引電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量為4060千克。

測(cè)試

VL86F-001號(hào)機(jī)車制造完畢后，在諾廠的環(huán)形鐵路上進(jìn)行了試驗(yàn)，在此期間對(duì)機(jī)車設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。1988年，VL86F-001號(hào)機(jī)車通過(guò)牽引和能量試驗(yàn)，然后轉(zhuǎn)到北高加索鐵路局巴塔斯克機(jī)務(wù)段進(jìn)行試運(yùn)行。198〇9年，VL86F-001號(hào)機(jī)車轉(zhuǎn)到莫斯科州謝爾賓卡全蘇鐵道運(yùn)輸科學(xué)研究院環(huán)形鐵路試驗(yàn)基地（以下簡(jiǎn)稱“謝爾賓卡環(huán)鐵”）進(jìn)行一系列測(cè)試，并在第四屆“Zheldortrans-8〇9”國(guó)際展覽會(huì)上展示。

蘇聯(lián)計(jì)劃開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)VL86F型機(jī)車，但在當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)衰退的情況下，進(jìn)口四象限脈沖整流器等電氣設(shè)備過(guò)于昂貴，機(jī)車的批量生產(chǎn)因此從未啟動(dòng)。

VL86F-001號(hào)機(jī)車完成試驗(yàn)后，A節(jié)機(jī)車被送返諾廠，最終在2013年12月于該廠廠內(nèi)被拆解；B節(jié)機(jī)車被封存于謝爾賓卡環(huán)鐵，至2016年時(shí)尚有目擊記錄，最終在2019年4月被拆解。

影響

盡管VL86F型電力機(jī)車未能批量生產(chǎn)，但卻影響了日后俄羅斯聯(lián)邦交流傳動(dòng)電力機(jī)車的發(fā)展，為后續(xù)機(jī)車的研制打下了基礎(chǔ)——

1996年，科洛姆納工廠在TEP80型內(nèi)燃機(jī)車基礎(chǔ)上，研制出單節(jié)八軸的交—直—交流電傳動(dòng)EP200型電力機(jī)車。EP200型機(jī)車的主要電氣設(shè)備由全俄電力機(jī)車研究與設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，并由諾廠制造。機(jī)車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)與TEP80型內(nèi)燃機(jī)車相同，機(jī)車軸式為（Bo+Bo）-（Bo+Bo），采用晶閘管逆變器、三相交流同步牽引電動(dòng)機(jī)，牽引電動(dòng)機(jī)采用架懸式全懸掛安裝方式。機(jī)車最高運(yùn)行速度為200公里/小時(shí)，走行部構(gòu)造速度為250公里/小時(shí)；機(jī)車功率為8000千瓦，電制動(dòng)采用再生制動(dòng)；機(jī)車并設(shè)有列車供電系統(tǒng)，能夠向列車提供3000伏直流電源。

1998年，諾廠與Adtranz公司⑸研制出雙電流制EP10型電力機(jī)車，但由于機(jī)車制造成本太高，俄羅斯鐵路最終只訂購(gòu)了12臺(tái)EP10型機(jī)車。由于在運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)技術(shù)缺陷，這12臺(tái)EP10型機(jī)車當(dāng)中，如今只剩2臺(tái)機(jī)車仍在運(yùn)用狀態(tài)。

2007年，控股諾廠的運(yùn)輸機(jī)械控股集團(tuán)與法國(guó)阿爾斯通簽訂了制造EP20型電力機(jī)車合作協(xié)議，并于2011年起制造雙電流制“奧林巴斯”EP20型電力機(jī)車。截至2019年4月為止，諾廠制造了66臺(tái)EP20型電力機(jī)車，全數(shù)集中配屬于莫斯科鐵路局莫斯科調(diào)車機(jī)務(wù)段。

諾廠在生產(chǎn)EP20型電力機(jī)車的同時(shí)，以此型電力機(jī)車為基礎(chǔ)于2012年研發(fā)出兩節(jié)八軸設(shè)計(jì)的交—直—交流電傳動(dòng)“賽艇”2ES5型電力機(jī)車⑺。2ES5型電力機(jī)車目前只生產(chǎn)出5組機(jī)車，全部配屬于北高加索鐵路局濟(jì)馬舍夫斯卡亞機(jī)務(wù)段。

2015年，諾廠在2ES5型電力機(jī)車的基礎(chǔ)上，開(kāi)始研制2ES5S型電力機(jī)車。2ES5S型電力機(jī)車采用俄羅斯國(guó)產(chǎn)的牽引電動(dòng)機(jī)、牽引變流器、變壓器、空氣壓縮機(jī)和控制系統(tǒng)設(shè)備，但后來(lái)為了降低研制成本，2ES5S型電力機(jī)車改為采用2ES5K型電力機(jī)車的車體以及轉(zhuǎn)向架。2018年6月，2ES5S-001號(hào)機(jī)車于制造出廠。

2019年1月，2ES5S-001號(hào)機(jī)車完成了5000公里的試運(yùn)行；2019年2月，諾廠制造了三節(jié)重聯(lián)設(shè)計(jì)的3ES5S-001號(hào)機(jī)車。

謹(jǐn)以本文祭奠近期被最終拆解的VL86F型電力機(jī)車！

注釋

⑴俄語(yǔ)：ВЛ86Ф；其中“Ф”指四象限脈沖整流器。

⑵俄語(yǔ)：ВЛ80А；其中“А”代表采用異步電動(dòng)機(jī)。

⑶與此同時(shí)，Str?mberg公司向諾廠提供Sr1型電力機(jī)車的整流裝置。

⑷四象限脈沖整流器又稱“四象限變流器”，是一種將交流電變換成直流電的整流器。四象限脈沖整流器由交流側(cè)的線路電抗器、電力電子器件(GTO等）與二極管反并聯(lián)組成的單相橋式整流電路，以及直流側(cè)的支撐電容、電容與電感二次諧波濾波電路構(gòu)成。每個(gè)橋臂電力電子器件的開(kāi)關(guān)可采用三角形載波與正弦形調(diào)制波的交點(diǎn)來(lái)加以控制。通常，四象限脈沖整流器后接逆變器-異步電動(dòng)機(jī)，用于交-直-交流傳動(dòng)電力機(jī)車，適合于經(jīng)常需要牽引、再生制動(dòng)的調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)控制它能保持系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)電壓恒定，使功率因數(shù)接近1，且電流波形接近正弦。

⑸德語(yǔ)：ABB Daimler-Benz Transportation GmbH，簡(jiǎn)稱ADtranz；中文全稱譯作“ABB 戴姆勒-奔馳運(yùn)輸系統(tǒng)股份公司”，簡(jiǎn)稱譯作“安達(dá)”，是一家跨國(guó)（德國(guó)及瑞士）鐵路車輛制造商，總部設(shè)于德國(guó)柏林。成立于1996年，原為戴姆勒克萊斯勒旗下事業(yè)，在2001年被龐巴迪運(yùn)輸收購(gòu)。

⑹2000年，ADtranz公司為盧基礦業(yè)公司MTAB鐵路制造的IORE型電力機(jī)車，其小時(shí)功率為11016千瓦，起動(dòng)牽引力為1400千牛，持續(xù)功率為10800千瓦，持續(xù)牽引力為76〇4.92千牛，

⑺請(qǐng)不要與諾廠推出的交—直流電傳動(dòng)的“葉爾馬克”E5K型電力機(jī)車系列弄混淆。

參考

• 《ВЛ86Ф-001 — TrainPix》：https://www.trainpix.org/vehicle/58752/#n63178

• 《Грузовой электровоз ВЛ86Ф》：http://trainshistory.ru/article/lokomotivy/magistralnye-elektrovozy/peremennogo-toka/gruzovoi-elektrovoz-vl86f