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：指電力機車從直流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，向直流牽引電動機供給直流電。法國國營鐵路2D2 5500型電力機車為直—直流電傳動形式。

• 直—交流電傳動：指電力機車從直流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過逆變后，向交流牽引電動機供給交流電。法國國營鐵路CC 1100型電力機車為直—交流電傳動形式。

• 交—直流電傳動：指電力機車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過變壓—整流后，向直流牽引電動機供給直流電。本文提及的蘇聯(lián)鐵道部VL61型電力機車為交—直流電傳動形式。

• 交—交流電傳動：指電力機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機供給交流電。法國國營鐵路BB 13000型電力機車及BB 14000型電力機車為交—交流電傳動形式。

• 交—直—交流電傳動：指電力機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，向交流牽引電動機供給交流電。白俄羅斯鐵路BKG1型電力機車為交—直—交流電傳動形式。

• 雙電流制電力機車：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的電力機車。本文提及的蘇聯(lián)鐵道部VL61D型電力機車即為雙電流制電力機車。

• 蘇聯(lián)鐵道部在本文均簡稱“MPS”⑴；俄羅斯聯(lián)邦諾沃切爾卡斯克電力機車制造廠簡稱“NEVZ”⑵。

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概述

VL61型電力機車⑶，1963年之前稱N-O型電力機車⑷，是MPS的第一代交—直流電傳動電力機車，適用于供電制式為20／25千伏50赫茲單相交流電的電氣化鐵路，由NEVZ設(shè)計制造，1954年至1957年間共生產(chǎn)了12臺。

背景

在電氣化鐵路使用高壓交流電，使降低接觸網(wǎng)中的電流強度成為可能，從而有可能增加電力機車的功率而不必?fù)?dān)心傳輸損耗，并減少了接觸線中的能量損失，節(jié)省接觸網(wǎng)的材料。1933年4月，MPS決定在莫斯科鐵路局管內(nèi)試驗20千伏50赫茲單相交流電氣化鐵路。

1938年10月，在科洛姆納工廠的協(xié)助下，迪納摩工廠成功試制了蘇聯(lián)首臺交流電力機車——OR22型電力機車。由于1941年蘇德戰(zhàn)爭的爆發(fā)，OR22型電力機車的研究和改進(jìn)工作中斷，并將其分解為直流電力機車的零件。由于多種技術(shù)原因，OR22型電力機車被證明不適合運行，但其測試證實了制造這種機車的前景。

20世紀(jì)50年代初期，單陽極的汞弧型整流管——水冷引燃管整流器的應(yīng)用，使得改進(jìn)整流裝置在電力機車上的放置和冷卻方式成為可能。與此同時，MPS對莫斯科-庫爾斯-頓巴斯鐵路局⑸管內(nèi)的奧熱列利耶站——小圖拉站區(qū)間線路改造為20千伏50赫茲單相交流電氣化鐵路⑹。

NEVZ在1952年至1954年期間設(shè)計了新型六軸貨運交流電力機車。機車的設(shè)計由工廠總工程師B·V·蘇斯洛夫主導(dǎo)，B·N·蒂赫梅涅夫、V·A·斯捷科利?？品蛞约癇·A·圖什卡諾夫等設(shè)計師參與。為了加快設(shè)計和生產(chǎn)，新型電力機車使用了VL22M型電力機車的轉(zhuǎn)向架、牽引電動機和其他設(shè)備，而司機室則放棄了VL22M型電力機車的兩端露天通過臺設(shè)計，并且在很大程度上與VL8型電力機車及VL23型電力機車統(tǒng)一。

制造與重命名

新型電力機車被定型為N-O型。1954年至1957年間，NEVZ共生產(chǎn)了12臺N-O型電力機車。最初，所有的N-O型電力機車的設(shè)計額定電壓均為20千伏50赫茲單相交流電，并于1959年進(jìn)行了現(xiàn)代化改造，以便于在25千伏50赫茲單相交流電的電壓下運行。

然而由于尼基塔·謝爾蓋耶維奇·赫魯曉夫當(dāng)局有意隱瞞1962年6月爆發(fā)的新切爾卡斯克事件，N-O型電力機車于1963年3月更名為VL61型電力機車。改造為雙電流制VL61D型電力機車后，大寫字母“D”標(biāo)記在連字符上方。

運用

N-O型/VL61型電力機車最初在莫斯科-庫爾斯-頓巴斯鐵路局管內(nèi)的奧熱列利耶站——小圖拉站區(qū)間線路運用。1957年，NEVZ完成了將NO型電力機車改造為雙電流制電力機車的設(shè)計方案，而MPS準(zhǔn)備將N-O型電力機車調(diào)往東西伯利亞鐵路局集馬站⑺——克拉斯諾亞爾斯克鐵路局馬林斯克站⑻區(qū)間線路測試機車在不同電壓下的工作情況。

然而在1963年，北高加索鐵路局管內(nèi)的礦水城站——基斯洛沃茨克站區(qū)間線路由戰(zhàn)爭爆發(fā)前就已設(shè)置好的1500伏直流電受流電壓改造為3000伏直流電，而非直接改造為25千伏50赫茲單相交流電氣化鐵路⑼。由于這段線路僅64千米，北高加索鐵路局決定不將礦水城站設(shè)置為變壓站，而是配備雙電流制電力機車于這段線路。

1963年底，VL61-004號機車被轉(zhuǎn)換為雙電流制電力機車，并被定型為VL61D型。1964年，扎波羅熱電力機車修理廠將剩余的VL61型電力機車改造為VL61D型電力機車。這些機車抵達(dá)礦水城機務(wù)段后，取代了以前在那里運用過的VL19型電力機車。并開始同時牽引貨運列車和客運列車，而重載貨運列車則相互重聯(lián)或與VL19型電力機車重聯(lián)牽引。

由于技術(shù)過時、貨運列車重量增加以及在重聯(lián)牽引時帶來的不便，1972年至1980年間，所有VL61D型機車都被功率更大的VL82型機車取代并退役，平均工作了20年到22年之間。

技術(shù)設(shè)計

• 總體

VL61型電力機車是干線客貨運通用的六軸交流電力機車。機車采用了與VL23型電力機車相似的非承載式車體，車體各項載荷全部由底架承擔(dān)，車體側(cè)墻和頂蓋不參與承載。機車的兩端各有一個司機室，設(shè)有大面積的玻璃前窗。

機車走行部為兩臺三軸轉(zhuǎn)向架。兩臺轉(zhuǎn)向架之間設(shè)有彈性齒輪聯(lián)接裝置，以提高機車的小半徑曲線通過性能。機車輪徑為1200毫米，軸重為22噸，整備重量為132噸，最高運行速度為85千米/小時，持續(xù)速度為40千米/小時。

• 傳動概況

在未改造為雙電流制電力機車前，VL61型電力機車是交—直流電傳動的交流電力機車。改造為雙電流制電力機車后，接觸網(wǎng)上的25千伏50赫茲單相交流電或者是3000伏直流電通過DJ-5K型受電弓、VOV-25型主斷路器引入機車，電能經(jīng)OCR-2400/25型牽引變壓器降壓，通過IVS-300/5型引燃管整流器整流后，供給兩臺轉(zhuǎn)向架上分兩組并聯(lián)連接的六臺DPE-400P型直流牽引電動機，從而使?fàn)恳妱訖C產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩并驅(qū)動輪對。

• 變壓器

在20千伏50赫茲交流模式運用時，VL61型電力機車中部安裝一臺OCR-2400/20型牽引變壓器；1959年改造為25千伏50赫茲交流模式運用后，VL61型電力機車中部安裝一臺OCR-2400/25型牽引變壓器。

這兩款變壓器是莫斯科變壓器制造廠生產(chǎn)的單相變壓器，其共同點為采用油循環(huán)冷卻系統(tǒng)，額定容量為2400千伏安；但前者的輸入電壓為20千伏，后者的輸入電壓為25千伏。兩款牽引變壓器均設(shè)計有三個次邊繞組，包括兩個向整流器供電的牽引繞組，輸出電壓為2×2150伏；另外一個是向輔助電路供電的輔助繞組，輸出電壓為380伏。變壓器的重量為6500公斤，其中冷卻油占1675公斤。

• 整流器

VL61型電力機車初期使用IVS-200/5型引燃管整流器為整流裝置。IVS-200/5型引燃管整流器由全蘇列寧電工技術(shù)研究院研制，額定電流為200安培（小時制），最大反向電壓為5200伏，采用水循環(huán)冷卻。但是，IVS-200/5型引燃管整流器在運行中并不可靠，后由IVS-300/5型引燃管整流器代替。IVS-300/5型引燃管整流器在額定電流為300安培（小時制）。改造為VL61D型電力機車后，則安裝了額定電流為500安培（小時制）的IVS-500/5型引燃管整流器。

在每臺機車上安裝了8個引燃管整流器，每4個引燃管整流器分為2組，以對轉(zhuǎn)向架之一的發(fā)動機的電流進(jìn)行整流。每2對引燃管整流器被安裝在它們的整流柜中，并形成了一個具有中點的整流器，為牽引電動機供電，引燃管整流器被成對并聯(lián)地點燃。一個點火器的質(zhì)量為240千克，即它們的總重量等于1920千克（電力機車OP22-01的汞整流器的質(zhì)量為2噸）。

為了點燃前兩臺電力機車中的引燃管整流器，最初使用了晶閘管。在1955年制造003號機車時，NEVZ用了由變壓器、扼流圈、電容器和硒閥組成的電磁系統(tǒng)取代了晶閘管，而后續(xù)制造的電力機車都是采用這種方案生產(chǎn)的。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)和應(yīng)用漸趨成熟。20世紀(jì)60年代初，蘇聯(lián)開始研制采用硅整流器取代引燃管的交流電力機車。1962年11月，NEVZ成功研制了采用硅整流器和高壓側(cè)調(diào)壓開關(guān)的VL62型電力機車，以及采用硅整流器和低壓側(cè)調(diào)壓開關(guān)的VL60k型電力機車。在新的電力機車上安裝硅整流器的同時，之前生產(chǎn)的機車也在后來大修時陸續(xù)改用硅整流器。因此VL61D型電力機車亦在20世紀(jì)60年代末改用硅整流器。

• 牽引電動機

VL61型電力機車采用DPE-400P型直流串勵電動機，是在VL19M、VL22型電力機車所使用的DPE-400B型牽引電動機基礎(chǔ)上改良而成，額定電壓為1650伏，小時功率為425千瓦，持續(xù)功率為335千瓦。

• 控制和照明電路

VL61型電力機車的控制和照明電路由40NK-100型堿性蓄電池或PN-28.5型電流發(fā)生器提供50伏的直流電壓。

• 再生制動系統(tǒng)（在VL61-012號機車的運用）

在全蘇鐵道運輸科學(xué)研究院的建議下，VL61-012號機車配備了再生制動。其中，引燃管整流器以逆變器模式運行。電力機車的電路圖由NEVZ于1957年3月完成。VL61-012號機車使用了各種自動制動控制系統(tǒng)，并于1963年至1964年進(jìn)行了測試。

為了控制電制動，在駕駛室中另外安裝了TK-OP型制動開關(guān)。在繼電器電壓不平衡的情況下，使用可調(diào)電阻和電感器控制繞組來控制電制動。

最初，只有三臺牽引電動機以再生制動模式工作，但是在1959年，對機車進(jìn)行了現(xiàn)代化改造，之后所有六臺牽引電動機都可以再生制動模式工作。牽引電動機的勵磁繞組從最靠近零端子的變壓器牽引繞組級通過雙電-氣接觸器饋電，該接觸器為飽和扼流圈、硅整流器、制動開關(guān)和換向器的觸點供電。為了保護(hù)牽引電動機在再生制動期間免受短路電流的影響，安裝了一個與牽引電動機串聯(lián)的BVP-3A型快速動作斷路器。

• 改造為雙電流制前的調(diào)速控制

VL61型電力機車采用變壓器低壓側(cè)調(diào)壓開關(guān)進(jìn)行調(diào)速控制，通過改變牽引變壓器次邊低壓繞組抽頭的接法來調(diào)節(jié)牽引電動機的端電壓，從而實現(xiàn)機車的速度調(diào)節(jié)。和高壓側(cè)調(diào)壓方法相比，低壓側(cè)調(diào)壓無需在牽引變壓器設(shè)置調(diào)壓繞組，因此大大減輕了其重量。為了減少次邊牽引繞組的抽頭數(shù)量和增加調(diào)壓級數(shù)，調(diào)壓電路設(shè)有繞組轉(zhuǎn)換開關(guān)，調(diào)壓開關(guān)采用電空接觸器控制。

司機控制器調(diào)速手柄設(shè)有33級調(diào)壓級，其中9級為經(jīng)濟運行位。除此之外，還可以對牽引電動機實施一級磁場削弱（百分之50），作為恒功區(qū)的輔助調(diào)速手段。

• 改造為雙電流制后的調(diào)速控制

改造為雙電流制的VL61D型電力機車后，機車的原始司機控制器、控制牽引變壓器次邊低壓繞組調(diào)壓開關(guān)的電空接觸器，以及用于驅(qū)動輔助設(shè)備的交流感應(yīng)電動機被拆下，取而代之的是VL8型電力機車司機控制器、高速斷路器、啟動電阻、用于驅(qū)動輔助機器的直流電動機，以及VL22M型電力機車上使用的其他電氣設(shè)備。牽引電動機的電源電路按VL22M型電力機車標(biāo)準(zhǔn)改造，并增加了在交流模式運行時的保護(hù)元件。

司機控制器調(diào)速手柄設(shè)有36級調(diào)壓級，其中16級、27級和36級為經(jīng)濟運行位，分別對應(yīng)于串聯(lián)、串-并聯(lián)、并聯(lián)。

然而，由于牽引變壓器不再參與調(diào)速控制，并且部分能量在電阻中被消耗，因此VL61D型電力機車在交流模式運行時的效率很低。

機車保存

只有兩臺VL61D型電力機車被保存：

• VL61D-005號機車：1980年退役后，送往位于莫斯科州卡希拉市的莫斯科鐵路局奧熱列利耶調(diào)車機務(wù)段，改號為N-O-001號⑽，以紀(jì)念碑的形式靜態(tài)展示。

• VL61D-012號機車：1980年退役后，送往位于克拉斯諾達(dá)爾邊疆區(qū)圖阿普謝市的北高加索鐵路局圖阿普謝機務(wù)段，充當(dāng)VL8型電力機車模擬駕駛器⑾。21世紀(jì)初圖阿普謝機務(wù)段不再配屬VL8型電力機車后，VL61D-012號機車于2003年被送至位于羅斯托夫州頓河畔羅斯托夫市的北高加索鐵路博物館靜態(tài)展示。

點評

盡管VL61型電力機車只有12臺，但其傳奇的經(jīng)歷，卻標(biāo)志著蘇聯(lián)交流電力機車以及雙電流制電力機車的運用史自此正式開始。而NEVZ在VL61型電力機車基礎(chǔ)上經(jīng)過大量試驗和改進(jìn)后，于1957年正式定型為VL60型電力機車，并投入批量生產(chǎn)。

注釋

⑴俄語：Министерство Путей Сообщения СССР。

⑵俄語：Новочеркасский ЭлектроВозостроительный Завод。

⑶俄語：ВЛ61。

⑷俄語：Н-О，大意為新切爾卡斯克制單相電力機車。

⑸俄語：Московско-Курско-Донбасская железная дорога。1953年到1959年期間存在的蘇聯(lián)鐵路局。

⑹后期升級到25千伏50赫茲單相交流電氣化鐵路。198*9年，烏祖諾沃——雷布諾耶區(qū)間線路改造為3000伏直流電氣化鐵路，奧熱列利耶——烏祖諾沃區(qū)間線路改造為3000伏直流電氣化鐵路，烏祖諾沃——小圖拉區(qū)間線路仍保持25千伏50赫茲單相交流電氣化鐵路。

⑺1956年伊爾庫茨克水電站建成后，東西伯利亞鐵路局管內(nèi)的集馬站——伊爾庫茨克客運站——斯柳江卡站區(qū)間線路改造為3000伏直流電氣化鐵路。1995年，這段區(qū)間線路改造為25千伏50赫茲單相交流電氣化鐵路，集馬站和斯柳江卡站自此不再成為變壓站。

⑻馬林斯克站往新西伯利亞站方向為3000伏直流電氣化鐵路，往克拉斯諾亞爾斯克客運站方向為25千伏50赫茲單相交流電氣化鐵路。

⑼2006年，北高加索鐵路局將礦水城站——基斯洛沃茨克站區(qū)間線路改造為25千伏50赫茲單相交流電氣化鐵路。

⑽奧熱列利耶調(diào)車機務(wù)段原計劃展示VL61D-001號機車，但VL61D-001號機車由于各種原因未能被選中。此外，VL61D-001號~VL61D-004號機車兩端正面均有加強筋，VL61D-005號機車以及后續(xù)制造的機車兩端正面均無加強筋。

⑾當(dāng)時VL61D-012號機車的副燈被卸下，并在原機車車號牌安裝位置懸掛了標(biāo)有“ТРЕНАЖЕР—ВЛ8”（“VL8型電力機車模擬駕駛器”）字樣的標(biāo)志牌。

參考

• 《List of the vehicles — VL61 (NO) — TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=576

• 《ЭЛЕКТРОВОЗЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА СЕРИИ Н-О》，Ye·R·阿伯拉莫夫，《Электроподвижной состав Отечественных железных дорог》，第142頁~第147頁；原作者為V·A·拉科夫，《Локомотивы Отечественных железных дорог 1945-1955 гг.》，第429頁~第432頁，以及《Локомотивы Отечественных железных дорог 1956-1975 гг.》，第66頁~第69頁

• 《ЭЛЕКТРОВОЗЫ СЕРИИ ВЛ61д》，Ye·R·阿伯拉莫夫，《Электроподвижной состав Отечественных железных дорог》，第252頁~第253頁；原作者為V·A·拉科夫，《Локомотивы Отечественных железных дорог 1956-1975 гг.》，第128頁~第130頁