【科普】法國巴黎-奧爾良鐵路公司的“豬鼻子”——E 500型電力機車

文章作者:西瓜昌真濕基(B站和百度昵稱:寧柳跨越)
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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。本文提及的法國巴黎-奧爾良鐵路E 500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。俄羅斯鐵路2ES10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。韓國鐵道公社8000型電力機車為交—直流電傳動形式。
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。本文提及的白俄羅斯鐵路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—交流電以及直—交流電雙制式電傳動的電力機車。俄羅斯鐵路EP20型電力機車即為雙電流制電力機車。
法國巴黎-奧爾良鐵路公司在本文均簡稱“PO”⑴,法國國營鐵路公司簡稱“SNCF”⑵;布朗-博韋里股份公司簡稱“BBC”⑶,機電公司簡稱“CéM”⑷。
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概述
E 500型電力機車是PO在1926年到1938年期間從BBC和CEM訂購的一種電力機車。SNCF成立并接收PO后將E 500型電力機車編為2D2 5500型電力機車,并在1938年到1943年期間繼續(xù)訂購此型電力機車。

制造
E 500型電力機車有4個生產(chǎn)批次,每個生產(chǎn)批次的機車,因其車體設計不同而被賦予不同的昵稱:
2D2 5501號和2D2 5502號機車:原型車,“豬鼻子”,1926年交付;PO時期編為E 501號和E 502號機車,SNCF成立初期編為2D2 501號和2D2 502號機車,最終編為2D2 5501號和2D2 5502號機車。
2D2 5503號~2D2 5537號機車:第一批量產(chǎn)車,“豬鼻子”,1933年5月到1934年6月間交付;PO時期編為E 503號~E 537號機車,SNCF成立初期編為2D2 503號~2D2 537號機車,最終編為2D2 5503號~2D2 5537號機車。
2D2 5538號~2D2 5545號機車:第二批量產(chǎn)車,“孕婦”,1937年12月到1938年7月間交付;PO時期編為E 538號~E 545號機車,SNCF成立初期編為2D2 538號~2D2 545號機車,最終編為2D2 5538號~2D2 5545號機車。
2D2 5546號~2D2 5550號機車:第三批量產(chǎn)車,“劃手”,1942年4月到1943年10月間交付SNCF。

運用
E 500型/2D2 5500型機車最初投入巴黎-波爾多鐵路運行,運行結果表明其可節(jié)省一小時的旅客列車行車時間。與此同時,2D2 5500型機車亦在原Midi鐵路公司管內(nèi)線路運用。
1942年,SNCF對弗勒里萊索布賴-蒙托邦鐵路布里夫拉蓋亞爾德站-蒙托邦波旁城站區(qū)間進行電氣化改造時,訂購了最后5臺2D2 5500型機車,但由于戰(zhàn)爭原因,這些機車直到1946年投入使用。
1946年,SNCF電影中心利用2D2 5550號機車制作了一部名為《Un film sur la locomotive électrique 2D2》的教學紀錄片。

戰(zhàn)后,2D2 5500型機車在西南地區(qū)的電氣化鐵路干線上仍有運用;1947年時最遠運用終點可到加爾省尼姆市,1962年時可達羅訥河口省馬賽市。而機車的最高運行速度也由120千米/小時提高到140千米/小時。
然而,隨著SNCF先后部署CC 7100型電力機車和BB 9200型電力機車,2D2 5500型電力機車轉而牽引普通旅客列車甚至貨運列車。1978年到1980年間,2D2 5500型電力機車陸續(xù)退役。

技術設計
總體結構
2D2 5500型電力機車為干線客運八軸直流電力機車。機車采用非承載式車體,車體各項載荷全部由底架承擔,車體側墻和頂蓋不參與承載。機車長度為17780毫米,車體寬度為3700毫米。
轉向架
2D2 5500型電力機車的軸式是2-Do-2,即機車兩端車軸為無動力導從軸,兩端導從軸之間為動軸。動輪直徑為1750毫米,導從輪直徑為970毫米,黏著重量為80噸,整備重量為132噸至141噸。
每個動輪有4個閘瓦,每個導從輪有1個閘瓦。而轉向架安裝有2個漸進式彈簧復位裝置的,允許有150毫米的間隙(復位力約為60千牛)。
電路系統(tǒng)
2D2 5500型電力機車是直—直流電傳動的直流電力機車,在1500伏直流電電壓下每小時能產(chǎn)生2878千瓦的持續(xù)功率或者2900千瓦的小時功率。
2D2 5500型電力機車采用BBC生產(chǎn)的HGLM 85型牽引電動機,該型電動機是直流六極牽引電動機,采用布赫利驅(qū)動方式安裝,在1500伏直流電電壓下的軸功率為719.5千瓦。而牽引電動機的連接方式隨著司機控制器級位的上升有串聯(lián)、串聯(lián)-并聯(lián)以及并聯(lián)三種模式。
布赫利驅(qū)動方式由BBC設計生產(chǎn),并以發(fā)明者雅各布·布赫利⑸的名字命名。這種驅(qū)動裝置將牽引電動機固定地安裝在車體底架上,通過具有連桿關節(jié)機構的牽引齒輪向輪對傳遞扭矩,使其能夠吸收機車行駛時輪對各個方向的跳動。

布赫利驅(qū)動方式傳統(tǒng)上一般采用內(nèi)側構架,即大齒輪和彈性聯(lián)軸器布置在車輪外側;但當牽引電動機輸出功率較大時,布赫利驅(qū)動裝置也可以采用雙邊傳動,也就是說牽引電動機電樞軸兩端均設有小齒輪,兩邊車輪亦裝有大齒輪和彈性聯(lián)軸器,相比單邊齒輪單邊傳動結構,雙邊傳動能傳遞更大的扭矩和功率。SNCF的2D2 5400型、2D2 5500型、2D2 9100型電力機車就采用了雙邊傳動結構,這種傳動方式不僅有利于機車車體的重量平衡,并且其兩邊車輪的連桿機構還以彼此相對180度的方式布置,目的是為了減少兩邊驅(qū)動裝置的角速度波動和不平衡力。
由于布赫利驅(qū)動裝置的連桿機構結構復雜且需要保證潤滑,因此其組裝和維護也比其他類型的驅(qū)動裝置較為困難;加上因為齒輪罩上設有兩個銷軸孔,如果密封結構不當,砂石塵埃等雜質(zhì)會由此進入關節(jié)機構,而影響驅(qū)動裝置的性能和可靠性。20世紀50年代起,隨著輪對空心軸驅(qū)動方式和電機空心軸驅(qū)動方式的普及,布赫利驅(qū)動裝置亦逐漸被淘汰。

保存
2D2 5516號電力機車:PO時期車號為E 516號,1978年10月退役后,送至上萊茵省米盧斯市火車城博物館靜態(tài)展示。
2D2 5525號電力機車:PO時期車號為E 525號,1980年12月退役后,送至上塞納省巴涅市鎮(zhèn),由“E 525”協(xié)會擁有和維護,該協(xié)會由法國鐵道協(xié)會、巴黎西區(qū)鐵路研究中心和二級鐵路之友聯(lián)合會組成。2D2 5525號電力機車于1990年被列入法國歷史遺跡名單。

后記
2D2 5500型電力機車雖然輸出功率僅為2878千瓦,但其在安裝滾動軸承的情況下能夠提速到140千米/小時牽引旅客列車,使得SNCF決定在此基礎上訂購2D2 9100型電力機車。
注釋
⑴法語:Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans。
⑵法語:Société Nationale des Chemins de fer Fran?ais。
⑶法語:Brown, Boveri & Cie。
⑷法語:Compagnie électro-Mécanique。
⑸德語:Jakob Buchli(1876~1945),瑞士機械工程師。

參考
《La locomotive électrique 2D2 5500, locomotives légendaires, trains de légende.》:http://www.antiqbrocdelatour.com/les-anciens-trains-de-legende/locomotive-legendaire-2D2-5500-1926.php
《2D2 5500 SNCF ex E 500 PO - Trains d'Europe》:http://www.trains-europe.fr/sncf/locomotives/5500.htm
《2D2 5503-37》:http://uxtobirza.free.fr/trains/voir_loco.php?Classe=2D2%205503-37
《2D2 5538-45》:http://uxtobirza.free.fr/trains/voir_loco.php?Classe=2D2%205538-45
《2D2 5546-50》:http://uxtobirza.free.fr/trains/voir_loco.php?Classe=2D2%205538-45
《2D2 | Open archives》:http://openarchives.sncf.com/archive/3002
http://www2.culture.gouv.fr/public/mistral/palissy_fr?ACTION=CHERCHER&FIELD_1=REF&VALUE_1=PM92000167
