【科普】蘇聯(lián)鐵道部?jī)晒?jié)重聯(lián)交流客運(yùn)電力機(jī)車的實(shí)踐——ChS8型電力機(jī)車

文章作者:Forever Changzhensky(微博、知乎、嗶哩嗶哩和百度昵稱:寧柳跨越)
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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)鐵道部ChS7型電力機(jī)車為直—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。法國(guó)國(guó)家鐵路CC 1100型電力機(jī)車為直—交流電傳動(dòng)形式。
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,向直流牽引電動(dòng)機(jī)供給直流電。本文提及的蘇聯(lián)鐵道部ChS8型電力機(jī)車為交—直流電傳動(dòng)形式。
交—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,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)車及BB 14000型電力機(jī)車為交—交流電傳動(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。白俄羅斯鐵路BKG1型電力機(jī)車為交—直—交流電傳動(dòng)形式。
多電流制電力機(jī)車: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。南非國(guó)家交通運(yùn)輸集團(tuán)20E型、21E型和22E型電力機(jī)車即為多電流制電力機(jī)車。
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資料參考來(lái)源
《ЧС8型電力機(jī)車牽引動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)》,李政文 譯,《電力機(jī)車與城軌車輛》1987年4月第4期
《Опытные пассажирские электровозы ЧС8》,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.》,35~38頁(yè)
《ChS200 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=7
《ChS6 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=6
《ChS7 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=13
《ChS8 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=8
概述
ChS8型電力機(jī)車,俄語(yǔ)車型代號(hào)名為ЧС8,制造商捷克斯洛伐克斯柯達(dá)公司內(nèi)部代號(hào)為81E0~81E2,是斯柯達(dá)公司比爾森工廠于1983年起,向蘇聯(lián)鐵道部交付的一種八軸直流干線客運(yùn)電力機(jī)車。

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。由于旅客列車開(kāi)行數(shù)量增加而阻礙貨運(yùn)列車運(yùn)行的情況經(jīng)常出現(xiàn),客運(yùn)列車在復(fù)線區(qū)段平均占線路通過(guò)能力的30 %,在單線區(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)姆绞剑_(kāi)行超長(zhǎng)編組旅客列車和合并旅客列車⑴。而為了開(kāi)行這種重載旅客列車,就需要一種強(qiáng)大的客運(yùn)電力機(jī)車。

1974年,斯柯達(dá)公司研制出兩組ChS200型電力機(jī)車。ChS200型電力機(jī)車的牽引電動(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。

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

事實(shí)證明,ChS6型電力機(jī)車比為高速運(yùn)行而設(shè)計(jì)的ChS200型電力機(jī)車更適合牽引特快旅客列車和快速旅客列車。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)車不適合牽引重載旅客列車。
斯柯達(dá)公司使用ChS6型、ChS200型和ChS2T型電力機(jī)車的許多組件,開(kāi)發(fā)了一個(gè)適用于幾乎所有直流電氣線路的八軸客運(yùn)電力機(jī)車項(xiàng)目。1983年,斯柯達(dá)公司生產(chǎn)了20組新型電力機(jī)車,這些電力機(jī)車被定型為ChS7型。

研制
在生產(chǎn)ChS7型電力機(jī)車的同時(shí),斯柯達(dá)公司開(kāi)始著手研制兩節(jié)重聯(lián)交流客運(yùn)電力機(jī)車。 1983年初,公司比爾森工廠生產(chǎn)了第一組實(shí)驗(yàn)機(jī)車——ChS8-001號(hào)機(jī)車,并為其分配了工廠代號(hào)81E0。

機(jī)械部分
ChS8電力機(jī)車的機(jī)械部分與先前制造的ChS200型、ChS6型和ChS7型直流電力機(jī)車的機(jī)械部分大致相同,但ChS8電力機(jī)車的轉(zhuǎn)向架的軸距與ChS4T電力機(jī)車一樣,減小了250 mm,同時(shí)保持了新輪的直徑保持為1250 mm。司機(jī)室裝有空調(diào)。

電氣部分
每節(jié)機(jī)車安裝了一臺(tái)持續(xù)電流為500 A、最高運(yùn)行速度為180 km/h的2SLS2型受電弓,以及主斷路器。
每節(jié)機(jī)車安裝了額定功率為25 kV的SL-66/3749/54型主變壓器。 變壓器的初級(jí)牽引繞組的連續(xù)功率為4910 kV·A,電壓為0~25 kV。次級(jí)牽引繞組上的電壓為2·(0~1040)V,持續(xù)電流為2·2360 A,為輔機(jī)供電的繞組的額定功率為185 kV·A,開(kāi)路電壓為680 V;輔助繞組的額定功率為145/57/22 kV·A,開(kāi)路電壓為113/226/264 V;電取暖裝置的輸出功率為1100 kV·A,輸出電壓為3021 V。變壓器冷卻為強(qiáng)制油冷卻。

變壓器通過(guò)兩個(gè)橋式整流器,向每組并聯(lián)連接的兩個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)供電。橋式整流器的額定電流為3400 A,反向額定電壓為1470 V。
ChS8型電力機(jī)車安裝了八臺(tái)AL-4442NP型牽引電動(dòng)機(jī),其持續(xù)電壓為820 V,冷卻空氣流量為1.8 m3/min,持續(xù)功率為900 kW(電流1.190 A,電樞轉(zhuǎn)速1215 min/r);最大轉(zhuǎn)速為1860 min/r。
機(jī)車在起動(dòng)和加速過(guò)程中,用接觸器—電阻器來(lái)調(diào)節(jié)牽引電動(dòng)機(jī)電壓。在第26位,與五級(jí)磁場(chǎng)削弱——72%、60%、51%、44%和40%,實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行位。
A-2236/4型直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī),以冷卻牽引電動(dòng)機(jī)、平滑電抗器和弱磁電阻器等電氣設(shè)備;1A-2236/4型直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)K3-Lok2型空氣壓縮機(jī)。

交付及運(yùn)用
在通過(guò)了全蘇鐵道運(yùn)輸科學(xué)研究院的測(cè)試后,ChS8-001號(hào)機(jī)車交付西南鐵路局基輔-客運(yùn)機(jī)務(wù)段。第二組實(shí)驗(yàn)電力機(jī)車——于1983年制造出廠的ChS8-002號(hào)機(jī)車,在捷克斯洛伐克進(jìn)行測(cè)試后,也交付西南鐵路局基輔-客運(yùn)機(jī)務(wù)段。
當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)鐵道部已經(jīng)計(jì)劃將整個(gè)莫斯科—基輔區(qū)段上的六軸客運(yùn)電力機(jī)車替換為八軸客運(yùn)機(jī)車。為此,在基輔-蘇希尼奇區(qū)段引入ChS8型電力機(jī)車代替ChS4型電力機(jī)車,而在莫斯科-蘇基尼奇區(qū)段則用ChS7型電力機(jī)車替換ChS2型電力機(jī)車。
與ChS4型電力機(jī)車相比,ChS8電力機(jī)車型的重量增加了46%,持續(xù)牽引功率增加了75%,這不僅有可能增加粘著力,從而提升列車重量,而且還可以提高旅客列車的運(yùn)行速度。

1987年和198*9年,斯柯達(dá)公司分別生產(chǎn)了30組(ChS8-003號(hào)~ChS8-032號(hào),工廠代號(hào)81E1)和50組(ChS8-033號(hào)~ChS8-082號(hào),工廠代號(hào)81E2)ChS8型電力機(jī)車。這些電力機(jī)車與前兩組機(jī)車的區(qū)別在于使用了大燈變化,但電氣設(shè)備和電路保持不變。
ChS8-028號(hào)機(jī)車在“鐵路運(yùn)輸-89”展覽會(huì)上展出。

有傳言稱,蘇聯(lián)鐵道部于1990年底制訂了購(gòu)置工廠代號(hào)為81E3的第三批ChS8型電力機(jī)車的計(jì)劃。根據(jù)這份計(jì)劃,斯柯達(dá)公司將于1992年交付50組(ChS8-083號(hào)~ChS8-132號(hào))ChS8型電力機(jī)車。然而,東歐劇變、經(jīng)濟(jì)互助委員會(huì)解散以及蘇聯(lián)解體等一系列突發(fā)事件,使得這份采購(gòu)計(jì)劃最終未能成行。而1992年1月新組建的俄羅斯聯(lián)邦鐵道部,則從諾沃切爾卡斯克電力機(jī)車制造廠采購(gòu)VL65型和EP1型電力機(jī)車,以對(duì)交流客運(yùn)電力機(jī)車進(jìn)行更新?lián)Q代。
俄羅斯聯(lián)邦
ChS8-033號(hào)~ChS8-072號(hào)機(jī)車最初交付北高加索鐵路局季馬舍夫斯卡亞機(jī)務(wù)段。2001年之后,東南鐵路局和北高加索鐵路局允許ChS8型電力機(jī)車保持140~145 km/h最高運(yùn)行速度,牽引品牌列車。

2007年9月,ChS7-035號(hào)機(jī)車在北高加索鐵路局管內(nèi)蘇林站,由于變壓器油泄漏,導(dǎo)致第二節(jié)機(jī)車被燒壞。其后,ChS7-035號(hào)機(jī)車于2007年10月起停用封存,未能與其他同型機(jī)車一道轉(zhuǎn)配至莫斯科鐵路局,最終于2016年1月報(bào)廢除籍。?
隨著EP20型電力機(jī)車的投入運(yùn)用,所有的ChS8型電力機(jī)車于2014年春(39件)均從北高加索鐵路局季馬舍夫斯卡亞機(jī)務(wù)段轉(zhuǎn)移配屬至莫斯科鐵路局:29組機(jī)車配屬于維亞濟(jì)馬機(jī)務(wù)段,負(fù)責(zé)白俄羅斯方向的列車交路⑵;10組機(jī)車配屬于布良斯克機(jī)務(wù)段,負(fù)責(zé)基輔方向的列車交路。
截至2020年4月,莫斯科鐵路局配屬的36組ChS8型電力機(jī)車停用封存;3組ChS8型電力機(jī)車——ChS8-033號(hào)、ChS8-036號(hào)和ChS8-066號(hào)機(jī)車報(bào)廢除籍。

烏克蘭
ChS8-001號(hào)~ChS8-032號(hào)機(jī)車,以及ChS8-073號(hào)~ChS8-082號(hào)機(jī)車均集中配屬在西南鐵路局基輔-客運(yùn)機(jī)務(wù)段。盡管ChS8型電力機(jī)車運(yùn)行可靠,但基輔-客運(yùn)機(jī)務(wù)段的許多機(jī)車乘務(wù)員們甚至更喜歡設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單的ChS4型電力機(jī)車。

1991年12月9日,ChS8-002號(hào)機(jī)車在莫斯科鐵路局管內(nèi)蘇基尼奇-中央站遭遇撞擊。1998年5月,ChS8-002號(hào)機(jī)車被送往扎波羅熱電力機(jī)車修理廠準(zhǔn)備大修,但最終于1998年11月報(bào)廢除籍。此后,ChS8-002號(hào)機(jī)車轉(zhuǎn)向架被拆下用于維修ChS8-001號(hào)機(jī)車,第一節(jié)車體則于2002年被用于修復(fù)ChS7-240號(hào)機(jī)車。
1992年11月12日,ChS8-007號(hào)機(jī)車由于制動(dòng)失靈,以18 km/h的速度與一臺(tái)ChS4型電力機(jī)車在西南鐵路局基輔-客運(yùn)站的進(jìn)出口相撞,并損壞了司機(jī)室和轉(zhuǎn)向架,隨后等待修理,但最終于2005年6月報(bào)廢除籍。
1993年1月1日,ChS8-022號(hào)機(jī)車以23 km/h的速度,與一臺(tái)ChS4型電力機(jī)車在西南鐵路局基輔-客運(yùn)站的進(jìn)出口相撞,損壞了第一節(jié)機(jī)車的司機(jī)室,隨后等待修理,但最終于2005年6月報(bào)廢除籍。

2001年7月24日,ChS8-079號(hào)機(jī)車牽引基輔-阿科莫拉198次列車,在西南鐵路局管內(nèi)普利斯基站,與一臺(tái)VPRS-500型搗鼓車相撞,并闖過(guò)了禁止通過(guò)的紅色信號(hào)燈。相撞的結(jié)果是機(jī)車乘務(wù)員和搗鼓車上的兩名工務(wù)工人遇難,并摧毀了電力機(jī)車的第二節(jié)和旅客列車的兩節(jié)車廂。最終,ChS8-079號(hào)機(jī)車在事故現(xiàn)場(chǎng)被切碎。
2002年9月,ChS8-001號(hào)機(jī)車在西南鐵路局管內(nèi)亞戈京站,由于第一節(jié)機(jī)車的電力電容器破損引發(fā)火災(zāi)。同年,ChS8-001號(hào)機(jī)車被扎波羅熱電力機(jī)車修理廠修復(fù),繼續(xù)運(yùn)用。
2006年10月10日,ChS8-013號(hào)機(jī)車牽引基輔-圣彼得堡54次列車,在西南鐵路局管內(nèi)利波維里格站附近的鐵路道口與一輛卡車相撞,結(jié)果機(jī)車第二節(jié)司機(jī)室被完全壓碎,大梁受損。在斯柯達(dá)公司專家的參與下,ChS8-013號(hào)機(jī)車于2006年11月至2007年1月間被扎波羅熱電力機(jī)車修理廠修復(fù)。
截至2020年4月,38組ChS8型電力機(jī)車中的大部分仍在運(yùn)用當(dāng)中,4組機(jī)車停用封存;4組ChS8型電力機(jī)車——ChS8-002號(hào)、ChS8-007號(hào)、ChS8-022號(hào)和ChS8-079號(hào)機(jī)車報(bào)廢除籍。
扎波羅熱電力機(jī)車修理廠在為烏克蘭鐵路現(xiàn)代化改造ChS4型電力機(jī)車,以及將VL80T型電力機(jī)車拆分為VL40U型電力機(jī)車時(shí),新的車體均借鑒自ChS8型電力機(jī)車。

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)的交流客運(yùn)電力機(jī)車,ChS8型電力機(jī)車可謂是見(jiàn)證了俄羅斯和烏克蘭兩國(guó)的各種光怪陸離。如今,大多數(shù)ChS8型電力機(jī)車,或是運(yùn)用,或是封存,似乎是在訴說(shuō)些什么……
注釋
⑴如果受到車站到發(fā)線及站臺(tái)長(zhǎng)度限制,兩列普通編組的列車可分別在在始發(fā)站兩條股道上同時(shí)接載乘客,然后出發(fā)至前方車站再合并連掛運(yùn)行,運(yùn)行至終到站的前一車站分解為兩列列車后追蹤運(yùn)行進(jìn)站。
⑵白俄羅斯鐵路的機(jī)車乘務(wù)員也運(yùn)用配屬于維亞濟(jì)馬機(jī)務(wù)段的ChS8型電力機(jī)車,運(yùn)行于白俄羅斯境內(nèi)。
