新中國代表性貨運電力機車_風聞

 

從20世紀50年代起，電力機車和內燃機車技術逐步成熟，開始逐步取代蒸汽機車。

電力機車和內燃機車相比蒸汽機車有兩項最明顯的技術優勢：

第一，功率更大！

第二，速度更快！

 

這使用電力機車或者內燃機車牽引的鐵路線路貨運量更大，旅客乘坐火車的用時更少。

電力機車和內燃機車技術的成熟是鐵路重載技術、高速鐵路技術發展的前提。

 

中國從1958年起開始進行鐵路電氣化工作。

中國第一條電氣化鐵路是寶成鐵路寶鳳段。它北起寶雞，南至鳳州，全長91公里。

這條電氣化鐵路線路1954年進行設計準備，1956年正式進行設計，1958年動工興建，1961年8月建成通車。

 

電力機車是電氣化鐵路的核心要素之一。

從上世紀50年代至今，中國鐵路上的電力機車主要分為三類：韶山系列電力機車、和諧系列電力機車和進口電力機車。

韶山系列電力機車是我國自主研製的電力機車。

和諧系列電力機車是我國引進技術研製的電力機車，是當前鐵路運輸的主力。

進口系列電力機車在我國鐵路電氣化的多個時期發揮了重要作用。

 

 

進口系列電力機車

 

我國曾在不同時期從不同國家進口了多批電力機車。

1960年，從法國進口25台6Y2型電力機車；1971年，從羅馬尼亞進口了2台6G型電力機車;1973年從法國進口了40台6G型電力機車;1987—1990年，從以法國為首的歐從歐洲五十赫茲集團進口了150台8K型電力機車。1987—1988年，從日本進口了85台6K型電力機車。1988—1991年，從蘇聯進口了100台8G型電力機車。（來源：中國鐵路機車車輛工業五十年）

 

在這些進口電力機車中，最具代表性的是法國的6Y2型電力機車和歐洲五十赫茲集團的8K型電力機車。

 

1**、法國的6Y2型**

 

中國的第一條電氣化鐵路線路是寶成鐵路寶雞——鳳州段。

寶鳳線上使用的第一批電力機車是從法國進口的25台6Y2型電力機車。

從法國進口電力機車的原因是國內自主研製的6Y1型電力機車尚未成熟。

 

此時的電力機車是交直傳動電力機車：直流電機，使用引燃管整流器進行整流。

從法國進口6Y2型電力機車還有一段有趣的故事，故事來源是當事人黃正夏和傅志寰的回憶。

在與法國阿爾斯通談判進口電力機車時，法方開始報出了很高的價格，並且一直不肯讓步。黃正夏（後來擔任二汽廠長）是當時負責進口6Y2型電力機車的主要談判人員之一，在談判焦灼時帶領法方的談判人員去看了試驗中的我國自主研發的6Y1型機車。

雖然6Y1型機車由於技術不成熟未能定型投產，但成功迫使法方人員降低了報價。

 

此時株洲所的一名技術人員傅志寰（後擔任鐵道部部長）正在北京鐵路環形試驗場進行我國自主研發的6Y1型機車的試驗。

雖然兩者當時沒有交集，但是都為中國鐵路的電氣化做出了自己的貢獻。

 

從這件事我們也可以看到自主研發的價值。

自主研發最低的作用也可以壓低進口技術產品的報價！

 

2**、8K型電力機車**

 

1980年代中國從國外引進過三款電力機車，分別是歐洲的8K型電力機車、日本的6K型電力機車和俄羅斯的8G型電力機車。

三種電力機車車型之中，8K型機車是引進時間較早，也是技術最先進的車型；

這批電力機車基本代表了交直傳動時代的最先進的技術水平。

電力機車型號中的“K”代表可控硅，代表了當時最先進的功率半導體技術。

 

8K型電力機車，是鐵道部於1980年代通過國際招標、按照“技貿結合”方式向歐洲五十赫茲集團（以法國的阿爾斯通公司為首，包括法國的阿爾斯通公司、德國的AEG和西門子、瑞士的ABB 等公司在內的，生產50赫茲頻率的電機電氣設備的企業集團）訂購引進的電力機車車型。

8K型機車共計150台，其中由法國整車進口148台，其餘2台由五十赫茲集團通過技術轉讓、由株洲電力機車廠試製。

8K型機車主要在豐沙鐵路、京包鐵路使用，擔當晉煤外運煤炭列車的牽引任務。

 

五十赫茲集團無償轉讓8K型電力機車的全套圖紙資料、機車零部件、製造工藝和檢驗方法，並負責培訓機車試製驗證和派遣專家來華指導，由株洲電力機車工廠承擔機車生產工作，而株機廠及株機所同時派遺人員到歐洲多家工廠接受培訓，作為驗證技術轉讓的成效。1989年9月26日，最後兩台8K型電力機車（149、150）在株洲電力機車廠落成。

 

 

這些先進技術的引進和國產化，對後來中國國產電力機車造成重要影響，不但使國產機車的技術水平及質量穩定性大為提高，並且促進了國產機車設計思想、項目管理和配套技術的發展。

1990年，在消化吸收8K型電力機車技術的基礎上，株洲電力機車廠成功試製了韶山5型快速客運電力機車和韶山6型客貨兩用電力機車。

 

 

韶山系列電力機車

 

1**、韶山1型電力機車**

 

韶山1型電力機車的前身是6Y1型幹線電力機車，這是中國以當時蘇聯新設計試製的H60型電力機車樣機為基礎設計製造的。

1958年底，第一台6Y1型1號幹線電力機車在湘潭組裝完成，通過試驗發現作為主整流器的引燃管不能正常工作，便返廠整修。

1960年3月，2號機車在株洲機車車輛廠組裝完成。在寶成鐵路電氣區段通電後，1號、2號兩台機車都參加了現場試車，顯示了電力機車牽引力大、速度高的優越性。但這兩台樣車由於引燃管不穩定，調壓開關故障多等原因，無法正式投入進行。

 

引燃管、牽引電機、調壓開關是中國電力機車面臨的三個重大技術挑戰，也是中國電力機車技術發展分代的重要參考。

1966年，鐵道部決定從7號機車起全部使用硅整流器。硅整流器後由株洲所和永濟電機廠製造供應。

在一系列改進基礎上，1966年開始7號機車的試製，並落實了30餘項重大改進。

 

 

綜合4號機車的“改硅”試驗和7號機車及以前的改進成果，1968年又製成8號電力機車，它標誌着國產電力機車技術水平初步成熟。

從8號機車開始，韶山電力機車正式投入編列運行，標誌着國產電力機車技術水平初步成熟。

鐵道部正式將國產電力機車命名為韶山1型（SS1)，並開始了小批量生產。

 

韶山1型(SS1）電力機車從試製到批量生產，歷時20餘年，經過了幾次重大技術改進，形成了批量生產能力。

參加韶山1型設計科研單位有株洲廠、株洲所、鐵道科學研究院、湘機廠、湘潭牽引電氣設備研究所（簡稱牽引所）、上器所等21個單位。

參加試製生產和主要協作單位有株洲廠、湘機廠、北京變壓器廠等48個廠。

從1958年起到1988年底止，韶山1型機車共生產了826台。

至此，作為完成了第一代主型電力機車的使命而停止生產。

 

 

2**、韶山4型電力機車**

 

1958年—1998年是我國電力機車“從無到有”、“從少到多”、“從低到高”發展的40年。

1958年我國第一台幹線電力機車誕生,實現了我國電力機車“零”的突破,電力機車產品“從無到有” ;

1985年我國第一台相控電力機車—8軸SS4機車誕生,其後1990年SS5相控4軸客運電力機車、1991年SS6相控6軸客貨兩用電力機車、1992年SS7相控6軸機車、1994年SS8相控4軸準高速客運電力機車等的研製成功,形成我國第三代電力機車的多機型系列化,電力機車品種“從少到多”。

 

 

韶山4型(SS4）電力機車是為了滿足重載貨物列車的運輸需求，從1983年開始設計的大功率8軸6400 kW 的電力機車，牽引力達431.2 kN 。

1985年，完成了第一台樣機的試製。

株洲廠為主製造廠，主要協作單位有株洲所（承擔部分硅整流器、電子控制裝置）、永濟電機廠（承擔硅整流器）、資陽內燃機車廠和益陽齒輪廠（承擔齒輪）等。

 

韶山4型(SS4）電力機車是2000年前我國鐵路貨運重載的主力車型，滿足了我國重載鐵路的牽引需求。

在我國的第一條重載鐵路——大秦鐵路上，韶山4型(SS4）電力機車成功牽引了5000噸，10000噸和20000噸的重載列車。

 

我國進口的6Y2型和8K型、6K型電力機車都屬於交直傳動（交流供電，直流驅動）電力機車。

我國自主研發的韶山系列電力機車也屬於交直傳動電力機車。

交直傳動電力機車使用直流電機進行驅動。

 

我國研製的韶山系列電力機車三代產品的區分是以調壓調速方式和單軸功率級大小這兩個基本特徵來區分的。

第一代電力機車產品由SS1、SS2組成,其特徵是有級調壓。

第二代電力機車產品僅只有SS3 ,其特徵是採用低壓側調壓開關進行8級電壓粗調,在每一級間利用晶閘管進行相控電壓微調,實現了類似8段橋相控調壓的無級調速特徵。

第三代電力機車產品由多機型組成, 有SS4、SS5、SS6、SS7、SS8以及它們的派生型SS4B、SS4C、SS6B、SS7B、SS7C等,其特徵均是採用多段橋相控無級調壓的調速方式,機車功率有3600 kW、4800 kW、6400 kW等功率級別。

 

 

和諧系列電力機車

 

 

和諧系列電力機車屬於交流傳動（交流供電，交流驅動）電力機車，使用交流電機進行驅動。

電力機車的核心技術是牽引電機的變速傳動技術，電力機車技術演進的主要路徑是從直流牽引轉向交流牽引。

控制交流電機轉速需要變頻變壓電源, 交流傳動技術的核心是交直交變流器。

 

和諧系列貨運電力機車是2000年後我國從國外引進技術製造的交流傳動電力機車，主要有三個型號：HXD1型，HXD2型，HXD3型。

在引進技術的基礎上，我國的機車車輛企業研發設計了具有完全自主知識產權的大功率貨運電力機車，併成為我國鐵路運輸的主力。

 

1**、HXD1型電力機車**

 

HXD1型“和諧”電力機車是西門子公司和中車株洲電力機車有限公司聯合研製，是在西門子EuroSprinter機車平台上，以ES64F4型電力機車為原型車，結合DJ1型電力機車在大秦鐵路的運用經驗而開發研製的幹線貨運用八軸大功率交流傳動電力機車。

 

HXD1 型機車為8軸、雙節重聯、功率為9600kW的重載電力機車。標準配置中機車整備重量為184噸，軸重為 23噸，加上壓車鐵後軸重可以增加到25噸。

 

HXD1型電力機車發展了多種改進型號，包括HXD1B型、HXD1C型和HXD1D型等。

HXD1B型電力機車軸牽引功率1600kW，總功率9600kW，是世界上功率最大的六軸電力機車。該機車起動牽引力大、粘着利用好，適用於國內幹線重載貨運牽引。

HXD1C型機車的機車電氣傳動系統、機車網絡控制系統都具有完全自主知識產權，不僅使得機車的成本降低，而且提升了機車可用性、可維護性和可靠性

HXD1D型機車的電氣系統採用自主研發的卧式牽引變壓器、大功率IGBT構成的主輔一體化牽引變流器、三相異步牽引電機和分佈式網絡控制系統，結合多重四象限和單軸控制技術手段，具有系統先進、技術成熟、性能優越、節能高效等特點。

 

 

2**、HXD2型電力機車**

 

HXD2型電力機車是幹線貨運用八軸大功率交流電傳動電力機車，由大同電力機車有限責任公司與法國阿爾斯通交通運輸股份有限公司聯合開發。

HXD2型電力機車在阿爾斯通公司的PRIMA系列電力機車的基礎上研製，根據中國鐵路線路的具體情況設計而成。

 

HXD2型電力機車同樣發展了多種改進型號，包括HXD2B型、HXD2C型、HXD2D型、神華八軸機車、完全自主化八軸機車、復興2B型電力機車等。

 

HXD2C型交流傳動電力機車是由中國中車大同公司自主設計製造的新型貨運機車。該車是大同公司在HXD2B機車技術平台的基礎上，完全自主開發的具有自主知識產權的且達到國際同時代技術質量水平的新型機車，且是該技術平台系列產品之一。機車已成為我國重載貨運的主力車型之一。

 

神華八軸機車是為適應神華鐵路重載運輸的需要，在HXD2機車基礎上進行適應性設計而推出的專為地方鐵路運輸的機車。機車功率9600kW，單軸功率為1200kW，最高運用速度120km/h，採用國產化無線重聯裝置，滿足大宗重載貨物運輸的需求。

 

HXD2 1000型機車是公司2011年研製的完全自主化八軸機車,機車採用完全自主研發的變流器和網絡控制系統,是國內首台能實現不同變流系統完全互換的機車。機車速度等級、軸重、軸式等主要性能參數與HXD2型電力機車相同，同時保持車體、轉向架、牽引、空氣制動系統等結構基本不變。

 

復興2B型電力機車軸重達30噸，能夠在特定線路條件下牽引萬噸列車，是世界重載鐵路發展的標誌性產品。

 

 

3**、HXD3型電力機車**

 

HXD3型電力機車，由中車大連機車車輛有限公司和日本東芝公司聯合開發研製。

該型機車是為滿足中國鐵路客貨需要而研發的大功率交流傳動幹線客貨兩用六軸電力機車，採用交—直—交流電傳動，持續功率為7200千瓦，最高運行速度為120公里/小時。

 

 

從傳動技術上看，和諧系列電力機車相比韶山系列電力機車是一次重大的技術升級。

中國利用有利的市場條件引進技術，成功實現了技術升級。和諧系列大功率貨運電力機車的技術引進是“市場換技術”的一個成功典範。

在引進技術的基礎上，中國的機車製造企業順利完成了技術的消化吸收並根據中國鐵路的實際情況開發出了具有完全自主知識產權的大功率貨運電力機車，例如大同廠研製的復興2B型30噸軸重的電力機車。

 

中國的機車製造企業之所以能夠順利消化掌握引進技術，基礎是韶山系列電力機車。通過研製韶山系列電力機車，中國的機車車輛工業形成了完整的研發體系、製造體系，不僅成功研製了交直傳動電力機車，而且自主研發了AC4000型交流傳動電力機車。

這是中國機車車輛工業能夠迅速掌握引進交流傳動技術的底氣所在。

 

當今中國不僅在高速動車技術上全球領先，在重載鐵路技術上同樣全球領先。

大秦鐵路是全球運量最大的重載鐵路，年運輸量超過4億噸。

中國在軌道交通技術上的領先是長期技術積累的結果，而不僅僅只靠技術引進。

 

 

參考資料：

1、《我國電力機車四十年技術發展綜述》，劉友梅。

2、《中國電器工業發展史》

3、《中國鐵路120年建設紀實》

4、《中國機車車輛工業五十年》

5、《中國鐵路機車車輛工業總公司十年》

6、《艱難歷程》，黃正夏。

7、《傅志寰回憶錄》

8、《HXD1型電力機車》

9、《HXD2型電力機車》

10、《HXD3型電力機車》