【科普】法国国家铁路单司机室内燃机车概况(上篇)——BB 63000型和BB 63500型

文章作者:西瓜昌真湿基(哔哩哔哩和百度昵称:宁柳跨越)
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——法国国家铁路 宣
提示
直—直流电传动:指内燃机车柴油机(或燃气轮机车燃气轮机)通过联轴器直接驱动一台直流牵引发电机,输出直流电并供给数台并联的直流牵引电动机。本文提及的法国国家铁路BB 63000型和BB 63500型内燃机车为直—直流电传动形式。
交—直流电传动:指内燃机车柴油机(或活塞式天然气发动机)通过联轴器直接驱动一台三相交流同步牵引发电机,经硅整流装置转换成直流电后,供给数台并联的直流牵引电动机。本文提及的法国国家铁路BB 64700+TBB 64800型内燃动力单元为交—直流电传动形式。
交—直—交流电传动:指内燃机车柴油机通过联轴器直接驱动一台三相交流同步牵引发电机,向牵引包供给电能,由牵引包提供电流给逆变器,逆变器输出电压和频率可变的交流电流,驱动每台并联的交流异步牵引电动机。美国通用电气公司TE33A型内燃机车为交—直—交流电传动形式。
液力传动:指内燃机车柴油机通过液力变矩器,用液力把柴油机的动力传到车轮上。法国国家铁路BB 61000型内燃机车为液力传动形式。
机械传动:指内燃机车像汽车的手动变速器一样用变速箱和离合器,把柴油机的动力传到车轮上;但机械结构的离合器难以承受高功率,而且变速箱结构就必然十分复杂和庞大,以增加排档数提供相对平稳的变速性能,所以机械传动内燃机车功率通常很低。法国国家铁路Y 7400型内燃机车为机械传动形式。
双模式动力机车:本文提及的“双模式动力”,是指一种可以从电气化铁路接触网受流或柴油机获得动力的机车。西门子Vectron DE型双模式动力机车即为双模式动力机车。
法国国家铁路公司在本文内均简称“SNCF”⑴,地方和工业铁路公司简称“VFLI”⑵;法国布里索诺和洛兹公司简称“BL”,阿尔萨斯机械制造公司简称“SACM”。
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概述
BB 63000型内燃机车是BL在1953年到1964年期间交付给SNCF的一种调车内燃机车。为了弥补BB 63000型内燃机车的输出功率不足,BL在1956年推出能输出更大功率的BB 63500型内燃机车,交付给SNCF。

040 DE 1号~040 DE 192号→BB 63000型内燃机车
20世纪50年代初,法国国内铁路网的重建基本上完成。为了替代年事已高的140 C型蒸汽机车,以及与公路运输展开竞争,BL应SNCF订单,于1953年研制出040 DE型内燃机车。
到1962年1月1日,BL向SNCF交付了192台040 DE型内燃机车,车号为040 DE 1号~040 DE 192号;同日SNCF将040 DE型内燃机车重新定型为BB 63000型,在此之前的192台机车车号更改为BB 63001号~BB 63192号。到1964年停产时,BL向SNCF交付了250台BB 63000型内燃机车。

BB 63000型内燃机车主要分为三批,均配备了瑞士苏尔寿公司制6LDA22型柴油机,主要区别在于第二批和第三批机车具有更高的装机功率:
BB 63001号~63108号:600 hp的6LDA22-B型和6LDA22-C型柴油机;
BB 63109号~63195号:725 hp的6LDA22-C型、6LDA22-D型和6LDA22-E型柴油机;
BB 63196号~63250号:750 hp的6LDA22-E型柴油机。
BB 63000型内燃机车几乎遍布于法国所有的标准轨距铁路线。如今,大部分BB 63000型内燃机车已经从SNCF的现役机车车辆序列中退出。最后一台机车——BB 63181号机车在完成尼斯城站和尼斯圣罗奇站之间的调车任务后,于2011年底退役。但应当注意的是,有19台BB 63000型内燃机车在1990年前后被改造为“Unité B”TBB 64800型补机拖车,与23台BB 64700型内燃机车重联用于调车。
VFLI获得了部分BB 63000型内燃机车,并重新定型为BB 300型。

040 DE 501号~040 DE 790号→BB 63500型内燃机车
为了弥补BB 63000型内燃机车的输出功率不足,SNCF决定使用SACM制造的MGO V12 SH型柴油机,该型柴油机自1952年以来的运行结果表明它更强大,更紧凑,更轻便。
BB 63500型内燃机车的车架与其前身BB 63000型内燃机车的车架相同,但由于采用了新的柴油机,BB 63500型内燃机车的布局作了一些调整。

到1962年1月1日,BL向SNCF交付了290台040 DE型内燃机车,车号为040 DE 501号~040 DE 790号;同日SNCF将500系040 DE型内燃机车重新定型为BB 63500型,在此之前的290台机车车号更改为BB 63501号~BB 63790号。到1971年停产时,BL向SNCF交付了580台BB 63500型内燃机车。
VFLI获得了部分BB 63500型内燃机车,并重新定型为BB 400型。

040 DE 400号~040 DE 423号→BB 63400型内燃机车
BL在1959年到1960年期间,向SNCF交付了23台装用SACM制造的MGO V12 SH型柴油机的040 DE型内燃机车,车号为040 DE 401号~423号。1962年1月1日,SNCF将400系040 DE型内燃机车重新定型为BB 63400型,车号改为BB 63401号~BB 63423号。
2台BB 63400型内燃机车于2011年到2012年间改造为BB 64600型内燃机车;BB 63406号机车仍在运用状态,并被SNCF Réseau用于牵引路用列车。

改造
BB 64700+TBB 64800型内燃动力单元
为满足重型调车需求,SNCF在198*9年至1993年间,将23台BB 63500型内燃机车改造为BB 64700型内燃机车,同时将19台BB 63000型内燃机车改造为TBB 64800型补机单元。
与BB 63500型内燃机车相比,BB 64700型内燃机车的司机室增高,就像BB 66000型内燃机车一样,直流牵引发电机被交流牵引发电机替代;而与BB 63000型内燃机车相比,TBB 64800型补机单元车架被缩短,并移除了油箱、柴油机和司机室,车体高度有所降低,且只能与BB 64700型内燃机车重联运行,形成动力单元。

“Plathée”BB 63413号机车
2009年4月,SNCF与法国Socofer公司合作,在BB 63413号机车上安装电储能器以及氢燃料电池⑶,并将其昵称为“Plathée”⑷。
“Plathée”的电储能器是一种组合式系统,由基于双层电容器的储能器(12 kW·h)和电化学镍镉蓄电池⑸(50 kW·h)组成。电容存储器的作用主要是在短时间内保证最大功率需求,而蓄电池则提供基本功率用于牵引和辅助设备的供电。

为获取对比数据,SNCF同时对装用传统电传动装置的同级别内燃机车进行了试验。结果表示,在进行干线作业时,混合动力机车的燃油消耗降低20 %左右。不过,运行结束时,由于柴油发电机组功率不足,蓄电池的充电出现了问题。
和预想的一样,“Plathée”在进行调车作业和空转工况下是最节省燃油的,与传统内燃机车相比,前者节约燃油40 % ,后者节约86 %。
“Plathée”于2011年试验结束后退役,后在米卢斯火车城博物馆展示。
BB 64600型内燃机车
2010年到2013年间,SNCF将38台BB 63500型内燃机车和2台BB 63400型内燃机车改造为40台BB 64600型内燃机车,部署于SNCF Infra用于牵引路用列车。2015年1月1日,SNCF Infra改组为SNCF Réseau后,这些BB 64600型内燃机车仍为后者所用。
改造措施包括加装机车重联装置、KVB安全系统、无人警惕装置和GSM-R无线通信设备等。

技术数据表

后记
虽然说BB 63000型和BB 63500型内燃机车的持续牵引功率率均不超过450 kW,但这些内燃机车的投入运用不仅取代了蒸汽机车,同时也开启了法国的单司机室内燃机车制造史。
注释
⑴法语:Société nationale des chemins de fer français。
⑵法语:Voies ferrées locales et industrielles。
⑶氢燃料电池于2009年9月进行了运行测试,但于2009年10月被拆除,后来SNCF又对“Plathée”进行了不带氢燃料电池的测试运行。
⑷法语:PLAte-forme pour Trains Hybrides Économes en énergie et respectueux de l'Environnement,大意为“高效节能环保的混合动力火车平台”。
⑸原本计划采用镍锌蓄电池,但由于难以获得必要的蓄电池,因此改用镍镉蓄电池。
参考
《混合动力机车》,M·卡赫 著,于福鹏 译,《国外铁道机车与动车》2016年4月第4期,16~19页
《BB 63000》:http://uxtobirza.free.fr/trains/voir_loco.php?Classe=BB%2063000
《Trains d'Europe : BB 63000 SNCF》:http://www.trains-europe.fr/sncf/locomotives/63000.htm
《Trains d'Europe : BB 63500 SNCF》:http://www.trains-europe.fr/sncf/locomotives/63500.htm
《Trains d'Europe : BB 64600 SNCF》:http://www.trains-europe.fr/sncf/locomotives/64600.htm
《Trains d'Europe : BB 64700 & TBB 64800 SNCF》:http://www.trains-europe.fr/sncf/locomotives/64700.htm
《Trains d'Europe : BB 63413 SNCF》:http://www.trains-europe.fr/sncf/locomotives/plathee.htm
《BB 63000 - BB63000》:http://letraindalain.free.fr/galerieD.php?numserie=BB%2063000
《BB 63400 - BB63400》:http://letraindalain.free.fr/galerieD.php?numserie=BB%2063400
《BB 63500 - BB63500》:http://letraindalain.free.fr/galerieD.php?numserie=BB%2063500
《BB 64600 - BB64600》:http://letraindalain.free.fr/galerieD.php?numserie=BB%2064600
《BB 64700 + TBB 64800 - BB64700 + TBB64800 - Truck BB 64800》:http://letraindalain.free.fr/galerieD.php?numserie=BB%2064700%20TBB%2064800
