【科普】【扩展】来自顿河畔的“顿河马”——ES4K型电力机车家族
文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵称：宁柳跨越）
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直—直流电传动：指电力机车从直流电气化铁路接触网受流，向直流牵引电动机供给直流电。本文提及的俄罗斯铁路ES4K型电力机车家族为直—直流电传动形式。
直—交流电传动：指电力机车从直流电气化铁路接触网受流，经过逆变后，向交流牵引电动机供给交流电。本文提及的俄罗斯铁路2ES10型电力机车为直—交流电传动形式。
交—直流电传动：指电力机车从交流电气化铁路接触网受流，经过变压—整流后，向直流牵引电动机供给直流电。法国国家铁路BB 15000型电力机车为交—直流电传动形式。
交—交流电传动：指电力机车从交流电气化铁路接触网受流，无需经过变压—整流—逆变，直接变频后向交流牵引电动机供给交流电。法国国家铁路BB 13000型电力机车及BB 14000型电力机车为交—交流电传动形式。
交—直—交流电传动：指电力机车从交流电气化铁路接触网受流，经过变压—整流—逆变后，向交流牵引电动机供给交流电。本文提及的欧洲隧道公司9型电力机车为交—直—交流电传动形式。
多电流制电力机车：本文提及的“多电流制”，是指采用交—直—交流电以及直—交流电双制式电传动，但受流电压为两种或两种以上的电力机车。南非国家交通运输集团20E型、21E型和22E型电力机车即为多电流制电力机车。
俄罗斯联邦诺沃切尔卡斯克电力机车厂在本文简称“NEVZ”⑴，格鲁吉亚第比利斯电力机车厂简称“TEVZ”⑵，乌克兰卢甘斯克内燃机车制造厂简称“LTZ”⑶。
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资料参考来源
《乌克兰国家铁路订购300台电力机车》，译者王智双，《国外铁道机车与动车》2014年第2期
《ГРУЗОВОЙ ЭЛЕКТРОВОЗ ПОСТОЯННОГО ТОКА 2ЭС4К - Новочеркасский электровозостроительный завод》：https://www.nevz.com/2es4k.php
《ГРУЗОВОЙ ЭЛЕКТРОВОЗ ПОСТОЯННОГО ТОКА 3ЭС4К - Новочеркасский электровозостроительный завод》：https://www.nevz.com/3es4k.php
《ЭС4К - Википедия》：https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%A14%D0%9A
《2ЭЛ4 - Википедия》：https://ru.wikipedia.org/wiki/2%D0%AD%D0%9B4
《List of the vehicles - 2ES4K «Donchak» - TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=20
《List of the vehicles - 3ES4K - TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=1377
《List of the vehicles - 2EL4 - TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=24
《2ЕЛ4》：http://www.luganskteplovoz.com/ProdOsnProduct/OnlyOsnProduct/16
《Машинист проехал на красный. После столкновения поездов в Петербурге возбудили уголовное дело - Происшествия - Новости Санкт-Петербурга - Фонтанка.Ру》：https://www.fontanka.ru/2020/07/28/69390991/
概述
“顿河马”ES4K型电力机车家族是俄罗斯铁路的新型干线电力机车车型之一，适用于供电制式为3 kV的直流电气化铁路，由俄罗斯运输机械控股集团旗下的NEVZ设计制造。
背景
二战结束后，NEVZ并不满足于制造战前设计的VL22型电力机车，于1953年开始，先后研发新一代直—直流电传动电力机车——VL8型、VL23型。而TEVZ亦于1961年开始，先后推出VL10型、VL11型、VL15型三款直—直流电传动电力机车。
苏联解体后，TEVZ不再被俄罗斯联邦铁道部视为电力机车的主要供应商，而NEVZ这时先后推出干线客运用途的VL65型和EP1型电力机车，停止制造干线货运用途电力机车。然而，进入21世纪，无论是VL10型、VL11型、VL15型三款直—直流电传动电力机车，还是VL60型、VL80型、VL85型三款交—直流电传动电力机车，这些苏联时期设计的电力机车不符合新世纪对便利性、能源效率和安全性的要求。
2004年，NEVZ在VL80型电力机车的基础上，推出交—直流电传动“叶尔马克”E5K型电力机车。此型电力机车配备微处理器控制系统，电气设备基本上与VL85型机车上使用的电气设备统一，但更节能。2006年NEVZ在E5K型电力机车的基础上，推出直—直流电传动“顿河种马”2ES4K型电力机车。
2ES4K型（2ЭС4К）
2ES4K-001号机车于2006年制造出厂后，一度被送往展览。之后回到工厂，开始在厂内测试。2007年完成工厂测试后，调往北高加索铁路局管内别洛列琴斯克车站周边的线路，对微机控制系统、通风系统、电气设备、辅助系统，以及高速电力机车的试验和动态强度试验对线路的影响进行了测试。2007年10月，2ES4K-001号机车被转移到南乌拉尔铁路局管内的卡塔利车站进行运行里程超过5000公里的货运列车测试。
2008年初，2ES4K-001号机车被运往位于莫斯科州谢尔宾卡镇的全俄铁道运输科学研究院环形铁道进行最终认证测试，然后返回工厂，经过调试后于2008年6月获得认证。
NEVZ亦开始批量生产2ES4K型机车。截至2018年12月，NEVZ共计生产了149组2ES4K型机车（包括下文要提到的2ES4K-015号机车），配属于俄罗斯铁路十月（沃尔霍夫机务段，75组）、北高加索（图阿普谢-调车机务段，56组）两家铁路局，以及路外的Transoil（11组）、L-Tranc（6组）两家企业。
2EL4型（2ЭЛ4; 2ЕЛ4）
2EL4型机车是2ES4K型机车的改进型，并交付给乌克兰铁路。但2EL4型机车与2ES4K型机车在大灯和副灯的设计上略有不同，且前者司机室装有乌克兰铁路安全系统。
NEVZ于2009年制造出厂的2ES4K-015号机车，更名为2EL4-001号，并送往LTZ安装乌克兰铁路安全系统。从2010年到2013年，LTZ在NEVZ专家的指导下制造出2EL4-002号~2EL4-006号5组2EL4型机车⑷。
2013年，乌克兰铁路与LTZ签署了一份关于后者为前者提供300组电力机车的谅解备忘录。根据这份备忘录，LTZ在2013年到2016年期间向乌克兰铁路提供电力机车。而在NEVZ的帮助下，从2015年开始，LTZ的电力机车年产量将达到100组，2EL5型机车及2EL4型机车本地化生产率也将分别增至65%和90%。然而残酷的是，由于乌克兰铁路未付款，2EL4-005号和2EL4-006号机车制造完成后留在LTZ厂内。
2014年2月，乌克兰最高拉达弹劾维克托·费奥多罗维奇·亚努科维奇的乌克兰总统职务；同年6月，最后2组2EL4型机车——2EL4-005号和2EL4-006号机车被NEVZ收回，更换司机室、装备俄罗斯铁路安全系统并分别临时编号为2ES4K-501号和2ES4K-502号。此后，NEVZ又将这2组机车加装中间补机机车，分别重新编号为3ES4K-036号和3ES4K-040号并交付俄罗斯铁路。
卢厂亦原计划制造更多的2EL4型机车，但由于乌克兰国内的政〇治危机以及随后发生的乌克兰东部武装冲突导致该工厂面临倒闭的风险，被迫无限期取消这些计划。
至于在2013年之前交付给乌克兰铁路的4组2EL4型机车，均配属于顿涅茨克铁路局红利曼机务段，这4组机车在运用后期均改为菱形受电弓。
3ES4K型（3ЭС4К）
3ES4K型机车是在2ES4K型机车的基础上加装一节中间扩展动力的补机机车而来，而这节中间补机机车的两端与前后两节带司机室的机车均有过道连接，车顶亦加装了受电弓（必要时可升起三个受电弓），这样不仅提升机车的输出功率，同时也更易于司机不停车巡检⑸。
NEVZ从2014年起开始制造3ES4K型机车，截至2020年8月，NEVZ共计生产了77组2ES4K型机车（包括上文提到的3ES4K-036号和3ES4K-040号两组机车），配属于俄罗斯铁路十月（沃尔霍夫机务段，67组）、北高加索（图阿普谢调车机务段，9组）两家铁路局，分布情况与2ES4K型机车基本上一致。。
设计
ES4K型电力机车的机械部分与E5K型电力机车相同，但后者的额定功率和持续功率略高于前者⑹，且无电阻制动⑺。机车两端亦设置有外重联插座，允许两组四节重联或者是一组半三节重联牵引货运列车⑻，亦允许单节运行，但这样会让巡检变得不方便。此外，考虑到还可以用于在一些六轴客运机车功率不足的困难区段牵引旅客列车，2ES4K型机车和3ES4K型机车两端均加装列车供电设备，可为旅客列车提供3 kV的直流电源。
ES4K型机车转向架通过斜向牵引杆向车体传递牵引力和制动力。而在机车的电气部分中，随着机车牵引手柄级位的提高，直流牵引电动机之间的串联、串并联、并联的连接顺序亦会切换。
司机室外观采用流线设计，控制台配备MSUD-001型微处理器控制系统、无人警惕系统、列车综合保护系统以及列车自动停车装置。出于改善司机的工作环境，机车配备有空调、加热炉、微波炉以及卫生设备（水槽，厕所）。
事故
2020年7月28日，2ES4K-039号机车牵引的一列货运列车，与3ES4K-070号机车牵引的另一列货运列车，在位于圣彼得堡境内的库普青斯卡亚站内发生了侧面冲突。冲突的结果是，两组电力机车和货车车厢均脱轨，钢轨亦从路基上跳出并弯曲。3ES4K-070号和2ES4K-039号机车均受损，而前组机车的乘务员受伤。
技术数据表
后记
尽管数量远不及2ES6型电力机车，但ES4K型电力机车家族的批量生产，让俄罗斯铁路有力对十月铁路局和北高加索铁路局直流电力机车进行更新换代，同时也让路外企业得以新购直流电力机车。
注释
⑴俄语：Новочеркасский электровозостроительный завод。
⑵俄语：Тбилисский электровозостроительный завод。
⑶俄语：Луганский тепловозостроительный завод；乌克兰语：Луганський тепловозобудівний завод。
⑷此处采用俄文维基ЭС4К条目以及乌克兰文维基2ЕЛ4条目的说法。而根据俄文维基2ЭЛ4条目以及Trainpix网的说法，2EL4型机车是由NEVZ制造的。
⑸在NEVZ推出3ES4K型电力机车之前，亦有2ES4K型电力机车采用“一组半三节”模式重联运行。
⑹E5K型电力机车单节额定功率为3280 kW，持续功率为3200 kW。
⑺为了维持24吨轴重，ES4K型机车又加装一套电阻设备，并在车顶装有四个巨大的变阻器冷却通风机。
⑻理论上甚至可以在一组2ES4K型电力机车的基础上加装两节补机机车，或者是在一组3ES4K型电力机车的基础上加装一节补机机车组成4ES4K型电力机车，但实际上并无这样的加装。
