【科普】【扩展】来自俄罗斯恩格斯城的“弗拉基米尔王子”——2EV120型电力机车

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。法国国家铁路BB 8500型电力机车为直—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。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 16500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。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。本文提及的俄罗斯铁路股份公司2EV120型电力机车即为多电流制电力机车。
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资料参考来源
《庞巴迪公司TRAXX机车集成平台》,M·Buscher、F·Köck 等著,韩才元 译,《国外内燃机车》2007年04期,第9页~第17页
《高性能三相交流传动机车的开发》,F·Köck 著,韩才元 译,《国外内燃机车》2011年05期,第34页~第36页
《2ЭВ120型电力机车》,A·V·莫尔查诺娃 著,黄兆鹏 译,《国外铁道机车与动车》2016年06期,第4页~第8页、第17页
《TRAXX F120 MS — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=1527
《2ЭВ120 - Первая локомотивная компания》:http://1-plk.com/?id=126
《Основные конструктивные особенности - Первая локомотивная компания》:http://1-plk.com/production/osnovnyie-konstruktivnyie-osobennosti-elektrovoza.html
《На локомотивы, которые будут выпускать в Энгельсе, уже поступают заказы | Агентство деловых новостей <<Бизнес-вектор>>》:https://www.business-vector.info/na-lokomotivy-kotory-e-budut-vy-puskat/
《2ЭВ120 прошёл испытания по ведению поездов по системе многих единиц - Первая локомотивная компания》:http://1-plk.com/news/2ev120-proshyol-ispyitaniya-po-ekspluataczii-po-sisteme-mnogix-edinicz.html
《Увеличение максимальной конструкционной скорости локомотива 2ЭВ120 до 140 км/ч - Первая локомотивная компания》:https://1-plk.com/news/top-speed-140.html
《Самый быстрый грузовой локомотив России «Князь Владимир» разогнался до 140 км/ч | Машиностроение | Новости | Гудок》:https://www.gudok.ru/news/?ID=1451766
概述
2EV120型电力机车是俄罗斯第一机车集团与庞巴迪运输合作,于萨拉托夫州恩格斯城机车厂研制的一款双电流制干线货运电力机车。

这款于庞巴迪运输内部被称为Traxx F120 MS型的电力机车,融入了其Traxx模块化电力机车家族的研发、制造和运用经验,同时在设计过程中,考虑了所有俄罗斯特有的运行条件和现行标准的要求。

背景
2011年,萨拉托夫州决定在恩格斯城创建一家生产电力机车的工厂——恩格斯城机车厂。恩格斯城机车厂计划生产一种采用异步牵引电动机的新型电力机车。但由于俄罗斯国内缺乏生产交流异步传动电力机车的经验,2013年,萨拉托夫州与庞巴迪运输合资成立第一机车公司,并创建恩格斯城机车厂,生产一种双电流制电力机车——“弗拉基米尔王子”2EV120型电力机车。

研制历史
2EV120-001号电力机车A节部分于2015年8月制造完成,其后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,参与当年9月开始的EXPO 1520展览会展览。2016年1月,2EV120-001号机车B节部分制造完成。2016年4月,这组机车重返谢尔宾卡环形铁道参与测试。

2016年年末到2017年初,2EV120-001号机车在南乌拉尔铁路局管内车里雅宾斯克—卡塔利—马格尼托哥尔斯克区段,进行运行里程超过4000 km的7000 t货运列车测试。测试结果证实,2EV120型电力机车在既有线路上运行,可提高列车的重量和运行速度,并且比采用一组半三节重联的VL10型和VL80电力机车具有更高的效率。

2016年,2EV120-002号机车制造完成。并于北高加索铁路局管内别洛列琴斯克—迈科普区段进行测试。2017年春,两组机车重返谢尔宾卡环形铁道,参与最后的测试,包括一组半三节重联和两组四节重联两种工况下的运行测试。在不同制式电压下、速度高达120 km/h的工况下,机车牵引重达8000 t的货运列车,行驶了5000 km。2017年8月至9月,它们在EXPO 1520展览会展览。
2017年,恩格斯城机车厂获得了2EV120型机车的合格证书,并获准制造2EV120型机车。2018年秋,2EV120型电力机车获准提高最高运行速度至140 km/h。然而俄罗斯铁路股份公司并无购置此型机车的计划,而这2组机车于2018年5月送返机车厂。

按Trainpix网的说法,除了已经制造完毕的2EV120-001号和2EV120-002号机车外,恩格斯城机车厂还制造了3组2EV120型机车(2EV120-003号~2EV120-005号),但没有照片佐证。
设计
车体和转向架
2EV120型机车车体采用一体式焊接无框架结构。每节机车都采用两台两轴式FLEXX Power 140 RU型转向架,轴重最大为25 t,最大运行速度为120 km/h,转向架的轴距为3650毫米,安装新轮组时车轮的直径为1250 mm。

机车采用两级悬挂;通过低位倾斜牵引杆,将牵引力和制动力从转向架传递到电力机车车体。

司机室
机车司机室非常宽敞。它的安排考虑了当前俄罗斯的人体工程学和劳动保护标准。司机室内部的配色方案可以根据客户要求,以各种方式制作。司机位在司机室右侧,并在控制台集成了司机控制器手柄和制动大小闸手柄;在前倾的全景面板上,放置了用于显示机车参数的显示器和仪表。
在司机位座椅后方,有控制电路和电子设备的仪器柜,其用于接通和控制蓄电池电路,并将机车控制系统与计算机相连,以下载诊断信息;而在副司机位座椅后方,则设有宽大的衣柜、便携式冰箱和微波炉。

电气设备
每节机车车顶设置3个受电弓、高压隔离开关、直流断路器和母线。在直流区间,每节机车通过1个受电弓受电,另1个受电弓用于在故障的情况下的备用,或者在网压过高的情况下分压受电;而在交流区间运行,考虑到分相区,每组机车只升1个受电弓受电足矣。

从受电弓获得的电流通过直流(或交流)电路,进入牵引变压器。安装于车体下方中央处的牵引变压器,其箱体内置有直流式反应器、自用电源电路的隔离变压器,和牵引逆变器中间环节谐振滤波器的反应器。牵引变压器、反应器和自用电源变压器的输入端和输出端都置于高压组件和牵引逆变器的下方,并与软母线的外电路相连。

采用IGBT晶体管的牵引逆变器,将直流电变频为交流电,提供给Mitrac TM 3800 F型三相异步牵引电动机。
为了使电力机车在机务段库内无接触网线路调车,每节机车都配备1个主电路入库插座和1个主电路入库转换开关。

柴油发电机组(可选)
2EV120型机车的设计还包括可选的柴油发电机组,以便让电力机车在非电气化区段(或紧急断电的电气化区段)牵引列车,以及在非电气化区段编组站进行调车作业。
柴油发电机组与机械室完全隔离。每节机车的柴油发电机的最大功率为500 kW,油箱容积为600 L。柴油机排气满足Tier 2/UIC II排放要求。由于装有柴油发电机组,并拥有燃油储备,2EV120型机车在柴油发电机的全功率运行下,能够自主运行长达5~6 h。

机车电子控制系统
2EV120型机车的电子控制系统基于使用MITRAC TCMS系列模块的成熟技术,和软件解决方案而构建。机车的控制电路由额定电压为110V的直流两线制电路组成,并由蓄电池供电。
机车电子控制系统的结构,是将必要的控制模块和输入/输出模块分布放置在电力和辅助设备的主要模块中。所有模块之间的通信均通过具有安全冗余的公共多功能车辆总线进行。

机车的总体控制由中央处理单元负责,中央处理单元设有备用模块,并在主模块发生故障时将控制功能立即自动转移到备用模块。而且,主输入/输出模块具有100 %的重复。除了可以从控制系统向便携式工作计算机读取诊断数据外,还可以使用移动通信模块远程读取数据。这样有利于监视运行中的机车状况,并针对发现的问题进行维修。
技术数据表

后记
庞巴迪运输收购Adtranz公司后,俄罗斯铁路就曾推迟购买当初由Adtranz公司与诺沃切尔卡斯克电力机车制造厂研制的EP10型电力机车。结果庞巴迪运输对此提出抗议,要求俄罗斯铁路支付违约金或签订生产另外11台EP10型机车的合同。因此,在将被诉讼的威胁下,俄罗斯铁路于2005年3月与庞巴迪运输签署了一份11台总价值为4.5亿卢布的EP10型机车最终采购合同。而由于EP10型电力机车的可靠性过低,诺沃切尔卡斯克电力机车制造厂转而与法国阿尔斯通合作研制新的EP20型电力机车;至于仅有12台的EP10型电力机车,如今多数已处在停用封存的状态。
利用EP10型电力机车大做文章,从短期来看让庞巴迪运输大赚一笔;但从长远来看,却让日后自己在恩格斯城合作研制的“弗拉基米尔王子”,处境颇为尴尬——2组机车一直归恩格斯城机车厂所有,而恩格斯城机车厂乃至第一机车公司则一直没有获得“弗拉基米尔王子”的生产订单。
捡了芝麻,丢了西瓜,甚是得不偿失!

