【电力机车科普】俄罗斯铁路的“赛艇”——2ES5型电力机车
文章作者：西瓜昌真湿基（B站和百度昵称：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。法国国营铁路BBB 6002号电力机车为直—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。韩国铁道公社8000型电力机车为交—直流电传动形式。
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。本文提及的俄罗斯铁路2ES5型电力机车为交—直—交流电传动形式。
双电流制电力机车：本文提及的“双电流制”，是指采用交—直—交流电以及直—交流电双制式电传动的电力机车。俄罗斯铁路EP20型电力机车即为双电流制电力机车。
俄罗斯铁路在本文均简称“RZhD”⑴，法国国营铁路在本文均简称“SNCF”⑵；运输机械控股集团简称“TMH”⑶，诺沃切尔卡斯克电力机车厂简称“NEVZ”⑷。
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概述
“赛艇”⑸2ES5型⑹电力机车是TMH与法国阿尔斯通公司共同为RZhD开发的第五代交流干线货运电力机车。2ES5型电力机车是基于单一基础平台原理制造的俄罗斯新型电力机车之一，其电气部分和机械部分与双电流制干线客运EP20型电力机车有百分之75的共同点。
2ES5型电力机车在俄罗斯研发和生产，所采用的技术方案使其牵引性能卓越。TMH与阿尔斯通公司平股出资设立的工程中心——轨道交通技术公司完成了本型电力机车的研发工作。
关于与2ES5型电力机车车型代号相近的2ES5K型电力机车，请参看《【铁道科普】来自顿河畔的“N截棍”——“叶尔马克”E5K型电力机车》一文：
历史
2011年6月，TMH获得了为RZhD提供200组2ES5型电力机车的订单。2012年，首组试验样车——2ES5-001号机车在NEVZ出厂。然而，2014年爆发的俄罗斯货币危机，以及进口部件价格上涨，导致电力机车制造成本增高，到2015年2月最后一组机车——2ES5-005号机车出厂时，NEVZ共计制造了5组2ES5型电力机车。
运用
2014年11月到2015年12月期间，5组2ES5型电力机车陆续配属于东西伯利亚铁路局维霍列夫卡机务段，在运行条件最困难的贝阿铁路泰舍特—塔克西莫区间（长1447千米）通过了运营试验。该段线路控制坡度达千分之18，所处地区气候条件复杂，铁路基础设施条件限制较多，因而被称为俄罗斯铁路网中最复杂的线路之一。试验清晰表明：
2ES5型电力机车可牵引6000吨重载列车。
在实际工况下自动车钩受力在额定范围内。
没有观测到牵引电动机、变流器和牵引变压器异常过热和轮对滑行的现象。
轮对踏面基圆在试验运营结束后没有出现损伤。
基于上述数据，来自机车设计局、TMH和阿尔斯通公司的专家得出结论：在贝阿铁路泰舍特—塔克西莫的电气化区间线路上，如采用中间站不摘钩整备的方式开行总重6000吨的列车，2ES5型电力机车的运营费用最低。
2018年春，2ES5型电力机车与2ES7型电力机车在高尔基铁路局管内斯维雅什斯克—秋尔列马区间线路进行测试。这段线路在过去以一组三节半重联运用的VL80S型电力机车推挽牵引货运列车，但随着这些苏联时期设计的电力机车正在老化，电力机车需要更新。
这次测试结果表明，两型电力机车都没有任何问题地通过乌拉尔山脉，也表现出高可靠性。然而，2ES7型电力机车在牵引一列重达8300吨的货运列车时必须加挂尾部补机机车，而2ES5型电力机车在没有加挂尾部补机机车的情况下能牵引一列重达9090吨的货运列车——列车开始以57千米/小时的速度通过最艰难的攀登，并以15千米/小时的速度通过735千米处；当接近秋尔列马站时，速度增加到41千米/小时。异步牵引电动机在这方面发挥了相当大的作用。
目前，5组2ES5型电力机车均配属于北高加索铁路局季马舍夫斯卡亚机务段。
技术设计
总体
2ES5型电力机车为Bo-Bo+Bo-Bo轴式，长为35000毫米，宽为3100毫米，最大重量为200吨。机车小时功率为8800千瓦，持续功率为8400千瓦，小时牵引力为690千牛，持续牵引力为536千牛，最高运行速度为120千米/小时。
2ES5型电力机车由两节机车组成，每节都有司机室和整套装备，可保证一组机车工作，以及两组电力机车重联或一组半三节电力机车重联时多节系统的工作。
控制系统
控制系统采用多级网络接口，连接2ES5型电力机车各子系统成为统一控制系统 。使用WTB总线作为多节机车间的总线，而在本节机车内的总线则使用MVB总线。在控制系统组成中，引入以太网等网络接口，以收集来自电力机车各种设备的诊断信息，并通过视频监控系统传递信息。
沿MVB总线进行的主要信息交换是：本节内电力机车双重控制模块间，司机室内的显示模块、分线输入端模块设备控制模块、电力机车车体内牵引变流器控制模块和辅助变流器控制模块之间的信息交换；而沿WTB总线可传递来自几节机车的控制电力机车连接的必需信息。
牵引系统
2ES5型电力机车每一节的牵引系统由1台带有4个牵引绕组的牵引变压器和2台牵引变流器组成，每台牵引变流器具有2台转向架牵引电机独立供电通道。牵引变压器包括电源绕组、4 个牵引绕组TO1～TO4，以及用于抑制无线电干扰的滤波绕组。
辅助传动装置
辅助系统的电源以双供电通道的静态变流器U4为基础。第一供电通道的变流器与第二个牵引变流器直流电压回路连接，第二供电通道变流器与第三个牵引变流器直流电压回路连接。第一供电通道负载具有恒定的60赫兹频率。第二供电通道的用电设备是可调频率的负载：电动机—通风机、室内增压通风机，以及牵引变流器的液体冷却泵。
转向架
机车转向架具有与SNCF之BB 27000型电力机车转向架相同的一般结构。转向架空气管路的安装由不锈钢制造。牵引力和制动力通过固定在转向架构架端梁上的斜拉杆，从转向架传导至车体。该结构可以降低机车在牵引工况下轮对松动的可能性。
每个车轴的轮径为1250毫米，轴重为25吨，整备重量为200吨。
牵引电动机
电力机车采用8台6 FRA 4567 G型异步牵引电动机。它把从静态变流器得到的电能转换为机械能，并从牵引电动机轴传递至电力机车轮对。
牵引电动机采用轴式悬挂，是六极三相交流电动机，具有鼠笼式转子和独立通风系统。冷却空气来自牵引电动机齿轮箱一端，经过通风口，从牵引电动机齿轮箱的相反一端的带金属网罩的通风孔排出。
在额定电压为1860伏时，6 FRA 4567 G型牵引电动机小时输出功率为981千瓦，电流为360安，旋转频率为1038转/分钟；而在持续模式时的输出功率为949千瓦，电流为350安。牵引电动机重量为2660千克。
点评
按照原计划，NEVZ为RZhD提供200组2ES5型电力机车。由于内外形势变化，NEVZ只制造了5组2ES5型电力机车。但一如当年美国国务院阻止通用电气公司向苏联铁道部交付“小约瑟夫”A型电力机车对苏联的影响，NEVZ转而采用俄罗斯国产设备，研制出同样采用交—直—交流电传动的2ES5S型电力机车和3ES5S型电力机车。
“莫听穿林打叶声，何妨吟啸且徐行。”
注释
⑴俄语：Российские железные дороги。
⑵法语：Société Nationale des Chemins de fer Français。
⑶俄语：Трансмашхолдинг；英语：Transmashholding。
⑷俄语：Новочеркасский электровозостроительный завод。
⑸俄语：Скиф。
⑹俄语：2ЭС5。
参考
《2ЭС5型货运电力机车进行出厂及验收试验》，译者田睿，《国外铁道机车与动车》2013年第6期
《2ЭС5型电力机车介绍》，作者A·V·马尔臣科等，译者邢澍，《国外铁道机车与动车》2014年第2期
《2ЭС5型新一代电力机车在俄罗斯铁路上的运营经验》，作者Yu·A·奥尔洛夫和Yu·I·波波夫，译者梁中奇，《国外铁道机车与动车》2017年第4期
《Новочеркасский электровозостроительный завод》：https://www.nevz.com/2es5.php
《2ЭС5》：https://www.tmholding.ru/products/magistralnye_gruzovye_elektrovozy_peremennogo_toka/2es5.html
《«Скиф» преодолел Уральский хребет》：https://www.gudok.ru/newspaper/?ID=1422115&archive=2018.06.06
《List of the vehicles — 2ES5 — TrainPix》：https://www.trainpix.org/list.php?mid=1071
《2ЭС5С-001 — TrainPix》：https://www.trainpix.org/vehicle/128913/#n172621
《3ЭС5С-001 — TrainPix》：https://www.trainpix.org/vehicle/140288/#n188933
