【科普】苏联铁道部两节重联直流客运电力机车的实践——ChS200型和ChS6型电力机车

文章作者:Forever Changzhensky(微博、知乎、哔哩哔哩和百度昵称: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。本文提及的苏联铁道部ChS200型和ChS6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。法国国家铁路CC 1100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。苏联铁道部VL61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。白俄罗斯铁路BKG1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。
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资料参考来源
《捷克斯洛伐克向苏联出口机车》,《机车电传动》1977年6月第6期
《ЧС200型高速客运电力机车》,戴奉初 译,《机车电传动》1979年2月第2期
《Электровозы ЧС200》,维塔利·亚历山德罗维奇·拉科夫 著,《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》,54~58页
《Электровозы ЧС6》,维塔利·亚历山德罗维奇·拉科夫 著,《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》,58~59页
《ChS200 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=7
《ChS6 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=6
概述
ChS200型电力机车,俄语车型代号名为ЧС200,制造商捷克斯洛伐克斯柯达公司内部代号为66E0~66E1,是斯柯达公司比尔森工厂于1974年起,向苏联铁道部交付的一种八轴直流干线客运电力机车。

1983年,斯柯达公司在ChS200型电力机车的基础上,成功研制了代号为50E1~50E2的ChS6型电力机车。该型机车为两节重联的准高速客运电力机车,除牵引齿轮传动比不同外,机车总体结构与ChS200型电力机车保持相同。

背景
20世纪70年代中后期,随着苏联铁路客运量的持续增长,特别是在夏季的客运高峰期,使铁路客运及货运能力均极为紧张。由于旅客列车开行数量增加而阻碍货运列车运行的情况经常出现,客运列车在复线区段平均占线路通过能力的30 %,在单线区段占约20 %,个别区段甚至超过60 %。因此,如果旅客列车对数再继续增加,势必影响货物运输计划的完成。
为了缓和铁路干线上客货运输之间愈加突出的矛盾、尽可能挖掘提高铁路输送能力,苏联铁道部决定按照重载运输的方式,开行超长编组旅客列车和合并旅客列车⑴。
研制
为了开行这种重载旅客列车,就需要一种强大的客运电力机车。1974年,斯柯达公司研制出两组ChS200型电力机车。ChS200型电力机车的牵引电动机在小时模式下的牵引功率为1050 kW,持续牵引功率为1000 kW,最高运行速度为200 km/h。到1979年10月,斯柯达公司共计向苏联铁道部交付了12组ChS200型电力机车。

由于ChS200型电力机车主要是为了提高旅客列车运行速度而设计,为了使此型电力机车能够驱动较重的旅客列车,斯柯达公司决定将其变速箱的牵引齿轮传动比从42:75=1:1.786更改为38:79=1:2.079。这样的改动导致机车最高运行速度降低了17%,同时增加了牵引力。到1981年5月,斯柯达公司共计向苏联铁道部交付了30组ChS6型电力机车。


机械部分
ChS6型和ChS200型电力机车的两节机车通过端部为球形连结的连接拉杆相互连接。球形连接由一个青铜球、两个可分开的铜轴瓦和楔形垫组成。
转向架的构架是截面为箱形的焊接结构,由两根纵向侧梁、端梁和位于中部的横梁组成。转向架使用螺旋弹簧和液压减震器两级悬挂装置,轴箱同转向架之间通过带有橡皮金属套的弹簧板来联系。弹簧的总静态挠度为150 mm。

当司机撂下395型制动机大闸施行空气制动时,每个轮对均由位于车轮两侧的铸铁闸瓦压缩,并由直径为203 mm的制动缸(每个轮对)驱动。撒砂管沿着机车第1、第3、第5和第7轮对撒砂。
车体采用摇枕悬挂装置,通过中心销传递纵向牵引力,中心销的球形座安装在摇枕梁上。车轮直径为1250 mm(新)。
电气部分
前两组ChS200型电力机车装有8台AL-4741FiT型牵引电动机,持续功率为1000 kW,电流为715 A,转速为1035 r/min。
8台AL-4741FiT型牵引电动机采用串联和并联连接。在牵引工况下,两台牵引电动机直接串联,用单个电空接触器按桥式电路来实现由一种连接过渡到另一种连接。同样,用电空接触器来通断起动电阻。牵引电动机有五级磁场削弱:76%、58%、47%、38%和30.5%。

机车在起动和加速过程中,用接触器—电阻器来调节牵引电动机电压。共有56个调节位——第1位是预备位;第2~26位是串联调节位;第27~32位是与五级磁场削弱实现60~120 km/h的速度的经济运行位;第33~50位是并联调节位;第51~56位是和五级磁场削弱实现120~200 km/h的速度的经济运行位。
为了冷却牵引电动机,每节机车安装了两个由1A-2839/4型直流电动机驱动的冷却风机。
制动电阻的各个部分由单独的电空接触器进行控制,这使得切换到电阻制动的速度比在ChS6型和ChS200型电力机车上更快-仅用4 s。车顶上的制动电阻也由两个风扇冷却,该风扇由AU-2732/4型直流电动机驱动,由制动电阻供电。

每节机车都配有一台K2型压缩机,由一台9A-3432/4型直流电动机和两台9A-1731/4型电流发生器控制。
ChS200型电力机车的每节机车安装了两个TSP-6M型受电弓和一个1VPD3型高速主断路器(额定电压为3000 V,电流为1800 A)。而ChS6型电力机车的每节机车安装了两个17PP2型受电弓。
运用
目前10组ChS200型电力机车和29组ChS6型电力机车均集中配属于俄罗斯铁路股份有限公司十月铁路局圣彼得堡-莫斯科客运机务段。ChS200-001号机车和ChS6-030号机车退役后拆解;ChS200-002号机车退役后送往俄罗斯铁道博物馆静态展示。

事实证明,ChS6型电力机车比为高速运行而设计的ChS200型电力机车更适合牵引特快旅客列车和快速旅客列车。但是,由于牵引功率与整备重量之间的不匹配导致牵引力不能显着提高,因此ChS6型电力机车不适合牵引重载旅客列车。

ChS200-008号机车
ChS200-008号机车于2012年10月在雅罗斯拉夫电力机车修理厂大修时改造为“速度实验车”。然而,由于失火的缘故,这组奇特的“速度实验车”自2018年7月28日起停用。

技术数据表

后记
尽管ChS200型和ChS6型电力机车主打于提高旅客列车运行速度,但它们的相继投入运用,让苏联铁道部看到了两节重联设计电力机车用于干线客运的可行性,为之后采购ChS7型和ChS8型电力机车打下基础。
注释
⑴如果受到车站到发线及站台长度限制,两列普通编组的列车可分别在在始发站两条股道上同时接载乘客,然后出发至前方车站再合并连挂运行,运行至终到站的前一车站分解为两列列车后追踪运行进站。
