【科普】苏联铁道部功率最大的交流电力机车——“公牛”VL85型电力机车
文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、头条、微博和知乎昵称：宁柳跨越）
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格鲁吉亚第比利斯电力机车制造厂在本文中均简称“TEVZ”⑴，俄罗斯联邦新切尔卡斯克电力机车制造厂简称“NEVZ”⑵，乌兰乌德机车车辆修理厂简称“UULVRZ”⑶，顿河畔罗斯托夫电力机车修理厂简称“RERZ”⑷。
概述
“公牛”VL85型电力机车是苏联铁道部干线货运电力机车车型之一，也是目前世界上功率最大的交流电力机车车型之一，适用于25 kV 50 Hz单相交流电气化铁路，由NEVZ、全苏电力机车研究所于1983年在VL80型电力机车基础上研制成功，采用交—直传动，每组机车由2节结构相同的Bo-Bo-Bo轴式机车组成。
研发背景
在1961年时，NEVZ推出当时车型代号为N81型、采用交—直传动的VL80型电力机车。这款采用“一组两节”固定重联设计的干线货运电力机车，由2节完全相同的4轴机车通过中间车钩、橡胶联挂风挡、电气及空气重联管线等连接而成，可由司机在任何一端司机室对2节机车进行控制。
然而，VL80型机车在最初设计时并没有外重联控制，不能与另外一组VL80型机车重联运行。而随着线路牵引定数的不断提升，列车重量的不断提高，经常需要运用由“一组半三节”外重联的12轴电力机车，甚至是“两组四节”外重联的16轴电力机车。这样一来，每节机车都需要有独立电路。
在先后研制出采用硅整流器的VL80K型机车，以及支持电阻制动的VL80T型机车后，NEVZ于1980年推出了每节机车拥有独立电路、支持外重联的VL80S型电力机车。但初期制造出厂的VL80S型机车只能支持“一组两节”重联或者是“两组四节”重联运行，不支持“一组半三节”重联运行。
1982年，NEVZ试制了经过改良的VL80S-550号~VL80S-552号机车，不仅支持“两组四节”重联运行，还能支持“一组半三节”重联运行，提高了机车运用的灵活性，但唯一的不足是第三节机车无法使用电阻制动。而从1983年制造出厂的VL80S-697号机车开始，后续制造出厂的VL80S型机车均支持“一组半三节”重联运行。
然而，无论是两组四节重联运行，还是一组半三节重联运行，由于每节机车都有一个司机室，不存在从机车的一端到另一端的直通过道，这使得在运行期间的维护条件恶化。
VL85型机车的研发与试制（VL85-001号~VL85-007号）
为了消除这一缺点，全苏电力机车研究与设计院开发了一个两节重联十二轴交—直传动电力机车的项目，目标是减少电气设备和安装材料的数量，这样不仅降低了电力机车的制造成本，而且降低了维修和维护的成本。
1983年5月，NEVZ为该项目制造了第1组技术验证性电力机车，该机车被编号为VL85-001号。同年，NEVZ制造了第2组电力机车——VL85-002号。
在VL85型机车设计和制造之前，工程师们就关于在“十二五”计划（1986年~1990年）及随后的五年计划期间制造新型货运电力机车的问题上，产生了2个主要观点：
第一个观点是，每节干线货运电力机车只需要采用四轴，但根据列车的牵引定数，可以制造出八轴、十二轴甚至是十六轴的机车，以便于在不同牵引定数的线路更充分地利用机车的牵引能力；
第二个观点是，干线货运电力机车应该由四轴机车和六轴机车组成，这可以制造出八轴、十轴、十二轴、十四轴、十六轴甚至是十八轴的机车。
VL85型机车由2节六轴机车组成，是第二个观点的部分实践结果。从SA-3型自动车钩算起，VL85型机车的全长达到45000 mm，而“一组半三节”重联的VL80S机车的长度为49260 mm，即多出4260 mm。
2组技术验证性VL85型机车安装了与VL80T型、VL80S型和VL80R型机车相同的NB-418K6型牵引电动机（齿轮比4.19；轮对直径1250 mm）。这样做是为了加速机车的制造，因为为它们配套的NB-514型牵引电动机还没有准备好，并且与转向架框架悬挂的制造相关的问题没有得到解决。
这2组机车通过了NEVZ厂内的测试。VL85-001号机车在北高加索铁路局管内别洛雷琴斯卡亚—迈科普区段进行了动态测试；VL85-002号机车在全苏铁道运输科学研究院谢尔宾卡环形铁道进行了牵引力和动能测试。其后的运行试验在马林斯克—克拉斯诺亚尔斯克—泰舍特区段、阿巴坎—泰舍特—勒拿区段和北高加索铁路局管内进行。
苏联国家工程验收委员会得出“VL85型电力机车质量等级最高”的结论，于1985年批准NEVZ生产第一批5组VL85型电力机车，并从1986年开始批量生产。全苏电力机车研究与设计院副主任V. Ya. Sverdlov监督了VL85型机车的设计。
VL85型机车的批量生产（VL85-008号~VL85-270号）
1986年，NEVZ制造了15组VL85型机车。而1989年是VL85型机车生产数量最多的一年，数量达到了57组；是年5月25日至6月2日期间，VL85-103号机车在全苏铁道运输科学研究院谢尔宾卡环形铁道举办的第四届“铁路运输-89”国际展览会上展出。
量产版VL85型机车安装了NB-514型牵引电动机，其设计和参数与NB-418K6型牵引电动机略有不同，但在安装尺寸上可与它们互换。NB-418K6型牵引电动机与NB-514型牵引电动机的主要区别在于后者附加电极线圈的安装结构的变化以及使用具有更高导热性和防潮性的F级绝缘。
NB-514型牵引电动机电枢的最大旋转频率为2040 r/min，电动机的质量为4300 kg。 与NB-418K6型牵引电动机相比，新电机的功率增加了6％，方法是将电流增加3％，标称电压增加3％。
NB-514型牵引电动机的整流电压为980 V，励磁率为98％，冷却空气流量为95 m³/min时，具有以下参数：
1991年12月25日，Mikhail Sergeyevich Gorbachyov宣布辞去苏联总统职务，苏联正式解体。1992年1月20日，俄罗斯联邦总统Boris Nikolayevich Yeltsin发布第28号总统令，组建俄罗斯联邦铁道部，取代早已名存实亡的苏联铁道部，并接收俄罗斯联邦境内原由苏联铁道部所属的铁路企业、机构、管理部门的工作业务和财产。
然而，在苏联解体和关税出现后，继续进口干线客运电力机车变得过于昂贵。俄罗斯联邦铁道部遂将新型客运电力机车的研制和生产委托给NEVZ。但为了尽早为俄罗斯联邦铁道部补充新的六轴电力机车，NEVZ在VL85型机车的基础上，先在1992年研制出干线客货两用的VL65型机车，然后在1998年研制出干线客运EP1型机车。
形势的急转直下，导致NEVZ不得不减少VL80S型和VL85型机车各自的产量，仅后者的产量，就由1991年的48组骤降至1992年的13组，到1994年时仅制造了2组机车，此后再无生产。
1993年，NEVZ交付了1节车号为VL85-000号的车体，交付北高加索铁路局季马绍夫斯克机务段，作为实验室使用。
转向架设计
每节VL85型机车有3台两轴转向架，牵引力和制动力通过斜拉杆传递到车体，使转向架内部各轴重自动均衡。当机车通过曲线时，中间转向架通过一个长度较大的弹簧支承，在曲线内侧向偏移。而同时期由TEVZ特别设计局研制、TEVZ和NEVZ合作设计生产的直—直传动VL15型机车，也采用这些机械部分的结构。
事实上，Bo-Bo-Bo转向架于1981年在北高加索铁路局管内别洛雷琴斯卡亚-迈科普区间线路进行了初步测试。根据全苏电力机车研究与设计院进行的理论计算，与Co-Co转向架相比，Bo-Bo-Bo转向架在曲线外轨超高时的车轮磨损以及产生的侧向力方面要好，测试结果令人满意。
电气部分设计
每节VL85型机车安装了1个ONDTsE-10000/25-82UKhL2型变压器和3个VIP-4000型整流—逆变单元，设计为用于将单相交流电流转换为具有平滑电压控制的直流电，并且在机车进行再生制动时，把直流电逆变回交流电。
ONDTsE-10000/25-82UKhL2型变压器重量为9900 kg，采用强制油-气冷却，由以下绕组组成：
1组高压绕组（额定功率7.100 kV·A，电压25 kV）；
2组牵引绕组，每组包括2个部分（额定电流1700 A，电压1260 V）；
辅助绕组（电压为630 V、405 V、225 V不等，额定电流650 A）；
用于驱动牵引电机的绕组（额定电流650 A，电压270 V）。
每个VIP-4000型整流—逆变单元设计用于提供位于同一节机车上的2个并联的牵引电动机。与VL80R型电力机车安装的VIP1-2200M型整流—逆变单元相比，VIP-4000型整流—逆变单元使用了更强大的T353-800-28型大电流晶闸管，但其晶闸管总数减少了74根，并在每条串联电路中安装了分流电抗器，使桥臂各并联支路均匀分流，并改善了晶闸管工作时的电位条件。
除了上述电气设备外，2个L-13U1型受电弓、1个VOV-25-4M-UKhL1型主开关、1个KM-87型司机控制器、2个串联的21-NK-125型可充电电池，以及气动和电磁接触器安装在每节机车上。
ANE-225L4UKhL2型三相异步电动机用于驱动电机风扇、压缩机等辅助设备和分相器；在每节机车上安装了5台驱动风扇的电动机，1台用于驱动压缩机的电动机。
每节机车采用横向布置以及模块化安装，这使得高压室空间可以更好地利用，并方便巡检。
自动运行控制系统
VL85型机车安装了自动运行控制系统。这种系统能在牵引和制动工况下进行工作，并可以根据司机选定的电流，在平滑起动列车时达到给定的速度。此时电流以一定的增值增加到给定的数值，为此司机仅需把手柄放在选定的电流位置即可，而操纵轴则按运行条件转到给定速度的位置上。自动运行控制系统保证在区段上牵引工况运行时给定速度稳定运行，而制动工况则保证下坡时的运行速度不变，必要时可以制动停车。
从VL85-026号机车开始，机车开始加装防止单个或者成组轮对空转和滑行的电子保护装置。该装置只有在自动控制时，在牵引工况和再生制动工况中运行。
运用
如果说，直—直传动VL15型机车因为其独特的外观和大尺寸，而被火车迷们昵称为“恐龙机车”的话，那么轮廓与VL15型机车相似，但采用交—直传动的VL85型机车，则被昵称为“公牛”。
目前在役中的VL85型机车，绝大多数集中配属于俄罗斯铁路股份公司东西伯利亚铁路局下乌金斯克机务段。当中一些VL85型机车由于起火或相撞等原因，出现2组机车各自幸存部分重联，甚至2组机车各自的A节机车重联，或2组机车各自的B节机车重联在一起运用的情况，例如VL85-051号B节/054号B节、VL85-080号A节/094号A节、VL85-120号A节/070号A节、和VL85-151号B节/173号A节机车等。
除了东西伯利亚铁路局外，克拉斯诺亚尔斯克铁路局辖下的伊兰斯卡亚机务段和阿巴坎-Ⅱ号机务段历史上也有过VL85型机车配属。但如今克拉斯诺亚尔斯克铁路局仅伊兰斯卡亚机务段配属有VL85-076号B节/010号A节机车；值得一提的是，VL85-076号A节/010号B节机车目前配属于东西伯利亚铁路局下乌金斯克机务段。
1988年制造出厂的VL85-061号机车，配备了MPSU微处理器控制系统。这组机车原计划交付克拉斯诺亚尔斯克铁路局伊兰斯卡亚机务段，但由于各种原因未能交付，而是留在NEVZ厂内，至2013年报废拆毁。
大修
VL85型机车的大修，主要由位于布里亚特共和国首府乌兰乌德的UULVRZ承担。
技术数据表
注释
⑴俄语：Тбилисский электровозостроительный завод。
⑵俄语：Новочеркасский электровозостроительный завод。
⑶俄语：Улан-Удэнский локомотивовагоноремонтный завод。
⑷俄语：Ростовский электровозоремонтный завод。
参考文献
《Грузовые двенадцатиосные электровозы ВЛ85》，V.A.Rakov 著，《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985》，第25页~第28页
《Грузовые двенадцатиосные электровозы ВЛ85》，Ye.R.Abramov 著，《Электроподвижной состав отечественных железных дорог》，第229页~第232页
《ВЛ85型电力机车结构与试验结果》，李政文 译，《电力机车技术》1989年05月期
《ВЛ85电力机车防空转和防滑行保护》，李政文 译，《电力机车技术》1985年05月期
《ВЛ85型电力机车的控制》，谭学斌 译，《机车电传动》1990年03月期
参考链接
https://www.trainpix.org/list.php?mid=172
https://poezdvl.com/vl85/index.html
http://scbist.com/wiki/11006-elektrovoz-vl85.html
https://pikabu.ru/story/yelektrovoz_vl85_6932747
完稿时间：2021年12月19日
A0级发表时间：2021年12月19日
