【科普】集非对称式司机室及牵引电动机车体悬挂于一身的英国国铁91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Z 100型电力轨道车为直—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Z 800型和Z 850型电力动车组列车为直—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。本文提及的英国铁路91型电力机车和InterCity 225型电力动车组为交—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
《The design, manufacture and assembly of the British Rail Class 91, 25 kV 225km/h locomotive》,M L Broom和G W Smart 著,《Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers》1990年205期,141页~149页
《BRB90型和91型机车变压器的设计、结构和试验情况介绍》,P.C.Bennett 著,徐瑛 译,《机车电传动》1991年06期,50页~53页
《Railways Act 1993》:http://www.legislation.gov.uk/ukpga/1993/43/contents
《British Diesels and Electrics: Class 91 Intercity 225》:https://topstastic.blogspot.com/2016/11/class-91.html
《White Lines | White Lines Grandmaster Flash and Melle Mel yo… | Flickr》:https://www.flickr.com/photos/sjpowermac/26965428877
《BBC NEWS | UK | Intercity 225: Fastest in the fleet》:http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/976815.stm
《Virgin proposes London-Liverpool open access service》:https://www.railmagazine.com/news/network/virgin-proposes-london-liverpool-open-access-service
《Cardiff – London open access plan | Rail Business UK | Railway Gazette International》:https://www.railwaygazette.com/news/single-view/view/cardiff-london-open-access-plan.html
《Europhoenix earmarks ‘91s’ for European freight use》:https://www.railmagazine.com/news/network/europhoenix-earmarks-91s-for-european-freight-use
概述
英国国铁⑴91型电力机车是由英国铁路工程有限公司于1988年到1991年间,在位于英格兰西北部柴郡克鲁镇的克鲁工厂制造的一种交流电力机车,重量为81.5 t,最高设计速度为225 km/h。它们受流自25 kV 50 Hz交流电,可产生4830 kW的功率。

设计
1台91型电力机车通常与9节Mark 4型客车和1节类似于91型电力机车的DVT控制车⑵编组在一起,组合为InterCity 225城际列车,司机可以在任何一端控制机车。

91型电力机车不对称的车体为其第一大亮点。考虑到91型电力机车可以作为普通机车运行,其Ⅰ端司机室为“尖端”式造型,Ⅱ端司机室为“钝端”式造型。

机车牵引列车时,其Ⅰ端“尖端”式司机室通常朝前;当然,机车也可以在Ⅱ端“钝端”式司机室朝前的情况下牵引列车,但此时的最高运行速度则限制在177 km/h。

为了满足机车性能,G426型牵引电动机被安装在车体上,并通过万向轴驱动安装在转向架上的齿轮箱——这是91型电力机车的第二大亮点。这样可以减少簧下质量,从而减少对轨道作用力。

转向架固定轴距为3350 mm。

英国国铁时期
1985年,瑞典通用电气公司、英国布拉什牵引公司和英国通用电气公司为91型电力机车的设计和建造展开投标竞争,最后以英国通用电气公司胜出。随后,英国铁路工程有限公司在1988年到1991年间,分两批交付91型电力机车给英国国铁,用于东海岸干线城际列车服务。
91 010号机车(现为91 110号机车)于198*9年9月17日在利特尔·伯瑟姆镇以南的一次测试中创下英国机车速度记录——260.2 km/h!虽然370型、373型和374型电力动车组已经创下更快的速度记录,但91 010号机车却正式成为英国最快的机车。

此后不久,91 031号机车(现为91 131号机车),于1991年9月26日牵引5节Mark 4型客车和1节DVT控制车,在伦敦国王十字站到爱丁堡威瓦利站区段耗时3 h 29 min 30 s——这仍然是当前的最高记录。这趟列车以181.1 km/h的平均速度运行于该区段,并在运行中几次达到了全时速225 km/h。

分割民营化之后
英国国铁分割民营化后,91型电力机车被Eversholt铁路集团接收;而Sea Containers公司控股的运营商——大东北铁路于1996年获得东海岸干线城际列车服务特许经营权后,向Eversholt集团出借91型电力机车。
2000年到2003年间,全数91型电力机车被送往位于英格兰南约克郡唐卡斯特镇的庞巴迪运输公司唐卡斯特工厂进行现代化改造,这导致机车车号从91 0××重新编号为91 1××。在此期间,大东北铁路租借90型电力机车,以填补空缺。值得注意的是,91 023号机车在遭遇了哈特菲尔德铁路事故和大赫克铁路事故后,于2001年经过现代化改造后,改号为91 132号,而不是91 123号。
2006年Sea Containers出现财务危机后,国家快运公司于2007年获得了东海岸干线城际列车服务的特许经营权,这些91型电力机车亦因此由国家快运公司运用。然而到2009年,由于燃料价格上涨和经济下滑,国家快运公司面临越来越大的财务压力,最终于当年7月宣布将不再为东海岸干线城际列车服务提供进一步的财务支持,因此失去了特许经营权。结果,英国运输部于2009年11月14日成立一家“不得已的运营商”⑶——东海岸铁路公司,来接管特许经营权。
2012年11月,91 114号机车增加了第二个受电弓——这个增加受电弓的项目由Eversholt集团、东海岸公司、西屋公司和布雷克内尔·威利斯电气设备公司共同创立。根据这份新设计,如果受电弓的自动落下装置被激活或者是受电弓与接触网分离,则列车可以继续行驶,因此机车在受电弓或者是接触网故障的情况下,系统可以提供冗余。后来,91 114号机车第二个受电弓被移除。

2014年1月,运输部宣布第一集团、凯奥雷斯-欧洲之星联合体和捷达集团-维珍铁路联合体为东海岸干线城际列车服务特许经营权的入围投标者。2014年11月,捷达集团-维珍铁路联合体获得了为期8年的特许经营权,并以“维珍铁路东海岸火车”之名,于2015年3月1日开始运营。
然而由于维珍铁路连年亏损致使拖欠政府超过20亿英磅的专营费,运输大臣克里斯托弗·斯蒂芬·格雷林最终于2018年5月16日宣布捷达集团-维珍铁路联合体的特许经营权于同年6月23日终止,而原由捷达集团-维珍铁路联合体获得的特许经营权于同年6月24日起则由运输部组建的“不得已的运营商”——伦敦东北铁路有限公司获得,直至2025年。

转售及封存
Europhoenix机车租赁公司于2019年9月从Eversholt集团购买了两台91型电力机车——91 117号和91 120号机车。它们在磅林机务段重新粉刷,然后转移到英国铁路租赁公司的莱斯特车厂。一说它们将在欧洲大陆用于干线货运。
除了上开2台机车外,Eversholt集团还封存了10台91型电力机车——91 103号、91 104号、91 108号、91 112号、91 113号、91 122号、91 128号、91 129号、91 131号和91 132号机车。这10台机车当中,有数台机车充作其他同型机车的备件来源。
创下英国机车速度记录的91 110号机车被铁路遗产委员会提名,预计在退役后将成为约克郡大英铁路博物馆的“国家级藏品”。

后记
作为英国国铁分割民营化之前最后列装的电力机车车型之一,91型电力机车不仅仅将集非对称司机室及牵引电动机车体悬挂等当时的新颖设计于一身,更是创下了英国铁路史上机车速度的最高记录;而与其他型号的电力机车一样,91型电力机车也见证了国铁分割民营化之后的各种运用方的更替,即使在30年后的当下,也亦如此。

注释
⑴英语:British Rail。
⑵英语:Driving Van Trailer。
⑶英语:Operator of last resort。根据1993年英国议会制订的《铁路法》,原由英国国铁负责的旅客运输服务将以特许经营权的形式赋予给私营企业,但当私营企业无法继续经营或者是被政府收回特许经营权时,政府将以控股公司的形式接管特许经营权。
