【科普】苏联铁道部两节重联交流客运电力机车的实践——ChS8型电力机车

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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。苏联铁道部ChS7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。本文提及的苏联铁道部ChS8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
《ЧС8型电力机车牵引动力学试验》,李政文 译,《电力机车与城轨车辆》1987年4月第4期
《Опытные пассажирские электровозы ЧС8》,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.》,35~38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
《ChS7 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=13
《ChS8 — List of the vehicles — TrainPix》:https://trainpix.org/list.php?mid=8
概述
ChS8型电力机车,俄语车型代号名为ЧС8,制造商捷克斯洛伐克斯柯达公司内部代号为81E0~81E2,是斯柯达公司比尔森工厂于1983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。

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。而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。

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。
斯柯达公司使用ChS6型、ChS200型和ChS2T型电力机车的许多组件,开发了一个适用于几乎所有直流电气线路的八轴客运电力机车项目。1983年,斯柯达公司生产了20组新型电力机车,这些电力机车被定型为ChS7型。

研制
在生产ChS7型电力机车的同时,斯柯达公司开始着手研制两节重联交流客运电力机车。 1983年初,公司比尔森工厂生产了第一组实验机车——ChS8-001号机车,并为其分配了工厂代号81E0。

机械部分
ChS8电力机车的机械部分与先前制造的ChS200型、ChS6型和ChS7型直流电力机车的机械部分大致相同,但ChS8电力机车的转向架的轴距与ChS4T电力机车一样,减小了250 mm,同时保持了新轮的直径保持为1250 mm。司机室装有空调。

电气部分
每节机车安装了一台持续电流为500 A、最高运行速度为180 km/h的2SLS2型受电弓,以及主断路器。
每节机车安装了额定功率为25 kV的SL-66/3749/54型主变压器。 变压器的初级牵引绕组的连续功率为4910 kV·A,电压为0~25 kV。次级牵引绕组上的电压为2·(0~1040)V,持续电流为2·2360 A,为辅机供电的绕组的额定功率为185 kV·A,开路电压为680 V;辅助绕组的额定功率为145/57/22 kV·A,开路电压为113/226/264 V;电取暖装置的输出功率为1100 kV·A,输出电压为3021 V。变压器冷却为强制油冷却。

变压器通过两个桥式整流器,向每组并联连接的两个牵引电动机供电。桥式整流器的额定电流为3400 A,反向额定电压为1470 V。
ChS8型电力机车安装了八台AL-4442NP型牵引电动机,其持续电压为820 V,冷却空气流量为1.8 m³/min,持续功率为900 kW(电流1.190 A,电枢转速1215 min/r);最大转速为1860 min/r。
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。在第26位,与五级磁场削弱——72%、60%、51%、44%和40%,实现了经济运行位。
A-2236/4型直流电动机驱动冷却风机,以冷却牵引电动机、平滑电抗器和弱磁电阻器等电气设备;1A-2236/4型直流电动机驱动K3-Lok2型空气压缩机。

交付及运用
在通过了全苏铁道运输科学研究院的测试后,ChS8-001号机车交付西南铁路局基辅-客运机务段。第二组实验电力机车——于1983年制造出厂的ChS8-002号机车,在捷克斯洛伐克进行测试后,也交付西南铁路局基辅-客运机务段。
当时苏联铁道部已经计划将整个莫斯科—基辅区段上的六轴客运电力机车替换为八轴客运机车。为此,在基辅-苏希尼奇区段引入ChS8型电力机车代替ChS4型电力机车,而在莫斯科-苏基尼奇区段则用ChS7型电力机车替换ChS2型电力机车。
与ChS4型电力机车相比,ChS8电力机车型的重量增加了46%,持续牵引功率增加了75%,这不仅有可能增加粘着力,从而提升列车重量,而且还可以提高旅客列车的运行速度。

1987年和198*9年,斯柯达公司分别生产了30组(ChS8-003号~ChS8-032号,工厂代号81E1)和50组(ChS8-033号~ChS8-082号,工厂代号81E2)ChS8型电力机车。这些电力机车与前两组机车的区别在于使用了大灯变化,但电气设备和电路保持不变。
ChS8-028号机车在“铁路运输-89”展览会上展出。

有传言称,苏联铁道部于1990年底制订了购置工厂代号为81E3的第三批ChS8型电力机车的计划。根据这份计划,斯柯达公司将于1992年交付50组(ChS8-083号~ChS8-132号)ChS8型电力机车。然而,东欧剧变、经济互助委员会解散以及苏联解体等一系列突发事件,使得这份采购计划最终未能成行。而1992年1月新组建的俄罗斯联邦铁道部,则从诺沃切尔卡斯克电力机车制造厂采购VL65型和EP1型电力机车,以对交流客运电力机车进行更新换代。
俄罗斯联邦
ChS8-033号~ChS8-072号机车最初交付北高加索铁路局季马舍夫斯卡亚机务段。2001年之后,东南铁路局和北高加索铁路局允许ChS8型电力机车保持140~145 km/h最高运行速度,牵引品牌列车。

2007年9月,ChS7-035号机车在北高加索铁路局管内苏林站,由于变压器油泄漏,导致第二节机车被烧坏。其后,ChS7-035号机车于2007年10月起停用封存,未能与其他同型机车一道转配至莫斯科铁路局,最终于2016年1月报废除籍。
随着EP20型电力机车的投入运用,所有的ChS8型电力机车于2014年春(39件)均从北高加索铁路局季马舍夫斯卡亚机务段转移配属至莫斯科铁路局:29组机车配属于维亚济马机务段,负责白俄罗斯方向的列车交路⑵;10组机车配属于布良斯克机务段,负责基辅方向的列车交路。
截至2020年4月,莫斯科铁路局配属的36组ChS8型电力机车停用封存;3组ChS8型电力机车——ChS8-033号、ChS8-036号和ChS8-066号机车报废除籍。

乌克兰
ChS8-001号~ChS8-032号机车,以及ChS8-073号~ChS8-082号机车均集中配属在西南铁路局基辅-客运机务段。尽管ChS8型电力机车运行可靠,但基辅-客运机务段的许多机车乘务员们甚至更喜欢设计更为简单的ChS4型电力机车。

1991年12月9日,ChS8-002号机车在莫斯科铁路局管内苏基尼奇-中央站遭遇撞击。1998年5月,ChS8-002号机车被送往扎波罗热电力机车修理厂准备大修,但最终于1998年11月报废除籍。此后,ChS8-002号机车转向架被拆下用于维修ChS8-001号机车,第一节车体则于2002年被用于修复ChS7-240号机车。
1992年11月12日,ChS8-007号机车由于制动失灵,以18 km/h的速度与一台ChS4型电力机车在西南铁路局基辅-客运站的进出口相撞,并损坏了司机室和转向架,随后等待修理,但最终于2005年6月报废除籍。
1993年1月1日,ChS8-022号机车以23 km/h的速度,与一台ChS4型电力机车在西南铁路局基辅-客运站的进出口相撞,损坏了第一节机车的司机室,随后等待修理,但最终于2005年6月报废除籍。

2001年7月24日,ChS8-079号机车牵引基辅-阿科莫拉198次列车,在西南铁路局管内普利斯基站,与一台VPRS-500型捣鼓车相撞,并闯过了禁止通过的红色信号灯。相撞的结果是机车乘务员和捣鼓车上的两名工务工人遇难,并摧毁了电力机车的第二节和旅客列车的两节车厢。最终,ChS8-079号机车在事故现场被切碎。
2002年9月,ChS8-001号机车在西南铁路局管内亚戈京站,由于第一节机车的电力电容器破损引发火灾。同年,ChS8-001号机车被扎波罗热电力机车修理厂修复,继续运用。
2006年10月10日,ChS8-013号机车牵引基辅-圣彼得堡54次列车,在西南铁路局管内利波维里格站附近的铁路道口与一辆卡车相撞,结果机车第二节司机室被完全压碎,大梁受损。在斯柯达公司专家的参与下,ChS8-013号机车于2006年11月至2007年1月间被扎波罗热电力机车修理厂修复。
截至2020年4月,38组ChS8型电力机车中的大部分仍在运用当中,4组机车停用封存;4组ChS8型电力机车——ChS8-002号、ChS8-007号、ChS8-022号和ChS8-079号机车报废除籍。
扎波罗热电力机车修理厂在为乌克兰铁路现代化改造ChS4型电力机车,以及将VL80T型电力机车拆分为VL40U型电力机车时,新的车体均借鉴自ChS8型电力机车。

技术数据表

后记
作为苏联最后向斯柯达公司订购的交流客运电力机车,ChS8型电力机车可谓是见证了俄罗斯和乌克兰两国的各种光怪陆离。如今,大多数ChS8型电力机车,或是运用,或是封存,似乎是在诉说些什么……
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。
⑵白俄罗斯铁路的机车乘务员也运用配属于维亚济马机务段的ChS8型电力机车,运行于白俄罗斯境内。
