【科普】法国巴黎-奥尔良铁路公司的“猪鼻子”——E 500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。本文提及的法国巴黎-奥尔良铁路E 500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。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。本文提及的白俄罗斯铁路BKG1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。
法国巴黎-奥尔良铁路公司在本文均简称“PO”⑴,法国国营铁路公司简称“SNCF”⑵;布朗-博韦里股份公司简称“BBC”⑶,机电公司简称“CÉM”⑷。
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概述
E 500型电力机车是PO在1926年到1938年期间从BBC和CEM订购的一种电力机车。SNCF成立并接收PO后将E 500型电力机车编为2D2 5500型电力机车,并在1938年到1943年期间继续订购此型电力机车。

制造
E 500型电力机车有4个生产批次,每个生产批次的机车,因其车体设计不同而被赋予不同的昵称:
2D2 5501号和2D2 5502号机车:原型车,“猪鼻子”,1926年交付;PO时期编为E 501号和E 502号机车,SNCF成立初期编为2D2 501号和2D2 502号机车,最终编为2D2 5501号和2D2 5502号机车。
2D2 5503号~2D2 5537号机车:第一批量产车,“猪鼻子”,1933年5月到1934年6月间交付;PO时期编为E 503号~E 537号机车,SNCF成立初期编为2D2 503号~2D2 537号机车,最终编为2D2 5503号~2D2 5537号机车。
2D2 5538号~2D2 5545号机车:第二批量产车,“孕妇”,1937年12月到1938年7月间交付;PO时期编为E 538号~E 545号机车,SNCF成立初期编为2D2 538号~2D2 545号机车,最终编为2D2 5538号~2D2 5545号机车。
2D2 5546号~2D2 5550号机车:第三批量产车,“划手”,1942年4月到1943年10月间交付SNCF。

运用
E 500型/2D2 5500型机车最初投入巴黎-波尔多铁路运行,运行结果表明其可节省一小时的旅客列车行车时间。与此同时,2D2 5500型机车亦在原Midi铁路公司管内线路运用。
1942年,SNCF对弗勒里莱索布赖-蒙托邦铁路布里夫拉盖亚尔德站-蒙托邦波旁城站区间进行电气化改造时,订购了最后5台2D2 5500型机车,但由于战争原因,这些机车直到1946年投入使用。
1946年,SNCF电影中心利用2D2 5550号机车制作了一部名为《Un film sur la locomotive électrique 2D2》的教学纪录片。

战后,2D2 5500型机车在西南地区的电气化铁路干线上仍有运用;1947年时最远运用终点可到加尔省尼姆市,1962年时可达罗讷河口省马赛市。而机车的最高运行速度也由120千米/小时提高到140千米/小时。
然而,随着SNCF先后部署CC 7100型电力机车和BB 9200型电力机车,2D2 5500型电力机车转而牵引普通旅客列车甚至货运列车。1978年到1980年间,2D2 5500型电力机车陆续退役。

技术设计
总体结构
2D2 5500型电力机车为干线客运八轴直流电力机车。机车采用非承载式车体,车体各项载荷全部由底架承担,车体侧墙和顶盖不参与承载。机车长度为17780毫米,车体宽度为3700毫米。
转向架
2D2 5500型电力机车的轴式是2-Do-2,即机车两端车轴为无动力导从轴,两端导从轴之间为动轴。动轮直径为1750毫米,导从轮直径为970毫米,黏着重量为80吨,整备重量为132吨至141吨。
每个动轮有4个闸瓦,每个导从轮有1个闸瓦。而转向架安装有2个渐进式弹簧复位装置的,允许有150毫米的间隙(复位力约为60千牛)。
电路系统
2D2 5500型电力机车是直—直流电传动的直流电力机车,在1500伏直流电电压下每小时能产生2878千瓦的持续功率或者2900千瓦的小时功率。
2D2 5500型电力机车采用BBC生产的HGLM 85型牵引电动机,该型电动机是直流六极牵引电动机,采用布赫利驱动方式安装,在1500伏直流电电压下的轴功率为719.5千瓦。而牵引电动机的连接方式随着司机控制器级位的上升有串联、串联-并联以及并联三种模式。
布赫利驱动方式由BBC设计生产,并以发明者雅各布·布赫利⑸的名字命名。这种驱动装置将牵引电动机固定地安装在车体底架上,通过具有连杆关节机构的牵引齿轮向轮对传递扭矩,使其能够吸收机车行驶时轮对各个方向的跳动。

布赫利驱动方式传统上一般采用内侧构架,即大齿轮和弹性联轴器布置在车轮外侧;但当牵引电动机输出功率较大时,布赫利驱动装置也可以采用双边传动,也就是说牵引电动机电枢轴两端均设有小齿轮,两边车轮亦装有大齿轮和弹性联轴器,相比单边齿轮单边传动结构,双边传动能传递更大的扭矩和功率。SNCF的2D2 5400型、2D2 5500型、2D2 9100型电力机车就采用了双边传动结构,这种传动方式不仅有利于机车车体的重量平衡,并且其两边车轮的连杆机构还以彼此相对180度的方式布置,目的是为了减少两边驱动装置的角速度波动和不平衡力。
由于布赫利驱动装置的连杆机构结构复杂且需要保证润滑,因此其组装和维护也比其他类型的驱动装置较为困难;加上因为齿轮罩上设有两个销轴孔,如果密封结构不当,砂石尘埃等杂质会由此进入关节机构,而影响驱动装置的性能和可靠性。20世纪50年代起,随着轮对空心轴驱动方式和电机空心轴驱动方式的普及,布赫利驱动装置亦逐渐被淘汰。

保存
2D2 5516号电力机车:PO时期车号为E 516号,1978年10月退役后,送至上莱茵省米卢斯市火车城博物馆静态展示。
2D2 5525号电力机车:PO时期车号为E 525号,1980年12月退役后,送至上塞纳省巴涅市镇,由“E 525”协会拥有和维护,该协会由法国铁道协会、巴黎西区铁路研究中心和二级铁路之友联合会组成。2D2 5525号电力机车于1990年被列入法国历史遗迹名单。

后记
2D2 5500型电力机车虽然输出功率仅为2878千瓦,但其在安装滚动轴承的情况下能够提速到140千米/小时牵引旅客列车,使得SNCF决定在此基础上订购2D2 9100型电力机车。
注释
⑴法语:Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans。
⑵法语:Société Nationale des Chemins de fer Français。
⑶法语:Brown, Boveri & Cie。
⑷法语:Compagnie Électro-Mécanique。
⑸德语:Jakob Buchli(1876~1945),瑞士机械工程师。

参考
《La locomotive électrique 2D2 5500, locomotives légendaires, trains de légende.》:http://www.antiqbrocdelatour.com/les-anciens-trains-de-legende/locomotive-legendaire-2D2-5500-1926.php
《2D2 5500 SNCF ex E 500 PO - Trains d'Europe》:http://www.trains-europe.fr/sncf/locomotives/5500.htm
《2D2 5503-37》:http://uxtobirza.free.fr/trains/voir_loco.php?Classe=2D2%205503-37
《2D2 5538-45》:http://uxtobirza.free.fr/trains/voir_loco.php?Classe=2D2%205538-45
《2D2 5546-50》:http://uxtobirza.free.fr/trains/voir_loco.php?Classe=2D2%205538-45
《2D2 | Open archives》:http://openarchives.sncf.com/archive/3002
http://www2.culture.gouv.fr/public/mistral/palissy_fr?ACTION=CHERCHER&FIELD_1=REF&VALUE_1=PM92000167
