【科普】白俄罗斯铁路的“卷帘门”——BKG2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。法国国营铁路BBB 6002号电力机车为直—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BKG2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。
白俄罗斯铁路在本文均简称“BCh”⑴;中国中车大同电力机车有限责任公司在本文均简称“同车”。
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概述
BKG2型电力机车⑵,是BCh的电力机车车型之一,由同车设计制造。BKG2型电力机车的技术原型为采用庞巴迪运输制牵引电传动系统的中国铁道部和谐2C型电力机车。

背景
2004年,同车与法国阿尔斯通公司合作,引进了和谐2型电力机车。2007年,同车再次与阿尔斯通公司合作,引进了和谐2B型电力机车。在和谐2型、和谐2B型电力机车基础上,同车于2009年开始着手研制六轴7200千瓦电力机车,新机车被定型为HXD2C型,通称为和谐2C型电力机车。
和谐2C型电力机车总体采用“标准化、系列化、模块化、信息化”的设计原则,增加了设备的通用性、互换性。和谐2C型电力机车可根据用户需要,选择搭载不同供应商的牵引电传动系统,包括基于和谐3型电力机车的东芝系统(A方案)、基于和谐1C型电力机车的株洲南车时代系统(B方案)、基于和谐3B型电力机车的庞巴迪系统(C方案)、中国北车集团自主研发的“北车心”系统(D方案)、以及基于和谐2型电力机车的阿尔斯通系统(E方案)。目前已经实现投产的和谐2C型电力机车采用东芝系统、庞巴迪系统及“北车心”系统。
与此同时,同车于2010年3月与BCh签订了一份为BCh提供12组双节重联八轴大功率交流传动电力机车、价值近7亿元人民币的合同。期间,中国进出口银行为白俄罗斯银行提供贷款以支付机车采购费用。
首批两组BKG1型电力机车已于2011年12月与神华集团采购的和谐2型电力机车一并下线,并于2012年4月底启程付运,同年5月初到达白俄罗斯。2013年8月,全部12组BKG1型电力机车交付位于白俄罗斯西部布列斯特州巴拉诺维奇的BCh巴拉诺维奇机务段投入运用。

历史
2013年7月,在白俄罗斯总统卢卡申科访问中国期间,同车与BCh签订了一份为后者提供18台BKG2型电力机车的合同。这是同车继BKG1型电力机车后,连续获得同一国家的第二批机车订单。
2015年,同车向BCh交付了3台BKG2型电力机车。到2017年时,全部18台BKG2型电力机车交付位于白俄罗斯西部布列斯特州巴拉诺维奇的BCh巴拉诺维奇机务段投入运用。

技术设计
总体
BKG2型电力机车车体结构与和谐2B型电力机车完全相同,采用框架式整体承载全钢箱型壳体焊接结构,车体侧墙采用波纹钢板,并设有宽度为787毫米的维修门。每台机车车顶设有两台单臂式受电弓,其他车顶外置设备包括真空断路器、接地开关、避雷器、高压连接器等高压设备。

司机室
车体两端各设有一个司机室,司机可在任何一端司机室对机车进行控制。司机室采用框架式焊接钢结构,前窗采用一整体电热玻璃,为司乘人员提供了良好的视角,并满足机车在寒冷季节使用的需要。车内设备采用模块化结构、两侧屏柜化布置,并设宽600毫米的中间贯通走廊;车上并设有电水壶、冰箱、微波炉、卫生间等生活设施。司机操作台设有主台和副台,主台在右、副台在左,在主、副台的位置各设有1把司机座椅,符合GOST12.2.056标准中的要求。

通风系统
BKG2型电力机车采用独立通风方式,分别为牵引电动机、油水复合冷却器、空气压缩机、滤波柜、空调冷凝器等设备通风冷却或补风。除压缩机通风系统为车内吸风外,其余各部分均从侧墙过滤窗或者车顶百叶窗吸入冷风,经过风道向发热部件冷却后从车底排出,并维持机械间呈微正压,改善机车防尘效果及防寒性能。
牵引系统
BKG2型电力机车主电路由主变压器、牵引变流器、牵引电动机三大部分构成。其技术原型和谐2C型电力机车设计采用“标准化、系列化、模块化、信息化”的开发原则,可以实现搭载不同供应商的牵引电传动系统。不论采用哪种牵引系统,所有和谐2C型电力机车均采用单轴控制技术,每台牵引电机对应一套独立的四象限整流器和逆变器。
BKG2型电力机车采用庞巴迪运输制牵引电传动系统。每台机车设有3个主变流器柜,每台主变流器柜由二个四象限脉冲整流器、一个中间直流环节、二个两点式电压型PWM逆变器和一个辅助变流器组成;功率控制模块采用水冷IGBT变流模块,中间直流电压为2800伏。
辅助传动装置
BKG2型电力机车将辅助变流装置集成在主变流柜中,每台机车设有两个IGBT辅助变流器,由主变压器二次侧辅助绕组供电。辅助变流器通过使用PWM整流器单元把从主变压器供电的单相交流电转换为恒定电压的直流电,再供通过逆变器单元转换为三相交流电。正常情况下两个变流器基本上以百分之50的额定容量工作,其中一个为恒频恒压变流器(CVCF),另一个为变频变压变流器(VVVF)。当某一套辅助变流器发生故障时,另一套辅助变流器可以承担机车全部的辅助电动机负载,此时该辅助变流器按照CVCF方式工作,确保机车辅助供电系统的可靠性。
空气管路及制动系统
BKG2型电力机车的空气管路及制动系统分为风源及干燥系统、ISRA电空制动机系统、基础制动装置和辅助系统管路等。
每台机车的风源系统主要由2台排气量为2.4立方米/分钟的螺杆式空气压缩机组、1台双塔式空气干燥器、2个1600升的总风缸、辅助供风模块、压力开关、高压安全阀、最小压力阀、微油过滤器等部件组成。其中辅助供风模块将辅助压缩机、辅助压力开关、辅助干燥器、辅助控制模块等集成到一起,大大节约了机车的布置空间。
制动控制系统组成部件可以分为司机室控制部件,机械间控制部件和走形部控制部件。司机室控制部件主要有制动控制器、空气紧急按钮、微机显示屏等;机械间控制部件主要有分配阀、制动控制单元等,这些部件都集中布置在制动柜上;走形部控制部件主要有基础制动单元、闸瓦等。其中,制动柜集成了制动控制系统大部分的核心部件。
制动控制器集成了自动制动控制器(大闸)和直接制动控制器 (小闸),大闸用来操纵全列车的制动和缓解,它有七个工作位置,过充位、运转位、中立不补风位、中立补风位、慢减压位、快减压位、紧急位。小闸有六个位置,包括:运转位、初制动位、第2制动位、第3制动位、最大制动位、单缓位。
转向架
BKG2型电力机车的转向架构架主体采用钢板焊接“目”字形结构,各轴箱拉杆座、牵引座采用锻铸钢件与构架主体焊接而成。驱动轮对组装由车轴、车轮、抱轴承箱装配、从动齿轮、轴箱装配、接地和测速装置等组成,其中车轴、车轮、抱轴承箱装配、从动齿轮均为BKG1型电力机车转向架轮对驱动系统。
驱动单元采用直齿一级传动,单轴启动牵引力为47.5千牛,主要由齿轮箱、主动齿轮、润滑油润滑系统、迷宫式密封系统、轴承故障诊断监控系统、牵引电机及其吊挂等组成。
一系悬挂装置由一系悬挂弹簧、轴箱拉杆组件一系垂向减振器、一系弹簧上下座、转向架整体起吊装置、绝缘装置等组成。二系悬挂装置主要由二系橡胶堆、二系横向减振器、横向止挡、轴重调整垫等组成。二系橡胶堆的布置形式与上部的接口尺寸同和谐2C型电力机车,但其垂向刚度降低了约百分之17。
牵引装置采用中间推挽式水平短牵引杆式结构,牵引点高625毫米,主要由牵引杆、牵引橡胶关节和防落装置组成。牵引力和制动力通过水平短牵引杆,从转向架传导至车体。

点评
作为一款出口向电力机车,BKG2型电力机车交付BCh,不仅是同车第二次出口电力机车,亦是BCh对中国电力机车的肯定。

注释
⑴白俄罗斯语:Беларуская чыгунка,俄语:Белорусская железная дорога。
⑵白俄罗斯语:Беларуска-кітайскі грузавы 2,俄语:Белорусско-китайский грузовой 2,机车车型代号在这两种语言的简称统为БКГ2。在汉语中,BKG2型电力机车直译为白中货运2型电力机车或中白货运2型电力机车。
参考
《中白货运2型电力机车供风与制动系统》,作者刘治国、王树海,《科技创新与生产力》2016年第3期
《中白货运2型六轴宽轨电力机车转向架》,作者李华、张委袖、赵明成,《机车电传动》2017年第3期
《中白货运2型电力机车风源系统供风能力分析》,作者刘治国、王树海,《铁道机车与动车》2017年第11期
《中白货运2型机车电磁兼容设计》,作者崔岚、武桂琴、杨志奇,《铁道机车与动车》2017年第12期
《中白货运2型六轴7200kW货运电力机车_产品中心_产品介绍_出口系列_中车大同电力机车有限公司》:http://www.crrcgc.cc/dt/g8309/s19446/t266924.aspx
《List of the vehicles — BKG2 — TrainPix》:https://www.trainpix.org/list.php?mid=1613
