soma9 发表于 2014-9-30 14:24

关于电力机车的历史可以上溯到1835年,美国打铁匠托马斯.达文波特用自己设计的迷你电机进行了世界上第一次电车试验,并申请了专利,不过这次象征意义大于实用意义,走了很短的距离,仅仅证明电池可以做推动力而已。两年后1837年,苏格兰阿伯丁市化学家罗伯特.戴维德森(Robert Davidson)造出一台用直流电池驱动的机车模型,在这个基础上他又造出一台用锌-酸电池供电的重7吨的四轮电力机车,命名为“伽尔瓦尼”(Galvani ),并于1842年九月在爱丁堡-格拉斯哥铁路上进行了测试。由于设计很原始,机车只能在没有任何负载的情况下以6.4公里/小时的速度行驶,和人走路的速度差不多,不过终于可以走了。


托马斯.达文波特为他设计的电机申请的专利,一个非常原始的电机。

soma9 发表于 2014-9-30 14:24

电力机车真正实用化要归功于一个振聋发聩的名字——魏纳.冯.西门子,这位德国工程师与技师哈卢施卡联营创立电机公司,并发明了强力发电机,于1866年制成世界上第一列电力机车。第二年在巴黎博览会上展出,震惊了当时的许多人。随后在1879年他驾驶着他设计的一台3马力小型电力机车,拖着乘坐18人的三辆车,在柏林夏季展览会上成功运行了600码(大约550米)。该机车电源由外部150伏直流发电机供应,通过两轨道中间绝缘的第三轨向机车输电。这是电力机车首次成功的运行实验,并开启了电力机车商业化的帷幕。

1978年西门子在柏林夏季展览会上的载人演示。

soma9 发表于 2014-9-30 14:24

这个电力机车由一个2.2千瓦的串激电动机驱动,电源由外部150伏直流发电机供应,通过两轨道中间绝缘的第三轨向机车输电。机车最高速度达13公里/小时。在四个月的时间里,该电力机车在一个300米长的环形铁道上搭载了大约9万名乘客。1881年,西门子在柏林的里希特菲尔德建立了世界上第一条电力机车线路,长约3公里。同时德国又试验成功驾空接触导线供电系统,使电力机车的供电线路由地面转向空中,机车的电压和功率也都大大提高。

西门子用于实验的电力机车

soma9 发表于 2014-9-30 14:25

1890年英国伦敦首先用电力机车在 5.6公里长的一段地下铁道上牵引车辆,开启了铁路的商业化运营。


1890年在伦敦地铁里运行的电力机车

soma9 发表于 2014-9-30 14:25

世界上第一台大型干线电力机车(BO)在1895年开始在美国的巴尔的摩一俄亥铁路线上的巴尔的摩隧道区段运行,采用675伏直流电,自重97吨,功率1070千瓦。

BO电力机车,可以看到车顶上的受电弓

soma9 发表于 2014-9-30 14:25

交流驱动的电力机车起始于19世纪末的瑞士,1891年苏黎世的查尔斯.布朗尝试用三相交流电进行长距离电力传输,从一个水电厂向280公里以外的内卡河畔劳芬车站和缅因河畔法兰克福车站输电。1896年他所在的公司苏黎世Oerlikon(ABB集团的前身)建造了世界上第一条交流供电铁路,规格为750 V 40 Hz。随后1903年10月28日,西门子公司研制的三相交流电力机车在柏林附近的曼菲尔德—措森线上,创造了每小时210.2公里的世界高速纪录,开启了电气化高速铁路的时代。

1903年的交流电力机车试验

soma9 发表于 2014-9-30 14:25

作为中国电气化的老师,有必要介绍一下两个国家:法国和苏联。 虽然他们不是最初的电气化铁路的领跑者,但是在后来的发展中也各具特色,并且深刻的影响了中国电气化铁路的发展。


法国铁路电气化始于1900年,电气化铁路在1922年成网,采用的1500伏直流电线路。但是到1950年,1500伏达到运力极限。随后法国通过研究论证,修建了25KV单相工频实验线,并于1953年把单相交流电25KV80Hz电流制用于东南线,收到了良好的经济效益。目前两种电压的线路同时存在,25千伏单相交流电则主要用于高速铁路输电线路。


法国1910年发行的关于电气化铁路的明信片,标题是——“二十一世纪的法国:电气化铁路”

soma9 发表于 2014-9-30 14:26

苏联的电气化计划开始于于列宁领导的苏维埃政权建立以后。1920年,他提出了著名的公式:“G.C.主义就是苏维埃政权加全国电气化。”同年,苏俄成立了俄罗斯国家电气化委员会,吸收了200多位科学家和工程师,用了10个月的时间拟定了俄罗斯苏维埃联邦社会主义共和国电气化计划,简称全俄电气化计划。预计用10年到15年的时间,新建发电站30座(20座火力发电站和10座水力发电站)。该计划于同年12月在全俄苏维埃第八次代表大会上通过。列宁十分重视这个计划,把它称之为“第二个党纲”。

苏联的宣传画——G.C.主义就是苏维埃政权加全国电气化

soma9 发表于 2014-9-30 14:26

苏联最早的电气化铁路开始于1926年营业的阿塞拜疆境内巴库(Baku)-斯拉哈诺伊(Sabunçu)之间用于石油运输的线路,采用的是1200伏直流电压。1932年正式开始建立3000伏直流电,对格鲁吉亚首都第比利斯到黑海段的苏拉姆(Surami)山口进行了电气化改造(泽斯塔波尼至哈舒里区段)。值得一提的是运用于该段的电气化机车当时是从美国GE公司进口的,随后苏联获GE授权仿制了这款电力机车,并定型这种电力机车为S型,意为“苏拉姆斯基”。该机车为后来苏联直流电力机车的发展奠定了基础。基于外高加索铁路电气化的成功经验,苏联在第二个五年计划时期开始加快在国内其他地区修建电气化铁路。

在苏拉姆山口运行的苏拉姆司机3号机车

soma9 发表于 2014-9-30 14:26

由于苏拉姆区段为典型的山区铁路,线路最大坡度达到29‰,还有许多小半径曲线。苏联铁道部门后来发现3000伏直流电气化铁路将无法满足未来的运输需求。经过长时间的技术研究和论证,比较了超过200种不同类型的供电制式后,最后认为20千伏50赫兹单相交流电是较合理的电气化铁路供电制式。1933年4月,苏联铁道部决定在莫斯科至萨维奥洛夫区段试验了20千伏交流供电,随后开始推广交流供电,不过由于二战爆发推迟了电气化改造计划。直到二战后五十年代苏联建成了20千伏50赫兹单相交流电的莫斯科—库尔斯克—顿巴斯铁路,后经研究发现,25千伏50赫兹交流供电是最能够平衡输电效率和供电成本的馈电制式,1957年苏联确定在交流电气化铁路采用25千伏、50赫兹供电制式。

苏联1954年至1957年间制造的适用于供电制式为20/25千伏的VL61型电力机车,后于1957年定型为VL60,即为韶山1型的前身。

soma9 发表于 2014-9-30 14:26

同苏联一样,中国的铁路电气化也要等到新中国以后才有可能实现。解放后随着中国一边倒的外交政策,1950年苏联和中国签署了《中苏友好同盟互助条约》,并且废除了苏联和GUO民DANG政府签署的《中苏友好同盟条约》。紧接着经过三年朝鲜战争的洗礼,中国和苏联的关系提升到了新的高度。



朝鲜战争中志愿军战士俘虏联军士兵。个人认为只有经历了朝鲜战争的洗礼,才有了中国工业化的可能。

soma9 发表于 2014-9-30 14:27

soma9 发表于 2014-9-30 14:27

1952年中国开始制定第一个五年计划(“一五”, 1953-1957),苏联元首斯大林同意帮助中国建设141项重点工程。斯大林去世后,1954年赫鲁晓夫又追加15项并提升质量,成为奠定中国工业化基础的著名的“156项”。后来落实的工程共150项,其中44项是军工企业,包括陆海空三军各种主战装备的制造厂。

一五计划及主要成就

soma9 发表于 2014-9-30 14:27

“一五”是中国奠定工业化初步基础的重要时期。在遭受西方发达国家封.锁、禁运的环境下,中国通过等价交换的外贸方式,接受了苏联和东欧社会主义国家的资金、技术和设备援助。建设了以“156项”为核心的近千个工业项目,使中国以能源、机械、原材料为主要内容的重工业在现代化道路上迈进了一大步。以“156项”为核心、以900余个大中型项目(限额以上项目)为重点的工业建设,使中国建立独立自主的工业体系雏形。从1950年第一个项目开始建设,到1969年“156项”实际实施的150项全部建成,历时19年。其中建设的高潮在第一个五年计划期间。至1957年底,“156项工程”中有一半以上的项目已按期全部建成或部分建成投产,在社会建设中发挥了重要作用。


苏联对我一五计划伟大援助的宣传画。尽管国与国之间是基于利益的交往,中苏友谊不可能持续永远,我始终认为“156工程”对中国的功绩是不可磨灭的!

soma9 发表于 2014-9-30 14:28

随着“一五”计划的实施,国民经济逐渐恢复,为了在第二、第三个五年计划内更大规模地开展经济建设,国务院科学规划小组编制了《1956—1967年科学技术发展远景规划》。在1956年,铁道部也制定了《铁路十二年科技发展规划》,提出“技术政策的中心环节是牵引动力的改造,要迅速地有步骤地由蒸汽机车转到电力机车和内燃机车上去”。由于当时中国工业基础薄弱,也缺乏制造干线电力机车的经验,在当时的国际环境下要取得电力机车和电气化的技术,苏联的协助自然成为首选。


一五期间1952年6月13日新中国第一条铁路成渝铁路完工

soma9 发表于 2014-9-30 14:28

在进行铁路电气化改造的供电制式上,当时最普及3000伏直流供电由于技术简单,曾作为中国电气化的首选,而在当时相当先进的电压25千伏、频率50赫兹的交流供电制式仅在法国和苏联国内少数铁路试用,对中国有一定的技术难度。但铁道部经过详细论证,最终还是决定采用比较先进的25千伏工频单相交流制,并决定应用到当时已经建好的宝成铁路宝鸡至凤州段。


为宝成铁路,是沟通中国西北、西南的第一条铁路干线。修建该铁路共用去路基土石方7116万立方米;修建隧道304座,总延长84.4公里;修建桥梁1001座,总延长28.1公里;桥隧总长约占线路长度的17%,正线铺轨667.71公里。

soma9 发表于 2014-9-30 14:28

宝成铁路于1952年7月1日从成都端动工,1954年1月,宝鸡端也开始施工,1956年7月12日两端于甘肃黄沙河接轨。1956年7月13日上午10时在甘肃省徽县黄沙河举行了接轨仪式。当施工进入紧张阶段的时候,曾经动用了中国新建铁路一半左右的劳动力和五分之四的机械筑路力量。这条铁路的修建工程。共用了四年多的时间;接轨时间比设计文件规定的日期提前了十三个月以上。1958年1月1日正式通车。


工人修建宝成铁路时在悬崖绝壁上架起的通往工地的栈道。该铁路从开工到交付运营间希ê有罚┥?现氐幕?

soma9 发表于 2014-9-30 14:28

1954年,铁道部选择对宝成铁路进行电气化改造,由铁路第一勘测设计院设计,1957年,改由铁路第三勘测设计院和铁路电务设计事务所设计。当时中国尚无电气化铁路建设经验,设计文件于1955年4月、1958年3月,先后两次送苏联交通部代为鉴定。按照设计,这段线路牵引定数为1500吨;允许最大速度每小时70公里;电力机车牵引秦岭以北为双机(上坡时一前一后挽推,下坡时双机在前重联),秦岭以南为单机;设置牵引变电所和接触网;设置电力机务段和供电段;对通信信号设备进行技术改造。


1960年铁路人正在为宝成铁路宝鸡至凤州段进行电气化改造。

soma9 发表于 2014-9-30 14:29

施工由铁路电气化工程局总承包并负责接触网、牵引变电所、通信信号改造与电力供应工程。西安铁路局负责线路改造和大部分房屋建筑。陕西省工业设备安装公司负责机务、供电设备安装。架设接触网导线141.3条公里,建成牵引变电所3处,敷设长途通信电缆81.84公里,调度集中90公里,电气集中信号10站,电力机务段1处,供电段1处,铺设站、岔线12公里(包括宝鸡枢纽扩建),新建房屋257万平方米。共投资3099万元,平均每公里34万元。1958年6月开工,1960年5月14日送电,1961年8月15日正式由电力机车牵引。


1961年8月15日宝成铁路宝鸡至凤州段正式由电力机车牵引,该区段建成后运输能力由原来的每年262万吨提高到每年1320万吨。

soma9 发表于 2014-9-30 14:29

在电力机车方面,1957年10月,(河蟹)率领代表团赴苏联参加苏联十月革命40周年庆祝活动,并选派了50位科学技术人员随同赴苏访问考察。中国借此机会向苏联提出了向中国提供电气化铁路及电力机车技术资料的要求,并列入《中苏技术合作协议》条文。随后,经国务院批准,中国组织了一个由第一机械工业部、铁道部以及高校有关专家学者组成的电力机车考察团,分成电力机车总体、机械、电机、控制、电器、工艺、引燃管及高压开关等6个专业组,于1957年12月赴苏联诺沃切尔卡斯克电力机车厂(НЭВЗ)、全苏列宁电工技术研究院(ВЭИ)进行为期四个月的电力机车制造技术考察学习。


中苏蜜月期时中苏科技合作委员会历年的工作会议整理,可以判断出当时中苏合作之紧密。

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