共和国的火车头——那些中国自主生产的铁路机车

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:42

6K电力机车由川崎重工业、三菱电机联合设计制造，三菱电机伊丹制作所提供电气部件，川崎重工业兵库工厂提供机械部分并进行总组装，此外住友金属工业也负责提供车轴，川崎重工业内部代号为K6，意为川崎重工业公司第六款出口机车。机车设计图纸经中方审定后，由中方派出人员赴工厂执行监造工作，对机车部件的加工工艺、生产流程、整机组装等进行质量管理。6K为六轴相控交流电力机车，为适应陇海铁路郑宝段部分区段小半径曲线多、坡度大的运行条件，6K选用了Bo-Bo-Bo的机车轴式，有别于中国国产电力机车传统的Co-Co轴式。6K基本继承了日本电力机车的传统设计和技术，其中电气部分参考了日本国铁的ED75型500番台、ED77型电力机车的多段桥相控整流电路；机车车体和转向架等机械部分参考了EF66型、EF81型电力机车的设计。

作为6K模版的EF6（河蟹）EF81型电力机车.

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:43

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:43

首台6K机车于1987年7月底运抵中国，并于同年11月至1988年3月期间对机车进行整车性能的型式试验，这项试验由日方委托铁科院在北京环铁进行。经验收试验后，发现6K型机车有五项部件未能符合合同规定的质量要求，经交涉后日方承认责任并负担赔偿，总赔偿额超过41亿日元；其中最显着的问题为牵引电动机故障，首批6K机车投入运行不久，就出现许多牵引电机环火、换向器异常等故障，严重影响了机车的正常运行，最终三菱电机承认了电机结构上存在的缺陷，同意赔偿并更换了所有机车的牵引电机。

在日本即将运往中国的6K机车

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:43

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:43

6K电力机车是六轴干线客货运通用电力机车，持续功率4800千瓦，最高时速为100公里。机车采用近似Z字型内走廊，设两端司机室，车内主要设备以模块化集中安置；主要电器设备以机车最重设备主变压器为中央；车顶两端各装一台法国法维莱公司（Faiveley）的LV2600型单臂式受电弓；车顶中部装有真空断路器、电压互感器、避雷器等高压电气设备。机车总体设备布置采用平面不对称布置，有别于国产电力机车传统的平面斜对称布置方式，不对称方式虽然令机车整体结构紧凑、节省空间，但带来重量分配不均衡的问题，为此6K在两端司机室底部均装有压铁，以均衡轴重。机车设有空气制动机，基础制动采用双侧闸瓦踏面制动，电制动采用加馈电阻制动。机车采用独立通风冷却系统和独立专用风道，进风口设置在车顶上通过专用通道直接送向主变压器、整流柜、牵引电动机等设备，令机械间不会出现负气压。通风系统设有惯性过滤器，并有自动排尘装置，具有较高的空气净化能力，减少电气部件积尘，这对位于黄土高原的陇海铁路郑宝段尤其重要。

6K机车操作台及内走廊

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:43

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:44

6K机车主电路采用晶闸管三段不等分半控桥的调压方式，与四段经济半控桥相比，其优点是无开关冲击并简化了电路；与两段半控桥相比，其优点是功率因数较高，在四分之一额定功率以上的平均功率因数比两段半控桥高3%，二分之一额定功率以上的平均功率因数比两段桥高5.5%。6K虽然拥有三组转向架，但在主电路中只有两组，中间转向架上的两台牵引电动机分属前后两组，机车牵引时向两组各三台牵引电动机并联供电，有利于充分发挥粘着、防止发生空转。机车主电路还设有四组功率因数补偿装置，采用LCR三次谐波滤波器，每两组由一台微机进行控制，通过在主电路中投入或切除电容器来提高机车的功率因数。机车辅助电路采用两台旋转式劈相机，向空气压缩机、通风机、冷却油泵、司机室空调和辅助发动机供电。其中辅助发动机用于向机车控制电路独立供电，这种特殊的隔离供电方式能够减少由电网造成干扰，提高机车微机控制系统的稳定性。

6K的操作开关

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:44

机车走行部为三台二轴转向架，所有车轴均为动轴，机车轴式Bo-Bo-Bo（3Bo）。机车固定轴距较短，曲线通过性能好。6K转向架是由日本国铁EF81型电力机车的DT138、DT139型转向架改进而成，为无两端横梁的H形构架、旁承弹簧承受车体载荷的无摇枕转向架。中间转向架有其特殊性，相对于车体有多达230毫米的横向偏移量，以便通过小半径曲线，并采用了与两端转向架不同的滚动轴承摩擦式拉杆摇枕的支承结构与车体联接，因此无法与两端转向架互换使用。机车并采用了日本3Bo机车传统的Z型低牵引拉杆传动方式，车体上有六个牵引拉杆座，通过六根牵引拉杆分别与三台转向架呈“Z”形联接，两端转向架牵引点交于轨面，有利于通过曲线和减少轴重转移，辅之以电气轴重转移补偿，能获得较高的粘着性能。一系悬挂采用轴箱螺旋弹簧与弹性连杆的独立悬挂结构；二系悬挂采用螺旋弹簧系统、橡胶组件和油压减震器的组合，中间转向架并设有摩擦式滚动摇枕。

每台转向架装有两台三菱电机设计制造的MB-530-AVR型复励直流牵引电动机，为六极中电压脉流电动机，持续功率800千瓦，设有无级磁场削弱，也是中国铁路机车使用的第一种C级绝缘、复励牵引电机。复励电机具有他励绕组，牵引工况下空转时，不会失去他励磁场，因此再粘着特性较好。牵引电机采用滚动轴承抱轴悬挂结构、单边直齿传动。

6K的转向架

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:44

6K电力机车是中国铁路第一种实现全微机控制的电力机车，机车控制与保护系统全部采用了微机控制，每台6K机车不但设有两套PHAI-16微机控制装置，分别控制前后两组各三台牵引电动机，而且每套微机控制装置更设有四个中央处理器执行不同的任务，其中两个为16位英特尔8086中央处理器，分别用于计算机车控制特性和晶闸管触发；另外两个为8位英特尔8085中央处理器，分别用于记录和传输故障信息。与同期法国进口8K机车的MICAS微机系统相比，6K机车的PHAI-16微机系统虽然在硬件上落后了一代，但功能上比MICAS系统更为全面，具有恒速控制、恒压控制、功率因数补偿控制、高粘着控制、过无电区控制、故障显示与记忆、自我诊断等功能，当机车某部分发生故障时能够通过司机控制台上的故障指示器显示故障的组件。

6K的控制模块及国产屏显

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:45

80台6K机车于1987年至1988年间分批运抵中国，全部配属郑州铁路局洛阳机务段，担负陇海铁路郑州（郑州北）—洛阳—三门峡西区段的客货列车牵引任务，成为此后20年间该区段的主力电力机车车型之一。

郑北折返段的6K机车

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:45

6K型电力机车最显着的问题是牵引座裂纹，从1993年开始发现且逐年递增，随着牵引定数的增加，发现的裂纹从2000后急剧增加。6K车体上有六个牵引拉杆座，通过六根牵引拉杆与转向架连接，用于传递牵引力和制动力。由于牵引座自身结构缺陷、各牵引座受力不均衡、且机车长期处于超负荷运行状态，导致牵引座与车体之间的焊缝受到最大的应力，非常容易出现疲劳裂纹。洛阳机务段一直对6K牵引座进行结构加强，控制裂纹的出现，但仍无法根治问题。

两台6K机车，牵引座两车之间突起的那部分

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:45

6K机车投入运用初期，因列车折角塞门被关闭而机车又不能及时地使用电阻制动，导致在1989~年和1992年先后两次在三门峡的长大下坡道发生列车运行失控、颠覆的重大事故，颠覆车辆89辆，机车报废一台、小破两台，直接经济损失达1500万元人民币。在列车运行途中，司机一旦发现列车折角塞门被关闭，往往采取紧急措施迫使列车停车，按照6K原设计的控制电路，当使用紧急制动时将同时切除机车的牵引和电阻制动电路，导致无法使用电阻制动，列车面临失控的危险。为消除此安全隐患，洛阳机务段自1995年起对6K控制电路进行改进，确保机车实施紧急制动时仍然能使用电阻制动抑制车速。

运行中的6K-051机车

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:45

在八十年代中国从国外引进的8K、6K、8G三种电力机车车型之中，6K机车是技术较先进的车型之一；根据中国要求，三种机车均为采用Bo二轴转向架为基础、单轴功率800千瓦、最高速度100公里/小时、以发挥牵引力为主的交—直流电传动电力机车。6K机车的Bo-Bo-Bo轴式转向架、C级绝缘复励牵引电动机、多处理器微机控制系统等先进技术对当时国产电力机车而言均为国内首见。这些先进技术的引进和国产化，对后来中国国产电力机车发展造成重要影响。

6k的铭牌

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:46

1992年，通过消化吸收6K、8K电力机车技术，大同厂与株机所成功试制了韶山7。韶山7大量采用了6K的技术，其Bo-Bo-Bo轴式转向架、复励牵引电动机、Z型低位拉杆牵引装置等均直接借鉴自6K；大同厂在韶山7的基础上，先后研制了韶山7B、C、D、7E等一系列电力机车，以及ZD111、ZD120A型等复励牵引电动机。而株洲厂通过学习6K的主电路系统，将不等分三段桥晶闸管相控调压技术广泛应用于韶山3-4000系、韶山4改、韶山4B、韶山6B、韶山8等国产电力机车。此外，6K使用的法维莱LV-2600型受电弓，由于重量轻、特性稳定、故障率低，因此也成为国产化的对象，被广泛用于韶山系列机车。

6K的受电弓

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:46

至2000年代末，6K不但用于担当陇海铁路郑州北至新丰镇段的货运列车交路，同时还负责华山至洛阳段客运列车交路和洛阳至嘉峰段客运列车交路。2009年12月底，焦柳铁路洛阳至张家界区段电气化改造工程全线完工，洛阳机务段从2010年3月起使用6K和韶山6担当牵引洛阳北（关林）至襄樊北间的货物列车，大部分6K从陇海铁路调至焦柳铁路使用。截至2008年，已有4辆（010、019、040及073）6K型机车报废。随着机车的车龄渐高，因机件老化而引致的机破问题也开始出现。机车以油循环强迫风冷方式进行冷却，变压器油温过高是该型机车的常见问题之一。透过改善检测形式及加强清理积尘等，使因变压器油温过高而导致的机破问题得以避免。

6K机车牵引货物列车运行在焦柳铁路伊河大桥

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:47

更新一点高卢橙子8K——我国八十年代进口的第二款机车。这是铁道部通过国际招标、按照“技贸结合”方式向欧洲五十赫兹集团订购引进的车型，机车共计150台，其中由法国整车进口148台，其余2台由五十赫兹集团通过技术转让给株洲厂试制。因为涂装橙色，所以昵称“法国橙”。法国橙的引进极大的促进了国产电力机车的技术水平及质量，而且法国人对机车的设计思想、项目管理和配套技术也给中国人好好上了一课。国产韶4、韶5、韶6等的研制和改进都能看到8K的影子。

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:47

8K引进的背景一方面是中美建交后国际环境大大改善，另一方面也是1978年十一届三中全会后，中国开始实行改革开放，并把建设重心转到了经济发展上。当时铁道部提出了“内电并举，以电为主”的发展战略，要求以8年时间，让电力、内燃机车牵引承担的铁路货运量达到65%以上，其中电力机车务必达到35%以上。但相比其它发达国家，当时中国的电力机车技术水平相对落后；至1980年，第一代采用调压开关调压的韶1才开始投入批量生产，第二代采用级间相控调压的韶山3刚刚试制成功，第三代采用相控无级调压的韶山4仍处于计划阶段，而同期国外的相控电力机车已经发展成熟，并正在向交流传动技术发展。

十一届三中全会通过决议公报

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:48

为了提高铁路机车产能和产品技术水平，铁道部开始利用世界银行和其它国家贷款引进铁路设备和技术。1982年，世界银行铁路项目负责人到访株洲厂了解贷款项目，当时中方的意见是，提高中国自身的机车生产能力，将比长期使用贷款购买外国机车对中国更有利。根据对株洲厂贷款的需要，世界银行并邀请中国派员出国考察；于是铁道部于1983年10月至12月期间派出了电力机车技术考察组赴欧洲进行技术考察。根据世界银行的建议和安排，此行前往英国、瑞士、瑞典、法国四个电气化铁路比较先进的欧洲国家，了解这些国家的电力机车技术、生产、运用和维修等方面的状况，并对多种当时主流的电力机车车型作比较，包括英国铁路的87型、瑞典国铁的Rc系列、法国国铁的BB 15000、BB22200型、以及瑞士联邦铁路的Re 4/4IV、Re 6/6型等。通过对工厂和铁路的实地考察，中国认识到要在短期内全面提高国产电力机车水平，很有必要引进国外的先进技术。

8K的蓝本——法国国铁BB－15000型电力机车，采用桥式整流电路、晶闸管相控调压

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:48

与此同时，进入八十年代以后，由于煤炭产量和货物运输量增加，中国交通运输滞后的矛盾显得越来越突出。当时有限的铁路运输能力造成山西出产煤炭大量积压，仅1983年山西全省积压待运煤多达3,000余万吨，不少煤矿积煤出现自燃和被洪水冲走；铁路运输瓶颈也无法满足全国各地对煤炭的迫切需求。为了提高晋煤外运能力，丰沙大铁路（丰沙铁路与京包铁路大同至沙城段的合称）电气化改造工程于1981年动工；1982年完成了石太铁路的电气化改造；1983年，为增加晋煤外运通道，中国国务院正式批准修建大秦铁路。

完成电气化后的丰沙铁路落坡岭上下行铁路大桥

soma9 · 发表于 2014-10-6 17:48

在国产电力机车在数量、质量均未能满足的情况下，铁道部决定从国外购买电力机车，一方面以解决当时晋煤外运运力不足、满足电气化铁路增长的需求，另一方面引进国外先进技术，尽快缩短中国与世界先进水平间的差距。为此铁道部于1985年初启动了中国铁路第一个技术和贸易结合的大型采购项目，通过国际招标、按“技贸合作”方式引进一批大功率电力机车。对于机车选型，主要考虑是要满足近期铁路货运的牵引要求、质量上可靠耐用，并对国产电力机车有借鉴作用。这也是中国铁路第一次通过国际招标引进铁路机车。铁道部通过中国机械进出口总公司向世界著名的机车制造公司发出招标书，参加招标的公司包括以法国阿尔斯通公司为首的欧洲五十赫兹集团、瑞典通用电机（ASEA）、美国通用电气、捷克斯洛伐克斯柯达、西德西门子、由三菱、日立、东芝组成的日本财团、罗马尼亚克拉约瓦电力机车设备、南斯拉夫康查尔电气等共7个国家的9家机车制造商。

最后赢得招标的五十赫兹集团的机车铭牌，包括法国的阿尔斯通公司、德国的AEG 和西门子、瑞士的ABB 等公司在内的，生产50赫兹频率的电机电气设备的企业集团

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