共和国的火车头——那些中国自主生产的铁路机车

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:23

2003年10月，由大同厂设计改进的模块化韶山7E在北京通过铁道部的设计方案评审，并开始投入试制。模块化韶山7E是大同厂在韶山7E的基础上，应用“标准化、系列化、模块化、信息化”的设计理念，重点在设备布置、通风系统、控制系统、辅助系统和变压器等方面进行了技术升级，并针对韶山7E和7D等在运用和生产中发现的问题进行了改进。机车总体设计采用模块化设计理念，即功能相对独立的部分作为一个功能模块进行设计，并充分考虑其成熟性、适用性、可靠性及各功能模块之间的系统匹配。首台模块化机车（SS7E-6001）在同年12月底完成。2005年1月，模块化韶山7E配属予郑州铁路局郑州机务段，通常担当郑州至武汉、新乡的短交路旅客列车试验运行。

韶山7E模块化和韶山7E

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:23

对比普通的韶山7E机车，模块化韶山7E的主传动系统、辅助供电系统均没有改变，继续运用三段不等分桥相控技术，牵引、制动特性不变。车体设备布置有较大变化，跟随国际趋势改用宽600毫米的贯通式中间走廊，放弃了韶山系列一贯的双侧走廊设计；车内设备随中间走廊斜对称布置，保证机车的重心靠近车体纵、横中心线上，同时把重量最大的牵引变压器改为悬吊在机车底架下方，大大降低机车重心。同时，牵引变压器由壳式变压器改为芯式卧放变压器。通风系统沿用独立通风方式，为6台牵引电动机、1台牵引变压器、2台硅整流装置、2台制动电阻柜等设备进行冷却；由于改用中间走廊，牵引电机通风机进风口改为设置在车体侧墙中部，通风窗设百叶窗空气过滤器。机车并采用分布式计算机网络控制系统，对网络控制系统在功能上进行了模块化划分，改善了机车状态的检测和信息传输。

模块化韶山7E

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:23

2004年，韶山7E被铁道部确定为第五次大提速的主型机车，承担兰州—郑州之间8对特快列车、西安—北京西的4对特快列车、西安—北京间1对直达特快列车、武昌—北京间9对特快列车的牵引任务。

在西安站担当Z92次直达特快列车牵引任务的韶山7E-0113号机车

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:23

韶山7E在2006年停产，累计生产了146台，其中编号0001—0140、6001及6002号车由大同厂制造；编号7001—7004号车由大连厂制造。0001—0140号车和7000系列属普通型，采用红色加白线条的车身涂装，早期生产的0001—0069、7001—7004号车的挡风玻璃边框为方形及白色边框，自0070号车开始，挡风玻璃改为圆角及黑色边框。

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:24

韶山7E-6001及6002为模块化韶山7E，采用白色加蓝色线条的车身涂装；两台模块化机车曾经在2007年7月返回大同厂进行改造，包括改装两端挡风玻璃，涂装由银色改为白色，并于同年8月转配予昆明铁路局，经整修后在2008年2月底开始沪昆铁路昆局管内牵引旅客列车，取代春城号电力动车组担当昆明—曲靖—宣威城际特快列车的牵引任务，在2009年5月于昆明—曲靖之间的单机试验中，模块化韶山7E最高速度达到了170公里/小时。至2012年中，6001号机车和6002号机车已经停用并封存于读书铺编组站。

昆局昆段的模块化韶山7E-6001号

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:24

韶山终于快完了，今天介绍最后一款韶山——韶山9型，由老东家株洲厂制造，虽然是最后一个型号，但是和大同厂的韶山7属于一个时代的。1998年初，根据铁道部科技教育司《科教装【1998】06号》“关于下达SS9型客运电力机车设计任务书的通知”文件，以及铁道部科技研究开发项目合同的要求，株洲厂和株机所开始在韶山8的基础上，研制用于牵引时速160公里/小时准高速旅客列车的干线客运用六轴电力机车，研制目的是加大机车功率、提高牵引力，以满足在较大坡度线路上的大编组旅客列车的提速需要。新机车被定型为韶山9型，代号SS9，后来又进行了改进，衍生出了改进型，但是由于已经开始过渡到“和谐电”系列，改进型没有分配型号，继续沿用韶山9编号。

早期型韶山9

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:24

改进型韶山9

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:24

1998年12月26日，首两台韶山9机车（0001、0002）在株洲厂竣工。在机车各主要部件如主变压器、高压电器柜、低压电器柜、硅整流装置、微机控制装置等均分别完成了型式试验后，两台机车先后分别于1999年1月和3月赴郑州铁路局郑州机务南段进行运行考核。在运行考核期间，两台机车主要由京武快车队负责运用，承担京广铁路北京西至武昌（汉口）段的快速旅客列车长交路牵引任务。至1999年7月底，两台机车共完成30万公里的运行考核。1999年7月31日至10月21日，两台机车在北京环铁进行了整车型式试验，试验包括机车称重、受电弓、内部及外部过电压、功率因数、谐波、牵引性能和制动性能等方面的试验。

韶山9-0001号

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:25

1999年11月1日至11月22日，韶山9- 0001、0002号机车在郑州铁路局管内的京广铁路郑州至广水区间往返进行动力学评估试验，两台机车分别担任被试机车及陪试机车，期间机车最高试验速度达到190公里/小时。全部的型式试验工作于1999年12月结束，在2000年3月7日通过了铁道部科技成果鉴定。在完成动力学性能试验后，0001号机车于1999年12月至2000年5月间，在环铁进行的货物列车直线脱轨试验、秦沈客运专线通信信号设备、TMIS车载识别系统试验等多项部级科技试验项目中担任了牵引机车。1999年9月和2000年4月，该台机车又分别两次在陇海铁路郑州至天水区间担当了陇海线提速试验的牵引机车，其最高试验速度达到了150公里/小时。

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:25

为了尽快满足哈大铁路全线于2001年8月完成电气化改造后对客运电力机车的需求，株洲厂于2001年开始批量生产韶山9，共制造了43台（0001～0043），全部交付沈阳铁路局沈阳机务段运用。

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:25

随后2002年，铁道部向株洲厂下达了《SS9型电力机车改进设计任务书》，要求株洲厂在早期生产的韶山9的基础上，针对首批机车存在的问题进行改进，按照“模块化、标准化、系列化”的原则，对机车的设备布置、通风系统、车体钢结构等进行重大设计改进。改进型机车是在原韶山9的主要技术参数和牵引制动特性不变的基础上，开发一种新型的机车设备布置设计平台，主要特点包括：采用独立通风系统、中央贯通走廊、屏柜化设备布置方式、标准化司机室、卧式主变压器、以及流线型车体外观等。当时由于铁道部开始过渡到交流牵引电力机车，并没对改进型机车给予新型号，但非官方普遍称这批机车为“韶山9G型”或“SS9G”。首台改进型机车（0044）于2002年6月在株洲厂落成。同年，开始批量生产改进型机车，首批机车也配属沈阳机务段。

韶山9改进型生产车间

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:25

韶山9是六轴干线客运电力机车，是在韶山8基础上研制的系列化产品，同时吸收了韶山6B的经验，并克服了韶山8技术上存在的问题，其高速动力学性能、牵引和制动性能均优于韶山8，适用于长距离、长大坡道、大编组旅客列车的牵引需要。不同于韶山8采用的Bo-Bo轴式（4轴），韶山9采用Co-Co轴列式（6轴），轴重为21吨，比韶山8的轴重轻7.1%。韶山9的最高运行速度与韶山8相同，均为170公里/小时，但韶山9的持续功率为4800千瓦，起动加速时最大功率可达5400千瓦，持续牵引力为169千牛，电制动（轮周）功率为4000千瓦，分别比韶山8的持续功率、持续牵引力和电制动功率高33.3%、34.1%、48.1%。韶山9克服了韶山8在长大坡道牵引大编组列车功率不足的缺陷，可牵引18节客车在16‰、14‰、12‰、10‰的长大坡道上，分别以84公里/小时、92公里/小时、96公里/小时、105公里/小时的速度匀速上坡，提高列车的平均运营速度。

韶山9改进型型和韶山8

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:25

韶山9早期型机车车体采用侧壁承载式全钢焊接结构，并对车体、变压器油箱、转向架及其它电气部件进行了轻量化设计，使其达到轴重21吨的要求。总体布置沿用双侧走廊、两端司机室，全车共分七个间隔室，中间为变压器室、然后向两侧依次为l、II端高压室，I、II端辅助室，I、II端司机室。主要电器设备以机车最重设备主变压器为中央，其它设备分平面斜对称布置为主，有利于重量平衡。两端司机室之后车顶各安装一台TSG3-630/25型或DSA200型单臂式受电弓；车顶中部装一台主断路器。此外，机车头型设计突破了传统的以平面为主的多棱角外形设计，司机室正面为倾斜角达68.85°的倾斜平面，机车外形全部采用圆弧过渡。机车采用车体自然通风方式，冷风通过机车侧墙过滤器百叶窗进入车内。制动系统采用DK-1型电控空气制动机。

韶山9侧面

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:26

韶山9改型的设备布置、车体外观有较大变化。改进型机车跟随国际趋势改用宽600毫米的贯通式中间走廊，放弃了 “韶山”一贯的双侧走廊设计；车内设备随中间走廊斜对称布置，以利于轴重分配；车顶盖由原来的5个改为3个。屏柜及各部件采用模块化设计，包括1号硅整流柜、2号硅整流柜、1号高压柜、2 号高压柜、2号牵引通风机组、 3号牵引通风机组，以便于部件维护和更换。同时，牵引变压器由壳式变压器改为芯式卧放变压器，悬挂在车体底架以下，降低了机车的重心高度。

韶山9改进型侧面

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:26

同时，株洲厂也邀请了意大利著名汽车设计公司宾尼法利纳（Pininfarina），参与对改进型机车车体外形的流线型优化设计，采用圆弧微流线头型外观造型。由于宾尼法利纳也是瑞士联邦铁路Re-460型电力机车车体的造型设计单位，因此这两种机车的外观也相当类似。改进型机车并改用独立通风系统，采用侧墙夹层进风道，因应冷却对象不同而分为四大通风支路。每条通风支路均有自己独立的进、出风风道，有助减低车内负压，改善机车防尘效果及防寒性能。机车采用了标准化司机室，可满足单司机值乘条件下司机在司机室内完成部分设备的转换和隔离。

瑞士联邦铁路Re-460型电力机车，可以看出韶山9改进型和其外形还是很类似的

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:26

韶山9机车主电路采用由大功率晶闸管和二极管组成的不等分三段半控桥相控整流电路，整流桥采取先大桥后小桥的顺控方式，其中一段半控桥占二分之一的整流电压用于低速区，另外两段半控桥占另外二分之一的整流电压用于高速区，以提高高速区的功率因数。每台机车设有两组相同的整流装置，向转向架独立供电方式，同一台转向架上的三台牵引电动机并联连接。为扩大机车恒功速度范围，机车可采用晶闸管分路进行无级磁场削弱。韶山9早期型机车安装一台TBQ12-8668/25型主变压器，该型变压器采用一体化结构，与平波电抗器、列车供电滤波电抗器合并安装并共享冷却系统，冷却方式为强迫油循环导向风冷冷却。改进型机车安装一台TBQ19-8668/25型卧式结构主变压器，安装在车体底架之下。

韶山9改进型的车顶电器设备

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:26

此外，机车设有加馈电阻制动，使机车在低速区可以有较大的制动力，实现机车全过程无级调速。每台机车装有六台牵引电动机，分别安装在两台转向架上。机车采用ZD115型直流牵引电动机，是采用全叠片焊接机座机构、带有补偿绕组的六极串励直流电动机，持续功率800千瓦，短时最大功率900千瓦，绝缘等级为全H级，冷却方式为强迫风冷。

ZD115型直流牵引电动机

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:26

早期型机车采用旋转式劈相机为辅助电路供电，将主变压器辅助绕组供应单相交流电转换成三相交流电，车内许多设备如变压器、整流装置、牵引电动机、制动电阻柜等装置的通风冷却，以及空气压缩机的驱动均采用三相交流电动机，电压制式为380伏特三相交流电。改进型机车安装由株洲南车时代电气研制的TGZ29（0044～0111号机车）、TGZ29A（0112～0213号机车）型整流柜。而改进型机车的辅助供电电源参考了韶山7E的方式，既可以选用静止式辅助变流器供电，也可以采用传统的劈相机系统供电；其中0044、0045号机车采用了辅助变流器，而从0046号机车开始又恢复采用劈相机。

韶山9改进型操作台

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:26

韶山9设有列车供电功能，每台装备了二套完全独立的列车供电系统，输出电压为600伏特直流电，功率为2×400千瓦，采用机车集中整流、客车分散逆变的供电方式，向旅客列车提供空调、采暖、茶炉、照明等供电电源。早期型机车采用分布式列车供电装置，列车供电系统各组件分布在机车各电器柜中，不利于系统的检修和维护。而改进型机车改为采用集中式列车供电柜，集中安装整流装置及其控制系统。0044、0045号机车是最早安装列车供电柜的改进型机车，而此后的0046～0111号机车在出厂时虽预留了列车供电柜位置但未安装，0112～0125号机车安装了ZS380B（TGF7A）型的供电柜，0126～0154号机车安装了ZS380C（TGF7A）型供电柜，从2006年生产的0155号机车开始安装了经过改良的TGF28型供电柜。随着25G型直供电客车的迅速普及，所有未安装供电柜的韶山9于2009年完成改造，恢复列车供电功能。

韶山改进型0151号

soma9 · 发表于 2014-12-27 10:27

在控制技术方面，韶山9采用微机控制及逻辑控制单元（LCU）技术，用以替代传统的继电器有触点控制电路，使逻辑控制由软件来完成，从而减少机车布线，简化了控制系统的设计。韶山9的控制系统是在韶山8和韶山7D的基础上发展而成，当操作机车时司机指令传送到逻辑控制单元，由逻辑控制单元进行逻辑判断，并向微机系统输出指令，由微机系统执行机车的特性控制。除此之外，微机系统和逻辑控制系统并具有与微机显示屏的通信功能，通过三者互相配合，机车可以实施恒流准恒速控制特性控制、制动系统的恒制动力控制、防空转及防滑行控制、轴重转移补偿控制、空电联合制动控制、列车供电控制、故障诊断与故障记录等功能。从2004年开始，韶山9开始陆续加装由广州铁路科研所开发的车载自动过分相系统，通过安装地面信号感应器、信号处理装置，并对机车的微机控制系统软件进行升级，使机车过分相时能够自动分合主断路器。

韶山9-0159号

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