鐵路科普:6Y2型電力機車
6Y2型電力機車是法國阿爾斯通公司于1960年為中國鐵路設(shè)計制造的一種電力機車,也是中國第一種從國外進口的電力機車,共計25臺,全部配屬西安鐵路局寶雞電力機務(wù)段投入寶成鐵路運用。 1960年5月,我國第一條電氣化鐵路干線——寶成鐵路寶鳳段建成通電,國產(chǎn)6Y1型電力機車于1961年5月起赴寶成鐵路實地試運行,但由于制造工藝較差,造成機車存在引燃管逆弧、調(diào)壓開關(guān)燒損和牽引電機環(huán)火等三大質(zhì)量關(guān)鍵問題,且機車制動性能不良又缺乏電阻制動,列車下坡時危險性較大,因而6Y1型機車未能量產(chǎn)。為了應(yīng)付全路電力機車短缺情況、保證寶成鐵路正常運營,鐵道部決定從法國阿爾斯通公司進口25臺電力機車作為過渡,這批機車在我國被定為6Y2型,其中“6”代表六軸,“Y”代表引燃管整流,“2”代表第二種型號。 6Y2型機車的原型車為法國阿爾斯通公司出口(前)蘇聯(lián)的50臺F型電力機車,F(xiàn)型電力機車是(前)蘇聯(lián)為了吸收交流傳動電力機車的設(shè)計和制造經(jīng)驗,于1959年向阿爾斯通公司訂購的電力機車。6Y2型機車是在F型電力機車基礎(chǔ)上根據(jù)中國鐵路的實際運用條件改進而成,兩者的結(jié)構(gòu)基本相同,在車體和轉(zhuǎn)向架等機械部分參考了法國國鐵的CC 7100型電力機車,而電氣傳動部分則借鑒了BB 12000、BB 16000型等法國第一代交流傳動電力機車的牽引控制系統(tǒng)。與6Y1型機車相比,6Y2型機車不但采用更先進的高壓側(cè)調(diào)壓開關(guān),且?guī)в性偕苿印?6Y2型機車由阿爾斯通公司貝爾福工廠制造,首批機車于1960年7月運抵天津港,配屬西安鐵路局寶雞電力機務(wù)段,并于同年11月開始投入運用,成為當(dāng)時寶成鐵路寶鳳段電氣化改造后的主力機車。1962年12月,寶雞電力機務(wù)段完成了6Y2型01號電力機車架修,這是我國第一次進行電力機車架修。機務(wù)運用部門普遍認為,6Y2型機車的電氣系統(tǒng)質(zhì)量良好,尤其牽引電機很少發(fā)生嚴(yán)重故障;但再生制動的缺點也十分明顯。在使用再生制動時,電氣系統(tǒng)需要將直流電逆變成交流電,大大增加了引燃管和牽引電動機的工作負荷,令引燃管、牽引電動機的平均使用壽命分別縮短20%和200萬公里以上;同時,再生制動也減少了牽引變電所的平均功率因數(shù)并增加電網(wǎng)負荷,也增加了諧波電流和對通信線路的干擾。 1969年9月,由于部分機車引燃管老化,寶雞電力機務(wù)段的工程技術(shù)人員為6Y2型機車研制了先進的硅半導(dǎo)體整流器,替代了引燃管整流器,從而擺脫了6Y2型機車過度依賴進口引燃管的局面并節(jié)約了大量外匯資金,并將再生制動改為電阻制動;至1971年,所有6Y2型電力機車均完成了改造。 1973年,我國引進6G型、6G1型電力機車以后,6Y2型機車隨即退居二線,1976年至1977年間作為熱備機車封存,1980年代開始退役報廢。至上世紀(jì)90年代初,由于電力機車數(shù)量不足,寶雞電力機務(wù)段曾經(jīng)修復(fù)了一部分6Y2型機車恢復(fù)運用。 最后一臺存世的6Y2型電力機車(6Y2-08)于2007年在寶雞機務(wù)段拆解。 衍生車型 韶山2型電力機車 隨著6Y2型機車的引進,田心機車車輛廠、株洲電力機車研究所一方面借鑒其先進技術(shù)對6Y1型機車開始持續(xù)改進,同時也開始嘗試仿照6Y2型機車研制國產(chǎn)電力機車。田心機車廠在消化吸收6Y2型電力機車技術(shù)的基礎(chǔ)上,于1969年試制了一臺韶山2型(SS2)電力機車。韶山2型機車在高壓側(cè)調(diào)壓開關(guān)、牽引電動機、轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)和彈性齒輪傳動等方面均仿制自6Y2型機車,雖然部分部件在當(dāng)時尚未具備批量生產(chǎn)的條件。但這臺機車為后來我國其他國產(chǎn)電力機車的研制和改進累積了大量經(jīng)驗。 6G型電力機車 由于6Y2型機車表現(xiàn)良好,鐵道部于1970年再次向法國阿爾斯通公司訂購了40臺電力機車,定型為6G型。6G型電力機車的機械部分與6Y2型機車基本相同,但電氣部分以大功率硅整流器取代了引燃管,牽引控制方式改用兩段半控橋整流輸出,取代了高壓側(cè)調(diào)壓開關(guān),牽引功率進一步提高到5400千瓦。 6Y2型電力機車為干線客貨運通用的單相工頻交流電力機車,適用于25千伏50赫茲單相交流電氣化鐵路,機車軸式為Co-Co,持續(xù)功率為4620千瓦,最高運行速度為100公里/小時。6Y2型電力機車采用整體承載結(jié)構(gòu)的全鋼焊接箱型車體,車體內(nèi)部從前至后分別為第一司機室、第一機械室、變壓器室、第二機械室、第二司機室。司機室內(nèi)機車運行方向的左側(cè)設(shè)有司機操縱臺,右側(cè)設(shè)有副司機座椅及手制動手柄,司機室兩側(cè)設(shè)有供乘務(wù)員乘降的側(cè)門,司機室內(nèi)設(shè)有供冬季使用的電暖裝置,兩端司機室之間通過右側(cè)直通走廊連接。車內(nèi)各室均有獨立的可拆式頂蓋,以便吊裝和維修車內(nèi)各項裝置。車體側(cè)墻上裝有通風(fēng)百葉窗和空氣過濾器。車頂安裝有兩臺雙臂式受電弓。車體下部中央吊掛著總風(fēng)缸。 機車主電路由空氣斷路器、主變壓器、引燃管(水銀整流器)、調(diào)壓開關(guān)、牽引電動機、平波電抗器、電路保護裝置等部分組成。機車從架空接觸網(wǎng)獲取高壓交流電后,經(jīng)過主變壓器高壓側(cè)調(diào)壓方式控制輸出電壓,然后通過引燃管整流器轉(zhuǎn)換成脈流電(即方向不變而只有電壓變化的直流電),再由平波電抗器濾波后集中供電給直流牽引電機。 機車裝用一臺MIFA 6000/25型殼式單相主變壓器,與法國為蘇聯(lián)提供的F型電力機車之變壓器為同一型號,它由自耦變壓器及牽引變壓器兩部分組成,兩者共用同一變壓器磁軛,額定容量為6000千伏安。自耦變壓器的原邊輸入額定電壓為25千伏,原邊設(shè)有圓盤式高壓調(diào)壓開關(guān),通過調(diào)壓開關(guān)改變自耦變壓器33個抽頭的接法,組成共32個調(diào)壓級以改變牽引變壓器的輸入電壓。牽引變壓器次邊有三個繞組,包括一個接成中抽式電路的牽引繞組,額定輸出電壓為為2×1070伏特;一個向輔助電路供電的輔助繞組,輸出電壓為627伏特,額定容量為260千伏安;一個用于列車電熱取暖的供電繞組,輸出電壓為3185伏特,額定容量為635千伏安[5]。主變壓器總重11850公斤,冷卻方式為強迫油循環(huán)風(fēng)冷。 機車采用引燃管組成的中抽全波整流電路,每臺機車具有12個10英寸直徑的SFT-7型水冷式引燃管,法國國鐵BB 16000型電力機車和蘇聯(lián)鐵路F型電力機車亦使用該型引燃管;整流裝置額定輸出電壓為750伏特,額定容量為5400千瓦。每臺轉(zhuǎn)向架安裝三臺TAO-649B2型牽引電動機[6],該型電動機為無補償繞組的六極串勵直流電動機,定子和電樞均采用H級絕緣,額定電壓為750伏特,額定功率為790千瓦(小時制)/755千瓦(持續(xù)制),額定電流為1135安培(小時制)/1080安培(持續(xù)制),最大轉(zhuǎn)速為每分鐘1980轉(zhuǎn),冷卻方式采用強迫通風(fēng)冷卻。為了擴大機車的恒功率調(diào)速范圍,還可以對牽引電機實施三級磁場削弱,削弱率范圍為23.5%~48%。 輔助機械設(shè)備主要采用三相鼠籠式異步電動機驅(qū)動,包括牽引電動機通風(fēng)機、電動空氣壓縮機、電氣裝置冷卻風(fēng)機、主變壓器冷卻油泵等,輸入電壓為380伏特50赫茲。輔助電路電源由主變壓器次邊輔助繞組提供的單相工頻交流電,經(jīng)一臺異步劈相機轉(zhuǎn)換成三相交流電,額定容量為220千伏安。 機車走行部為兩臺三軸均衡梁組合式轉(zhuǎn)向架,轉(zhuǎn)向架中心間距為12686毫米,固定軸距為2×2335毫米。構(gòu)架采用由壓形鋼板焊接成的箱型結(jié)構(gòu),軸箱采用滾動軸承和雙扭動式拉桿定位。一系懸掛裝置由均衡梁、螺旋彈簧、鋼板彈簧、軸箱拉桿組成,二系懸掛裝置由中央支承和彈簧旁承組成,車體和轉(zhuǎn)向架之間采用四個帶復(fù)原彈簧的中心支承、十二個承受負載的彈性旁承連接,牽引力和制動力通過中心銷傳遞。牽引電動機采用抱軸式半懸掛、單邊彈性直齒輪傳動,其中傳動大齒輪為彈性齒輪,內(nèi)裝有螺旋彈簧組作為彈性元件,齒輪傳動比為71:16(4.44)?;A(chǔ)制動裝置采用雙側(cè)雙閘瓦制動,并帶有閘瓦間隙自動調(diào)整器。 事故 1973年1月9日凌晨0時42分,從上海開往成都的83次特快旅客列車運行在寶成鐵路時,因列車晚點計劃在觀音山站正線臨時停車會讓從秦嶺開往寶雞的804次貨物列車。但由于83次列車的機車乘務(wù)員疲勞駕駛,誤以為列車正常運行通過觀音山站,臆測行車并未確認信號,連續(xù)闖過顯示紅色的信號機出站,在觀音山站與正在進站的804次貨物列車發(fā)生正面沖突。事故造成22人死亡,44人重傷;6Y2型、韶山1型電力機車共報廢3臺,中斷正線行車32小時48分。