中國國產大功率電力機車的最初嘗試之作,韶山2型電力機車的故事

上個世紀60年代初,中國爲國內第一條全電氣化鐵路——寶成鐵路研製的國產第一代電力機車6Y1型電力機車(6Y1型電力機車的故事參看本廠長韶山初見星星火,國產電力機車先行者,6Y1型電力機車的那些事兒一文)由於質量不過關而始終無法投入批量生產(存在引燃管逆弧、調壓開關燒損“放炮”、牽引電機環火以及制動性能不良這四個一時半會兒無法解決的質量問題,這樣的機車遇到大下坡路段時很容易出現制動失效而出現火車司機談之色變的放颺事故,這種車輛要是強行上路,那就是拿火車司機的生命不當回事)。

6Y1-0001號電力機車

6Y1-0003號電力機車

爲了避免寶成鐵路無車可用的局面,鐵道部不得不動用寶貴的外匯緊急向法國阿爾斯通公司訂購了一批電力機車應急(原本訂購24臺,後因爲法國方面因爲罷工而無法按期交貨而又賠償了1臺,總共25臺,被命名爲6Y2型電力機車),全部配屬鄭州鐵路局寶雞電力機務段,成爲寶成鐵路(部分路段)電氣化後的最初電力機車主力車型(6Y2型電力機車的故事請看本廠長風光地來靜靜地去,風過不留痕,阿爾斯通6Y2電力機車的中國故事一文)。

剛運到中國的6Y2-13號車

在加入中國鐵路運營後,6Y2型電力機車表現出良好的可靠性、可維護性以及靈便的操作性給了中國鐵路人深刻的印象,看着自家問題多多的6Y1型電力機車,從法國來的6Y2簡直就是典型的“別人家的孩子”。

牽引旅客列車的6Y1-0006號機車

根據6Y2型電力機車的引進合同,法國方面還連帶將引燃管整流、高壓側調壓和再生制動等一系列技術轉讓給中國方面。習慣“拿來主義”的中國方面自然需要消化吃透這些“舶來品”,一來用於改進此時還在難產的6Y1型電力機車;二來發現6Y2型電力機車的功率遠比6Y1型電力機車來得高,正好可以用來“山寨”一番,搞出國產大功率電力機車來。

因此,由鐵道部牽頭,田心機車車輛工廠、株洲電力機車研究所一方面用6Y2的先進技術改進6Y1型電力機車的同時,在6Y2型電力機車的基礎上研製新型國產大功率電力機車。設計於1966年初立項,田心機車車輛工廠於1968年開始新型機車的試製工作,1969年成功試製出第一臺樣車。此時因爲6Y1型電力機車已經獲得了“韶山1型”電力機車的稱號,因此這臺機車按照中國電力機車的命名規則被命名爲“韶山2型”電力機車。

投入運行的第一臺韶山1型電力機車——配屬馬角壩機務段的韶山1-008號車

韶山2型電力機車的整體結構沿用了其參考母型6Y2型,爲低合金鋼製成的框架式整體承載結構,總體佈置爲雙邊內走廊,設兩端司機室。主變壓器位於機車的中部,其餘的設備以主變壓器爲中心點分前後斜對稱佈置,採用車體兩側通風方式,兩個運行端的司機室後面的車頂各佈置一臺受電弓。

韶山2型電力機車採用EL-14型空氣制動機;並設有電阻制動,電制動功率3100千瓦。基礎制動爲獨立式配合成塑料閘瓦,這在國產電力機車制動裝置中尚屬首創,因爲在這之前,6Y1型/韶山1型電力機車採用的是組合式制動裝置。

韶山2型電力機車總體佈置圖

韶山2型電力機車的轉向架結構基本仿製自6Y2型機車,爲兩臺三軸轉向架,機車軸式爲Co-Co式,但是沒有完全照搬全抄,而是根據寶成鐵路彎道多(尤其是秦嶺段),對機車的通過曲線能力要求較高的實際情況,進行了優化設計。因此韶山2型電力機車的全軸距離要比6Y2型電力機車以及隨後從法國引進的6G型電力機車都要短,以此獲得了比這兩款法國來的電力機車更好的通過曲線能力,這點對於寶成鐵路來說尤爲可貴,體現了中國機車設計人員的集體智慧。

韶山2型電力機車採用ZQ-800型牽引電動機,這種牽引電機系吃透法制TAO649B2型電機技術後的國產化產物,爲六極、H/H級絕緣、無補償繞組的直流電動機,額定電壓爲750伏特,單臺電機小時功率800千瓦,六臺機組總功率4800千瓦,持續功率4440千瓦,可以讓機車保持每小時100公里的最高運行時速。

美術作品,牽引旅客列車行進的韶山2型電力機車

試製成功的韶山2型電力機車出廠後,於1969年10月至1970年1月在寶成鐵路寶雞至鳳州、廣元至馬角壩的電氣化區段進行試運行。結果表現良好,鑑定報告上顯示:機車牽引和電阻制動功率均可充分發揮,運行性能達到了設計要求。

但是鑑定報告還是毫不客氣的指出了一系列大小問題,比如可控硅元件(晶閘管)質量不高,導致整流機組的故障率高;司機室絕緣效果差,高壓電電機距離司機室過近,以至於每一個駕駛過韶山2型機車的司機都提心吊膽,生怕自己會被電死。在這些問題解決之前,不建議上路運行。

上兩圖:測試中的韶山2型電力機車

測試成功後部分技術人員在韶山2型機車前留影

1970年,株洲電力機車研究所試製成功200安/800伏的可控硅元件(晶閘管),實現批量生產後,田心機車車輛工廠於1971年用這種新元件對韶山2型機車進行了技術改造,將原牽引電路中的橋式硅整流機組改裝成爲採用可控硅的半控橋式整流機組,從而初步解決了整流機組的可靠性問題。此外,還在這次技術改造中取消了有級調壓的高壓調壓開關係統,使得韶山2型電力機車成爲中國電力機車史上第一臺實現相控無級調壓、無級調速的國產電力機車。

這次技術改造完成後,韶山2型電力機車於1972年初先後在田心機車車輛工廠的內部線和北京環形鐵道試驗基地進行試車,效果良好。隨後在1972年5月前往寶成鐵路進行測試,也取得了良好的效果,雖然司機室絕緣性差的毛病沒有完全解決,但還是在7月正式配屬西安鐵路局寶雞電力機務段,投入到實際運營之中。

在運行中,寶雞電力機務段的司機普遍反映韶山2型電力機車最大的亮點就是其強勁的牽引力,在牽引相同重量的列車的前提下,韶山1型電力機車在某些上坡路段必須要依靠補機的幫助才能通過,而韶山2型電力機車除了在通過25‰以上坡度時需要補機幫忙外,25‰以下的坡度則不需要補機的幫助,這點給寶雞電力機務段的司乘人員留下了深刻的印象。而那句寫在車體兩側的“大海航行靠舵手”的標語也成了那個火紅的年代的寶雞電力機務段幹部職工的集體記憶。

本廠長繪製的韶山2型電力機車二視圖

1973年9月至1974年年底,韶山2型電力機車再度回到田心機車車輛工廠進行第二次技術改造,運用上了兩段半控橋可控硅無級調速、他勵牽引電動機和電子控制等新技術,使得機車的功率得到更加充分的發揮。完成改造的韶山2型電力機車在1975年7月在北京環形鐵道完成測試後繼續投入寶成鐵路的運行中。

上兩圖:在寶雞電力機務段運用的韶山2型電力機車

由於韶山2型電力機車的使用成本遠高於韶山1型電力機車,所以即便韶山2型電力機車相較韶山1型電力機車有牽引力高方面的優勢,但最終田心機車車輛工廠還是沒有繼續發展韶山2這個型號,而唯一的一臺試製的韶山2型電力機車也就成了中國國產大功率電力機車最初嘗試的休止符。

韶山2型電力機車在寶雞電力機務段一直使用至1982年停用,然後在寶雞電力機務段鳳州折返段封存至1994年報廢拆解,據說該車的車殼目前存放在寶雞鐵路司機學院用作教具(希望知情小夥伴予以證實)。而當初用於測試用的比例模型則被移交給北京市延慶區八達嶺鎮的詹天佑紀念館保存,使得心繫韶山2型電力機車的鐵路愛好者們總算還有一個寄託對韶山2的愁思的地方。

保存在北京市延慶區八達嶺鎮的詹天佑紀念館內的韶山2型電力機車模型

韶山2型電力機車寄託着那個特殊年代特殊時期的一羣人的理想與努力,雖然最終只是在中國鐵路史上劃過子夜的一顆流星,但這顆流星也曾經耀眼過,所以不該被大家所遺忘。

韶山2型電力機車性能數據

輪式:0-6-6-0

軸式:Co'Co'

軌距:1.435米

輪徑:1.25米

軸重:23噸

軸距:15.279米

通過最小曲線半徑:125米

機車長度:22.322米(車鉤中心距)

機車寬度:3.107米

機車高度:4.75米(落弓狀態)4.662米(車頂平面至軌面)

整備重量:138噸

受流電壓 單相交流 25 kV/50 Hz

傳動方式:交—直流電

牽引電動機型號:ZQ800-1

最高速度:100公里/小時

持續速度:49公里/小時

持續功率:4440千瓦

最大功率:4800千瓦

牽引力:530千牛(起動)、303.4千牛(持續)

制動方式:踏面制動、電阻制動

列車制動:空氣制動