关于中国电力机车发展的研究报告

关于中国电力机车发展的研究报告

1、总体概括

中国制造的电力机车自1958年第一台电力机车诞生到2010年的52年发展历程中，经历了由韶山型系列直流传动电力机车到和谐型系列交流传动电力机车的发展，经历了由技术引进到消化吸收到自主创新的历程，走出了具有中国铁路特色的技术创新道路。2003年以来，为适应中国国民经济高速发展，中国铁路制造业在“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”基本原则指导下，坚持“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术方针，遵循“引进、消化吸收、再创新”的技术路线，卓有成效地实施了铁路技术装备现代化的跨越式发展。以中国南车株机公司、中国南车戚机公司、中国北车连车公司、中国北车同车公司为代表的四家中国电力机车制造企业，在铁道部总体部署下，锁定世界铁路最先进技术，分别与德国西门子公司、美国GE公司、美国EMD公司、法国阿尔斯通公司、日本东芝公司进行技术合作，通过技术转让，联合设计等方式先后研制成功了HXD1、HXD2、HXD3、HXD1B、HXD2B、HXD3B、HXD1C、HXN3、HXN5等和谐系列交流传动机车。通过技术引进，中国电力机车制造企业成功掌握了机车总成、车体、转向架、牵引变压器、牵引变流器、网络控制系统、牵引电机、驱动装置、制动系统等九大关键技术，以及受电弓、真空主短路器、高压（电压/电流）互感器、司机控制器、辅助设备/牵引电机通风机、空压机、机车空调、复合冷却塔、车钩缓冲器、车载卫生装置十项主要配套技术。开创了我国自主研制牵引变流器、网络控制系统、大功率牵引变压器、大功率牵引电机等重要零部件的先河；构建了与国际接轨的技术标准体系。中国铁路牵引技术实现了从直流传动到交流传动的根本转换，由采用直流传动技术的韶山系列机车上升到和谐系列交流传动机车。通过技术引进工作,和谐型机车制造企业在短短的几年时间里,完成了2642台机车的生产任务,极大缩短了机车设计制造周期,满足了铁路运输高速增长的需求。在引进先进技术的同时也同步引进了先进的质量管理理念，和先进的管理方法和手段，各机车制造厂和主要供应商，在质量管理、供应商管理、产品设计平台搭建等方面，整体上得到显著提升，基本构建了具有世界先进水平的大功率交流传动机车设计平台;形成了具有国际水准的交流机车制造技术平台;提升了质量管理体系持续改进的能力；初步形成比较完善的供应商管理体系；初步建立机车运用信息数据库，构建了售后服务保障体系；部分企业顺利通过国际铁路行业最高管理标准（IRIS标准认证），项目管理模式日渐成熟，轨道交通装备的可靠性、可用性、可维护性和安全性活动（RAMS活动）初步开展。

各类机车的基本信息如表1所示：

表1 电力机车基本信息

2、具体信息

2、1 6Y1型电力机车

1957年，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，于1958年初赴前苏联考察。考察团用半年时间，在前苏联专家帮助下，以当时前苏联新设计试制成功的H60型铁路干线交直流传动电力机车样机为基础，结合中国铁路规范，选用单相交流工频25kV电压制，作出了机车的设计方案。考察团回国后，组成电力机车设计处，在前苏联专家帮

助下，进行了全面设计。1958年底，湘潭电机厂在株州电力机车工厂等厂所协助下，试制出了中国第一台电力机车，即6Y1型干线电力机车。6Y1小时功率3900KW，最高速度100km/h，6轴。机车经环形铁道运行试验，由于作为主整流器的引燃管不能正常工作返厂整修。

1959年起，株州工厂和株州电力机车研究所（下称株洲所）等厂所联合对6Y1机车进行了多次试验，做了很多改进，到1962年共试制5台机车，并在宝凤线上试运行。但是由于引燃管、牵引电机、调压开关等仍存在问题，6Y1型未能批量生产。

2、26Y2型电力机车

1961年，中国第一条电气化铁路宝鸡到凤州线建成，由于6Y1型机车性能不过关，国家从法国阿尔斯通公司进口了部分6Y2型电力机车，其功率（指持续功率）4740KW，最高速度101km/h，6轴。

2、3 SS1型电力机车

SS1型电力机车是我国第一代(有级调压、交直传动)电力机车。它是由我国1958年试制成功的第一台引燃管6Y1型电力机车(仿苏联20世纪50年代H60机车)逐步演变而来，但其三大件(引燃管、调压开关、牵引电动机)可靠性较差，而经历了三次重大技术改造。

第一次技术改造从8号车开始:首先是采用200A、600V螺栓型二极管取代引燃管组成中抽式全波整流桥;牵引电动机改为4极、有补偿绕组的高压牵引电动机;由于低压侧调压开关的级位转换电路中过渡电抗器的跨接会产生环流，使开关触头分断极为困难，调压开关经常放炮。

第二次技术改造从61号车开始:采用300A、1200V平板型二极管组成中抽式全波整流电路，利用二极管的反向截止特性组成过渡硅机组，取代过渡电抗器以消除级位转换电路中的环流，大大提高了调压开关可靠性，也使33个运行级全部成为经济运行级。

第三次技术改造从131号车开始:将主电路中抽式电路改为单拍式双开口桥式整流调压电路。该电路取消了过渡硅机组，而与主整流机组合并。整个机组采用500A、2400V的整流二极管。这种改造于1980年从SS1-221号车定型，这也就是这里介绍的SS1型电力机车。

2、4 SS2型电力机车

株洲厂和株洲所于1966年开始韶山2（SS2）型电力机车的设计工作。在吸取了法国6Y2型大量先进技术基础上，于1969年在株洲工厂设计试制出第一台机车。其小时功率4800KW，最高速度100km／h，6轴。采用高压侧调压开关32级调压，硅整流器整流，800KW，6级低压脉流牵引电动机，并大量采用了

其他先进技术。后经两次改造，于1978年投入试运行。主要改进有采用大功率晶闸管两段半控桥相控调压，相控他励牵引电动机和电子控制等新技术。SS2虽然由于个别技术不能配套，未能批量生产，但它为SS1机车改进，以及其他型号机车、动车的设计生产积累了宝贵经验。

2、5SS3型电力机车

SS3型电力机车是我国第二代(级间相控调压、交直传动)客货用电力机车。该型机车是在吸收了SS1、SS2型电力机车成熟经验，由株机厂和株洲所共同研制，并于1978年底试制出厂。

2、5、1SS3B型电力机车

韶山3B(SS3B)型电力机车是大功率半导体整流、客货运两用干线电力机车。其电流制为工频单相交流。牵引及制动功率大，起动平衡，加速快，工作可靠，司机室工作条件良好，污染少，维修简便。

SS3B型电力机车为大功率硅半导体桥式全波整流，采用调压开关与晶闸管相控结合的平滑调压，牵引特性为恒流控制特性。具备加馈电阻制动特性，比SS3型机车具有更优越的制动特性。机车采用脉流串激式4极牵引电动机，大面积立式百叶窗车体通风方式。车内设备按斜对称空间布置，采用成套组装，有双边走廊。

2、6SS4型电力机车

韶山4(SS4)型电力机车是由各自独立且又互相联系的两节车组成，每节车均为一个完整的系统。主电路采用四段经济半控桥，相控调压。它具有恒压或恒流控制的牵引特性和恒速或恒励磁控制的电阻制动特性。空气制动采用DK—1型电空制动机。

每节车有两个两轴转向架。牵引电动机采用抱轴悬挂式。垂直力传递系统由两系悬挂装置组成，其中第二系采用了橡胶金属叠层弹簧，有较好的波动性能。牵引力传递系统则采用斜拉低位牵引杆，有较高的粘着性能。车体广泛使用高强度低合金结构钢。

该机车牵引及制动功率大、起动平稳、加速快、工作可靠、司机室工作条件良好、污染少、维修简便。

2、6、1SS4B型电力机车

为实现干线货运机车简统化、系列化目标，进一步提高机车安全性、可靠性、互换性，根据铁道部科技函[1991]499号和[1992]239号文件，由株机厂和株洲所共同研制SS4B型8轴重载货运电力机车。该型机车是我国第三代(无级调压、交直传动)相控电力机车。遵循我国电力机车标准化、系列化、简统化的设计原