回顾阿尔斯通8K型电力机车还记得那一抹浪

改革开放后,中国的各行业对煤炭的需求呈几何性的猛增,而山西省作为产煤大省,“晋煤外运”此时成为摆在案头的突出问题。

一边是各地日益增长的煤炭需求,一边是有限的运力,两者之间的矛盾日趋尖锐。

山西省当时的公路交通极不发达,而铁路运输能力又极为有限,使得山西省的出省通道通过能力小,导致山西出产的煤炭大量积压无法运出,从年起,山西省每年积压待运的煤炭就一直保持在多万吨的水平。这些积煤堆放在各个煤矿日晒雨淋,造成了极大的浪费,更有因煤炭自燃造成各种安全事故。

为了提高“晋煤外运”的能力,铁道部投入巨资对“晋煤外运”的关键铁路线丰沙大铁路(丰沙铁路与京包铁路大同至沙城段的合称),石太铁路进行电气化改造,并开始筹建新的“晋煤外运”铁路线。

年,丰沙大铁路电气化改造工程动工,年正式完成;年,石太线电气化改造完成;年,国务院正式批准大秦铁路(设计时就是双线电气化重载铁路线)的修建。

“路”的问题在逐步解决,那接下来要解决的是“车”的问题。根据中华人民共和国铁道部“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。丰沙大铁路、石太铁路以及筹建中的大秦铁路都是重载电气化铁路线,所以大功率的电力机车成为确保“晋煤外运”效率的重要一环。

然而,铁道部在盘点了目前手头拥有的电力机车后尴尬地发现,大功率电力机车根本就是最薄弱的一环——

上个世纪八十年代初中国铁路电力机车的现状处在一个明显的青黄不接的状态,第一代采用调压开关调压的韶山1型电力机车刚刚投入大批量生产,但这种脱胎于苏联VL60型电力机车的机车仅仅只能代表60~70年代的技术水平,属于一投产就落后的型号,况且韶山1型电力机车的牵引能力不足,无法牵引重载货运列车,不能满足“晋煤外运”的需求。

韶山1型电力机车——注意这是一台早期型

第二代采用级间相控调压的韶山3型电力机车刚刚试制成功,这种电力机车在理论上可以以重联的方式牵引重载列车,但当时还没投入量产(韶山3型电力机车于年正式投产,但直到年才彻底解决所有技术问题进入大批量生产阶段),“晋煤外运”的需求又极为迫切,所以断然是等不了的。至于第三代采用相控无级调压的韶山4型电力机车,年时才刚刚立项,还处在预研图纸阶段,压根就不能指望。

韶山3型电力机车

韶山4型电力机车

除了不给力的国产电力机车,当时中国铁路上的主力电力机车是来自法国阿尔斯通的6Y2型和6G型电力机车,但是这两者的数量太少(分别为25台和40台),且于六十年代引进的6Y2型电力机车已经显露疲态已退居二线;七十年代引进的6G正当壮年,但光一条宝成铁路就足够其疲于奔命,哪里有余力顾得上“晋煤外运”呢?

6Y2型电力机车

讽刺的是:当年能够用于“晋煤外运”的机车反而是丰台机务段配属的50台同样来自法国阿尔斯通的ND4型内燃机车,但ND4的活动范围仅限于京原铁路丰台西至灵丘、京山铁路丰台西至南仓、丰沙大铁路丰台西至张家口区段,根本无力顾及到全线。

ND4型内燃机车

所以,为“晋煤外运”进口一批新的电力机车刻不容缓。

年,世界银行铁路项目负责人访华,原则上同意为中国向欧洲购买一批大马力电力机车提供低息贷款。有了贷款的承诺,铁道部于年10月至12月期间派出了一个电力机车技术考察组赴欧洲进行技术考察。

考察组先后前往英国、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型电力机车、瑞典国铁的Rc系列电力机车、法国国铁的BB、BB型电力机车、以及瑞士联邦铁路的Re4/4IV、Re6/6型电力机车等。

考察组回国后,铁道部开会研究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。

然而,在同世界银行谈判时却产生了波折,原因是西方只希望向中国推销工业成品,并不想将先进技术提供给中国。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。双方因此僵持了一年多的时间,最终各退一步达成妥协,中国将用世界银行的贷款购买台大功率电力机车,但是合同里要包括相关关键技术和知识产权转让的条款。

钱的问题解决后,中国铁道部于年初启动了中国铁路历史上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。

然而,这个档口,国内又出现了反对声,毕竟这么一大笔贷款哪家部门都眼红,当然这个理由上不得台面,所以就以“电力机车从购买引进到运营都需要大量的资金作为支持,耗费巨大”为理由,希望这笔钱能用在更需要的方面,比如发展大马力内燃机车。但是铁道部力排众议,出于“晋煤外运”的迫切需要和电力机车技术具有前瞻性的考虑,决定拍板引进国外的先进电力机车。

年2月中旬,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,以法国阿尔斯通公司为首的欧洲五十赫兹集团、瑞典的通用电机、美国的通用电气、捷克斯洛伐克的斯柯达、西德的西门子、日本的三菱、日立、东芝财团、罗马尼亚的克拉约瓦电力机车设备、南斯拉夫的康查尔电气等共7个国家的9家机车制造商参加招标。

经过谈判和评标,鉴于法国阿尔斯通公司和中国铁路之前有良好的合作先例,最终由阿尔斯通公司领衔的欧洲五十赫兹集团提交的基于BB型电力机车和BB型电力机车的新型电力机车方案中标。机车的外形设计出自法国著名的工业设计师雅克·库珀之手,他与中国铁路的缘分极深,之前的阿尔斯通公司出口中国的6G型电力机车和ND4型内燃机车的外形设计也出自他的手笔。

雅克·库珀

雅克·库珀设计的6G型电力机车外观图

雅克·库珀设计的ND4型内燃机车外观图

雅克·库珀设计的8K型电力机车外观图

年3月27日,中国机械进出口总公司和欧洲五十赫兹集团在北京正式签署了台电力机车包含技术转让的贸易合同,交易总额达3亿美元,是当时中国最大一笔机车交易。新机车被命名为8K型电力机车,“8”代表八轴,“K”代表可控硅整流,编号从8K-至8K-。合同规定,其中台机车由法国贝尔福机车工厂建造,而最后2台机车由法方提供图纸、制造工艺和关键部件,由中国株洲电力机车厂负责生产。

法国国铁BB型(左)和BB型(中)电力机车

中国机械进出口总公司正式向欧洲五十赫兹集团购买台8K型电力机车,交易总额达15亿元人民币(3亿美元),是当时中国最大一笔机车交易。贸易合同和技术转让合同于年3月27日在北京签字,阿尔斯通公司董事长兼五十赫兹集团代表让·皮埃尔·德乔治、时任国务院副总理李鹏、经贸部长郑柘彬、铁道部长陈璞如等出席了签字仪式。在机车型号中,“8”代表八轴,“K”代表可控硅整流。根据合同,阿尔斯通公司必须于年初开始交付首台机车,所有机车必须在年11月交付完毕,包括那2台在中国株洲机车厂建造的机车。

作为双节重联的八轴干线货运用大功率电力机车,8K型电力机车由两节完全相同的四轴机车通过中间车钩和橡胶联挂风挡连接形成完整的一组重联机车。每节车为一个完整系统,设有一个司机室,可由司机在任何一端司机室对机车进行控制,两节机车也可以分离作为两台四轴机车独立运行。车顶设有25千伏高压连接线。机车持续功率为千瓦,最高速度每小时公里。

8K型电力机车整体结构图

每节机车车体包括了司机室、中央室、车顶和连接通道四个主要部分,司机室后中央机械室为贯通式双走廊,车体采用侧墙与底架联合承载的非对称框架式结构。中央室内靠近司机室部分设有蓄电池柜、牵引电动机通风机、自动信号装置等设备;中央部分设有高度集成化的中央电器柜,机车主整流器、高压和低压电器装置、控制逻辑装置、冷却系统均集中在电器柜内;而机车尾部设有牵引电动机通风机、空气压缩机等设备。每节机车司机室之后车顶装一台单臂受电弓。

8K型电力机车的司机室

8K型电力机车总布置图

本厂长绘制的8K型电力机车二视图

每节机车的走行部为两台采用由碳钢板焊接而成的H型构架二轴转向架,一系悬挂采用轴箱螺旋弹簧与弹性连杆的独立悬挂结构;二系悬挂采用免维护的橡胶堆支承。每台转向架装有两台TAOD型牵引电动机,牵引电机沿用与法国国铁BB型机车相同的滚动轴承抱轴悬挂结构。

8K型电力机车转向架

8K型电力机车采用交—直流电传动方式,机车主电路沿用法国相控电力机车传统的两段串联相控整流桥调压方式,由一段半控整流桥和一段全控整流桥组成,并采用晶闸管调节的牵引电机无级磁场削弱电路,牵引时向转向架上两台牵引电动机串联供电。还设有先进的防空转防滑行系统,通过检测轮周速度差异进行电机减载来校正牵引力。

8K型电力机车的机械间过道

8K型机车采用了瑞士勃朗-包维利公司的电子控制系统,对每一个转向架独立供电的相控整流桥进行独立控制,并设有故障自动检测装置,具有较高可靠性。不过,8K-和8K-号车试验性地安装了勃朗-包维利公司的MICAS微机控制系统,采用了微机来控制机车的牵引、制动、防空转及故障保护等功能。与同期日本进口6K型机车的微机系统相比,8K型机车MICAS系统虽然硬件上较先进,但功能上并不比6K型机车全面。不过,8K和6K机车上的微机控制系统成为国产微机控制系统的共同母型,成为国产电力机车微机系统的开端。

6K型电力机车

台8K型电力机车的订单让贝尔福工厂上下欢腾不已,这是当年他们接的最大的一笔活计,全厂立即加班加点投入到热火朝天的生产当中,谁敢在这个时间段内提什么罢工,那就是和工人兄弟们过不去,人人得而诛之。

贝尔福工厂的8K型机车生产线

正在贝尔福工厂内组装的8K型电力机车

年7月9日,第一台8K型电力机车8K-号下线,随即在贝尔福至米卢斯的铁路上进行试验,表现良好。年1月由马赛港装船启运前往天津港,正式配属给北京铁路局丰台西电力机务段。随后由阿尔斯通公司售后服务组与机务段共同进行丰沙大铁路的跑车试验,表现良好,随即正式投入运用。至年9月,已有63台机车完成交付,同时丰台西机务段原配属的36台韶山1型电力机车被全部调出。

8K-号机车下线时的中法双方的技术人员在机车前的留影

在法国跑车试验的8K-号车

车头插着中法两国国旗的8K-号车

然而,就在这9个月的时间里,已经交付并投入运用的8K型电力机车陆续出现因为部件质量问题而引发的故障事件。经检查是由于受到合同规定交货时间限制,8K型电力机车从签订合同之日起到交付第一台机车仅用了21个月,在没有试制样车和充足试验时间的情况下仓促投产导致。因此,中方同意暂缓交货进度,以便阿尔斯通公司的技术组拿出一揽子解决方案。阿尔斯通公司用了3个月的时间将这些故障问题一一解决,机车的验收工作于年初恢复,新运到的机车大多配属给大同西电力机务段。至年初,台整车进口的8K型电力机车全部交付完毕。其中83台配属给北京铁路局丰台西机务段,其余配属给大同西电力机务段。

装船运往中国的8K型电力机车

运行在丰沙大铁路上的8K

2台由国内株洲电力机车厂生产的8K型电力机车于年5月签订合同,五十赫兹集团负责无偿转让产品的全套图纸资料、机车零部件、制造工艺和检验方法,并负责培训机车试制验证和派遣专家来华指导,由株洲电力机车工厂承担机车生产工作。

同时,中方派遗技术人员到欧洲多家工厂接受培训,作为验证技术转让的成效。年9月26日,8K型电力机车8K-和8K-号车在株洲电力机车厂下线。通过这两台机车的建造,株洲电力机车厂掌握了先进电力机车的技术和生产流程,为今后生产国产的先进电力机车打下了基础。

株洲厂制造的8K-和8K-号车下线仪式

崭新的8K-号机车

机车技术无偿转让合同的转让技术项目总共有30个,包括机车车体、转向架、牵引电动机、主变压器、晶闸管、电子控制装置、辅助变流器等机车零部件。这些先进技术的引进和国产化,对后来中国国产电力机车造成重要影响,不但使国产机车的技术水平及质量稳定性大为提高,并且促进了国产机车设计思想、项目管理和配套技术的发展。

年底,株洲电力机车研究所成功仿制出了8K型电力机车的主整流器、辅助变流器、电子控制柜等组件。第二年,株洲所又成功研制出8K机车的硅机组。至年,8K的专用集成电路,电流传感器,GTO器件及电路陆续实现国产化。这些技术成功解决了国产韶山4型电力机车原本无法解决的诸多问题,使得韶山4型电力机车的改进型韶山4G投入批量生产,凭借其优秀的牵引性能和高可靠性,成为成昆、宝成、朔黄、石太等重要铁路干线上担当着重要角色。

韶山4G型电力机车

年,在消化吸收8K型电力机车技术的基础上,株洲电力机车厂成功试制了韶山5型快速客运电力机车和韶山6型客货两用电力机车。

韶山5型电力机车

韶山6型电力机车

自从8K型电力机车投入到丰沙大铁路运用后,丰沙大铁路的上行、下行牵引定数分别提高到吨和吨,大幅度提高了线路的运输能力。至年,丰沙铁路沙城至张家口区间段就完了万吨的晋煤运送任务,有力保障了“晋煤外运”。

年11月,大秦铁路一期工程大同至大石庄段建成通车,湖东电力机务段随之成立,部分8K型电力机车随之转配给该机务段。年,铁道部选中该机务段的8K型电力机车和C63型运煤专用敞车进行单机牵引吨和双机牵引00吨的重载单元列车的综合实验。

C63型运煤专用敞车

年9月10日,大秦线湖东站至柳村间正式开始使用8K型电力机车牵引万吨货列。首趟列车使用8K-和8K-号机车双机前置重联牵引C63型运煤敞车。运行全程共公里,编组辆,总重量吨,列车长度达到了.6米,平均时速为每小时53公里。

经过广泛试验,8K型机车单机牵引吨级重载列车的试验取得圆满成功,至年就能达到每天开行20列的密度。而双机牵引00吨级重载列车的试验由于发生过断钩事故,所以没有广泛采用,至年也只能每月开行1列。

有4台8K被光荣的挂牌运行,其分别是被命名为“科技”号的8K-号车、被命名为“工人先锋”号的8K-号车、被命名为“青年文明”号的8K-号车和被命名为“民兵”号的8K-号车。

“科技”号

“工人先锋”号

“民兵”号

年3月至12月,铁道部机构大调整。8K型电力机车分别配属飞新成立的北京铁路局丰台机务段和太原铁路局湖东电力机务段,运用于丰沙大铁路、大秦铁路和北同蒲铁路。

从年起,更新锐的国产和谐电HXD1、HXD2型大功率交流传动电力机车投入大秦铁路运用,湖东电力机务段的8K型机车陆续调往北同蒲铁路的货物列车和少量旅客列车的牵引任务。同时丰台机务段的8K型机车也逐步退居二线,担当小运转客列(比如运行在宁苛线上的/4次列车,北同蒲线上的/4次列车)以及春运期间临客列车的牵引任务。

谐电HXD1型电力机车

谐电HXD2型电力机车

牵引次旅客列车的8K机车

牵引临客列车的8K机车

在运用过程中,8K型电力机车不可避免地经历了一系列事故:

年7月28日,丰台西电力机务段的8K-和8K-号机车在段内调车时相撞,机车经修复后恢复运用,但车体结构和强度均受到影响。年,经铁道部批准,两组机车的B节机车报废,而两台A节机车“二合为一”,沿用8K-号机车号。

年7月18日上午11时50分,次货物列车经由京包铁路上行线运行至西湾堡至柴沟堡之间,列车机后第17位敞车发生热切轴,而导致机后第17至27位车辆脱轨颠覆并侵入下行线;2分钟后,从下行方向驶来的由两台8K型电力机车重联牵引的大5次货物列车与次列车机后第22位车辆相撞。造成8K型机车大、中破各一台,中断上下行行车近69小时。

年5月18日下午4时40分,北京铁路局丰台西电力机务段的8K-号机车牵引次货物列车经由京包铁路运行至柴沟堡至天镇间K+处,由于区间自动闭塞系统突然停电,司机没有认真确认信号,将灭灯的分区信号误认为绿色灯光,盲目继续运行,导致与前方停在区间内的古1次货物列车追尾相撞。造成机车小破1台,货车报废4辆。

小破的8K-号机车

2年5月3日,山西大同一辆面包车由于失控从高速公路桥上坠入一铁路,一名男性驾驶员被困,消防人员将驾驶员救出后,面包车被一列货运列车撞上。导致货列本务机车8K-号机车小破。

年起,由于8K型机车经过长年运用开始老化,部分原厂关键部件的停产也使得机车的维护难以为继下去,所以8K为中国铁路效力的日子也进入倒计时。年起,随着新生产的HXD2型机车逐步代替8K型机车的工作,丰台机务段的8K型机车开始大规模的退役。

在2年12月底,随着丰台机务段的8K-与8K-进入备用车序列,丰台机务段配属的8K型机车全部退出运营。年5月24日,随着太原铁路局湖东电力机务段所属的8K-号车牵引次旅客列车到达大同站,与列车解钩后独自驶往大同西机务段(此时已经和湖东机务段合并),它是最后处在运行状态下的8K型电力机车,随着该机车的封存,8K型电力机车正式退役。

年5月24日牵引次列车抵达大同站的8K-号车

与列车解挂后准备离开大同站的8K-号车

驶出大同站的8K-号车

退役后的8K型电力机车散落于丰台西电力机务段、张家口折返段、大同西电力机务段、大同运用车间的封存点中,从年开始陆续有机车被拆毁。

停放在张家口折返段内的8K,最终这里的8K被全部拆解

拆解中的8K型机车

至年,除了有幸成为博物馆展品、静态展示车或者教学用车的5台机车外,还有8K-、、、、、、、、、、和号机车分散封存在太原铁路局大同运用车间、北京铁路局丰台机务段和太原铁路局湖东机务段大同西运用车间中,等待着它们的也将是被拆解的命运。

作为展品保存下来的5台8K机车详情如下:

8K-号机车,先后配属于北京铁路局丰台西机务段、丰台机务段,退役后经过大修,存放在北京铁路局丰台机务段内作静态展品展示。

存放在北京铁路局丰台机务段内的8K-号机车

8K-号机车,先后配属于北京铁路局丰台西机务段、丰台机务段,退役后于年12月进入中国铁道博物馆收藏。

中国铁道博物馆内的8K-号车

8K-号机车,先后配属于北京铁路局丰台西机务段、丰台机务段,退役后封存于丰台机务段,年底修复作静态展品展示并将车号改为。

8K-号机车,先后配属于北京铁路局丰台西机务段、丰台机务段,退役后于年12月交于天津铁道职业技术学院作教学用车。

天津铁道职业技术学院内的8K-号车

8K-号机车,先后配属于北京铁路局大同机务段、太原铁路局湖东机务段,现存放在太原铁路局太原机务段北场机车陈列馆作静态展品展示,与一台苏联产的8G型电力机车作伴。

太原铁路局太原机务段北场机车陈列馆的8K-号车

Aurevoir,法国橙。



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