韶山3型電力機車

韶山3型
SS3 0064 20111102.jpg
韶山3型0064號機車
概覽
類型 電力機車
原產國  中國
生產 株洲電力機車廠
大同電力機車廠
資陽機車廠
太原機車車輛廠
序列編號 韶山3型
0001~0677;6001~6095
韶山3型4000系
4001~4556;5029~5251;
8001~8057
生產年份 1978年—2006年
產量 韶山3型:772台
韶山3型4000系:836台
主要用戶 中國鐵路總公司
暱稱 草綠三、墨綠三
技術數據
華氏輪式 0-6-6-0
UIC軸式 Co'Co'
軌距 1,435毫米
輪徑 1250毫米(新輪)
軸重 23噸
軸距 4,300毫米(固定軸距)
通過最小曲線半徑 125米
機車長度 21,416毫米(車鉤中心距)
機車寬度 3,100毫米
機車高度 4,700毫米(落弓狀態)
4,380毫米(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 ZQ-800-1(ZD103) × 6
最高速度 100公里/小時
持續速度 49公里/小時
牽引功率 4,320千瓦(持續)
4,800千瓦(小時)
牽引力 470 kN(起動)
317.8 kN(持續)
制動方式 踏面制動、電阻制動
列車制動 空氣制動

韶山3型電力機車(SS3),是中國鐵路的第二代電力機車車型之一,是由株洲電力機車廠和株洲電力機車研究所吸收了韶山1型韶山2型電力機車的成熟經驗後,於1979年研製成功的客、貨兩用幹線電力機車,1986年投入批量生產。早期的韶山3型電力機車採用了級間相控調壓,作為調壓開關調壓向全相控調壓的過渡方案。1991年,株機廠與株機所對韶山3型電力機車進行技術改進,改為採用晶閘管相控平滑調壓,並對轉向架、電阻制動等方面作出改進,稱為韶山3型4000系,於1992年起投入批量生產。除了株洲電力機車廠,大同電力機車廠、資陽機車廠、太原機車車輛廠均曾經生產韶山3型電力機車,至2006年停產,累計產量超過1500台。

發展歷史

背景

隨著中國半導體工業的發展,株洲電力機車研究所於1970年代初成功試製200安/800伏的大功率可控矽元件(晶閘管),並應用這種新元件對韶山2型電力機車進行技術改造,將原牽引電路中的橋式矽整流機組改裝成為採用可控矽的半控橋式整流機組,從而取消了原來的有級調壓的高壓調壓開關係統,成為中國第一台實現相控無級調壓調速、恆流恆速控制的電力機車[1]。對於應將晶閘管調壓技術用於韶山1型電力機車的技術改造還是用來研製新型晶閘管相控調壓八軸電力機車的問題,經過鐵道部門的考慮,認為既要考慮技術的進步,也要考慮鐵路運輸的急需,建議先將韶山1型機車改為晶閘管級間平滑調壓(即後來的韶山3型電力機車),隨後再開展八軸晶閘管相控調壓電力機車的研製(即後來的韶山4型電力機車)。

研製

1977年11月,根據中華人民共和國鐵道部下達的設計任務書,田心機車車輛工廠和株洲電力機車研究所在學習法國進口6G型電力機車先進技術、總結韶山1型韶山2型電力機車成熟經驗的基礎上,開始研製韶山3型電力機車。

韶山3型機車是中國鐵路第二代電力機車,採用橋式全波整流、低壓側調壓開關與晶閘管相控相結合的調壓方式,實現了調壓開關8級級間晶閘管相控平滑調壓。這種調壓方式實際上是調壓開關調壓向全相控調壓兩個發展階段之間的過渡方案,由於中國當時大功率晶閘管的製造技術水平相對落後,採用級間相控調壓能夠降低晶閘管容量,從而避免直接上馬相控電力機車帶來的技術風險。在研製過程中,田心機廠和株機所曾經以韶山1型031號機車作為技術驗證車,將原來的全波二極體整流、低壓側調壓開關改造為級間相控平滑調壓,試驗結果顯示機車性能有較大改善,與原來有級調壓相比,機車起動牽引力提高了13%~18%,坡停起動時機車發揮功率提高了2~4倍[2]

試驗

 
韶山3型0265、0232號機車(未按4000系標準進行改造)

1978年12月30日,首台韶山3型機車(0001)在田心機車車輛廠順利落車,1979年3月試製完成出廠,隨後在鐵道部鐵道科學研究院北京環形鐵道進行了第一期性能試驗,試驗中發現機車存在一些較大的技術問題,決定回廠改進。經過對主變壓器、調壓開關、恆流控制環節、空轉保護環節、懸掛系統等方面的調整和改進,韶山3型0001號機車於1980年3月再次赴北京進行第二期性能試驗,經過近兩個月的試驗,證明機車各項主要性能指標均已經達到設計要求;在此期間, 時任中國鐵道部部長郭維城、副部長劉建章曾於1980年4月30日來到環形鐵道視察韶山3型電力機車[3]。1980年7月至1982年11月,這台機車配屬成都鐵路局馬角壩電力機務段,在寶成鐵路投入運行考核,期間總運行里程超過21萬公里;後來經返廠解體檢查,情況基本良好。1982年12月29日,鐵道部在株洲廠召開 技術鑑定會,韶山3型電力機車通過部級技術鑑定[4]

完成技術鑑定後,株洲電力機車廠開始小批量生產韶山3型機車,並於1986年底開始大批量生產以取代韶山1型,到1992年共生產677台(0001~0677)。1990年起,大同機車廠開始轉產電力機車,大同廠按照株洲廠的圖紙試製的第一台韶山3型電力機車於1990年9月15日竣工,到1992年共生產了95台(6001~6095)。韶山3型電力機車曾獲國家科技進步二等獎、國家優質產品獎。

此外,韶山3型電力機車也曾經先後三次參與中國鐵路的兩次重載試驗。1983年11月25日,為配合大秦鐵路的建設,北京環形鐵道進行了中國鐵路首次萬噸重載試驗,韶山1型、韶山3型電力機車雙機牽引重載貨物列車,總重10081噸,列車全長1748米,編組共102節。1988年,大秦鐵路二期工程完成並開通運營,1990年在大秦線上進行了萬噸重載列車運行試驗。1990年6月10日,韶山3型電力機車雙機重聯牽引萬噸重載列車運行試驗獲得成功,列車全長1.7公里,牽引總重為10698噸,其緊急制動距離不到800米。

改進

 
大同機車廠內正在組裝的韶山3型4000系電力機車(1999年)

韶山3型電力機車是在1970年代末設計定型的產品,經過長時間的試驗、生產和運用,其固有缺點開始凸顯出來,主要是粘著利用係數不高;而隨著中國的晶閘管相控調壓技術在電力機車上的應用日趨成熟,原本採用調壓開關和晶閘管結合級間平滑調壓的韶山3型機車也完成了其過渡角色。1991年,株洲電力機車研究所、成都鐵路局和株洲電力機車工廠聯合按照「標準化」、「系列化」要求對韶山3型電力機車進行技術改造,選定了馬角壩機務段的韶山3型0123號機車進行試驗,主要改進包括,以晶閘管相控平滑調壓代替原調壓開關級間調壓,並採用兩台轉向架分別供電的主電路結構,更新電子控制系統並新增防空轉保護,改用加饋電阻制動以擴大電制動範圍;採用平行牽引拉杆降低牽引點高度、減少軸重轉移。經過改造後的韶山3型0123號機車於1991年7月投入運行考核,試驗證明其粘著利用比改造之前提高了10%,且牽引電動機和電子系統故障率大大降低[5]

經過改進後的韶山3型電力機車稱為韶山3型4000系,自1992年開始批量生產。株洲電力機車廠累計生產251台(4001~4008;4085~4104;5029~5251)。根據鐵道部統一安排,韶山3型4000系的設計圖紙轉交其他機車製造廠共同生產。自1993年至2006年,大同機車廠生產了525台(4009~4084;4108~4556);自2000年至2002年,資陽機車廠生產了57台(8001~8057);1994年,太原機車車輛廠試製了3台(4105~4107),這也是該廠生產的第一種電力機車。到2006年,韶山3型4000系列合計產量達到836台[6]。而1993年之前生產的韶山3型電力機車,其中大部分在後來大修時均按照4000系改進型的標準進行了技術改造,主要由寶雞機車檢修廠、大同電力機車公司、南車洛陽機車公司、太原軌道交通裝備公司等機車檢修單位負責。目前使用韶山3型電力機車的鐵路局包括廣州鐵路集團、成都鐵路局昆明鐵路局南昌鐵路局蘭州鐵路局呼和浩特鐵路局等。

韶山3型4000系機車早期曾被稱為「韶山3B型」,但未獲鐵道部批准採用新型號,官方規範的命名仍沿用韶山3型,而正式的韶山3B型是由2002年開始生產的韶山3B型雙機重聯電力機車。中國的鐵路愛好者對前者用「小3B」,後者用「大3B」的稱呼以示區別。

機車編號

機車編號 數量 製造廠 生產年份 備註 照片
0001~0677 677 株洲電力機車廠 1978年—1992年 絕大部分已按韶山3型4000系標準進行改造 SS3 0103.jpg 
6001~6095 95 大同機車廠 1990年—1992年 絕大部分已按韶山3型4000系標準進行改造 China Railways SS3 6027 20110901.jpg 
4001~4008
4085~4104
5029~5251
251 株洲電力機車廠 1992年—2006年 SS3B-5083.jpg 
4009~4084
4108~4556
525 大同機車廠 1992年—2006年 4059與4062號機車改造為韶山3C型電力機車 SS3 4506 20111117.jpg 
4105~4107 3 太原機車車輛廠 1994年
8001~8057 57 資陽機車廠 2000年—2002年 SS3 8045 20111117.jpg 

技術特點

總體布置

韶山3型電力機車是六軸幹線客貨運通用電力機車,採用雙邊內走廊,設兩端司機室;主要電器設備以機車最重設備主變壓器為中央,分平面斜對稱布置為主,有利於重量平衡;車頂兩端各裝一台單臂式受電弓;車頂中部裝一台主斷路器。為了方便車體減輕自重、滿足輕量化要求,同時又增加結構的剛度和強度,傳統的底架承載結構型式已不能滿足要求,而代之以框架式整體承載結構形式。通風系統採用車體通風方式,側牆百葉窗是車內設備通風冷卻的進風窗口,百葉窗採用豎式結構,過濾除塵效果較好,外形美觀大方[7]

機車最大速度100公里/小時,軸式Co-Co,小時功率為4800千瓦,持續功率為4320千瓦,比韶山1型機車提高14.3%,因此機車具有較大的牽引力。機車輪周電阻制動功率達4000千瓦,比韶山1型機車電阻制動功率提高25%,兩級電阻制動改善了機車低速工況下的制動能力,韶山3型4000系電氣制動採用加饋電阻制動[7]

機車主電路

 
未進行改造的韶山3型電力機車轉向架
 
已經按4000系標準進行改造的韶山3型電力機車,轉向架採用了平行拉杆牽引裝置

韶山3型電力機車是交—直流電傳動的單相工頻交流電力機車。機車主電路主要是由受電弓、主斷路器、高壓電流互感器、主變壓器、矽整流裝置、牽引電機、高壓電器櫃、平波電抗器、制動電阻櫃及電路保護裝置等組成,是產生機車牽引力和制動力的主體電路。接觸網導線上的25千伏單相工頻交流電電流,經受電弓進入機車後經過主斷路器再進入主變壓器,交流電從主變壓器的牽引繞組經過矽機組整流後,向六台分兩組並聯的牽引電動機集中供應直流電,使牽引電動機產生轉矩,將電能轉變為機械能,經過齒輪的傳遞驅動輪對[7]

韶山3型電力機車採用雙拍全波橋式整流、低壓側調壓開關與晶閘管相控相結合的調壓方式,利用低壓側調壓開關實現8個大調壓級和在每級內利用晶閘管相控無級調壓,實現了調壓開關8級級間晶閘管相控平滑調壓,獲得了相當於8段相控無級調壓特性。這種調壓方式既保留了調壓開關功率因數較高、諧波分量和通信干擾較小的特點,又具有平滑無級調壓充分利用機車粘著重量的特點。由於採用級間平滑調壓加上恆流限制控制,使機車具有較好的加速特性。

隨著中國的大功率晶閘管制造技術日趨成熟,且級間平滑調壓仍然採用調壓開關級間轉換,主電路系統相對複雜,因此韶山3型4000系機車改為全相控調壓方式,採用晶閘管不等分三段半控橋式相控無級調壓[7]

轉向架

機車走行部為兩台完全相同的三軸轉向架。首台韶山3型電力機車出廠時曾經裝用均衡梁組合式轉向架,與韶山1型電力機車轉向架基本相同,但在運用考核中發現均衡梁容易失穩從而引起軸重分配不均,且使用中均衡梁作用不靈活、空轉現象嚴重。為此,株洲電力機車廠於1983年決定在不改變轉向架原本技術參數和機車其他部件的前提下,參考ND4型東風4型柴油機車轉向架的長處,簡化韶山3型機車轉向架結構,取消均衡梁改為獨立懸掛,一系懸掛採用軸箱螺旋鋼彈簧與彈性定位拉杆懸掛結構,增大一系懸掛軸箱拉杆的總橫向剛度,以減少磨耗件和減輕簧下重量;轉向架二系懸掛由雙中央支承體牽引改成橡膠堆全旁承承載加橫向油壓減振器,改善轉向架受力情況;牽引力和制動力通過牽引中心銷傳遞。軸箱軸承採用能承受軸向和徑向的滾動軸承。但由於其中心銷式牽引裝置因電機懸掛妨礙了中心銷位置下移,因此其牽引位置較高,不利於機車的粘著利用[8]。韶山3型4000系電力機車的牽引裝置改為採用平行拉杆牽引裝置結構,將牽引點高度由距軌面750毫米降至460毫米,減少轉向架的軸重轉移,有效提高機車最大粘著率的發揮。

每台轉向架裝用三台帶有補償繞組、四極、高電壓的ZQ800-1型串勵脈流牽引電動機,小時功率為800千瓦,持續功率720千瓦,額定電壓為1550伏。牽引電機採取抱軸式懸掛、雙側剛性斜齒傳動方式。基礎制動採用單元制動器[7]

機車命名

機車編號 名稱 備註
SS3-0454 先鋒號 成都鐵路局貴陽機務段
SS3-0524 青年號 武漢鐵路局江岸機務段
SS3-4160 共青團號 南寧鐵路局南寧機務段
SS3-4235 青年文明號 成都鐵路局重慶機務段
SS3-4258 黨員先鋒號 成都鐵路局重慶機務段
SS3B-5035 雷鋒 蘭州鐵路局迎水橋機務段
SS3B-5038 青年文明號 蘭州鐵路局迎水橋機務段
SS3-5068 青年文明號 廣州鐵路集團懷化機務段
SS3B-5162 五四青年號 昆明鐵路局昆明機務段

車輛保存

  • 韶山3型0001號機車,2012年退役,同年12月交付中國鐵道博物館永久收藏。
  • 韶山3型0023號機車,在與韶山3型0145號機車對換編號後,於2013年9月由北京鐵路局移交中南大學鐵道學院保存展示,並將車號更改為2013號。
  • 韶山3型0054號機車,原配屬於蘭州鐵路局蘭州西機務段,現存放在中國鐵道博物館進行展示。
  • 韶山3型0450號機車,現存放在柳州鐵道職業技術學院作為教學機車。
  • 韶山3型4493號機車,現存放在太原鐵路局太原機務段北場展出。

重大事故

  • 1992年7月1日清晨5時29分,鄭州鐵路局襄樊鐵路分局六里坪機務段的韶山1型058號機車牽引1605次貨物列車,經襄渝鐵路運行至十堰市境內的花果站時,因扒乘貨車的三名農民將列車機後第8位車輛其中一端折角塞門關閉,導致列車制動失靈,與停留在花果站3道、由兩台韶山3型電力機車雙機牽引的1608次貨物列車正面相撞,並引發大火,造成機車乘務員死亡4人、重傷1人,機車報廢三台、大破一台,22輛貨車報廢,直接經濟損失900多萬元人民幣,中斷襄渝鐵路行車4小時26分。
  • 1992年10月6日中午12時07分,蘭州鐵路局蘭州鐵路分局蘭州西機務段的韶山3型0363號機車,牽引蘭州開往西安的446次旅客列車,運行至隴海鐵路桑園子至駱駝巷間K1728+875,35~36號鋼軌接頭處時,因定西工務段違章施工,在沒有辦理封鎖區間手續的情況下在該處更換曲線上股磨耗軌,但對35~36號曲線上股鋼軌接頭錯牙未做處理,造成列車經過該處時機車脫軌,韶山3型0363號機車小破。中斷正線行車9小時33分,構成行車重大事故。
  • 1994年2月14日凌晨,成都鐵路局馬角壩電力機務段韶山3型0216號機車,牽引由成都開往蘭州的146次旅客列車經由寶成鐵路運行,按原計劃通過彰明站。但由於之前電務信號工於彰明站下行區段違章處理軌道電路故障,使有車占用區間顯示無車占用狀態,造成連鎖失效。凌晨2時47分,146次列車在彰明站2道通過時,由於3109次貨物列車尾部有三輛車未經過警沖標而占用道岔區間,司機發現前方有障礙物,立即採取緊急制動措施,但制動不及與停留3道的3109次貨物列車車尾部側面衝突。事故造成3109次列車運轉車長死亡,韶山3型0216號機車小破,146次客車小破6輛,3109次守車中破,中斷正線行車1小時28分,構成行車重大事故[9]
  • 1997年4月25日早上,成都鐵路局貴陽鐵路分局遵義機務段的韶山3型0338號機車,牽引4416次小運轉貨物列車(編組26輛,總重2144噸)從養龍司站出發後,由於機後第1與第2位車輛風管未連接導致列車制動失靈,列車越過董家坪站冒進區間運行至龍長溝隧道內時,列車後部13輛脫軌顛覆,而前部13輛隨機車進入烏江站,與停留在4道的4192次貨物列車尾部相撞。造成4192次尾部1輛守車、6輛重車,4416次本務機車與機後10輛重車脫軌顛覆、3輛破損,同時波及3道停留的2109次本務機車及車站調機;4416次與2109次機車乘務員及運轉車長共5人受傷,機車報廢、中破、小破各1台,貨車報廢30輛、中破3輛,中斷正線行車58小時54分,構成行車重大事故。
  • 1999年1月10日下午,成都鐵路局成都鐵路分局峨眉機務段的韶山3型5090號機車,牽引2423次貨物列車運行至成昆鐵路回龍庵站2道準備停車時,由於機後第4位車輛折角塞門被關閉導致列車制動失效,列車冒進出站信號機與正在進站的8966次貨物列車發生側面衝突,導致8966次列車守前11~16位車輛與2423次列車機車與機後1~5位車輛顛覆。造成機車大破1台,車輛報廢4輛、大破5輛、小破2輛,中斷正線行車18小時10分,構成行車重大事故。
  • 2001年7月23日下午,鄭州鐵路局信陽機務段的韶山3型0521號機車(江岸機務段司機值乘),單機從信陽機務段出庫準備進信陽站牽引1331次旅客列車時,由於機車單元制動器閘瓦與輪對間的間隙被機車乘務員調節過大,導致機車制動失效,乘務員跳下機車撿石塊墊車輪不果,於下午2時45分與正在進站停車的T91次旅客列車以8公里/小時的速度發生側面衝突,導致T91次列車機後18位硬座車、19位行李車脫軌,構成旅客列車衝突重大事故。
  • 2002年7月1日凌晨2時11分,蘭州鐵路局蘭州西機務段的韶山3型0393、0219號機車,重聯牽引38004次貨物列車運行至隴海鐵路駱駝巷站4號道岔處時,重聯機車第6軸與機後第1位平車前台車脫軌,中斷行車3小時22分,構成列車脫軌險性事故。事故原因是列車從蘭州東站開車後重聯機車司機打盹睡覺,未緩解機車制動,致使機車動輪熱抱,輪箍弛緩、位移所致。
  • 2005年3月21日凌晨1時29分,廣州鐵路集團懷化機務段的韶山3型4146、0505號機車,雙機重聯牽引10731次貨物列車經由湘黔鐵路運行,當列車運行至仁里沖至大江口間下行線K359+612處,機後第19位棚車第二輪對右側車軸發生熱切軸脫軌,脫軌車輪甩至下行線右側,被經由上行線運行的X66次列車的韶山3型0511號機車排障器撞上,構成列車脫軌險性事故。
  • 2011年2月25日凌晨,南寧鐵路局南寧機務段的韶山3型0098號機車,牽引百色南寧南的83034次貨物列車,於1時29分到達南寧南站北場5道,停車摘鉤後計劃經北場7道轉線入庫,於1時44分該機車以17公里/小時的速度越過關閉的7道下行出站信號機,在352號道岔處以12公里/小時的速度與正在進入6道的42080次貨物列車發生側面衝突。事故造成牽引42080次列車的東風4B型3994號機車前端4個輪對脫軌,機後第一位車輛前轉向架第1輪對脫軌,而韶山3型0098號機車前3個輪對脫軌、2名乘務員輕傷,構成鐵路交通一般B類事故[10]
  • 2013年1月27日上午6時40分,成都鐵路局成都機務段的韶山3型5116號機車,牽引41769次列車經由成渝鐵路運行。當列車運行到四川省隆昌縣境內石燕橋李市鎮間,一輛載重汽車突然從上跨鐵路線的省道305線立交橋上墜入鐵路,砸到經過該處的41769次列車,導致機車出軌,接觸網受損,幸無人員傷亡[11]

參看

參考書目

  • 劉友梅. 《韶山3型電力機車》. 北京: 中國鐵道出版社. 1990. ISBN 7113011527. 
  • 劉友梅. 《韶山3型4000系電力機車》. 北京: 中國鐵道出版社. 1996. ISBN 9787113019303. 

參考文獻

  1. ^ 黃宅舒. 韶山2型干線交流電力機車簡介. 《機車電傳動》 (株洲: 株洲電力機車研究所). 1973年1月: 1–10. ISSN 1000-128X. 
  2. ^ 西南交通大學電機系電力機車教研組. 《電子技術在韶山1型電力機車上的應用》. 北京: 人民鐵道出版社. 1978. 
  3. ^ 劉友梅. 韶山3型電力機車勝利完成性能試驗. 《電力機車與城軌車輛》 (株洲: 株洲電力機車廠). 1980年5月: 47–48. ISSN 1672-1187. 
  4. ^ 陸亞興、李義龍. 韶山3型電力機車技術鑑定會在我廠召開. 《電力機車技術》 (株洲: 株洲電力機車廠). 1983年1月: 1–2. ISSN 1672-1187. 
  5. ^ 陳翰芹. 株洲電力機車研究所與兄弟單位共同開發的三項科技成果通過鑒定. 《機車電傳動》 (株洲: 株洲電力機車研究所). 1994年4月. ISSN 1000-128X. 
  6. ^ 鐵道部運輸局裝備部. 《中華人民共和國鐵路機車概要》. 中國: 中國鐵道出版社. 2009. ISBN 9787113091330. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 劉友梅. 《韶山3型4000系電力機車》. 北京: 中國鐵道出版社. 1996. ISBN 9787113019303. 
  8. ^ 黃鴻儒. SS3獨立懸掛轉向架的結構特點. 《電力機車與城軌車輛》 (株洲: 株洲電力機車廠). 1985年5月: 11–14. ISSN 1672-1187. 
  9. ^ 1994年146次旅客列車衝突重大事故. 中國鐵路網. 2009-09-03 [2011-12-22]. 
  10. ^ 《關於南寧南站「2.25」鐵路交通責任一般B類事故通報》
  11. ^ 四川隆昌貨車「飛入」鐵路致機車受傷鐵路停運. 中國新聞網. 2013-01-27 [2013-01-27]. 

外部連結