关于我国电力机车发展过程的研究报告

关于我国电力机车发展过程的研究报告

专 业： 电气工程及其自动化

班 级： 电气

姓 名： 无名

学 号： 10009300

指导教师： 莫

电力机车

电力机车是指由电动机驱动车轮的机车。电力机车因为所需电能由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供运行中的电力机车给，所以是一种非自带能源的机车。电力机车具有功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量等优点。使用电力机车牵引车列，可以提高列车运行速度和承载重量，从而大幅度地提高铁路的运输能力和通过能力。

我国电力机车发展概述

中国最早使用电力机车在1914年，是抚顺煤矿使用的1500V 直流电力机车。1958年中国成功地生产出第一台电力机车，从采用引燃管整流器到硅整流器，

机车性能不断改进和提高，到1976年制成

韶山l 型（SS 1型）131号时已基本定型。

截止到1989年停止生产，SS l 型电力机车总

共制造了926台，成为中国电气化铁路干线

的首批主型机车。1966年SS 2型机车制成，

1978年研制成功的SS 3型机车，不仅改善

了牵引性能，还把机车的小时功率从4

200kW 提高到4800kW ，截止到1997年底，共生产了987台，成为中国第二种主型电力机车。1985年又研制成功了SS 4型8轴货运电力机车, 它是国产电力机车中功率最大的一种达到 （6400kW ），已成为中国重载货运的主型机车。以后又陆续研制成功了SS 5、SS 6和SS 7型电力机车。1994年研制成功了时速为160 km的准高速四轴电力机车等。至此，中国干线电力机车已基本形成了4，6，8轴和3200kW 、4800kW 和6400kW 功率系列。1999年5月26日，中国株洲电力机车厂生产出第一台时速超过200km 的DDJ1型“子弹头”电力机车，标志着中国铁路电力牵引已跻身于国际高速列车的行列。为追踪世界新型“交-直-交”电力机车新技术，从20世纪70年代末开始，中国铁路一直在进行中小功率变流机组的地面试验研究和大功率的交-直-交电力机车的研制，也已取得了阶段性成果。

中国电力机车的研制开始于1958年。当时的铁道部田心机车车辆工厂，也就是现在的株洲电力机车工厂在协助湘潭电机厂制造工矿电力机车的同时，设计并试制铁路干线电力机车。1958年初，铁道部、第一机械工业部组织考察团赴苏联考察学习。当时，苏联基本定型的是使用20千伏工频单相交流制的Н60型电力机车，与中国决定采用的25千伏工频单相交流制不尽相同，于是对Н60型电力机车进行了大胆地技术改造，其中重大修改达78处。1958年12月28

日，

中国第一台干线铁路电力机车试制成功，命名为6Y 1型。“6”指机车有6根车轴（6对车轮），“Y”则是引燃管（一种整流方式）的“引”字汉语拼音首字母。机车持续功率3410kW ，最高速度100km/h，从此开始中国的电力机车的蓬勃发展拉开了帷幕。

我国各类电力机车介绍

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。

6Y2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。

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。

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。

SS3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。

SS3B 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。

SS4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。

SS4B 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、简统化的设计原则，继承SS4型、SS4G 型机车的成熟技术，大量吸收消化国外8K 、6K 、8G 、6G 型等机车的先进技术。1995年12月SS4B 型001号电力机车落成。 SS6电力型机车

SS6型机车有两个三轴转向架（Co-Co) 。采用单边直齿轮弹 性传动滚动抱轴承。牵引电机为日本日立公司提供的800KW 牵引电动机。机车主电路为两段桥相控无级调压，转向架独立供电，具有轴重转移的电气补偿功能；为减少无功损耗，机车采用了功率因数补偿装置。

机车牵引起动控制为恒流限速特性控制，制动控制为准恒速或恒功制动控制。为充分发挥牵引或制动粘着力，机车具有防空转、防滑行控制功能。机车电制动为电阻制动，空气制动采用DK-1电空制动机

韶山6型（SS6）铁路干线客货两用电力机车是为国郑州--宝鸡铁路电气化工程国际招标而设计的。该型机车以成熟的韶山型电力机车系列的技术为基础，并采用了大量的国际先进技术，具有起动加速快、牵引力大、恒功速度范围宽、操纵方便、工作可靠等特点

SS6B 型电力机车

SS6B 型电力机车是1992年为郑宝铁路电气化工程提供的国际招标第三批电力机车。它是由株机厂和株洲所共同研制开发的6轴干线用交直传动相控电力机车。该型机车的设计，以国内外交直传动相控电力机车成熟的技术和经验为基础，并根据铁道部关于开展电力机车简统化、系列化的精神，较大范围内采用和吸收了SS4和SS6型机车的技术。样车于1992年12月完成.

SS7型电力机车

SS7型电力机车是轴式为3B0的交直传动相控电力机车，它是铁道部八五期间的重点科研项目，设计任务书文号是科技函[1990]213号。其研制目的是采用3B0转向架，以适用于山区小曲率半径线路，可减小机车轮缘磨耗，并提高机车牵引能力。SS7型电力机车及其派生系列均由大同厂、成都厂和株洲所共同研制。首台SS7型电力机车于1992年12月30日试制出厂

SS7B 型电力机车

韶山7B 型电力机车为铁道部重点科技项目。它是1996年设计完成，1997年试制成功的一种新型的重载货运电力机车。

韶山7B 型电力机车是韶山7型电力机车系列化产品之一，也是我国铁路“重载提速”政策重点实施步骤。其走行部、传动系统等，都是引进、消化、吸收国外交-直机车的先进、成熟技术达到国内先进水平，并接近了世界水平。 SS7C 型电力机车

韶山7C 型电力机车从牵引客车的实际出发，吸收国内外客车的成熟经验，对机车的牵引性能、动力学性能、主要电机电器性能等方面进行了专门设计，它具有以下特点：

牵引性能优良，加速和高速性能匹配合理；轴重轻、簧下重量小，动力学性能在既有线路上表现良好；满足客车的用电、用风要求；运用可靠等。韶山7C 型电力机车是技术先进、布置合理、外形美观、运用可靠、维护方便、操作顺畅的主型客运电力机车。

SS7D 型电力机车

SS7E 型电力机车

SS8型电力机车

SS8型电力机车是用于准高速干线客运的交直传动相控电力机车。它是 八五期间国家重点科技攻关项目(专题合同编号: 85-402-01-02)，由株机厂和株洲所共同研制。原设计用于厂深线准高速铁路，现已用于我国主要干线电气化铁路快速客运。SS8型电力机车，1998年6月24日在京广线的许昌至小商桥区间创造了240km/h的中国铁路高速纪录。SS8型电力机车对推动我国客运准高速及高速机车的发展具有重要意义。

SS9型电力机车

SS9型电力机车是根据铁道部科技研究开发项目(合同编号:98J12)，由株机厂和株洲所联合研制的大功率6轴客运交直传动相

控电力机车，它用于牵引160km/h准高速旅客列车。其研制目的是加大机车功率，提高牵引力，以满足具有长大坡度线路的满编旅客列车准高速运行的需要。该机车在研制过程中坚持了简统化、标准化、系列化的原则。 SS9型机车吸取了SSg 、SS6B 型机车的经验，两台样机已于1998年12月26日竣工。

SS9G 型电力机车

SS9型客运电力机车是依据铁道部科技研究开发项目要求而设计的六轴干线客运电力机车，它用于牵引160km/h准高速旅客列车。其研制目的是加大机车功率，提高牵引力，以满足较大坡度线路的旅客列车提速需要，该车型是韶山型电力机车系列产品，在研制过程中坚持了简统化，标准化，系列化的原则。SS9型机车是吸取了SS8型机车和SS6B 型机车的成功经验，并溶进了先进技术设计而成。第一，二台样机于1998年12月26日竣工完成，并交付郑州机务段进行考验运用。为了牵引秦沈线过境旅客列车需要，SS9机车投入批量生产，其中，SS9-0001——0043号机车为SS9型；2002年，株洲厂从0044号机车开始了技术改造，主要对其通风方式，外形等方面进行了较大改动，形成了我们常说的SS9G

机车。目前SS9和SS9G 机车总共已生产了100台左右，主要配属给沈阳局沈阳机务段和北京局北京机务段，在哈大线和秦沈线运用。

SS9和SS9G 机车转向架的主要结构特点是：采用轮对空心轴六连杆驱动装置，充分借鉴国产SS8型机车的成熟技术；二系弹簧采用高圆弹簧支承，配以垂向，横向液压减振器和抗蛇行液压减振器；一系是钢圆簧加液压减振器结构；转向架总静挠度较大；牵引电机全悬挂；基础制动装置采用独立单元式单侧制动；停车制动采用蓄能制动；牵引方式为双侧平拉杆；转向架还配有撒沙装置，接地装置，轮缘润滑装置，横向和垂向止挡等附属部件。其通过最小曲线半径为125m （v≤5km/h），一系弹簧静挠度为54mm ，二系弹簧静挠度为90mm ，牵引点高460mm ，机车制动率为44%，160km/h紧急制动距离1560m ，停车制动率为15.6%，车体与转向架横向，垂向距离分别为30mm ，40mm 。其结构大体类似SS6B 机车构架，采用“目”字形箱形梁焊接结构，由两根鱼腹形直侧梁，两根横梁，两根端梁组焊而成，整体刚度，强度大。该转向架最大轴重转移量为18.19kN ，粘着利用率为91.6%，非线形蛇行临界速度达到300km/h，这些可以说是确保该型机车高速，平稳运行的充分条件。

AC4000型电力机车

我国第一台交流传动AC4000型电力机车原型车是株机厂和株洲所承担研制的八五国家重点科技攻关项目。AC4000型机车是在lOOOkW 交直交传动地面试验系统基础上，结合我国交直传动电力机车的成熟技术和结构特点，吸收国外类似电力机车的先进技术而研制的。AC4000型电力机车于1996年制成，证实了我国自己有能力开发交流传动电力机车，同时为实现中外合作、技术引进创造了有利条件，为我国交流传动电力机车发展写下了新的一页。

DJ 型交流传动高速电力机车

2000年6月25日，株洲电力机车车辆厂生产出了编号为DJ0001和DJ0002的两辆运营时速为220公里，最高试验时速可达260km/h的交流传动高速列车, 使中国电力机车研制一步跨越20年，跻身于国际先进水平。这是株洲电力机车研究所根据国家“九五”科技攻关项目而着手研制的一种新型电力机车。这两辆机车可以称作是中国电力机车的概念车。它在吸收国外先进技术的基础上，在总体技术、高速动力转向架、控制系统等方面创造性地提出了十余种国内首创、国际先进的设计理念，实现了全部机车逻辑控制和自诊功能。实现了国内单轴功率最大，并打破了传统交直电力机车单轴1000KW 的上限和机车速度受限的瓶颈等。DJ 型车为铁路提速和建立快速运营网提供了最佳车型选择。经过株洲电力机车厂、机车厂研究所和铁道科学研究院、西南交通大学、湖南大学、中南大学等单位近两年的共同努力研制完成 。采用新技术的交流传动电力机车已广泛使用在世界各铁路网，为电力牵引实现高速、重载目标充当先锋，发达国家至今已不再

生产交直传动机车，交流传动技术已经成为电力牵引动力的核心技术，现代化的象征。

DJ2型（奥星）交流传动电力机车

DJ2型交流传动电力机车是我国第一台具有自主知识产权的商用型交流传动电力机车。主要用于既有干线客运牵引和高速专线牵引，是一种能覆盖普速、快速、高速区段的通用型客运电力机车。它具有粘着好、恒功范围宽、轴功率大、功率因素及效率高、谐波干扰小、维修率低、节省电能和运营费用等特点。 6K 型电力机车

6K型电力机车是我国于1987—1988年间从日本进口的6轴交直传动相控电力机车，共进口85台，三菱电机公司提供电气部分，川崎重工业公司提供机械部分并进行总组装。机车采用Z 形低位牵引拉杆、无两端横梁的H 形构架、旁承弹簧承受车体载荷的元摇枕转向架和C 级绝缘800kW 直流牵引电动机，同时机车采用了PHAI-16的16位微机控制系统，具有恒速控制、恒压控制、功率因数补偿控制、高粘着控制、过无电区控制、故障显示与记忆咱诊断等功能。 8k 型电力机车

6G 型电力机车

6G型电力机车共有两种，一是1972年法国ALSTOM 公司贝尔福厂进口的，共40台额定持续功率5400KW ，整备重量138T ，最高速度112KM/H，通过最小曲线半径125M ，轴式C0-C0，额定速度47KM/H，车钩中心距23020MM ，车体共分11个室，牵引变压器室居中央，其余各室两端对称分布，两侧为贯通式走廊，主电路采用变压器低压侧调压，两段半控桥相控无级调速，采用中心销传递牵引力，电机为6极串励脉流电机，型号为TA0649C1，额定持续功率910KW ，电压820V ，抱轴式半悬挂，单边直齿弹性齿轮传动，传动比为67/17，辅助电源由硅整流机组经整流输出直流电源供给各辅助电机及加热装置，空气制动机为26-L 型，电制动为一级电阻制动，轮周制动功率为4050KW ，其中有2台机车 为再生制动轮周制动功率4300KW 。

另一种是1971年从罗马尼亚进口的，共两台，它虽是罗马尼亚制造的，但主要电器设备，传动均采用世界先进技术，它采用硅整流桥高压侧调压，电阻制动，电机全悬挂，空心轴传动，持续功率5100KW ，轴式为C0-C0，额定速度69。5KM/H，最高速度120KM/H，车钩中心距20622MM ，牵引电机型号为LJE180-2，额定功率850KW ，电压770V ，传动比为单边73/20。

这两种车进口后均在郑局宝段服役，为宝成线本务机车，目前已全部报废，仅在宝鸡电力机车段存有3台， 6G-60号机车目前仍是该段调车机，但据说目前仍有几台在某矿山服役。此机车有多项成熟技术对我国自行设计制造电力机车产生重大影响，可以说是为中国铁路运输立下了汗马功劳。

8G 型电力机车

TM1型电力机车

TM1型电力机车用于伊朗首都德黑兰至梅赫沙之间的城郊客运，它与双层客车联挂组成动车组，推挽运行，其编组方式为L+10T+L。机车主电路采用三段不等分半控桥电路，采用晶闸管进行磁场削弱，能无级调节机车速度。机车采用微机控制，牵引和电阻制动具有恒流准恒速控制特性，机车具有远距离重联控制功能。转向架采用电机空心轴架承式传动，牵引装置为平拉杆结构。机车空气制动采用DK-1电空制动机，机车ATP 系统采用TVM300装置。机车上安装有列车供电逆变电源，向列车供电，机车上安装有列车广播装置，列车门控装置，轴温报警装置

DJ1型电力机车

DJ1型机车是中国机械进出口公司和铁道部于1997年三月底委托奥地利西门子公司开发，制造和供应20台双机重联机车，头三台车有奥地利的西门子格拉兹工厂制造，其余17台由西门子与株洲电力机车厂，株洲电力机车研究所的合资公司——株洲西门子牵引设备公司制造。20台车都将交付郑州铁路局宝鸡机务段，在宝成线北段运用。

DJ3（天梭号）电力机车

DJ3（天梭号），由北车集团大同机车厂于2002年适应铁路机车交流化的要求，自主研制开发的200km/h交流传动客运电力机车，可用于牵引200km/h高速旅客列车。机车功率4800kW ，机车采用先进的交流传动技术，具有恒功范围宽，轴功率大，粘着特性好，效率和功率因数高等特点，为我国铁路跨入高速运输行列提供了保证。

结语

以上主要侧重介绍中国电力机车发展过程中各类机车的发展史，详细说明了从韶山(SS)系列到CRH 系列，特别是韶山系列机车作为中国一个享誉中外的品牌，已经走过了五十多年的历程，期间几多波折，但却是为中国的铁路立下了汗马功劳。随着社会的高速发展，人口的大量增长，在未来的大铁路时代高速列车将蓬勃发展，韶山系列的电力机车或许不在占据主导地位了，但是那一段大时代下，韶山系列机车注定是抹不掉的浓重一笔。