DJ1型电力机车的发展历史

韶山1型电力机车的发展历史~

研制电力机车的首要条件是决定供电制式，在当时相当先进的电压25千伏、频率50赫兹的交流供电制式仅在法国和苏联国内少数铁路试用，中国曾经考虑采用当时最普及3000伏直流供电，但经过详细论证，最终决定采用25千伏工频单相交流制 。在苏联工程技术专家的指导下，中国决定以苏联当时最新型、刚投入批量生产的N6O型电力机车为原型，结合中国铁路的技术规范进行仿制。考察团在完成电力机车技术设计任务书和技术设计预定任务之后，于1958年6月全部回国，组成了电力机车设计处，在苏联专家帮助下展开了电力机车的研制。 由于株洲机车车辆工厂和湘潭电机厂有合作制造工矿用小型电力机车的经验，铁道部决定以这两家工厂承担电力机车的试制任务，中国铁道科学研究院、上海交通大学、北京铁道学院、唐山铁道学院等单位参加联合设计 。1958年7月15日至20日，由国家技术委员会等组成的技术审查委员会在湘潭电机厂审核了国产电力机车的设计任务书和技术设计方案，设计过程中方对H60型机车进行大量修改以满足中国铁路的实际需要，其中重大修改达78处。 试制工作于同年8月开始，株洲机车车辆工厂负责机车车体、转向架等机械部分，而湘潭电机厂负责牵引电动机、整流装置等电气部分。1958年11月18日，由株洲机车车辆工厂负责试制的电力机车车体、转向架等机械部分组装完成，随后被送往湘潭电机厂进行总体组装。 1958年12月28日，中国第一台干线电力机车在湘潭电机厂出厂，定型为6Y1型，编号001，命名为韶山号 。“6Y1”型号中的“6”代表机车有六根车轴，“Y”代表采用引燃管整流，“1”代表第一种型号。6Y1型机车设计为客、货两用干线电力机车，采用低压侧调压开关调压，功率为3900千瓦，最大速度为100公里/小时。机车出厂后随即赴北京，在新建的环形铁道试验基地进行试验，但引燃管整流器不能正常工作返厂整修。 在1959年10月的国庆节期间，6Y1型“韶山号”电力机车与大连机车车辆工厂的巨龙型、戚墅堰机车车辆工厂的先行型、青岛四方机车车辆厂的卫星型柴油机车一同前往北京展出，并于同年12月参加第二次全国工业交通展览会。1959年11月12日，时任全国人大常委会副委员长、中国科学院院长郭沫若亲自题诗祝贺。 “电掣风驰今在眼，巨龙追逐卫星奔。韶山初见星星火，此日已经燎大原。”——郭沫若，1959年11月12日。1960年3月，第二台6Y1型电力机车（6Y1-002）在田心机车车辆工厂落成 。1960年5月，中国第一条电气化铁路干线——宝成铁路宝鸡至凤州段建成通电，6Y1型电力机车于1961年5月起赴宝成铁路实地试运行，但由于制造工艺较差，造成机车存在引燃管逆弧、调压开关烧损“放炮”和牵引电机环火三大质量关键问题，且制动性能不良又缺乏电阻制动，列车下坡时危险性较大，6Y1型机车未能批量生产 。为了应付电力机车短缺的情况，铁道部决定从法国进口一批由阿尔斯通公司生产的6Y2型电力机车作为过渡。6Y2型机车同样采用引燃管整流，但使用更先进的高压侧调压且带有再生制动 ，于1961年8月15日正式投入宝成铁路运行。 面对机车的先天性质量问题，铁道部和一机部在1961年两度在株洲召开会议，针对6Y1型1、2号机车存在的可靠性问题，决定由田心机车车辆工厂、株洲电力机车研究所、湘潭电机厂组成6Y1型电力机车质量改进联合工作组和技术服务组，进行技术攻关。随着中国半导体技术的发展，且国产引燃管质量不稳定、寿命短，在株洲所、田心机厂、北京变压器厂共同努力下，于1966年6月生产的6Y1型004号机车开始采用大功率硅半导体整流器取代引燃管作为整流装置，成为中国第一台采用硅整流器的电力机车，每台机车共用960只硅元件，使用效果良好。1967年，通过借鉴6Y2型机车的技术，田心机厂试制了6Y1型007号机车。针对牵引电动机故障率高，主要是环火和电枢匝间短路的问题，经研究发现苏联的NB410（НБ410）型牵引电机设计中存在的根本性缺陷，电压高、极数多、换向片多而薄，因此株洲所、田心机厂共同研制了1500伏四极带补偿绕组的ZQ650-1型牵引电动机。初期6Y1型机车仿照苏联H60型机车，采用28元件的调压开关与铁芯过渡电抗器，容易造成调压开关触头烧损、牵引电机飞弧等故障 ；为此又研制了新的20元件带灭弧罩的调压开关，并设计试制了空心电抗器，减小了过渡电流的冲击。通过这些改进，007号机车成功解决了引燃管、调压开关和牵引电机三大问题，并采用了碳滑板单臂受电弓取代原来的双臂受电弓、加装了电阻制动，解决了初期的许多故障问题。 1968年，田心机厂、株机所总结了之前的经验和成果，试制了6Y1型008号机车，为6Y1型电力机车的第一次重大技术改造，综合改进整流装置，牵引电动机功率提高到700千瓦，机车小时功率提高到4200千瓦，持续功率3780千瓦，电阻制动功率也提高到2800千瓦，最大速度90公里/小时。第八台6Y1型机车试制成功后，田心机厂报请铁道部请求对该型电力机车投入批量生产，而当时正值文革时期，铁道部已实行军事管制。1968年4月27日，经铁道部军管会决定，批准自008号机车开始，6Y1型电力机车正式定名为韶山1型，并于1969年开始小批量生产。在1975月7月1日，参与宝成铁路全线电气化通车典礼的机车即为008号机车。 在生产过程中，田心机厂、株机所又根据机务段的实际运用经验，对韶山1型机车进行了许多改进。1971年，从韶山1型061号机车开始进行第二次重大技术改进，主要改进包括加大了主变压器容量，用过渡硅机组取代过渡电抗器，电阻制动也改为硅机组励磁，运行级位从9级增加到33级等。1976年，从韶山1型131号机车开始进行第二次重大技术改进，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，取消了过渡硅机组而与主整流机组合并等。 经过三次重大技术改进，韶山1型电力机车趋于成熟、稳定。1980年，经铁道部审定，从韶山1型221号车起基本定型并开始大批量生产，至此，已经距首台6Y1型机车出厂超过20年的时间。截至1982年底，株洲电力机车厂已经生产了299台韶山1型电力机车，分别配属4个铁路局（西安铁路局、成都铁路局、武汉铁路局、北京铁路局），1个铁路公司（广州铁路集团）下辖7个机务段（宝鸡机务段、安康机务段、勉西机务段、马角坝机务段、六里坪机务段、石家庄机务段、株洲机务段），运用于宝成铁路、阳安铁路、襄渝铁路襄阳至安康段、陇海铁路宝鸡至天水段、石太铁路等。韶山1型电力机车于1988年停产，共制造826台（包括7台6Y1型） 。不同年代生产的机车的车号铭牌也有区别，其中6Y1型共7台，车号为“6Y1-0001”～“6Y1-0007”；第8台至第649台韶山1型机车，车号为“韶山1008”～“韶山1649”；第650台至第826台韶山1型机车，车号为“SS1-0650”～“SS1-0826”。 至2000年代，早期生产的韶山1型机车的使用寿命已经接近或超过30年，开始进入报废阶段，许多机车已经相继被封存或按废铁出售拆解。2014年9月19日晚21时59分，韶山1型309号电力机车完成牵引镇城底-太原的6806次客车牵引任务返回太原机务段后，中国国铁所持有的韶山1型电力机车彻底退出运行。但因太原局电力客运机车不足，故又将其中配属的两台韶山1型机车（281、685）改为热备机车。

为采购用于陇海铁路郑宝段电气化铁路的电力机车，中国铁道部于1986年展开了电力机车的国际招标项目，成为继8K型电力机车之后第二种按照中国铁道部招标书要求、通过国际招标引进的中国铁路机车；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 。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，参加招标的公司包括瑞典、日本、瑞士等国家的机车制造商 。经过谈判和评标后，中国正式向日本三菱电机和川崎重工业订购85台6K型电力机车，交易总额达240亿日元 。在机车型号中，“6”代表六轴，“K”代表可控硅整流。6K型电力机车由川崎重工业、三菱电机联合设计制造，三菱电机伊丹制作所提供电气部件，川崎重工业兵库工厂提供机械部分并进行总组装，此外住友金属工业也负责提供车轴 ，川崎重工业内部代号为K6，意为川崎重工业公司第六款出口机车。机车设计图纸经中方审定后，由中方派出人员赴工厂执行监造工作，对机车部件的加工工艺、生产流程、整机组装等进行质量管理 。6K型电力机车为六轴相控交流电力机车，为适应陇海铁路郑宝段部分区段小半径曲线多、坡度大的运行条件，6K型机车选用了Bo-Bo-Bo的机车轴式，有别于中国国产电力机车传统的Co-Co轴式。6K型机车基本继承了日本电力机车的传统设计和技术，其中电气部分参考了日本国铁的ED75型500番台、ED77型电力机车的多段桥相控整流电路；机车车体和转向架等机械部分参考了EF66型、EF81型电力机车的设计。 首台6K型机车于1987年7月底运抵中国，并于同年11月至1988年3月期间对机车进行整车性能的型式试验，这项试验由日方委托铁道部科学研究院，在北京环形铁道进行 。经验收试验后，发现6K型机车有五项部件未能符合合同规定的质量要求，经交涉后日方承认责任并负担赔偿，总赔偿额超过41亿日元 ；其中最显著的问题为牵引电动机故障，首批6K型电力机车投入运行不久，就出现许多牵引电机环火、换向器异常等故障，严重影响了机车的正常运行，最终三菱电机承认了电机结构上存在的缺陷，同意赔偿并更换了所有机车的牵引电机。 80台6K型电力机车于1987年至1988年间分批运抵中国，全部配属郑州铁路局洛阳机务段，担负陇海铁路郑州（郑州北）—洛阳—三门峡西区段的客货列车牵引任务，成为此后20年间该区段的主力电力机车车型之一。至2000年代末，6K型机车不但用于担当陇海铁路郑州北至新丰镇段的货运列车交路，同时还负责华山至洛阳段客运列车交路和洛阳至嘉峰段客运列车交路。2009年12月底，焦柳铁路洛阳至张家界区段电气化改造工程全线完工 ，洛阳机务段从2010年3月起使用6K型、韶山6型电力机车担当牵引洛阳北（关林）至襄樊北间的货物列车，大部分6K型机车从陇海铁路调至焦柳铁路使用。 2013年下半年，由于机车经过长时间运用而老化严重，洛阳机务段开始批量报废6K型电力机车。2014年3月21日，随着嘉峰至洛阳的6918/6919次旅客列车到达洛阳站，亦标志着6K型电力机车完成最后一次牵引任务。6K型电力机车在中国铁路服役的27年间，平均每台机车走行396万余公里。6K型电力机车停运报废后，焦柳线货物列车均改由韶山4型电力机车担当，嘉峰至洛阳的普通旅客列车亦改由HXD3型电力机车牵引。 在1980年代中国从国外引进的8K、6K、8G型三种电力机车车型之中，6K型机车是技术较先进的车型之一；根据中国要求，三种机车均采用Bo二轴转向架为基础、单轴功率800千瓦、最高速度100公里/小时、以发挥牵引力为主的交—直流电传动电力机车。6K型电力机车的Bo-Bo-Bo轴式转向架、C级绝缘复励牵引电动机、多处理器微机控制系统等先进技术对当时中国国产电力机车而言均为国内首见。这些先进技术的引进和国产化，对后来中国国产电力机车发展造成重要影响。1992年，通过消化吸收6K、8K型电力机车技术，大同机车厂与株洲电力机车研究所成功试制了韶山7型电力机车。韶山7型机车大量采用了6K型电力机车的技术，其Bo-Bo-Bo轴式转向架、复励牵引电动机、Z型低位拉杆牵引装置等均直接借鉴自6K型机车；大同厂并在韶山7型基础上，先后研制了韶山7B型、韶山7C型、韶山7D型等一系列电力机车，以及ZD111、ZD120A型等复励牵引电动机。而株洲电力机车厂通过学习6K型电力机车的主电路系统，将不等分三段桥晶闸管相控调压技术广泛应用于韶山3型4000系、韶山4改型、韶山4B型、韶山6B型、韶山8型等国产电力机车 。此外，6K型电力机车使用的法维莱LV-2600型受电弓，由于重量轻、特性稳定、故障率低，因此也成为国产化的对象，被广泛用于中国“韶山”系列电力机车。

1990年代初起，随着世界上交流传动技术的成熟和所具有的优点，已经逐步成为国际上电力机车发展的必然趋势。为了加快中国电力机车从直流传动向交流传动的转换，中华人民共和国铁道部除了立项开发AC4000型交流传动电力机车，同时并考虑通过采用技贸结合、合资生产方式引进国外先进技术，尽快缩短中国与世界先进水平间的距离。早于1993年底，株洲电力机车厂已经与德国西门子交通集团开始就引进电力机车的技术、合作形式进行洽谈。
1997年3月底，中国机械进出口公司、中华人民共和国铁道部与西门子交通集团正式签订了20台交流传动电力机车的供货和技术转让合同，合同总值7000万欧元，由中国铁道部借用奥地利政府贷款支付 。该型机车被定型为DJ1型，其中“D”代表电力机车、“J”代表交流传动。DJ1型电力机车是由西门子公司以第二代“欧洲短跑手”（EuroSprinter）系列电力机车作为技术平台、在ES64F型电力机车（德国铁路152型电力机车）基础上，专门为中国铁路设计制造的双节重联八轴重载货运电力机车。机车采用交—直—交流电传动系统，采用了异步交流牵引电动机、水冷GTO牵引变流器、及“SIBAS 32”微机控制系统等技术。 根据合同规定，中国铁道部订购20台DJ1型电力机车，其中首3台（0001～0003）由奥地利西门子公司格拉兹工厂（Siemens SGP Verkehrstechnik GmbH）建造，并整车付运中国；其余17台（0004～0020）则由西门子公司和株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所合作，共同成立合资公司并通过技术转让负责本地组装生产。为此，株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所与德国西门子（中国）有限公司于1998年11月共同投资设立了株洲西门子牵引设备有限公司（STEZ），作为技术转让的承接单位，并负责生产交流传动牵引系统的关键部件，西门子公司向中方转让的技术主要涵盖车体、转向架、主变压器等部分 。DJ1型机车采用逐步提高国产化比率的方式，从第4台机车（首台国产化机车）开始采用国产化车体和屏柜组件；从第15台机车开始使用国产化的交流传动系统；最后一台机车尽量采用国产化零部件，包括转向架等。
首台DJ1型电力机车于2001年5月31日在格拉兹工厂竣工；三台进口机车于2001年底经海路运抵中国天津港。2002年7月8日，首台中国国内生产的DJ1型电力机车在株洲西门子牵引设备有限公司下线，时任中国铁道部总工程师王麟书和西门子交通集团机车部门总裁沃尔克·克费尔（Volker Kefer）出席了典礼 。至2003年7月，株洲西门子牵引设备有限公司生产的最后一台DJ1型机车出厂并交付使用。 2001年12月，首批三台从奥地利进口的DJ1型电力机车抵达中国后，其中0001号机车被送往中国铁道科学研究院北京环形铁道试验基地，进行各种型式和性能试验；0002号机车被送往株洲西门子牵引设备有限公司，用于生产技术的转让和培训工作；0003号机车配属郑州铁路局宝鸡机务段秦岭补机队，在宝成铁路秦岭北坡区段（宝鸡至秦岭）作为补机投入运用。根据机车在三年保修期内发现的故障和问题，西门子公司先后对机车车钩、齿轮箱、撤沙阀、控制线路、车顶渡板等部分进行改造，又改善了机车的控制软件。
为了缓解中国大陆煤电油运紧张的状况、使大秦铁路运煤专线尽快在2004年实现年运量1.5亿吨、2005年实现年运量2亿吨的目标，中国铁道部决定自2003年下半年开始在大秦铁路开行单元万吨重载列车，并进行了数次牵引运行试验；而在此前由于受到当时中国铁路技术条件限制，大秦线煤炭列车的牵引方式主要为韶山4型电力机车单机牵引5000～6000吨列车。2003年7月21日至27日，北京铁路局、中国铁道科学研究院合作，在大秦铁路使用两台DJ1型电力机车进行了万吨列车牵引及制动试验，对列车起动加速、紧急制动、坡停起动、列尾装置、变电所供电容量等各种方面进行测试；试验结果表明DJ1型电力机车具有双机牵引万吨列车的良好能力 。2003年8月，20台DJ1型电力机车全部改配属北京铁路局大同铁路分局湖东电力机务段；同年8月31日，DJ1型机车正式投入大秦铁路运用，担当万吨单元重载列车的牵引任务；2004年底，大秦线万吨单元重载空车车列的机车交路进一步延伸至北同蒲铁路和云岗支线。
2007年7月起，湖东机务段开始配属HXD1、HXD2“和谐”型大功率交流传动电力机车，担当大秦线2万吨组合重载列车的牵引任务。随着和谐型机车配属数量的增加，逐步替代了原来的DJ1、韶山4型电力机车，成为大秦线重载运输的主力车型。根据铁道部的安排，湖东机务段于2009年上半年间陆续调出所有DJ1型机车 ，改配属西安铁路局新丰镇机务段宝鸡运用车间（原宝鸡机务段）秦岭补机队，于2009年4月起再次在宝成铁路秦岭北坡区段投入运用，同时西安铁路局并调整了货物列车编组计划，使宝成线的货运牵引定数由2800吨提高到3500吨。
随着机车使用年限和运行公里数的增加，DJ1型机车从2009年开始陆续进入第一个大修周期。由于DJ1型机车并没有定点大修厂，其中修主要由宝鸡机车检修厂进行，而南车洛阳机车有限公司负责机车轮对大修。然而，由于DJ1型机车数量仅20台，造成小批量生产的国产零部件价格较高，而进口零件越趋缺乏的情况下，对机车检修造成困难，加之在大秦铁路中超负荷的运用，因此部分机车曾长期停机待修或封存。根据这一情况，宝鸡运用车间制定了“维持使用，损坏一台，报废一台”的原则，直至全部报废。截止2012年年底，共有12台机车封存并拆解部分零件供另外8台使用。尽管如此，8台在运用的机车依旧“带病工作”。
2013年3月末，DJ1型机车被全部停用封存（其中0015号机车封存于宝鸡电机段），补机任务全部由HXD3型电力机车以及少量SS4型电力机车担当。 DJ1型电力机车是双节重联的八轴大功率干线货运用电力机车，由两节完全相同的四轴机车通过中间车钩、橡胶联挂风挡、电气及空气重联管线等连接而成，之间并设有中间走廊连通，车顶设有25千伏高压连接线；每节机车是一个完整的独立系统；可由司机在任何一端司机室对两节机车进行控制。车体为焊接式整体承载结构，车内设备采用两侧屏柜化布置，并设中间贯通走廊。车顶外置设备较少，每节机车后部车顶设有一台单臂式受电弓，以及赛雪龙公司（Sécheron）的真空断路器、避雷器等高压设备。卧式牵引变压器安装于车底中部，与电抗器共用冷却油箱。司机室运用欧洲标准的人机工程学设计，适应单司机执乘，并成为了日后被中国铁道部广泛推广应用的标准化司机室设计基础。DJ1型机车采用了车体独立通风方式，从车顶顶盖夹层风道吸入冷风，向发热部件冷却后从车底排出，并维持机械间呈微正压，改善机车防尘效果及防寒性能。机车轴式为2×（Bo-Bo），持续功率为6400千瓦；机车标准轴重为23吨，并可以通过增加压铁提高到25吨；机车并设有“加速模式”，当牵引列车启动时机车最大功率可达到8100千瓦，使用时间限制为十分钟，以提高列车启动加速能力。
DJ1型机车出厂时均使用西门子8WL0-138-6YG69型受电弓。自2004年2月份起，运用单位发现一些受电弓出现裂纹及转轴弯曲等问题，为保障行车安全遂委托路外单位研制了国产的XD-200型受电弓。四台XD-200受电弓分别安装在4辆机车上进行运用试验；至2006年，所有DJ1型机车均在中修期间陆续改用XD-200型受电弓，并陆续被推广至后期的韶山4型、韶山8型、韶山9型等电力机车使用。 DJ1型电力机车是交—直—交流电传动的单相工频交流电力机车，每节四轴机车的主电路由主变压器、牵引变流器、牵引电动机三大部分构成。接触网导线上的25千伏单相工频交流电电流，经受电弓进入机车后经过主断路器再进入主变压器，交流电经过主变压器的三个牵引绕组后，分别向三组四象限脉冲整流器供电并整流为直流电，然后经过两组并联工作、电压为2400～2600伏的中间直流回路，再由两个牵引逆变器转换成三相交流电输出，分别向两台转向架上的四台异步牵引电机供电，使牵引电动机产生转矩，将电能转变为机械能，经过齿轮的传递驱动轮对。
机车采用了西门子公司开发的VVVF牵引变流器，每节机车均有一台牵引变流器柜，内部包含了3个四象限整流器、2个逆变器以及中间电路电容器、保护模块、牵引控制单元（TCU）等设备。其中四象限整流器和逆变器由相同的功率控制模块组成，采用了与ES64F型电力机车相同的水冷GTO模块（4.5kV/3kA）。DJ1型电力机车采用西门子公司的1TB2624型鼠笼式三相异步牵引电动机，额定功率为817千瓦，冷却方式为强迫通风，采用直接转矩控制（DTC）。此外，DJ1型机车也继承了西门子交流传动系统的特点，当机车起动加速时其GTO牵引变流器会发出音阶磁励音，与ES64U2型电力机车类似。 每节机车拥有两台二轴转向架，是以ES64F型电力机车的转向架为基础设计。转向架构架采用钢板焊成箱形结构的“H”型构架，轮对轴箱采用拉杆定位。一系悬挂采用螺旋弹簧；二系悬挂为高挠螺旋圆弹簧配橡胶垫，并设有垂向液压减振器。牵引力或制动力通过中间低位推挽式斜拉杆牵引装置传递。牵引电动机采用滚动轴承抱轴式半悬挂、单边刚性直齿传动。基础制动装置为轮盘制动；停放制动装置为蓄能制动。

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当涂县17050184327： 电力机车的发展史 - ？
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当涂县17050184327： 中国电力机车的发展四个阶段(详细) - ？
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当涂县17050184327： 电气化铁道的电力机车是有关哪些的? ？
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当涂县17050184327： HXD1D型电力机车,你见过吗? - ？
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当涂县17050184327： 从蒸汽机车到电力机车这个发展过程是什么样的? ？
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当涂县17050184327： 火车的种类与型号 - ？
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