【科普】【扩展】来自黑海之滨的“奥林匹斯”——俄罗斯铁路EP20型电力机车

八卦谈佚名 ▪ 2022-11-23 10:42:32

文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵称：宁柳跨越）

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——谚语

阅读前之提示

直—直流电传动：指电力机车从直流电气化铁路接触网受流，向直流牵引电动机供给直流电。朝鲜铁道省强行军型电力机车为直—直流电传动形式。
直—交流电传动：指电力机车从直流电气化铁路接触网受流，经过逆变后，向交流牵引电动机供给交流电。俄罗斯铁路2ES10型电力机车为直—交流电传动形式。
交—直流电传动：指电力机车从交流电气化铁路接触网受流，经过变压—整流后，向直流牵引电动机供给直流电。本文提及的俄罗斯铁路VL65型和EP1型电力机车为交—直流电传动形式。
交—交流电传动：指电力机车从交流电气化铁路接触网受流，无需经过变压—整流—逆变，直接变频后向交流牵引电动机供给交流电。瑞士联邦铁路Ee 3/3型电力机车为交—交流电传动形式。
交—直—交流电传动：指电力机车从交流电气化铁路接触网受流，经过变压—整流—逆变后，向交流牵引电动机供给交流电。欧洲隧道公司9型电力机车为交—直—交流电传动形式。
多电流制电力机车：本文提及的“多电流制”，是指采用直—交流电传动和交—直—交流电传动，但受流电压为两种或两种以上的电力机车。本文提及的俄罗斯铁路EP20型电力机车即为多电流制电力机车。
俄罗斯联邦新切尔卡斯克电力机车制造厂在文中简称“NEVZ”⑴。
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资料参考来源

《Пассажирские электровозы серии ЭП20》，Ye.R.Abramov 著，《Электроподвижной состав отечественных железных дорог》，第265页~第267页
《EP20 — List of the vehicles — TrainPix》：https://trainpix.org/list.php?mid=349
《Электровоз ЭП20 | PROлокомотив》：https://prolokomotiv.ru/elektrovoz-ep20.html
《ЭП20 «Олимп»》：https://tmholding.ru/products/passazhirskie/multisistemnye-ep20/
《Новочеркасский электровозостроительный завод》：https://www.nevz.com/ep20.php
《ООО "Международное Деловое Сотрудничество". Проектирование и производство инновационных решений в сфере железнодорожного транспорта. ЭП20 Модульная кабина машиниста》：http://www.mdc-design.com/ru/projects/21.html
《Последний рывок | Выпуск газеты Гудок от 2012.07.12 | 1 полоса : Машиностроение》：https://gudok.ru/newspaper/?ID=681519

概述

“奥林匹斯”EP20型电力机车，是俄罗斯联邦运输机械控股集团与法国阿尔斯通公司于2007年起研制，并于2011年推出的一款双电流制干线客运电力机车。采用交流传动以及三相交流异步电动机的本型电力机车，由NEVZ制造。截至2020年7月，NEVZ制造了77台EP20型机车，全数交付俄罗斯铁路。

背景

由于历史原因，苏联电气化铁路有直流3 kV和交流25 KV 50 Hz两种供电制式，为此，苏联铁道部在直流电区段和交流电区段的交界处设置网压转换站。由直流电力机车牵引的列车进入这种车站停车后，直流电力机车摘钩离开，列车所在股道的接触网网压切换为交流电压，交流电力机车再进入股道挂车；反之亦然。

然而，转换接触网网压以及更换本务机车需要很长时间。这样一来，使用双电流制电力机车的必要性愈发明显。为此，NEVZ在VL10型以及VL80型电力机车的基础上，于20世纪60年代后期推出双电流制VL82型电力机车，但此型电力机车仅生产了91组。

苏联解体后，NEVZ应俄罗斯联邦铁道部要求，通过修改VL85型电力机车的齿轮比的形式，于1992年研制出VL65型电力机车；1999年，NEVZ研制出EP1型电力机车。但应当注意的是，VL65型和EP1型电力机车均为交—直传动电力机车，不适用于直流电气化铁路。

NEVZ在先后推出VL65型和EP1型电力机车的同时，与德国-瑞士Adtranz跨国公司及其继承者——加拿大-德国庞巴迪运输公司合作，于1998年推出适用于直流3 kV和交流25 kV 50 Hz的双电流制干线客运EP10型电力机车。然而，由于电气技术的过时以及许多部件的可靠性不高，俄罗斯铁路拒绝进一步采购此型电力机车，所以到2006年停产时EP10型机车只制造了12台。

有鉴于这样的情况，俄罗斯铁路需要推出新的双电流制电力机车。新的机车被定型为EP20型。与EP10型机车一样，EP20型机车将配备异步牵引电动机和再生制动系统，以降低运营成本并具有类似的技术特性，同时满足对安全性和可靠性更高要求的欧洲电力机车标准，为司机提供舒适的工作环境。

研制和生产

2007年，俄罗斯运输机械控股集团与法国阿尔斯通公司签订了制造EP20型电力机车合作协议。对于新型电力机车，双方从新设计车体、带防撞系统的司机室、转向架、牵引电机，控制和监控系统、制动器和机械设备，并很快就开始制造和测试。

阿尔斯通公司根据俄罗斯标准和运行条件的要求对牵引逆变器进行了改造。电力机车的最终设计已于2010年准备就绪，5月，俄罗斯铁路签署了一份价值约10亿欧元的200台EP20型电力机车供应合同。

EP20-001号机车于2011年4月于NEVZ建造完毕，其后通过了全俄电力机车研究与设计院以及全俄铁道运输科学研究院环形铁道的测试。从2011年10月到2012年1月，EP20-001号机车对在冬季的运行进行了测试。

2012年上半年，EP20-002号机车在十月铁路局管内以200-220 km/h的速度进行运行和牵引能量测试，在此期间它的最高时速达到230 km/h。同年9月，机车认证终于完成，这使得开始批量生产成为可能；当年年底制造了6台机车。

2013年，NEVZ制造了30台EP20型机车，成为本型机车产量最多的一年。但随着2014年以来俄罗斯的货币危机和进口部件价格上涨导致电力机车价格过高，机车产量再次大幅下降。截至2021年2月为止，NEVZ制造了77台EP20型电力机车。所有已交付的EP20型电力机车目前集中配属于莫斯科铁路局莫斯科-梁赞调车机务段，北可到彼得罗扎沃茨克，南可到索契，东可到喀山，西可到布列斯特⑵。

设计概况

EP20型电力机车采用Bo-Bo-Bo轴式、交—直—交流电以及直—交流电双制式传动、IGBT模块以及DTA-1200型三相异步牵引电动机，额定功率为7200 kW。

EP20型机车有2种不相同的齿轮比：

“高速”齿轮比为89:22=4.055，构造最高速度为200 km/h，当以最大速度运行时，可牵引最多17节客车车厢。EP20-002号~EP20-018号、EP20-046号~EP20-048号和EP20-077号机车尽管可以采用这样的齿轮比，但实际运行中仍按“普通”齿轮比运行。
“普通”齿轮比为93:18=5.167，构造最高速度为160 km/h，当以最大速度运行时，可牵引最多24节客车车厢。上开机车之外的其他机车即采用这样的齿轮比⑶。

机车车顶有4个受电弓：靠近机车中部的2个受电弓接受3 kV直流电；靠近两端司机室的2个受电弓接受25 kV交流电。