规避与嵌合——中国型电力机车初探

本文资料主要援引自：

《四十年中国铁路机车大全》 主编：宋又杰 中国铁路机车车辆工业总公司

《南车戚墅堰机车有限公司年鉴》（2009） 主编：《南车戚墅堰机车有限公司年鉴》编委会

《中国铁路机车车辆工业(1949-1988)》 铁道部机车车辆工业总公司 铁路机车车辆工业企业管理协会 1989年中国铁道出版社

写下这篇文章的主要目的，旨在对中国型电力机车的基本数据及测试/运用情况进行简单梳理与总结。在此过程中，一些猜想会以被注明的方式写下，供大家参考讨论。

当观察中国自制柴油和电力机车的历史时，如果我们取建设型柴油机车制造完成的1958年为上限，以东风型柴油机车开始量产的1964年作为下限则不难发现，在二十世纪五十年代末至六十年代初期（及中期）的这段时间不仅是中国自制柴油机车和电力机车的起始点，更是一段机车型号爆发式增长的时期。但是也正是这段时期，有两个问题始终在干扰着中国国产柴油机车与电力机车的发展。

首先就是柴油机的可靠性，在这一时期至少有五种型号柴油机被装用于机车上，它们为仿制国外型号的柴油机而成，但它们中的大多数在实地运行试验之后都被发现存在有可靠性低下，耗油量和故障率高的问题，这也导致了这些机车几乎都没有量产。

第二是用于电力机车（即1958年下线的6Y1型电力机车）整流的引燃管由于工艺水平不到位，不仅质量不稳定，寿命短，使用时还会出现逆弧的问题。而且牵引电机本身在运行时也存在电机环火的问题（后来甚至发现其仿制原型，即苏联НБ410型牵引电机本身就有设计缺陷）。这些缺陷在当时对柴油机车与电力机车的发展产生了巨大的阻碍。

因此在这种局面下，一个想法就被提上了日程——能否存在一个方案，使得我们可以制造一种能够直接避开上面两个问题（缺陷的柴油机与不可靠的整流系统）的机车。

正是秉承着这样的一个想法，戚墅堰机车车辆厂在1960年制造出了中国型电力机车。这是一种有些奇特的液力传动小型电力机车，采用非承载式车体和板式车架，无转向架，三根车轴依靠摇连杆连为一个整体并且向外传递牵引力。我找到了它出厂时的照片，这也是为数不多的可以证明它的确真实存在过的照片之一：

中国型电力机车虽然看起来非常类似工矿企业使用的工业直流电机车，但这种电力机车使用的是中国电力机车一贯使用的25kV，50Hz的单相交流电而非1500V直流电，所以从这个角度讲我们可以将它归入到国产电力机车的型号序列中。中国型电力机车只在1960年被制造了一台，而且目前尚没有资料可以证明该车在机务段进行过运用考核。

通过已经找到的资料，我们可以基本还原出中国型电力机车的一些数据和情况：

这种电力机车的车钩中心线间距为12100mm，车宽3200mm，高4000mm，只有一个位于机车中部的驾驶室，驾驶室的上方安装一架双臂受电弓。以驾驶室为界，车体可以分为前后两个机械间，一大一小，前部较大的为动力间（上图靠近镜头的一侧），后部较小的为电气冷却间（远离镜头的一侧），车下为三根动轮轴，以摇连杆连接为一个整体，动力输出端位于第二与第三动轮轴之间，是一个齿轮变速箱，通过万向轴连接车内的液力变矩器。由于采用了板式车架，机车的总轴距与固定轴距一致，均为4700mm，可以在最小半径为80m的曲线上运行。以下是中国型电力机车的布置图，注意左侧较大的动力间和右侧较小的电气冷却间，在电气冷却间上方还有相应的线路存在，用来将受电弓取得的电送入下方的变压器：

从上图中我们可以发现，中国型电力机车装备的唯一一台电动机并非直接和车轴有接触，而是安放于机车前端，通过液力变矩器连接调速齿轮箱，进而以摇连杆驱动所有三根车轴。这样一来，调速工作就完全依靠变矩器的调节实现，而电动机只需以1000r/min的恒速运转就可以。或者说，中国型电力机车的工作机制是电动机带动液力变矩器，由液力变矩器进一步带动调速齿轮箱，进而驱动车轮的——这基本上来说就是将一台液力传动柴油机车的发动机由柴油机直接替换成电动机所形成的电力机车。

中国型电力机车采用的电动机是一台336kW的单相交流同步电动机，工作电压为3.5kV，工作频率是和接触网电压相同的50HZ，这也就意味着该型电力机车完全不需要整流设备，只需要一台变压器和相应的配套设备就可以工作。事实情况也的确如此，这台电动机与液力变矩器和相应的辅助设施例如启动电机，励磁器，水泵油泵电机组和热交换机之类安放于机车前部的动力间，而变压器，高压电气柜，散热器和劈相机（给散热器电机）安装于后部的电气冷却间。全套设备安装完毕之后，机车的整备质量可以达到42t。

我们可以把上述的结构简化一下得到下面的示意图，从左到右依次为单相同步牵引电机，液力变矩器，驾驶室（以及同位置的低压柜+调速齿轮箱），变压器和散热器。

中国型电力机车的走行部分和一般的机械传动机车差异不大，调速齿轮箱的动力输出端通过摇连杆与三根动轮轴连接在一起用以输出动力。这种机车的轮径为1000mm——有别于通常我们所见的机车的1050mm轮径——轴重14t，输出功率为330.97千瓦（450马力），最高时速每小时80km，在时速20km的情况下牵引力为4900kg，60km的情况下为2500kg。我们把照片调亮可以看到中国型电力机车的走行部励磁柜，齿轮箱的动力输出端在第二与第三动轮之间，注意配重的存在：

除此之外，中国型电力机车也拥有一套再生制动设备，具体工作机制可以看做是动力输出的逆过程，产生的电力可以返回接触网。另外出于湿滑情况下增加粘着的考虑，机车携带400kg的砂。

在上述出厂照片之后，我们还找到了另一张难能可贵的照片，这张照片展示了中国型电力机车的电气冷却间一侧（较短一侧），可以看到此时的中国型电力机车处于落弓状态，且两侧车头处的排障器也被拆下。画面中靠近镜头的一侧即为电气冷却间，请注意这一侧车身的散热百叶窗以及散热风扇的圆柱形风道，在车身顶部也可以看到绝缘瓷瓶存在。有趣的是，在戚墅堰机车车辆厂的年鉴中，中国型电力机车被描述为“QDY型”电力机车：

中国型电力机车自1960年制造完毕以后，先在戚墅堰机车车辆厂内进行了试车，但当时的戚墅堰机车车辆厂内并无现成的电气化试车线，因此替代方案是在厂内架设了60米的供电架空线缆，然后使用3.3kV，50HZ的单相交流电越过变压器直接驱动牵引电机（注意此处并没有使用设计上的25kV交流电）进行试验的，随后又在同一年送至北京环行铁道实验基地进行了牵引50t励磁柜，120t和130t列车的性能试验以及后续的阻力实验，实验结果尚可。

可以看到中国型电力机车作为一个替代方案在一定意义上规避了中国机车自行研制早期出现的柴油机与整流设备不可靠的问题，并且简化了机车的结构（实际上在一开始中国发展液力机车的其中一个原因也是因为铜的缺乏）。但这样一个模仿液力传动柴油机车的结构同时也带来了机车整体效率底下的问题（在这里并不光是液力传动本身功率损失所致），故而实际上也没有量产的必要性。而在1964年大连机车厂开始生产装备了改进后性能稳定的10L207E型二冲程柴油机的东风型柴油机车，1966年株洲电力机车厂将6Y1型4号车以硅整流器替换引燃管整流器并逐步稳定性能增加可靠性以后，这两个关键缺陷被攻破，东风型和韶山1型的量产也逐渐为日后机车的研发铺平了道路。至此，中国型这种特殊的替代方案也正式停止了它的作用。