ChS2 型電力機車

ChS2 型電力機車（ЧС2）是蘇聯鐵路的幹線客運電力機車車型之一，適用於供電制式為 3 千伏直流電的電氣化鐵路，也是斯柯達公司為蘇聯鐵路所提供數量最龐大的電力機車車型。

1950 年代起，按經濟互助委員會分工，蘇聯向東歐國家出口幹線柴油機車，而從捷克斯洛伐克進口電力傳動調車柴油機車和客運電力機車，ChS2 型電力機車為其中之一。ChS2 型電力機車是斯柯達公司於 1958 年研製成功的準高速客運電力機車，軸式 Co-Co，設有牽引電動機磁場削弱、電阻制動等。至 2000 年代，部分機車進行了現代化，包括更換新車體、升級微機控制等。

發展歷史

1.1 原型車（25E0）

1957 年，捷克斯洛伐克國家鐵路為了滿足國內鐵路過載貨運的需要，要求斯柯達公司在 E 499.0 型電力機車基礎上研製新型六軸貨運電力機車。1958 年 9 月，斯柯達公司比爾森工廠試製了首臺樣車，工廠設計代號為 23E，並交付捷克斯洛伐克國鐵進行試驗，新機車被定型為 E 699.0 型電力機車，最高執行速度為 120 公里 / 小時。與此同時，蘇聯鐵路也急需一種最高執行速度大於 120 公里 / 小時的六軸客運電力機車，以滿足特快旅客列車的牽引要求。根據蘇聯鐵道部的要求，斯柯達公司在 E 699.0 型電力機車基礎上，於 1958 年底試製了首兩臺樣車，工廠設計代號為 25E0，機車總體結構、電氣部件與 E 699.0 型電力機車基本相同，但採用了寬軌轉向架，傳動齒輪比改為 1.951，使機車設計速度達到 160 公里 / 小時，新機車被定型為 ChS2 型。

ChS2 型電力機車是六軸幹線客運電力機車，採用雙司機室的鋼結構車體，並在車體兩側各設有六扇玻璃窗以便機械間採光，機車車頂設有兩臺雙臂式受電弓。機車走行部為兩臺三軸轉向架，轉向架具有中心銷，軸箱採用雙列角接觸球軸承；一系懸掛裝置由均衡梁和螺旋彈簧組成，二系懸掛裝置由鋼板彈簧旁承組成，車體的全部重量透過四個旁承坐落在前、後轉向架構架上，重量再經由橡膠堆傳遞到軸箱和輪對上。牽引力和制動力透過中心銷向車體底架傳遞。轉向架相對於車體具有最大 60 毫米的橫動量，而兩臺轉向架之間並設有聯接裝置，以便透過小半徑曲線。此外，為了減少輪緣磨耗，每臺轉向架的中間軸輪對的輪緣厚度均減少了 10 毫米。

首兩臺 ChS2 型電力機車原型車採用 AL-4846zT 型直流牽引電動機，小時功率為 596 千瓦，持續功率為 508 千瓦，額定電壓 1500 伏，為網側輸入電壓的一半。機車對牽引電機採用串 — 並聯換接、增減串聯電阻進行調速，牽引電動機可採用全串聯、串 — 並聯、全並聯三種聯接方式，透過分流電阻進行轉換，每種聯接方式均可使用五級磁場削弱，削弱率分別為 80%、65%、50%、40%、35%。機車的調速控制透過排列在凸輪軸上的兩排共 39 個接觸器組進行，控制器具有零位、預備位、40 個執行級位及 6 個過渡級位，其中 22、33、40 位為經濟執行位。高速斷路器、過載繼電器負責對機車主電路和輔助電路的防短路、防過載保護。牽引電機和制動電阻的冷卻裝置是兩個離心式風機，由直流電動機驅動，額定電壓為 3000 伏，風機有低速（冬季）和高速（夏天）兩種工作模式。機車最大設計速度為 160 公里 / 小時，最大運用速度為 140 公里 / 小時；小時制持續速度為 72.4 公里 / 小時，持續牽引力為 17.3 噸（169 千牛）；持續制持續速度為 76.1 公里 / 小時，持續牽引力為 14.3 噸（141 千牛）。

1958 年 12 月，001、002 號樣車送抵莫斯科，隨後在莫斯科鐵路局莫斯科 — 庫爾斯克客運機務段（ТЧЭ-1）投入運用考核，擔當莫斯科至布良斯克州斯庫拉託瓦區段的旅客列車牽引任務；002 號機車並在莫斯科鐵路局管內謝爾普霍夫至奧廖爾、十月鐵路局管內克林至特維爾區段進行了牽引試驗；試驗列車為 19 輛大編組、總重 1060 噸的旅客列車，列車在 8～9‰的長大坡度上的均衡速度可達到 100～110 公里 / 小時，平直道上的最高速度可達到 140 公里 / 小時。但試驗過程中也發現了一些問題，轉向架構架的焊縫應力集中部位等多處出現裂紋，對行車安全造成一定影響。

1.2 原型車（34E0）

根據首兩臺樣車的試驗結果，並結合 ChS3 型電力機車的研製和運用經驗，斯柯達公司於 1961 年生產了經過較大改進的 003、004 號機車，工廠設計代號為 34E0。其轉向架構架採用強度較高的型材焊接而成，從而避免開裂；車內輔助機械裝置的佈局進行了調整，起動電阻元件採用了重量較輕的費赫拉爾鐵鉻鋁高電阻合金，取代了原本使用的鑄鐵電阻元件；同時又改用功率更大、與 ChS3 型電力機車相同的 AL-4846eT 型牽引電動機，小時功率為 700 千瓦，持續功率為 618 千瓦，傳動齒輪比改為 1.75。機車的調速控制器也經過重新設計，減少接觸器數量以提高可靠性，經濟執行位改為 20、33、42-I 位。此外，為了改善和方便機車的維護，控制電路系統採用了插拔式端子聯結器。機車小時制持續速度為 91.5 公里 / 小時，持續牽引力為 16.5 噸（161.8 千牛）；持續制持續速度為 96.9 公里 / 小時，持續牽引力為 13.7 噸（134.4 千牛）。ChS2 型 003、004 號機車並於 1963 年中運抵蘇聯，並在列寧格勒至小維舍拉區間進行了試驗，最高試驗速度達到了 160 公里 / 小時；1965 年改配屬古比雪夫鐵路局。

1.3 ChS2（34E）

1962 年，斯柯達公司開始批次生產 ChS2 型電力機車，工廠設計代號為 34E1。與首四臺樣車相比，量產車採用了符合蘇聯鐵路規範和標準的司機控制檯、空氣制動閥、空氣分配器等裝置。1962 年起，先後開始生產設計代號為 34E2（012～204）、34E3（205～231、233～243）、34E4（244～304）的 ChS2 型電力機車。

1.4 ChS2T（53E）

在此期間，斯柯達公司試製了 ChS2 型 232 號機車，工廠設計代號為 53E0；機車加裝了電阻制動裝置，並更換了部分電子元件和司機控制器。當機車使用電阻制動工況時，由於制動電阻的功率、冷卻能力有限，六臺牽引電動機只有其中四臺並聯，變成發電機向兩組制動電阻供電，電機勵磁電流由蓄電池提供，制動功率為 1200～1300 千瓦。1964 年夏季，這臺機車在十月鐵路局投入試驗執行。完成試驗後，斯柯達公司開始批次生產帶有電阻制動的 ChS2T 型電力機車，工廠設計代號為 53E1。1964 年至 1965 年，斯柯達公司為蘇聯鐵路提供了數百臺 ChS2T 型電力機車，而早期生產的 ChS2 型電力機車也相繼加裝了電阻制動裝置。ChS2（34E）、ChS2T（53E）型電力機車外觀上幾乎毫無分別，但 ChS2T 型機車的車內裝置佈置和電氣系統已有較大變化，採用雙邊貫通走廊以便巡視和檢查裝置；牽引電機串 — 並聯換接時採用橋式電路進行轉換，令機車調節速度時儘量使牽引力變化平滑，減少對車鉤和傳動齒輪的衝擊。

1.5 ChS2M（53E3）

1965 年，斯柯達公司按蘇聯鐵道部的要求，試製兩臺 ChS2 型高速客運試驗機車，被定型為 ChS2M 型，車號為 565、566 號，其傳動齒輪比改為 1.52，使機車最高執行速度提高至 160～180 公里 / 小時。機車小時制持續速度為 105.3 公里 / 小時，持續牽引力為 14.3 噸（140.2 千牛）；持續制持續速度為 111.5 公里 / 小時，持續牽引力為 12 噸（117.7 千牛）。1966 年 3 月，兩臺機車在十月鐵路局進行了試執行，期間最高試驗速度達到 205 公里 / 小時，至 1971 年 2 月又創造了 220 公里 / 小時的紀錄。

1.6 運用

至 1973 年，斯柯達公司已經交付了 942 臺 ChS2 型電力機車，其中 718 號機車是斯柯達公司為蘇聯鐵路提供的第 1000 臺 ChS 系列電力機車，而 888 號機車是斯柯達公司所生產的第 3000 臺電力機車。ChS2 型電力機車在蘇聯鐵路投入運用初期，主要配屬於莫斯科鐵路局、南方鐵路局、頓涅茨克鐵路局和十月鐵路局，擔當莫斯科至哈爾科夫、伊洛瓦伊斯克、列寧格勒間的客運牽引任務。此後，ChS2 型電力機車的使用範圍不斷擴大，包括莫斯科 — 梁贊 — 古比雪夫 — 庫爾幹區段（莫斯科鐵路局、古比雪夫鐵路局、南烏拉爾鐵路局擔當）、莫斯科 — 亞歷山德羅夫 — 雅羅斯拉夫爾 — 丹尼洛夫區段（莫斯科鐵路局、北方鐵路局擔當）、以及莫斯科至蘇希尼奇、維亞濟馬、弗拉基米爾（莫斯科鐵路局、高爾基鐵路局擔當）等地的客運列車，到後來也開始配屬於斯維爾德洛夫斯克鐵路局、第聶伯河沿岸鐵路局、西西伯利亞鐵路局。

1.7 現代化

1960 年代至 1980 年代，ChS2 型電力機車在很長時間成為了蘇聯直流電氣化鐵路運用最廣泛、最具標誌性的客運電力機車。1990 年代初蘇聯解體以後，ChS2 型電力機車分別被俄羅斯和烏克蘭的鐵道部門接收。由於兩國鐵路技術裝備更新的進展緩慢，導致機車車輛老化問題嚴重，為了減輕購置新型機車車輛的財政壓力，烏克蘭鐵路和俄羅斯鐵路對部分現有的 ChS2 型電力機車進行維修和翻新工作，以延長機車車輛的使用年限。

俄羅斯鐵路的 ChS2 型機車翻新工作主要由雅羅斯拉夫爾電力機車廠（ЯЭРЗ）進行，翻新後的機車改稱 ChS2K 型電力機車，除了改為採用重新設計製造的車體外，傳動齒輪裝置也改用與 ChS7、ChS8 型電力機車相同的部件，而其餘大部分仍然和原來相同。雅羅斯拉夫爾電力機車廠也為 ChS2T 型電力機車（設計代號 53E）提供了更全面的現代化方案，除了替換舊車體、更換電子器件外，機車並安裝了具有接觸器控制單元的微機控制系統（МСУЛ）。此外，雅羅斯拉夫爾電力機車廠並提供了另一種 ChS2K-E 的現代化方案，為機車裝設 “統一自動執行和控制系統”（ЕСАУП），系統可根據列車執行時刻和區間閉塞自動調節適當的執行速度，降低機車電力消耗。而烏克蘭鐵路的 ChS2 型機車翻新工作由扎波羅熱電力機車廠（ЗЭРЗ）進行。