韶山 4 型電力機車

韶山 4 型電力機車（SS4），是中國鐵路使用的一種電力機車，由株洲電力機車廠設計製造。韶山 4 型是 6400 千瓦八軸貨運電力機車，也是中國鐵路第三代（無級調壓、交 — 直流電傳動）電力機車的首型機車。

發展歷史

1.1 背景

韶山 4 型電力機車的研製始於 1980 年代初。中國實行改革開放政策之後，鐵路運輸負荷十分沉重，在一些主要幹線上由於列車牽引噸數和貨車軸重受到多年來形成的裝置方面的限制，運輸能力嚴重不足。從 1980 年代初開始，中國正式開始鐵路過載運輸的研究和實踐。1983 年 2 月 11 日，國家經貿委下達了中國鐵路重點科技攻關專案 ——“鐵路過載列車成套技術的研究”，並相繼列入 “六五” 期間的國家重大攻關及國家重大裝備專案。1983 年 5 月 14 日，中華人民共和國鐵道部發布了中國鐵路第一部《鐵路主要技術政策》，提出 “逐步提高列車重量” 的目標。

1.2 研製

1981 年，鐵道部下達《韶山 4 型電力機車設計任務書》，由鐵道部株洲電力機車工廠及株洲電力機車研究所承擔研製工作，並於 1983 年被列入 “鐵路過載列車成套技術的研究” 中分項之一，同年 5 月鐵道部在株洲電力機車廠召開了韶山 4 型電力機車設計審查會議，通過了機車的設計方案。1985 年 9 月第一臺韶山 4 型電力機車（SS4-0001）落成，是當時中國國內功率最大的貨運電力機車。首臺機車在株洲電力機車工廠試驗線進行了初步調整後，於 1986 年初赴北京，在鐵道科學研究院環形鐵道試驗基地進行全面試驗考核，其中包括機車稱重、牽引試驗、動力學試驗等專案，試驗中發現的故障和問題為同年年底生產的第二、第三臺機車的改進設計提供了依據。1987 年初，鐵道部組織了對韶山 4 型電力機車的鑑定試驗，韶山 4 型 0001 號機車在北京鐵路局管內京包鐵路投入 10 萬公里運用考核，擔當大同至張家口的電氣化區段貨運任務；0002、0003 號機車則進行了整機鑑定試驗及十大主要部件的型式試驗考核。1988 年 6 月 15 日，韶山 4 型電力機車通過了國家級產品鑑定，鑑定會議認為，韶山 4 型機車效能指標達到了 1980 年代初期國際上直流相控電力機車先進水平。

完成技術鑑定後，韶山 4 型機車於 1989 年開始投入批次生產，並於同年獲國家科技進步一等獎。韶山 4 型採用經濟四段半控橋閘流體相控平滑調壓，具有兩級電阻制動和恆速、恆勵磁控制，使用 800 千瓦直流牽引電動機、雙軸轉向架、水平牽引拉桿等技術。但由於從研製到大批次生產的過程時間較短，初期生產的機車存在較多質量問題。經過調整生產工藝後，自 1990 年代生產的韶山 4 型機車質量大為提高。

1.3 改進

在研製韶山 4 型的過程中，中國也於 1980 年代中期分別從歐洲、日本、蘇聯購買了 8K、6K、8G 型電力機車，均為當時世界上技術最先進的直流相控電力機車系列。在購買 8K、6K 型機車的同時，中國同時引進了相關技術，應用於後來研製的一系列國產電力機車。

1991 年，株機廠透過模仿 8K 型、6K 型機車的微機控制系統，為韶山 4 型 0038 號機車進行了實驗性加裝微機控制的技術改造，成為中國鐵路第一臺採用微機控制的國產電力機車。這臺機車於 1992 年初在寶成鐵路投入執行，雖然微機系統的使用者介面、抗干擾能力仍有不足之處，但控制性能已達到設計要求，其研製和使用經驗後來成為了韶山 8 型電力機車微機控制系統的基礎和改進方向。

1993 年，株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所針對早期韶山 4 型電力機車的主要問題，從韶山 4 型 0159 號機車開始進行重大改進，研製了韶山 4 改進型機車（SS4G），同年開始批次生產，但規範的機車型號仍統一為韶山 4 型電力機車。韶山 4 改型吸收了 8K、6K 型機車的電氣技術，其質量、可靠性比韶山 4 型有較大提高，機車改為採用不等分三段橋相控調壓，機車控制為恆流恆速特性控制，採用中央低位斜杆牽引裝置，增加功率補償、加饋電阻制動等。

1997 年，株機廠根據《鐵道部 SS4 型電力機車合同書》的技術規範要求，從韶山 4 型 0480 號機車開始進行另一次改進。主要改進為更換新型號的主斷路器、交流接觸器、速度感測器等，並按照鐵道部的指示，在每節機車安裝一套完整的安全裝置，由地面感應器、數字化通用式機車訊號機、訊號配線盒、機車訊號顯示器、監控記錄裝置（LKJ）和監控顯示器等部件組成。兩套裝置完全獨立，機車正常運用時僅需要使用其中一套。

2004 年，由株機所和大連機車車輛廠共同研製了韶山 4 改型網路重聯貨運機車。韶山 4 改型網路重聯機車是繼韶山 3B 型電力機車之後另一次以網路技術改造傳統機車。原來的韶山 4 改型機車的重聯採用硬連線方式，控制系統為模擬控制。網路重聯機車採用微機控制系統，除內重聯外還實現了機車的外重聯，即透過網路將 2 臺韶山 4 型機車重聯，組合成 16 軸過載貨運重聯機車車組。兩臺機車車內所有的智慧裝置，如智慧顯示器、微機控制裝置、機車邏輯控制單元（LCU）、機車綜合資訊處理裝置、中央控制單元（CCU）、列車執行監控裝置等均可以透過車輛匯流排連線。韶山 4 改型網路重聯貨運機車在同年年底於大秦鐵路投入運用。2004 年 12 月 12 日，大秦鐵路首次進行 2 萬噸過載組合列車試驗取得成功，過載試驗貨運列車由 4 臺韶山 4 型機車牽引 4 組 5000 噸列車組成。

根據鐵道部統一安排，株洲廠向國內其他機車廠轉讓了韶山 4 改型圖紙和生產技術。株洲電力機車廠在 1993 年至 2006 年共生產韶山 4（改）型機車 946 臺（SS4-0159～1104）；大同機車廠在 1994 年至 2006 年生產了 168 臺（SS4-6001～6168）；資陽機車廠於 2001 年試製了 2 臺（SS4-3001～3002）；大連機車車輛廠在 2001 年至 2006 年生產了 233 臺（SS4-7001～7110、SS4-7121～7243）。截至 2006 年，四家工廠累計生產了 1347 臺韶山 4 改型電力機車。

此外，早期生產的首批 158 臺韶山 4 型電力機車於返廠大修時均陸續將內部電路系統改為韶山 4 改型的不等分三段順控半控橋式電路，但轉向架仍然保留採用水平牽引拉桿。

1.4 衍生型

1995 年，株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所在韶山 4 改型機車的基礎上，研製成功韶山 4B 型電力機車。韶山 4B 型機車消化吸收了 8K、6K 型機車的先進技術，並採用與韶山 6B 型電力機車相同的牽引電動機、懸掛系統、微機控制等。1997 年，株洲廠、株機所又研製了韶山 4C 型電力機車，為 25 噸軸重實驗性電力機車。

技術特性

韶山 4 型電力機車是雙機重聯的 8 軸大功率幹線貨運用電力機車，由兩節完全相同的四軸機車透過中間車鉤和橡膠聯掛風擋連線而成，之間設有內部電氣重聯控制電纜和空氣制動系統的重聯控制風管，車頂並設有 25kV 高壓連線線，可由司機在任何一端司機室對機車進行控制，兩節機車也可以分離作為兩臺四軸機車獨立執行。機車持續功率 6400 千瓦，軸式為 2×（Bo-Bo），機車兩端並設有重聯裝置，可以與另外一臺八軸電力機車連線，進行重聯執行，以提高總牽引力進行長大列車過載牽引。機車的主傳動系統採用交 — 直流電傳動方式，使用串勵式直流牽引電動機。初期型主電路採用四段半控橋式；後期的韶山 4 改型採用不等分三段半控橋式。

2.1 總體佈置

韶山 4 型電力機車的佈置繼承了韶山系列電力機車的傳統特點，採用雙側縱向內走廊、斜對稱佈置；機車車體中部設變壓器室。每節機車司機室之後車頂裝一臺單臂受電弓、中部變壓器室車頂裝一臺主斷路器。機車並採用了一些新型技術和裝置，如司機室採用雙針電錶、發光二極體故障顯示屏，主電路、輔助電路、控制電路分束隔開佈線。韶山 4 改型機車又進一步採用電氣線路預佈線和制動管路預佈置新工藝以提高組裝功效。

2.2 車體

機車車體為整體承載式結構，採用低合金高強度鋼板全焊接結構。兩節車體用車鉤連線，並設有防脫鉤安全裝置，車鉤上方為連線風擋和通道。前窗為導電膜電熱玻璃；兩側活動窗採用輕合金成型拉窗。為減輕重量，機車車體除承載結構普遍採用高強度低合金外，非承載結構使用了鋁合金材料，並大量採用壓型件。韶山 4 改型機車車體借鑑了 8K 型電力機車的設計，採用了大頂蓋和高臺架結構。

2.3 轉向架

機車行走部機構為四臺兩軸轉向架。懸掛系統與韶山 3 型電力機車基本相同，一系懸掛為圓彈簧，二系懸掛為橡膠疊層簧。韶山 4 型機車採用平行牽引杆，粘著重量利用係數僅為 0.9 且不便於維修，韶山 4 改型機車採用推輓式中間單斜拉桿結構，以充分利用粘著重量，結構較簡單，且粘著重量係數可達 0.925。機車採用雙側剛性斜齒傳動、電機抱軸式半懸掛。基礎制動採用單元制動器、低倍率高磨合成閘瓦。韶山 4 型與韶山 4 改型的轉向架因車體介面不同而不能通用。

2.4 機車主電路

韶山 4 型電力機車主電路採用大功率閘流體多段橋相控整流方式，對機車進行無級平滑調速控制。其中韶山 4 型初期型採用經濟四段半控橋式整流調壓電路，使用恆壓或恆流控制，電阻制動工況採用兩級制動（恆勵磁、準恆速控制）；後期改進型採用不等分三段半控橋式整流調壓電路，牽引特性為恆流、準恆速特性控制；電阻制動為準恆速限流加饋電阻控制，具有與再生制動相當的優良低速制動，缺點是耗能較大。韶山 4 改型還採用了三次諧波濾波器以改善機車功率因數，缺點是增加了系統的複雜性。兩種機車都具有軸重轉移的電器補償控制環節和防空轉、滑行保護裝置，以改善機車的粘著利用。

2.5 機車輔助電路

韶山 4 型電力機車輔助電路都採用傳統劈相機及電容分相起動通風機後備的雙饋單 — 三相變流系統。每節機車只設一臺劈相機，當該機因故障切除後，可用電容對第一臺牽引風機電動機直接分相起動，然後該電機兼作劈相機，在接觸網電壓達 22kV 以上時，可逐一起動其他輔助機組，避免機破事故。輔助電機的保護形式有兩種，一部分韶山 4 型機車採用三相自動開關，具有過載、短路複合脫扣保護功能，並可直接切除故障電路；另一部分機車採用了電子保護，具有過載與短路保護功能，其缺點是不能直接切除故障電路而需藉助於機車輔機接觸器切除或主斷路器保護性斷電。

2.6 機車通風系統

機車通風系統採用傳統的車體通風方式，進風口為車體側牆大面積立式百葉窗。初期型的各通風支路均為並聯方式，具有相對的獨立性，但是通風機數量較多；改進型改為矽整流櫃與牽引電機風路串聯，從而減少了風機數量也提高了可靠性。

2.7 空氣制動系統

機車空氣制動系統採用 DK-1 型電空制動機，加設了必要的重聯裝置。韶山 4 改型機車還具有空電聯合制動功能，適用於長大坡道的過載長編列車牽引。每節車設有每分鐘排氣量三立方米的空氣壓縮機一臺，總風缸兩個，全車總風缸容量為 1800 升，是普通六軸機車的 1.5 倍。每節車設有空氣乾燥器一臺，改善了空氣系統風源質量，特別是極寒地區的工作條件。

機車命名

車輛儲存

韶山 4 型 0001 號機車，曾配屬鄭州鐵路局寶雞電力機務段，Ⅱ 車退役後存放於寶雞電力機務段內作為展品，2006 年連同 6Y2、6G 一併拆解；Ⅰ 車交給寶雞鐵路司機學校，作為教學用車。
韶山 4 型 0002 號機車，退役後存放在西安鐵路局新豐鎮機務段，作為救援隊演練用機車。
韶山 4 型 0006 號機車，原配屬西安鐵路局新豐鎮機務段，現存放在中國鐵道博物館進行展示。
韶山 4 型 0010 號機車 B 車，配屬成都鐵路局西昌機務段，退役後存放於西昌機務段作為教學用車。
韶山 4 型 0063 號機車，現存放在太原鐵路局太原機務段北場進行展示。
韶山 4 型 2006 號機車，現存放在吉林鐵道職業技術學院，作為教學用車。
韶山 4 改進型 0168 號機車，原配屬呼和浩特鐵路局包頭西機務段，現存放在中國鐵道博物館進行展示。
韶山 4 改進型 0171 號機車，配屬哈爾濱鐵路局牡丹江機務段，現存放在牡丹江機務段展示。
韶山 4 改進型 0179 號機車 A 車，現存放於太原鐵路局（原屬北京鐵路局）湖東機務段內，作為事故警示車展示。
韶山 4 改進型 0466 號機車，原配屬北京鐵路局石家莊機務段，現存放在石家莊鐵道大學龍山校區作為教學用車。
韶山 4 改進型 6001 號機車，原配屬呼和浩特鐵路局包頭西機務段，現存放在中國鐵道博物館進行展示。

重大事故

1992 年 11 月 21 日，鄭州鐵路局西安鐵路分局寶雞機務段的韶山 4 型 0016 號機車，牽引 3146 次貨物列車執行至寶成鐵路白水江站正常進站停車，準備在會讓由韶山 4 型 0045 號機車牽引的 3153 次貨物列車通過後進行調車作業。在 3153 次列車未到達情況下，車站值班員向排程請求出站調車，隨後排程發出了排程命令，由值班員自擬命令內容，並將命令、通知書和作業計劃交給外勤轉交韶山 4 型 0016 號機車，又提醒 “3153 次過後幹活”，但外勤之後盲目顯示起動訊號，機車起動後副司機提醒司機 “（調車）訊號紅燈” ，惟司機認為憑通知書可以越過紅燈並加速前進，當發現道岔位置錯誤時緊急停車，但停車不及與正在進站的 3153 次列車正面相撞，是為白水江站列車衝突重大事故。事故造成機車報廢 1 臺、小破 1 臺、車輛報廢 4 輛。由於韶山 4 型機車為雙機重聯機車，事故僅導致兩臺機車各一端嚴重損壞，而另一端的影響較小，事後兩臺機車未嚴重損壞的部分經修復後 “二合為一”，保留韶山 4 型 0045 號的車號。
1996 年 9 月 2 日，北京鐵路局湖東機務段的韶山 4 型 0166 號機車牽引大同至湖東間 2258 次貨物列車，列車執行至大秦鐵路大同南站至湖東站間 K8+668 下坡道處時，司機操縱牽引手柄退級，列車惰性執行。由於機車乘務員超勞工作、三名司機打盹，列車失去控制在 K15+408 處千分之 4 的上坡道自然停車，2 分鐘後列車向後溜逸 1665 米，在大秦鐵路御河大橋上與後續的新湖 3856 次貨物列車相撞。新湖 3856 次的韶山 4 型 0179 號 B 節機車（操縱端）掉下大橋，前轉向架被撞入下行線，導致兩名司機死亡，造成韶山 4 型 0179 號機車報廢，貨車報廢 2 輛、大破 4 輛、中破 1 輛、小破 7 輛，中斷大秦鐵路下行線 24 小時 20 分、上行線 25 小時 13 分，構成行車重大事故。韶山 4 型 0166 號機車沒有損壞
2002 年 4 月 14 日下午 1 時 12 分，哈爾濱鐵路局哈爾濱南機務段的韶山 4 型 0618 號機車，牽引長春北站至哈爾濱南站的 22927 次貨物列車，執行至京哈鐵路新陳山站至陶賴昭站間 K119+900 處分相絕緣斷電標時，由於司機沒有斷開主斷路器，使機車在帶電情況下闖入無電區，造成受電弓與接觸網放電，將接觸網線與承力索燒斷，致使後續菏澤站到哈爾濱站的 1417 次旅客列車將接觸網刮斷 180 米，造成供電網停電，構成接觸網刮上列車險性事故。
2005 年 7 月 20 日清晨 6 時 26 分，西安鐵路局寶雞機務段的韶山 4 型 0036 號機車，牽引由豐臺開往成都西的 X88 次行包快運列車經由寶成鐵路執行。列車執行至朝天至軍師廟間，由於機車乘務員擅自解鎖執行監控器、盲目行車，連續闖過兩架顯示紅燈的透過訊號機，至軍師廟站外發現前方剛起動的 1486 次旅客列車後才施行緊急制動，但停車不及，於寶成線 K308+953M 處以 34 公里 / 小時的速度與前方以 15 公里 / 小時的速度進站的 1486 次列車追尾相撞，構成列車衝突險性事故，造成旅客輕傷 23 人。
2005 年 8 月 20 日晚上 10 時 17 分，鄭州鐵路局新鄉機務段的韶山 4 型 0974、0973 號兩臺機車單機重聯執行，車次 51491 次，執行至侯月鐵路下行線盤古寺至磨灘間，因發現鐵道上有人行走，故採用實施緊急制動停車。但由於機車在緊急制動中大量撒砂，導致軌道電路分路不良，防護該閉塞分割槽的透過訊號機仍顯示綠燈。後續由新鄉機務段韶山 4 型 0935 號、0939 號機車重聯牽引的 14605 次貨物列車，按機車訊號和地面訊號顯示的綠燈執行，進入該閉塞分割槽，由於制動不及，列車於侯月線 K198+975 處以 34 公里 / 小時的速度與韶山 4 型 0974、0973 號兩臺機車追尾相撞。事故造成兩臺韶山 4 型機車小破，無人員傷亡 。
2005 年 9 月 17 日下午 1 時 23 分，由鄭州鐵路局新鄉機務段韶山 4 型 0055 號、0701 號機車重聯牽引 65001 次貨物列車，執行至太焦鐵路西武匠站準備停車時，由於列車制動系統失效，列車被迫越過西武匠站，於下午 1 時 31 分進入東坡站安全線後脫軌顛覆，造成機車中破 2 臺，貨車報廢 38 輛、大破 1 輛。兩臺機車修復後恢復執行。
2006 年 7 月 2 日上午 11 時 51 分，鄭州鐵路局新鄉機務段的韶山 4 型 7164 號、7158 號機車，牽引 14522 次貨物列車經由侯月鐵路執行，當列車執行至磨灘至盤谷寺間 K197+141 處魚天隧道內，由於線路質量原因，機後 9～30 位車輛脫軌顛覆並侵入鄰線。此時，鄭州鐵路局洛陽機務段的韶山 4 型 0357 號機車牽引的 41045 次貨物列車由相反方向駛入，司機雖發現鄰線列車脫軌但停車不及，導致本務機車側面與脫軌車輛相刮，造成車輛報廢 17 輛、大破 3 輛、中破 5 輛、小破 2 輛，中斷侯月鐵路上行線 143 小時、下行線 143 小時 17 分。
2008 年 5 月 12 日下午 2 時 28 分，中國四川省發生汶川大地震。下午 2 時 30 分左右，由西安鐵路局新豐鎮機務段韶山 4 型 0043 號機車牽引經寶成鐵路由寶雞開往成都的 21043 次貨運列車，執行至甘肅省徽縣嘉陵鎮境內的 109 隧道南口棚洞時（K150+835M），因地震導致 109 隧道進口附近隧道落石約 4 萬立方米，出口上方山體坍塌 2 萬多立方米，砸毀出口棚洞 40 米，巨石堵塞出口。21043 次列車撞上隧道出口巨石，機車和部份車輛脫軌，而 12 節載有 500 噸航空燃油的罐車在隧道內脫軌時因巨大的衝擊力發生爆炸並起火燃燒，大火迅速吞噬脫軌機車；5 月 16 日，被嚴重燒毀報廢的韶山 4 型 0043 號機車在當日上午被拉出隧道，並停放在附近的虞關站。機車殘骸於 2010 年 7 月至 10 月間在北京的 798 藝術區尤倫斯當代藝術中心作為藝術品展出。
2008 年 7 月 2 日下午 2 時 27 分，由 4 臺韶山 4 型電力機車以 “1+2+1” 過載編組方式牽引的 77101 次兩萬噸組合列車，執行至大秦鐵路後營至秦皇島北間（K630+050 處）時，因在此前 K467+050 處發生不同步的緊急制動，導致將列車中部二位機車的車鉤擺角增大，產生較大橫向力將鋼軌擠翻，造成該列車中部從控二位機車及其後 1～39 位車輛脫軌，構成鐵路交通較大事故。
2009 年 6 月 4 日清晨，呼和浩特鐵路局包頭西機務段的韶山 4 型 0193 號機車，單機執行至京包鐵路呼和浩特西站至臺閣牧站區間（～K663）時，因與侵入限界的施工機具相撞，司機實施緊急制動停車。但由於機車在緊急制動中大量撒砂，導致軌道電路分路不良，防護該閉塞分割槽的透過訊號機仍顯示綠燈。後續由 HXD1 型 0095 號機車牽引的 DG839 次貨物列車，按機車訊號和地面訊號顯示的綠燈執行，進入該閉塞分割槽，由於制動不及，以 41 公里 / 小時的速度與韶山 4 型 0193 號單機追尾相撞。這次事故的性質與 2005 年 8 月 20 日侯月鐵路列車追尾事故相同，事故後韶山 4 型 0193 號機車報廢。
2012 年 5 月 31 日，配屬瀋陽鐵路局蘇家屯機務段韶山 4 型 6054 號機車，蘇家屯機務段長春北運用車間司機，擔當長春北至蘇家屯間電 11004 次貨物列車，執行至京哈線長春南站進 IV 道側線停車過程中，因天氣下雨，司機使用電阻制動調速時輪對產行滑行，造成監控資料滯後 275m，司機只看監控而未看地面，沒有確認出站訊號機實際距離，盲目依據監控裝置顯示距出站訊號機 459m（實際距出站訊號機 153m）時減壓 100kpa 調速。司機發現監控裝置距離不準，使用緊急制動停車時，又誤將自閥手柄置於重聯位後未進行確認，延長列車制動距離，越過關閉的 S4 號出站訊號機，衝出安全線土擋機車全輪及機次第一位車輛前轉向架脫軌，同時將安全線前部 34 號接觸網支柱撞斷，導致上行線接觸網停電，中斷京哈線上行 56 分鐘，構成鐵路一般交通 B 類事故。
2013 年 11 月 12 日凌晨，北京鐵路局石家莊電力機務段的韶山 4 型 0406 號機車，加掛補機韶山 4 型 0417 號機車，牽引 12255 次貨物列車經由石太鐵路下行線執行。凌晨 2 時 21 分，當列車執行至測石至芹泉間測曉三號隧道內 K132+613M 處（近 307 國道壽陽段）時，韶山 4 型 0406 號機車發生兩次主斷路器跳閘，司機對非操縱節機車進行隔離處理，隨後司機發現非操縱節機車有煙霧，因而於凌晨 2 時 41 分在該區間的一座隧道內停車並請求救援，停車後發現非操縱節機車起火，至清晨 7 時 30 分完成滅火，7 時 55 分開通區間，構成鐵路交通一般 B 類事故。事故原因是主變壓器固定螺栓鬆脫，導致主變壓器放電和漏油而引發火災。
2024 年 7 月 17 日凌晨 1 時許，寶成鐵路鳳州至七里坪間 K92+800 處的一座老橋遭洪水衝擊受損，導致正在執行防汛巡查線路任務的韶山 4 型 0855 號機車（配屬西安鐵路局新豐鎮機務段）單機執行至該橋時墜落至橋下，事故造成兩名機車乘務員受傷，機車就地拆解報廢。