韶山7D型電力機車

韶山7D型電力機車是中國鐵路的電力機車車型之一，是為適應中國鐵路大提速的需要、特別為隴海鐵路鄭州至西安段而設計的準高速幹線客運用電力機車。該型機車由大同機車廠、株洲電力機車研究所、成都機車車輛廠於1999年聯合研製成功，至2002年累計生產了59臺，全部配屬西安鐵路局西安機務段使用。韶山7D型電力機車持續功率為4800千瓦，最高速度為170公里/小時，主要特點為採用三段不等分半控橋整流電路、加饋電阻制動、牽引電機架承式全懸掛、獨立通風系統等。發展歷史.研製.為了滿足中國鐵路客運提速的需要，中華人民共和國鐵道部於1999年下達了《關於下達SS7D型電力機車設計任務書的通知》，要求大同機車廠與株洲電力機車研究所、成都機車車輛廠共同設計研製最大速度為170公里/小時的韶山7D型準高速客運電力機車。1999年10月，韶山7D型機車施工設計透過鐵道部技術設計審查，開始投入試製。同年12月29日，首兩臺韶山7D型機車在大同機車廠竣工出廠。韶山7D型電力機車是在韶山7C型電力機車基礎上研製的新型客運電力機車，設計遵循了簡統化、標準化、系列化原則。韶山7D型機車沿用了韶山7系列電力機車的Bo-Bo-Bo軸式，並採用了牽引電機架承式全懸掛、輪對空心軸六連桿傳動方式，透過降低軸重、減小簧下重量、最佳化懸掛剛度等技術改進措施，使機車既能夠適應小半徑曲線，又滿足直線區段提速需要。此外，機車並採用了微機控制系統、邏輯控制單元、獨立風道通風等新技術。試驗.首兩臺韶山7D型機車出廠後進行了一系列各型別試驗，其中0001號機車於2000年2月在鐵道部科學研究院環形鐵道試驗基地順利透過安全評估試驗，並於同年3月28日在京廣鐵路鄭州至廣水區段間進行了試驗裝置資料線路除錯，4月1日至2日分別在鄭州至廣水、鄭州至漯河區段進行動力學試驗和制動試驗，期間最高試驗速度達190.3公里/小時。試驗結果表明，韶山7D型電力機車的牽引效能、緊急制動效能、動力學效能都完全滿足設計任務書的要求。韶山7D型0001、0002號機車分別從2000年4月、5月起，在鄭州鐵路局西安機務段投入執行考核，承擔隴海鐵路鄭州至西安間的長交路客運牽引任務；至2000年12月底，兩臺機車均已經分別完成20萬公里的執行考核，並無發生機破，僅臨修一次。在此期間，韶山7D型機車又在2000年9月參與了新歐亞大陸橋提速平推試驗，由時任鐵道部副部長劉志軍率領鐵道部科學研究院和機車車輛工廠的專家，親自指揮試驗車平推檢查隴海鐵路、蘭新鐵路、北疆鐵路；韶山7D型機車順利完成了隴海鐵路鄭州至天水段的提速牽引試驗，最高執行速度達到147公里/小時。韶山7D型機車完成執行考核後，於2001年1月在鐵科院環形鐵道試驗基地進行整車型式試驗，包括牽引效能、制動效能、受電弓效能、功率因數和諧波、過電壓和機車稱重試驗。2001年4月，韶山7D型電力機車正式部級科技成果鑑定。此外，韶山7D型機車也曾經在2003年擔任中國鐵路第五次大提速的提速牽引試驗機車。2003年12月15日至16日，韶山7D型0053號機車完成了隴海鐵路西安至蘭州區間往返1300餘公里的提速試驗，試驗列車編組19輛，期間最高時速達到173.5公里。同年12月21日，韶山7D型0053號機車又完成了京廣鐵路長沙至北京區間的提速試驗，同樣牽引19輛編組試驗列車，以10小時50分完成了1587公里的路程，其平均速度達146.492Km/h，時任鐵道部部長劉志軍、副部長鬍亞東等人參與了這次試驗。生產和運用.完成鑑定之後，韶山7D型機車於2001年投入批次生產，至2002年12月停產，大同機車廠累計生產了59臺韶山7D型電力機車，機車編號為0001～0058、0631，全部配屬西安機務段運用。當中0631號車被命名為「鋼人鐵馬號」，是西安機務段第四代“鋼人鐵馬號”機車，於2002年接替了上一代的東風4型0631號機車，但於2017年6月由HXD3D型電力機車接替。韶山7D型機車初期主要由西安機務段西鄭快車隊運用，擔當隴海鐵路西安至鄭州間的客運牽引任務。此後，又在2003年投入西康鐵路運用，取代韶山1型電力機車。2005年，隨著中國鐵路實行撤銷鐵路分局的體制改革，原鄭州鐵路局下轄的西安鐵路分局與安康鐵路分局合併成立新的西安鐵路局，所有韶山7D型機車改配屬為西安鐵路局。至2006年，原寶雞機務段與西安機務段、新豐鎮機務段重新整合後，貫通了西安—寶雞—廣元的客運長交路，韶山7D型機車開始出現在寶成鐵路。隨著中國鐵路進一步推廣實行機車長交路，西安機務段的韶山7D型機車也於2007年4月起直通成都，2010年1月起直通武昌、上海。技術特點.總體佈置.韶山7D型電力機車是六軸幹線客運電力機車。車體採用了框架式整體承載結構，總體佈置沿用雙側走廊、兩端司機室；全車共分七個間隔室，中間為變壓器室、然後向兩側依次為l、II端高壓室，I、II端輔助室，I、II端司機室。主要電器裝置以機車最重裝置主變壓器為中央，其他裝置分平面斜對稱佈置為主，有利於重量平衡；車頂兩端司機室之後各裝一臺TSG3-630/25型單臂式受電弓；車頂中部裝一臺主斷路器。為了減小因機車速度提高而增大的輪軌作用力，韶山7D型機車軸重定為21噸、總重126噸，比韶山7C型機車分別減少1噸和6噸，因此機車總體、車體、轉向架、變壓器等各主要部件均做了輕量化設計；機車車體也經過重新設計，增加了側梁高度以保證車體的垂向剛度，側牆兩端頂部設有通風口以滿足車體獨立通風的要求，並對機車頭型進行全新微流線化設計。另外，自0029號機車起改為標準化司機室。車內電氣裝置沿用了韶山7系列機車的屏櫃化、單元化佈置方式。韶山7D型機車也是中國第一種採用獨立通風系統的電力機車，取代了側牆百葉窗進風車體通風方式，獨立通風采用側牆夾層進風道，按冷卻物件分為牽引電機通風、制動電阻通風、交流輔助裝置通風和變壓器通風四大通風支路；每條通風支路均有自己獨立的進、出風風道，有助減低車內負壓，改善機車防塵效果及防寒效能。機車主電路.韶山7D型電力機車是交—直流電傳動的單相工頻交流電力機車。韶山7D型機車主電路與韶山7型、韶山7B型、韶山7C型機車相比有較大變化，不再使用閘流體兩段串聯相控整流橋調壓方式，改為採用閘流體不等分三段半控橋調壓方式，與韶山8型、韶山9型機車主電路實現標準化、簡統化。此外，由於交—直流電傳動相控電力機車實現再生制動必須使用一段全控橋，但全控橋也會降低機車功率因數，且向電網反饋電力時高次諧波電流較大，降低了牽引變電所功率因數，並對通訊線路產生噪音干擾。基於上述缺點，韶山7D型機車改用三段半控橋調壓的同時也取消了再生制動和功率因數補償裝置，而代之以加饋電阻制動，機車在額定工況的功率因數可大於0.81。由於上述變化，機車變壓器也經過了改進。韶山7D型機車仍然使用韶山7系列電力機車的一體化殼式變壓器，包括主變壓器、平波電抗器、高壓電流互感器、供電電抗器等，共用冷卻油箱；由於主電路改用三段半控橋，因此增加了牽引繞組輸出，並取消了功率因數補償電抗器。韶山7D型電力機車設有兩組主電路，中間轉向架上的兩臺牽引電動機分屬前後兩組，機車牽引時向兩組各三臺牽引電動機並聯供電，有利於充分發揮粘著、防止發生空轉；此外，每調壓整流電路還有一段勵磁半控橋給三臺串聯的電機他勵繞組供電。由於韶山7型機車採用了復勵牽引電機，因此只要平滑減少他勵電流，就能夠實現無級磁場削弱。機車恆功率速度範圍由韶山7C型機車的76～120公里/小時後移至96～160公里/小時。韶山7D型電力機車並具有向旅客列車供電功能，供電裝置的電路結構和韶山7C型、韶山8型機車基本相同，額定輸出電壓為600V直流電，輸出容量為2×400千瓦，為分兩路向客車供電。此外，韶山7D型機車並增加了自動過分相功能。轉向架.機車走行部與韶山7型機車大致相同，為三臺二軸轉向架，所有車軸均為動軸，機車軸式Bo-Bo-Bo，機車固定軸距較短，曲線透過效能好。轉向架採用旁承彈簧承受車體載荷的無搖枕轉向架。三臺轉向架各自獨立，中間轉向架與兩端轉向架的區別在於增加了橫向位移的橫動裝置，相對於車體有多達220毫米的橫向偏移量，取消了停車制動裝置，二系懸掛靜撓度稍大，因此無法與兩端轉向架互換使用。牽引力和制動力透過Z型低牽引拉桿牽引裝置傳遞，車體上有六個牽引拉桿座，透過六根牽引拉桿分別與三臺轉向架呈“Z”形聯接，兩端轉向架牽引點交於軌面以下10毫米，並能夠靈活調節，有利於透過曲線和減少軸重轉移，輔之以電氣軸重轉移補償，能獲得較高的粘著效能。一系懸掛採用軸箱螺旋彈簧和橡膠墊加油壓減震器的獨立懸掛結構；二系懸掛採用螺旋彈簧系統、橡膠元件和油壓減震器的組合，中間轉向架並設有滾子軸承，並設有抗蛇行油壓減震器。韶山7D型機車使用ZD120A型牽引電動機，改進自韶山7C型機車使用的ZD120型牽引電機。兩者均為六極、中電壓、帶有補償繞組、全H級絕緣、全疊片機座的復勵脈流牽引電動機，結構上基本相同，僅效能引數有所差異，其中ZD120A型牽引電機提高了額定電壓、增加了功率。牽引電機採用架承式全懸掛、雙側六連桿輪對空心軸傳動。