韶山7C型電力機車

韶山7C型電力機車，是中國鐵路使用的電力機車車型之一，由大同機車廠、株洲電力機車研究所、成都機車車輛廠於1998年研製成功。韶山7C型電力機車是在韶山7型電力機車基礎上，根據鐵路客運提速需要改進設計而成的4800千瓦六軸客運電力機車，最高運用速度120公里/小時。發展歷史.研製.為適應1990年代中國鐵路既有線路以及長大坡道較多的區段線路客運提速的需要，大同機車廠於1997年底向中華人民共和國鐵道部科技司提出立項申請研製以韶山7型電力機車為基礎的120公里/小時等級客運電力機車，1998年被批准列入鐵路科技研究開發計劃。根據鐵道部下達的120公里/小時客運電力機車設計任務書要求，由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韶山7C型客運電力機車。韶山7C型電力機車是根據客運機車特點在韶山7型機車的基礎上改進設計，機車主電路、轉向架、車體結構均大致相同，繼承了韶山7型、韶山7B型機車的Bo-Bo-Bo軸式；韶山7C型機車主要特點為軸重較小、輕量化車體、改變齒輪傳動比、列車供電裝置、雙管制供風等，最高執行速度為120公里/小時；此外，韶山7C型機車並根據韶山7型機車運用中所出現的慣性質量問題進行處理，以提高可靠性。在開展設計之前，大同機車廠使用韶山7型0014號機車進行了120公里/小時的提速牽引試驗並獲得成功，取得了提速機車的試驗資料資料。1998年，大同機車廠又生產了五臺韶山7型電力機車作為韶山7C型機車的原型車，雖然仍然沿用韶山7型機車的車體結構，但其電機電器、牽引效能以及車身塗裝均與韶山7C型機車大致相同，構造速度為120公里/小時，軸重22噸，惟不設向列車供電插座。試驗.首兩臺韶山7C型電力機車樣車在平直道上從靜止加速到120公里/小時的加速時間和加速距離僅約4.14分鐘、5公里；在12‰長大坡道上的平衡速度可達88公里/小時。與此同時，鐵道部要求對隴海線西安至鄭州區段使用的提速客運電力機車重新選型，除了大同機車廠的韶山7C型機車，株洲電力機車廠也研製了採用Bo-Bo軸式的韶山8型電力機車與之競爭，並於1998年中生產了韶山8型2001、2002號兩臺試驗車，隨後在隴海鐵路鄭州至三門峽區段進行了試驗。但其試驗結果不如採用Bo-Bo-Bo軸式的韶山7C型機車，令韶山7C型電力機車被鐵道部確定為2000年中國鐵路第三次大提速隴海線的主力客運提速機車。2002年1月，韶山7C型電力機車透過部級科技成果鑑定。運用.韶山7C型電力機車於1999年投入批次生產，同年首批15臺機車正式配屬西安機務段，投入隴海鐵路鄭州至西安區段運用；2000年，第二批20臺機車配屬蘭州鐵路局蘭州機務段，投入隴海鐵路蘭州至西安區段運用。2001年的中國鐵路第四次大提速首次將中國西南地區納入提速範圍，韶山7C型電力機車又被鐵道部確定為襄渝鐵路的主力客運提速機車；同年4月，韶山7C型0011號機車在襄渝線襄樊至達州、重慶段提速牽引試驗中取得成功，當牽引16輛25K型提速客車執行時最高速度達到128.8公里/小時；同年韶山7C型機車開始大量配屬成都鐵路局重慶南機務段、鄭州鐵路局安康機務段和六里坪機務段，投入襄渝鐵路運用。此後，昆明鐵路局昆明機務段、柳州鐵路局南寧機務段、廣州鐵路集團懷化機務段、株洲機務段又陸續配屬了韶山7C型機車，投入南昆鐵路、貴昆鐵路、渝懷鐵路、湘黔鐵路使用。截至2006年，大同電力機車廠累計生產了171臺韶山7C型電力機車。近年來，由於HXD3D等新型電力機車的大量配屬，韶山7C型電力機車的運用範圍逐步縮小，且部分機車已被封存主要運用路線為襄渝，包蘭線等。改進.早期生產的韶山7C型機車均採用不同的主變壓器以及主變流裝置，改用不等分三段橋式整流電路、再生制動改為加饋電阻制動，並以微機控制裝置取代了電子模擬控制。另外，自0092號機車開始採用標準化司機室；後期出廠的0157至0171號機車，其車身採用黃色塗裝，為中國鐵路機車甚為罕見的塗裝配色之一，因而被中國鐵路迷暱稱為“香蕉”。而在2000年代初，本型機車全面改用由德國引進的DSA-200系列集電弓，其後亦於SS8、SS9等機車推廣使用。技術特點.總體佈置.韶山7C型電力機車是六軸幹線客運電力機車。車體結構與韶山7型、韶山7B型機車大致相同，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；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DSA-200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7C型機車軸重定為22噸、總重132噸，比韶山7型機車分別減少1噸和6噸；同時由於韶山7C型機車並增加了向列車供電裝置和相關裝置，因此機車整體需要比韶山7型機車減重約10噸。設計過程中，在不削弱機車可靠性的前提下，對車體部分非承載部件進行輕型化設計，例如材質由鋼改為鋁、減少結構厚度等；而對承載部件進行有限元分析法計算，減少結構質量。車內電氣裝置借鑑了8K型機車的佈置方式，實現屏櫃化、單元化。由於韶山7C型電力機車採用Bo-Bo-Bo軸式轉向架，使主變壓器只能安裝在車體內，為了進一步減少所佔空間，因此將平波電抗器、功率因數補償電抗器、高壓電流互感器等全部裝在變壓器內，共用冷卻油箱，組成為組合式變壓器，並臥放在車體中部。通風系統採用車體通風方式，側牆豎式百葉窗是車內裝置通風冷卻的進風視窗，經過通風支路向牽引電動機、整流裝置、變壓器、制動電阻等裝置冷卻。機車主電路.韶山7C型電力機車是交—直流電傳動的單相工頻交流電力機車。早期生產的機車改為採用閘流體不等分三段半控橋調壓方式，與韶山7D型、韶山7E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係數，並對通訊線路產生噪音干擾。基於上述缺點，韶山7C改進型機車改用三段半控橋調壓的同時也取消了再生制動，而代之以加饋電阻制動。韶山7C型型電力機車雖然擁有三組轉向架，但在主電路中只有兩組，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7型機車的44～80公里/小時後移至76～120公里/小時，令機車具有較大的起動加速度、縮短起動加速時間和距離，並可在高速區域保持全功率執行，提高高速區域的牽引力和剩餘加速度。機車主電路並帶有功率因數補償裝置，兼作三次諧波濾波器，透過在主電路中投入或切除電容器來提高機車的功率因數，機車在50～100%功率範圍內功率因數均可大於0.9，以提高電氣化鐵路的總效率、減少對無線通訊的干擾。韶山7C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。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，一、二系懸掛系統的靜撓度均比韶山7型機車略為提高，並加設抗蛇行油壓減震器。由於客、貨運機車運用特性不同，因此韶山7C型機車不再使用韶山7型機車的ZD111型牽引電機，改為採用改進設計的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ZD120型牽引電機提高了最高轉速、降低扭矩，並縮小了尺寸以減輕重量。復勵電機具有他勵繞組，牽引工況下空轉時，不會失去他勵磁場，因此再粘著特性較好。牽引電機採用滾動軸承抱軸懸掛結構、單邊直齒傳動，傳動比由73/17改為68/23。