6K型电力机车

**6K 型電力機車**是中華人民共和國鐵道部於 1980 年代為滿足隴海鐵路鄭州至寶雞段電氣化鐵路需要、通過國際招標方式向日本川崎重工業、三菱電機訂購的電力機車車型，共計 85 台，全部配屬鄭州鐵路局洛陽機務段使用。6K 型電力機車為六軸相控交 — 直流傳動電力機車，採用 Bo-Bo-Bo 軸式、三段不等分半控橋調壓電路、復勵牽引電動機、微機控制系統。

## 發展歷史

### 背景

1970 年代，隨著中日關係正常化，為了加強中日之間經濟交流與合作，時任日本首相大平正芳於 1979 年 12 月訪華期間，正式提出對華提供日元貸款，支持中國現代化，從此開啟了對華政府開發援助的大門。從 1980 年開始，中華人民共和國鐵道部開始利用日元貸款，大規模投資鐵路建設、設備改造，以擴大鐵路運輸能力。1984 年 10 月 26 日，中日兩國政府在東京簽訂第二批日元貸款第一年度（1984 年）貸款協議，貸款金額為 1578 億日元，其中的鐵路項目包括隴海鐵路鄭州至寶雞段的複線電氣化工程，是中國第七個五年計劃期間重點鐵路技術改造項目之一。根據貸款需要，中國政府聘請日本國際協力事業團（JICA）對隴海鐵路鄭寶段複線及電氣化項目進行調查，並由日方最終完成分析報告；設備採購要根據日本海外經濟協力基金（OECF）貸款項下的採購指南及貸款協議有關規定進行，在絕大多數情況下要求採用國際競爭性招標方式。

### 引進

為採購用於隴海鐵路鄭寶段電氣化鐵路的電力機車，中國鐵道部於 1986 年展開了電力機車的國際招標項目，成為繼 8K 型電力機車之後第二種按照中國鐵道部招標書要求、通過國際招標引進的中國鐵路機車；對於機車選型，主要考慮是要滿足近期鐵路貨運的牽引要求、質量上可靠耐用，並對國產電力機車有借鑑作用。鐵道部通過中國機械進出口總公司向世界著名的機車製造公司發出招標書，參加招標的公司包括瑞典、日本、瑞士等國家的機車製造商。經過談判和評標後，中國正式向日本三菱電機和川崎重工業訂購 85 台 6K 型電力機車，交易總額達 240 億日元。在機車型號中，「6」代表六軸，「K」代表可控矽整流。

6K 型電力機車由川崎重工業、三菱電機聯合設計製造，三菱電機伊丹製作所提供電氣部件，川崎重工業兵庫工廠提供機械部分並進行總組裝，此外住友金屬工業也負責提供車軸，川崎重工業內部代號為 K6，意為川崎重工業公司第六款出口機車。機車設計圖紙經中方審定後，由中方派出人員赴工廠執行監造工作，對機車部件的加工工藝、生產流程、整機組裝等進行質量管理。6K 型電力機車為六軸相控交流電力機車，為適應隴海鐵路鄭寶段部分區段小半徑曲線多、坡度大的運行條件，6K 型機車選用了 Bo-Bo-Bo 的機車軸式，有別於中國國產電力機車傳統的 Co-Co 軸式。6K 型機車基本繼承了日本電力機車的傳統設計和技術，其中電氣部分參考了日本國鐵的 ED75 型 500 番台、ED77 型電力機車的多段橋相控整流電路；機車車體和轉向架等機械部分參考了 EF66 型、EF81 型電力機車的設計。

### 運用

首台 6K 型機車於 1987 年 7 月底運抵中國，並於同年 11 月至 1988 年 3 月期間對機車進行整車性能的型式試驗，這項試驗由日方委託鐵道部科學研究院，在北京環形鐵道進行。經驗收試驗後，發現 6K 型機車有五項部件未能符合合同規定的質量要求，經交涉後日方承認責任並負擔賠償，總賠償額超過 41 億日元；其中最顯著的問題為牽引電動機故障，首批 6K 型電力機車投入運行不久，就出現許多牽引電機環火、換向器異常等故障，嚴重影響了機車的正常運行，最終三菱電機承認了電機結構上存在的缺陷，同意賠償並更換了所有機車的牽引電機。

80 台 6K 型電力機車於 1987 年至 1988 年間分批運抵中國，全部配屬鄭州鐵路局洛陽機務段，擔負隴海鐵路鄭州（鄭州北）— 洛陽 — 三門峽西區段的客貨列車牽引任務，成為此後 20 年間該區段的主力電力機車車型之一。至 2000 年代末，6K 型機車不但用於擔當隴海鐵路鄭州北至新豐鎮段的貨運列車交路，同時還負責華山至洛陽段客運列車交路和洛陽至嘉峰段客運列車交路。2009 年 12 月底，焦柳鐵路洛陽至張家界區段電氣化改造工程全線完工，洛陽機務段從 2010 年 3 月起使用 6K 型、韶山 6 型電力機車擔當牽引洛陽北（關林）至襄樊北間的貨物列車，大部分 6K 型機車從隴海鐵路調至焦柳鐵路使用。

2013 年下半年，由於機車經過長時間運用而老化嚴重，洛陽機務段開始批量報廢 6K 型電力機車。2014 年 3 月 21 日，隨著嘉峰至洛陽的 6918/6919 次旅客列車到達洛陽站，亦標誌著 6K 型電力機車完成最後一次牽引任務。6K 型電力機車在中國鐵路服役的 27 年間，平均每台機車走行 396 萬餘公里。6K 型電力機車停運報廢后，焦柳線貨物列車均改由韶山 4 型電力機車擔當，嘉峰至洛陽的普通旅客列車亦改由 HXD3 型電力機車牽引。

### 影響

在 1980 年代中國從國外引進的 8K、6K、8G 型三種電力機車車型之中，6K 型機車是技術較先進的車型之一；根據中國要求，三種機車均採用 Bo 二軸轉向架為基礎、單軸功率 800 千瓦、最高速度 100 公里 / 小時、以發揮牽引力為主的交 — 直流電傳動電力機車。6K 型電力機車的 Bo-Bo-Bo 軸式轉向架、C 級絕緣復勵牽引電動機、多處理器微機控制系統等先進技術對當時中國國產電力機車而言均為國內首見。這些先進技術的引進和國產化，對後來中國國產電力機車發展造成重要影響。

1992 年，通過消化吸收 6K、8K 型電力機車技術，大同機車廠與株洲電力機車研究所成功試製了韶山 7 型電力機車。韶山 7 型機車大量採用了 6K 型電力機車的技術，其 Bo-Bo-Bo 軸式轉向架、復勵牽引電動機、Z 型低位拉杆牽引裝置等均直接借鑑自 6K 型機車；大同廠並在韶山 7 型基礎上，先後研製了韶山 7B 型、韶山 7C 型、韶山 7D 型等一系列電力機車，以及 ZD111、ZD120A 型等復勵牽引電動機。而株洲電力機車廠通過學習 6K 型電力機車的主電路系統，將不等分三段橋閘流體相控調壓技術廣泛應用於韶山 3 型 4000 系、韶山 4 改型、韶山 4B 型、韶山 6B 型、韶山 8 型等國產電力機車。此外，6K 型電力機車使用的法維萊 LV-2600 型受電弓，由於重量輕、特性穩定、故障率低，因此也成為國產化的對象，被廣泛用於中國「韶山」系列電力機車。

## 技術特點

### 總體布置

6K 型電力機車是六軸幹線客貨運通用電力機車，採用近似 Z 字型內走廊，設兩端司機室，車內主要設備以模塊化集中安置；主要電器設備以機車最重設備主變壓器為中央；車頂兩端各裝一台法國法維萊公司的 LV2600 型單臂式受電弓；車頂中部裝有真空斷路器、電壓互感器、避雷器等高壓電氣設備。機車總體設備布置採用平面不對稱布置，有別於中國國產電力機車傳統的平面斜對稱布置方式，不對稱方式雖然令機車整體結構緊湊、節省空間，但必然帶來重量分配不均衡的問題，為此 6K 型機車在兩端司機室底部均裝有壓鐵，以均衡軸重。6K 型機車設有空氣制動機，基礎制動採用雙側閘瓦踏面制動，電制動採用加饋電阻制動。

6K 型機車採用獨立通風冷卻系統和獨立專用風道，進風口設置在車頂上通過專用通道直接送向主變壓器、整流櫃、牽引電動機等設備，令機械間不會出現負氣壓。通風系統設有慣性過濾器，並有自動排塵裝置，具有較高的空氣淨化能力，減少電氣部件積塵，這對位於黃土高原的隴海鐵路鄭寶段尤其重要。機車持續功率 4800 千瓦，最高時速為 100 公里。

### 電路系統

6K 型電力機車是交 — 直流電傳動的單相工頻交流電力機車。機車主電路採用閘流體三段不等分半控橋的調壓方式。與四段經濟半控橋相比，其優點是無開關衝擊並簡化了電路；與兩段半控橋相比，其優點是功率因數較高，在四分之一額定功率以上的平均功率因數比兩段半控橋高 3%，二分之一額定功率以上的平均功率因數比兩段橋高 5.5%。變壓器次級的每組兩個繞組分為三段，其電壓分別為 600 伏特、300 伏特、300 伏特，調壓時首先開放 600 伏特的半控橋，然後再依序開放第二段（300 伏特）和第三段（300 伏特）半控橋。通常第三段用於恆壓控制，即其開放的程度取決於網壓的高低，且受牽引電動機額定電壓的限制。

6K 型電力機車雖然擁有三組轉向架，但在主電路中只有兩組，中間轉向架上的兩台牽引電動機分屬前後兩組，機車牽引時向兩組各三台牽引電動機並聯供電，有利於充分發揮粘著、防止發生空轉。每台轉向架裝有兩台三菱電機設計製造的 MB-530-AVR 型復勵直流牽引電動機，為六極中電壓脈流電動機，持續功率 800 千瓦，設有無級磁場削弱，也是中國鐵路機車使用的第一種 C 級絕緣、復勵牽引電動機。復勵電動機具有他勵繞組，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。但由於復勵電動機的磁通是由並勵和串勵兩個勵磁繞組共同產生，以磁場倒向方式改變轉子旋轉方向就比較複雜，因此 6K 型電力機車運行方向的轉換是依靠轉換電動機電樞引出端來完成。

為提高相控電力機車的功率因數，6K 型機車主電路還設有四組功率因數補償裝置，採用 LCR 三次諧波濾波器，每兩組由一台微機進行控制，通過在主電路中投入或切除電容器來提高機車的功率因數。機車輔助電路採用兩台旋轉式劈相機，向空氣壓縮機、通風機、冷卻油泵、司機室空調和輔助發動機供電。其中輔助發動機用於向機車控制電路獨立供電，這種特殊的隔離供電方式能夠減少由電網造成干擾，提高機車微機控制系統的穩定性。

### 轉向架

機車走行部為三台二軸 DT129 轉向架，所有車軸均為動軸，機車軸式 Bo-Bo-Bo（3Bo）。機車固定軸距較短，曲線通過性能好。6K 型機車轉向架是由日本國鐵 EF81 型電力機車的 DT138、DT139 型轉向架改進而成，為無兩端橫梁的 H 形構架、旁承彈簧承受車體載荷的無搖枕轉向架。

中間轉向架有其特殊性，相對於車體有多達 230 毫米的橫向偏移量，以便通過小半徑曲線，並採用了與兩端轉向架不同的滾動軸承摩擦式拉杆搖枕的支承結構與車體聯接，因此無法與兩端轉向架互換使用。機車並採用了日本 3Bo 機車傳統的 Z 型低牽引拉杆傳動方式，車體上有六個牽引拉杆座，通過六根牽引拉杆分別與三台轉向架呈「Z」形聯接，兩端轉向架牽引點交於軌面，有利於通過曲線和減少軸重轉移，輔之以電氣軸重轉移補償，能獲得較高的粘著性能。一系懸掛採用軸箱螺旋彈簧與彈性連杆的獨立懸掛結構；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，中間轉向架並設有摩擦式滾動搖枕。牽引電動機採用滾動軸承抱軸懸掛結構、單邊直齒傳動。

### 控制系統

6K 型電力機車是中國鐵路第一種實現全微機控制的電力機車，機車控制與保護系統全部採用了微機控制。每台 6K 型機車設有兩套 PHAI-16 微機控制裝置，「PHAI」四個字母分別代表高功率因數（High Power-factor）、低諧波電流（Low Harmonics）、高粘著控制（High Adhesion）、改善（Improvement）。兩套微機控制裝置分別控制前後兩組各三台牽引電動機，每套微機裝置設有四個中央處理器執行不同的任務，其中兩個為 16 位元英特爾 8086 中央處理器，分別用於計算機車控制特性和閘流體觸發；另外兩個為 8 位元英特爾 8085 中央處理器，分別用於記錄和傳輸故障信息。

與同期法國進口 8K 型電力機車的 MICAS 微機系統相比，6K 型機車的 PHAI-16 微機系統雖然在硬體上落後了一代，但功能上比 MICAS 系統更為全面，具有恆速控制、恆壓控制、功率因數補償控制、高粘著控制、過無電區控制、故障顯示與記憶、自我診斷等功能，當機車某部分發生故障時能夠通過司機控制台上的故障指示器顯示故障的元件。

### 技術問題

6K 型電力機車最顯著的問題是牽引座裂紋，從 1993 年開始發現且逐年遞增，隨著牽引定數的增加，發現的裂紋從 2000 年代起急劇增加。6K 型機車車體上有六個牽引拉杆座，通過六根牽引拉杆與轉向架連接，用於傳遞牽引力和制動力。由於牽引座自身結構缺陷、各牽引座受力不均衡、且機車長期處於超負荷運行狀態，導致牽引座與車體之間的焊縫受到最大的應力，非常容易出現疲勞裂紋。洛陽機務段一直對 6K 型機車牽引座進行結構加強，控制裂紋的出現，但仍無法根治問題。

6K 型機車投入運用初期，因列車折角塞門被關閉而機車又不能及時地使用電阻制動，導致在 1989 年和 1992 年先後兩次在三門峽的長大下坡道發生列車運行失控、顛覆的重大事故，顛覆車輛 89 輛，機車報廢一台、小破兩台，直接經濟損失達 1500 萬元人民幣。在列車運行途中，司機一旦發現列車折角塞門被關閉，往往採取緊急措施迫使列車停車，按照 6K 型機車原設計的控制電路，當使用緊急制動時將同時切除機車的牽引和電阻制動電路，導致無法使用電阻制動，列車面臨失控的危險。為消除此安全隱患，洛陽機務段自 1995 年起對 6K 型機車控制電路進行改進，確保機車實施緊急制動時仍然能使用電阻制動抑制車速。

6K 型機車以油循環強迫風冷方式進行冷卻，變壓器油溫過高是該型機車的常見問題之一。透過改善檢測形式及加強清理積塵等，使因變壓器油溫過高而導致的機破問題得以避免。

## 機車命名

## 車輛保存

* 6K 型 001 號機車，2014 年退役後，存放在洛陽折返段內。
* 6K 型 002 號機車，2014 年退役，同年 4 月交付中國鐵道博物館永久收藏。

## 重大事故

* 1989 年 6 月 28 日上午 8 時 52 分，鄭州鐵路局洛陽機務段 6K 型 010 號機車，牽引 1905 次貨物列車經由隴海鐵路下行線運行至三門峽至賀家莊的下坡區段間，因折角塞門關閉導致列車空氣制動失效，同時司機錯誤使用緊急制動，主斷路器分斷後機車失去了總電源，機車電阻制動無法使用，導致列車徹底失去制動能力。失去控制的 1905 次列車運行至三門峽市境內賀家莊站東側立交橋處時，列車後半段脫軌顛覆，而列車前半段直接和前方 3103 次貨物列車的尾部相撞，1905 次貨物列車全列脫軌顛覆，3103 次貨物列車 9 節車廂脫軌顛覆。事故造成 4 人死亡、13 人重傷，6K 型 010 號機車和 39 輛貨車報廢，中斷隴海鐵路上下行行車 61 小時，上行線於 6 月 29 日上午恢復通車，下行線於 30 日晚上修復通車。此次放颺事故的直接原因是機車緊急制動系統的固有隱患所造成，在僅僅三年之後 6K 型機車又在相近地點發生性質相同的嚴重事故。
* 1992 年 10 月 21 日凌晨零時 12 分，洛陽機務段 6K 型 019 號機車牽引 1701 次貨物列車（51 節車廂）並附掛 6K 型 009 號機車，經由隴海鐵路下行線運行至三門峽市境內廟溝站的下坡區段間，因列車機後第三位油罐車其中一端折角塞門關閉，致使列車空氣制動失靈而機車又不能及時地使用電阻制動，司機發現列車制動失效後立即通知交口站要求上避難線，列車於零時 17 分進入避難線後脫軌顛覆。事故造成貨車報廢 27 輛、大破 4 輛、小破 13 輛，兩台機車小破，中斷隴海鐵路下行正線行車 41 小時 5 分，構成行車重大事故。
* 2006 年 6 月 7 日晚上 8 時 5 分，洛陽機務段 6K 型 002 號機車牽引 84855 次貨物列車經由隴海鐵路運行至靈寶市境內故縣至豫靈間，一輛滿載金礦粉的 25 噸載重汽車從一座公路鐵路立交橋上墜落，砸斷隴海鐵路上下行鐵路供電接觸網，84855 次列車停車不及與墜落在鐵路的汽車正面相撞，事故造成一人死亡，中斷隴海鐵路上下行行車近 6 個小時。由於牽引座修復困難，洛陽機務段決定報廢 6K 型 002 號機車，置於三門峽西折返段內並拆除了所有可使用的零件，並將 6K 型 009、002 號機車車號互換。

## 參看

* EF81 型電力機車
* 8K 型電力機車
* 8G 型電力機車
* 韶山 6 型電力機車
* 韶山 7 型電力機車

## 注釋

## 參考文獻

## 外部連結

* （日語）川崎重工 車両カンパニーホーム沿革 中國向け交流大型電気機関車を納入（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* （日語）川崎重工 車両カンパニーホーム製品 中國鉄道部向け 6K 形交流電気機関車（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* （英文）Kawasaki Heavy Industries, Ltd.: Type 6K Electric Locomotive for the People's Republic of China（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* （日語）轍楽之路 Weblog by 田駄雄作 中國國鉄 6K 形電気機関車（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）