中国铁路DJ2型电力机车

**DJ2 型「奧星」電力機車**是中國鐵路的電力機車車型之一，由株洲電力機車廠聯合株洲電力機車研究所等單位於 2001 年研製成功，由於在機車出廠時適逢中國成功申辦 2008 年夏季奧運，因此被命名為「奧星」。DJ2 型電力機車是在 DJ 型機車基礎上改進而成的交流傳動高速客運電力機車，持續功率為 4,800 千瓦，最高運用速度為 200 公里 / 小時，採用中國自主研製的 GTO 水冷牽引變流器、交流傳動控制系統、牽引電動機和微機控制系統，因此也被稱為中國第一種擁有自主智慧財產權的交傳電力機車。

## 發展歷史

### 背景

1998 年 12 月，時任中華人民共和國鐵道部部長傅志寰提出了「加強自主開發研究，爭取用 10 年左右的時間，完成電力機車直流傳動到交流傳動的轉換」的任務；鐵道部並根據國際潮流，提出 2000 年為中國鐵路「高速、交傳、發展」年，要求在引進、消化、吸收原則下，自行開發交流傳動高速客運電力機車和高速電力動車組；此一舉措使中國各鐵路相關企業紛紛加快了交流傳動機車的研製步伐。2000 年，株洲電力機車廠聯合株洲電力機車研究所、鐵道科學研究院、西南交通大學等單位，通過採取關鍵部件國外採購、機車整機國內生產的方式，引進 Adtranz 公司的交流傳動系統，成功研製了 DJ 型「九方」交流傳動高速客運電力機車、DJJ1 型「藍箭」交流傳動高速電力動車組。

### 研製

然而，由於交流傳動系統採用進口產品，因此生產成本較高，DJ 型電力機車每台造價高達 1500 萬元人民幣，其中交流傳動系統進口價格就占了三分之二；由於核心技術沒有取得突破，成為交流傳動技術產業化發展的最大障礙。為此，根據鐵道部的要求，株洲電力機車廠、株洲電力機車研究於 1999 年就制定了一系列國產化目標，對主變流器、牽引電機、微機控制網絡等關鍵技術進行攻關，並開始在 DJ 型電力機車基礎上，研製採用國產交流傳動系統的 DJ2 型電力機車，並被列入第九個五年計劃國家重點科技攻關項目。

2001 年 9 月 21 日，首台 DJ2 型「奧星」電力機車與 DJF1 型「中原之星」電力動車組同時在株洲電力機車廠竣工剪彩儀式。DJ2 型電力機車為高速客運用交流傳動電力機車，最高運用速度為 200 公里 / 小時，機車牽引功率為 4800 千瓦，單軸功率達到 1200 千瓦；採用國產 GTO 水冷牽引變流器取代了進口 IPM 牽引變流器，牽引電動機、網絡控制系統等均改用國產產品；機車主要用於既有幹線客運牽引和高速專線牽引，牽引能力也比 DJ 型機車有所提高。單台機車牽引 18 節編組旅客列車，在平直道上的運行速度可達 160 公里 / 小時，在 12‰上坡道仍可按 100 公里 / 小時運行。

2001 年 11 月 4 日，時任中共中央總書記、國家主席江澤民在鐵道部部長傅志寰等人陪同下，於石家莊電力機務段視察了「奧星」電力機車和「中原之星」電力動車組，並肯定了株洲電力機車廠自己研製擁有自主智慧財產權的電力機車的做法。

### 試驗

DJ2 型電力機車出廠後，於 2001 年 12 月至 2002 年 4 月間先後赴北京環形鐵道試驗基地、廣深鐵路，分別進行了安全評估試驗和高速動力學性能試驗，最高試驗速度達到 240 公里 / 小時。2002 年 3 月 7 日，傅志寰到北京環形鐵道視察了「奧星」試驗。2002 年 6 月，DJ2 型電力機車配屬鄭州鐵路局鄭州機務段京武快車隊投入運用考核，擔當京廣鐵路北京西 — 鄭州 — 武昌（漢口）的客運交路。2002 年 9 月，株洲電力機車廠又生產了兩台 DJ2 型機車（0002、0003），並於 2003 年 3 月配屬鄭州機務段投入運用考核。

機車在試驗和運用過程中，相繼發現了各種問題和故障，其中主變流器、輔助變流系統、微機控制系統故障較多。例如 DJ2 型機車在北京環形鐵道的一次試驗中，由於主變流器中間直流電壓振盪超過安全保護值，導致機車電力中斷。國產 GTO 牽引變流器與 DJ 型電力機車所使用的進口 IPM-IGBT 主變流機組相比，除了故障率相對較高外，總體性能也存在差距。

2005 年 8 月，DJ2 型電力機車完成了 100 萬公里運行考核後，封存於鄭州機務北段報廢線（鄭州北站下行出發場附近）至今。

## 技術特點

### 總體布置

DJ2 型電力機車是四軸高速客運電力機車，適用於供電制式為 25 千伏工頻單相交流電的電氣化鐵路，機車軸式 Bo-Bo，持續功率 4,800 千瓦，構造速度為 220 公里 / 小時，最高運用速度為 200 公里 / 小時。機車總體結構與 DJ 型電力機車基本相同，採用通過有限元分析設計輕量化整體承載式焊接車體結構，設中間貫穿走廊、雙端司機室；車頭採用光滑流線型外形，車體兩側下部設有裙板。車頂裝有兩台單臂式受電弓、以及高壓隔離開關、接地裝置等；真空斷路器等高壓組件均置於車內。

車內設備以分室斜對稱、屏櫃化布置，由前至後分別為Ｉ端司機室、主變流室、設備Ｉ室、設備ＩＩ室、ＩＩ端司機室。司機室內設有符合人機工程學設計的司機操縱台。主變流室內設有主變流櫃、主冷卻櫃。設備室內設有控制電源櫃、空氣制動櫃、輔助變流櫃、牽引通風櫃、列車供電櫃等設備。臥式牽引變壓器安裝於車底中部，與電抗器共用冷卻油箱。機車採用車體獨立通風方式，從車頂頂蓋夾層風道吸入冷風，向發熱部件冷卻後從車底排出，並維持機械間呈微正壓，改善機車防塵效果及防寒性能。

### 機車主電路

DJ2 型電力機車是交 — 直 — 交流電傳動的單相工頻交流電力機車。接觸網導線上的 25 千伏單相工頻交流電電流，經受電弓進入機車後經過主斷路器再進入主變壓器，交流電經過主變壓器的四個牽引繞組後進入主變流器，分別向四個四象限脈衝整流器供電並整流為直流電，其中每兩個四象限整流器並聯輸出，然後共用一個電壓為 2800 伏的中間直流環節迴路，再由一個電壓型 PMW 逆變器轉換成三相交流電輸出，分別向每個轉向架上的兩台異步牽引電機並聯供電，使牽引電動機產生轉矩，將電能轉變為機械能，經過齒輪的傳遞驅動輪對。

DJ2 型機車採用採用株洲電力機車研究所開發的國產交流傳動系統，包括大功率主變流器、異步交流牽引電動機、微機網絡控制系統。TEP28WG01 型牽引主變流器由四象限整流器、中間直流迴路、PMW 逆變器三個部分組成，變流器設計容量為 3500kVA，功率控制器件為 GTO 元件（4500V／3000A），冷卻介質為乙二醇和高純水的混合物。DJ2 型機車採用 JD121 型鼠籠式三相異步牽引電動機，是在參考 DJ 型機車所使用的 4FHA 7056C 型牽引電機基礎上改進設計而成，額定功率為 1224 千瓦，恆功速度範圍較寬，採用直接轉矩控制。TEC01 型國產分布式微機網絡控制系統借鑑了 Adtranz 公司「MITRAC」系統，採用符合列車通訊網絡（TCN）標準的多功能車輛匯流排（MVB）和絞線式列車匯流排（WTB），具有控制、通信、診斷顯示功能。

### 輔助電路

DJ2 型電力機車採用交流輔助電路系統，機車上設有一台 TGF9A 型輔助變流器。每台輔助變流器容量為 100kVA，由一套整流模塊、兩套逆變模塊、兩套 EMC 濾波器、控制箱及電抗器組成。整流器採用晶閘管半控橋電路；逆變器採用電壓型逆變電路，功率開關器件為 IGBT，每台逆變器容量為 70kVA，輸出 380 伏三相交流電。此外，DJ2 型電力機車並裝設有 TGF7A 型列車供電櫃，用於向列車提供兩路 600 伏直流電源，輸出功率為 2×400 千瓦。

### 轉向架

機車走行部為兩台二軸轉向架，DJ2 型機車沿用了 DJ 型機車的高速轉向架，「日」字型構架由鋼板箱型焊接而成；一系懸掛借鑑了 X2000 列車的人字橡膠彈簧定位加垂向油壓減震器方式，能夠達到類似徑向轉向架的自導向徑向迴轉性能；二系懸掛為高柔度螺旋圓彈簧配橡膠墊；車體和構架之間並設有垂向減振器、橫向減振器和抗蛇行減振器的組合。牽引力或制動力通過中間低位推挽式牽引裝置傳遞；鑑於 DJ 型機車多次發現牽引拉杆座裂紋，DJ2 型機車的牽引座鋼板由厚度由 6 毫米增加到 12 毫米。機車採用六連杆輪對空心軸彈性傳動裝置、牽引電動機架懸式全懸掛、單邊剛性直齒傳動，減少了簧下重量和輪軌作用力。基礎制動裝置為輪盤制動；停放制動裝置為蓄能制動；轉向架並設有踏面清掃器。人字橡膠彈簧、輪盤制動裝置均為國產化產品。

## 參看

* DJ 型電力機車
* DJ1 型電力機車
* 天梭型電力機車
* KZ4A 型電力機車
* DJJ2 型電力動車組
* DJF1 型電力動車組

## 參考文獻

## 外部連結

* （簡體中文）南車株洲電力機車有限公司：DJ2 交流傳動電力機車
* （簡體中文）「中原之星」及「奧星」（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）