6K型電力機車
電力機車車型
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徠、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。
6K型電力機車的原型車
6K型電力機車在川崎重工業兵庫工廠
6K型001號機車
6K型052號機車牽引行包列車
6K型085號機車
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。
6K型068號機車
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鑒自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,將不等分三段橋晶閘管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。
6K型065號機車
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,具有較高的空氣凈化能力,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。
6K機車牽引貨物列車運行在焦柳鐵路伊河大橋
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。
6K型機車銘牌與配屬
6K型機車的中間轉向架
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桿的獨立懸掛結構;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。
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位英特爾8086中央處理器,分別用於計算機車控制特性和晶閘管觸發;另外兩個為8位英特爾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。
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。
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,因列車機后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后立即通知交口站要求上避難線,列車於零時17分進入避難線后脫軌顛覆。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徠內故縣至豫靈間,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。
機車編號 | 名稱 | 備註 |
6K-050 | 先鋒號 | 已摘牌 |
6K-059 | 共青團號 | 已摘牌 |
6K-061 | 五一標兵號 | 已摘牌 |
6K-066 | 民兵號 | 已摘牌 |
6K型002號機車,原車號6K型009
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。
6k型065號機車,2014年退役,退役后交於鄭州鐵路職業技術學院,做教學用車。
華氏輪式 | 0-4-4-4-0 |
UIC軸式 | Bo'Bo'Bo' |
軌距 | 1,435毫米 |
輪徑 | 1250毫米(新輪) |
軸重 | 23噸 |
通過最小曲線半徑 | 125米 |
機車長度 | 22,200(車鉤中心距) |
機車寬度 | 3,100毫米 |
機車高度 | 3,800毫米(車頂平面至軌面) |
整備重量 | 138噸 |
受流電壓 | 單相交流 25 KV / 50 Hz |
傳動方式 | 交—直流電 |
牽引電動機 | MB-530-AVR × 6 |
最高速度 | 100公里/小時 |
持續速度 | 48公里/小時 |
牽引功率 | 4,800千瓦(持續) |
牽引力 | 485千牛(起動) 355千牛(持續) |
設計加速度 | 0.356km/h/s |
制動方式 | 踏面制動、電阻制動 |
列車制動 | 空氣制動 |