【電力機車科普】至今仍是世界上速度最高的Co-Co——法國國營鐵路CC 7100型電力機車
文章作者：西瓜昌真濕基（B站和百度暱稱：寧柳跨越）
提示
- 交—直流電傳動：指電力機車從交流電氣化鐵路接觸網受流，經過變壓—整流後，向直流牽引電機供給直流電。法國國營鐵路BB 12000型以及BB 16000型電力機車均為交—直流電傳動形式。
- 直—直流電傳動：指電力機車從直流電氣化鐵路接觸網受流，向直流牽引電機供給直流電。本文提到的法國國營鐵路CC 7100型電力機車為直—直流電傳動形式。
概述
CC 7100型電力機車是法國阿爾斯通公司為法國國營鐵路設計製造的一種幹線電力機車，適用於供電制式為1500伏直流電的電氣化鐵路，在1952年至1955年共製造了58臺。
研製歷史
CC 7000型
在1940年代以前，由於當時電力機車速度一般僅達到100～120公里/小時，牽引電動機通常採用軸承式半懸掛，即牽引電機的一端通過抱軸軸承剛性地支承在車軸上，另一端彈性地懸掛在轉向架構架上，並通過剛性或彈性齒輪傳動，但在列車運行時輪對所產生的衝擊振動會直接傳給牽引電動機，不利於進一步提高速度。至1940年代末，架承式全懸掛方式面世，牽引電動機固定懸掛在轉向架構架上，在牽引電動機軸端和小、大齒輪之間加入各種彈性連接元件，以減小衝擊振動的影響；這種方式由於簧下質量較小，輪軌垂向動荷載較小，有利於機車高速運行。法國在電力動車組上率先進行了軸承式和架承式的對比試驗，證明瞭架承式的許多優點。
1949年，阿爾斯通公司向法國國營鐵路交付了兩臺CC 7000型電力機車（CC 7001～7002），為法國第一種採用阿爾斯通架承式結構的電力機車，持續功率為4000馬力（2980千瓦）。這兩臺機車在巴黎—波爾多鐵路投入運行試驗，最高運營速度140～160公里/小時，最高試驗速度達180公里/小時。
CC 7100型
隨著巴黎—里昂鐵路於1952年完成電氣化，鑒於CC 7000型機車運行表現良好，法國國營鐵路向阿爾斯通公司、法乎集團以及法國機電公司[1]訂購了43臺電力機車並於1952年到1954年間交付，隨後又在1954年至1955年間增購了15臺，定型為CC 7100型（7101～7158）。
與實驗性的CC 7000型機車相比，投入批量生產的CC 7100型機車在結構上基本與前者相同，但持續功率提高到4740馬力（3540千瓦），機車總重由96噸增加到107噸，機車單位功率重量由31千瓦/噸提高到33千瓦/噸。CC 7100型機車的出現令巴黎與里昂之間的直達特快列車運行時間縮短到4小時10分，全程平均速度達123公里/小時。
在投入服務近50年後，CC 7100型機車在1985年至2001年間陸續報廢。最後一臺CC 7100型機車於2001年12月28日退役。
速度紀錄
法國是較早開始研究高速鐵路及既有線旅客列車提速的國家之一，自1950年代起法國國營鐵路多次進行高速試驗以收集數據。1954年2月21日，未經任何改造的CC 7121號機車牽引三節試驗車（定額111噸），在第戎—博訥鐵路的最高試驗速度達到243公里/小時，刷新了上一次由德國鐵路齊柏林號（Schienenzeppelin）於1931年創造的鐵路車輛最高速度世界紀錄。
這次成功更進一步鼓勵法國國營鐵路於1955年初進行另外一系列高速試驗，在1955年3月28日，CC 7107號機車牽引三節流線型試驗車（定額103.5噸），在將接觸網網壓由1500伏提高到1900伏、將傳動齒輪比由2.606修改為1.145、加裝輪盤制動、提高機車牽引功率的條件下，于波爾多—達克斯（Dax）鐵路以瞬時速度326公里/小時再次刷新了世界電力機車速度紀錄，瞬間峯值功率達到8900千瓦；但由於當時的鐵路技術對機車高速運行時的弓網關係（受電弓—接觸網關係）並沒有太多認識，導致機車在高速試驗期間出現嚴重弓網拉弧，並在衝擊最高速度之後發生受電弓弓頭、滑板脫落的事故，但幸運地並沒有對架空接觸網造成破壞，這次試驗直接對後來的弓網動力學、輪軌關係研究產生重要的啟蒙影響。
僅在CC 7107號機車創造世界紀錄之後一天，即1955年3月29日，由日蒙-施耐德公司[2]製造的BB 9004號電力機車也在相同線路上達到了331公里/小時的最高試驗速度，成為世界上速度最快的電力機車，其速度紀錄一直保持了五十多年，直到2006年才被德國西門子「歐洲短跑手」（EuroSprinter）系列的ES64U4型電力機車以357公里/小時所打破。雖然CC 7107號機車的紀錄僅保持了一天，但實際上它至今仍然是世界上速度最高的Co-Co軸式機車。
現代化改造
在1980年代，CC 7100型機車相繼進行了翻新，車體外觀上的改變包括：拆除了車體下部的裙板、在車頭加裝紅燈等。
1958年至1976年間，CC 7124號、CC 7125號以及CC 7138號機車加裝了受電靴，在尚貝裏（Chambery）—莫達訥（Modane）的第三軌供電鐵路運用。
出口
荷蘭鐵路1300型
1952年至1956年間，荷蘭鐵路公司向阿爾斯通公司訂購了16臺電力機車，定型為1300型（1301～1316），機車總體結構與CC 7100型相同，電流制式均為1500伏直流電，最高速度130公里/小時，持續功率3159千瓦。
1300型電力機車是荷蘭鐵路最強勁的機車，因此可用於所有服務，但主要用於重載貨運列車。1999年，1300型機車陸續停用，大部分機車在2004年被拆除。
西班牙國家鐵路276型
西班牙國鐵於1956年從法國引進了阿爾斯通公司的電力機車，定型為7600型，至1970年代改稱276型。這批機車是CC 7100型電力機車的衍生出口車型之一，首20臺機車由法國直接整車進口，其餘均由阿爾斯通公司提供生產技術，授權西班牙鐵路建設和輔助器材有限公司[3]及金屬製造有限公司[4]負責在國內製造及組裝。276型機車在CC 7100型機車基礎上作出了一些改動，以適應西班牙鐵路的1668毫米寬軌軌距和3000伏直流供電制式。
投入服務近40年後，276型機車於1990年代陸續報廢。目前，276-002號、276-105-4號機車保存於西班牙巴倫西亞阿爾維塞奇；276-031號、276-052號機車保存於國家鐵道博物館；276-066號機車由薩拉戈薩鐵路之友組織保存及維護。
摩洛哥國鐵E800型
摩洛哥國家鐵路局於1959年至1963年從法國共進口7臺電力機車，定型為E800型（E801～E807），是摩洛哥第一種電力機車，其結構基本與CC 7100型機車相同，但採用3000伏直流供電制式。
阿爾及利亞國鐵6.BE型
阿爾及利亞鐵路國家鐵路公司於1958年引進6臺CC 7100型機車，定型為6.BE型（6.BE.1～6.BE.6），與出口摩洛哥的產品相同。
蘇聯鐵道部F型
西瓜昌真濕基：【鐵道科普】中國鐵路6Y2型電力機車的兄弟機車——蘇聯鐵路F型電力機車
西瓜昌真濕基：【電力機車科普】法國國營鐵路第一款交—直流電傳動電力機車——BB 12000型電力機車
蘇聯鐵道部於1959年至1960年間向阿爾斯通公司訂購了50臺電力機車，定型為F型。F型電力機車在車體和轉向架等機械部分參考了法國國營鐵路CC 7100型電力機車，而電氣傳動部分則借鑒了BB 12000、BB 16000型等法國第一代交流電力機車的牽引控制系統。同時按蘇聯的要求將電流制式改為25千伏工頻單相交流電，採用引燃管整流並改進了通風系統，以及採用1520毫米寬軌軌距。
至1970年代初期，F型電力機車由於設備自然損耗隨運行里程增加而日益加劇，引燃管整流器嚴重老化，因此開始被VL60型、VL60P型⑥機車取代，並陸續被封存。1973年8月，首批10臺F型機車報廢，包括7臺F型、1臺FR型、2臺FP型。1976年8月，另一批7臺F型、5臺FP型機車報廢。其餘F型機車部分被改裝半導體硅整流器，取代了引燃管，這種機車更名為FK／ФК型。最後一臺F型電力機車於1987年報廢。
中國鐵路6Y2型
1960年代初，由於中國國產第一代幹線電力機車——6Y1型機車質量不過關，未能批量生產，為了應付電力機車短缺的情況，中國鐵道部進口了一批由阿爾斯通公司生產的電力機車作為過渡，定型為6Y2型，共計25臺，其結構與蘇聯鐵路F型機車基本相同，均為交—直流電傳動，採用引燃管整流。
然而，西安鐵路局寶雞電力機務段在運用6Y2型機車中發現再生制動的缺點十分明顯——在機車使用再生制動時，電氣系統需要將直流電逆變成交流電，大大增加了引燃管和牽引電動機的工作負荷，令引燃管、牽引電動機的平均使用壽命分別縮短20%和200萬公里以上；同時，再生制動也減少了牽引變電所的平均功率因數並增加電網負荷，也增加了諧波電流和對通信線路的幹擾。
1969年9月，由於部分機車引燃管老化，寶雞電力機務段工程技術人員為6Y2型機車研製了半導體硅整流器，替代了引燃管整流，從而擺脫了依賴進口引燃管的局面並節約大量外匯資金，並將再生制動改為電阻制動；至1971年，所有6Y2型電力機車均完成了改造。
設計
CC 7100型電力機車適用於1435毫米的標準軌距鐵路，輪徑為1250毫米，軸重為17.8噸，整備重量在107噸至112噸不等，全長18922毫米，最高運行速度為150公里/小時或160公里/小時。
CC 7100型電力機車採用直—直流電傳動，通過2臺G型菱形受電弓從接觸網獲得1500伏直流電，輸送到6臺牽引電動機。第一批43臺CC 7100型電力機車採用TA 621 B型直流牽引電動機，牽引功率為3490千瓦；第二批43臺CC 7100型電力機車採用TA 621 C型直流牽引電動機，牽引功率為3240千瓦。
保存
法國國營鐵路CC 7000型
- CC 7002：法國羅納-阿爾卑斯大區昂貝略昂比熱鐵路博物館
法國國營鐵路CC 7100型
- CC 7102：法國薩瓦省尚貝裏機務段扇形車庫博物館
- CC 7106：法國羅納-阿爾卑斯大區昂貝略昂比熱鐵路博物館
- CC 7107：法國阿爾薩斯大區米盧斯火車城
- CC 7121：法國加爾省尼姆
- CC 7140：法國普羅旺斯-阿爾卑斯-藍色海岸大區魯瓦亞河畔佈雷伊高地運輸和生態博物館
荷蘭鐵路1300型
- 1302：荷蘭烏特勒支省烏特勒支市荷蘭鐵路博物館
- 1304：荷蘭林堡省芬洛市布勒瑞克車輛段舊址
- 1312：荷蘭烏特勒支省烏特勒支市荷蘭鐵路博物館
- 1315：荷蘭林堡省芬洛市布勒瑞克車輛段舊址
蘇聯鐵道部F型
- Fk-07：俄羅斯聯邦聖彼得堡俄羅斯鐵道博物館
後記
作為法國解放後最著名的電力機車車型之一，CC 7100型機車以其優秀性能、高可靠性，以及在1954年、1955年先後兩次打破鐵路車輛最高速度的世界紀錄，名垂竹帛；而由其而生的改進型更被出口至歐亞非多國，而這些機車在各運用國也見證了電氣化鐵路的發展歷程。
擴展閱讀
Taurus puts 1955 French speed record holders in the shadeUN RECORD DANS LHISTOIRE DE LA VITESSE
BB9004, CC7107, Mars 1955, Record du monde de vitesse sur rails
CC 7000 & 7100 SNCF
參考
- ^法語：Compagnie électro-mécanique。機電公司是法國歷史上一家鐵路設備製造商，成立於1885年，於1983年被阿爾斯通公司收購。
- ^法語：Jeumont-Schneider。該公司是法國歷史上一家機電工程、核能、通信設備、鐵路設備製造商，成立於1964年，於1986年被阿爾斯通公司收購鐵路設備製造業務。
- ^西班牙語：Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles, S.A.；簡稱CAF。該公司是西班牙一家鐵路設備製造商，也是世界第五大鐵路車輛製造商，總部位於西班牙巴斯克自治區的貝亞賽恩，產品涵蓋城市軌道交通車輛、一般鐵路車輛、高速動車組，以及鐵路系統的設計、建設和維護。
- ^西班牙語：Material y Construcciones S.A.；簡稱MACOSA。該公司是西班牙歷史上一家鐵路設備製造商。
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