【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
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。法國國營鐵路CC 7100型電力機車為直—直流電傳動形式。
概述
BB 12000型電力機車是法國國營鐵路的一種電力機車，也是法國第一代交流電力機車，適用於供電制式為25千伏50赫茲單相交流電的電氣化鐵路。
背景
經歷了第二次世界大戰後的法國國營鐵路面臨煤炭短缺的局面，但短期內沒有大量內燃機車，特別是因為必須依賴進口原油。儘管當時法國國營鐵路已有1500伏直流電氣化鐵路，但是它需要較粗的導線，供電站之間距離也較短，並且直流線路有顯著的電阻損失。
50赫茲交流電氣化鐵路在20世紀初時開始在歐洲和美國測試，它具有比直流線路更少損耗的優點，不幸的是，在20世紀40年代之前，當時的技術使得極難產生直接採用50赫茲的電力機車。一些歐洲國家使用低頻交流電來給電力機車供電。德國、奧地利和瑞士使用15千伏16.7赫茲交流電氣化鐵路。
在工程師路易斯·阿曼德[1]的領導下，從1944年開始，法國國營鐵路在艾克斯萊班-阿訥馬斯鐵路[2]的部分區間上進行20千伏50赫茲或25千伏50赫茲交流電的測試。
在在艾克斯萊班-阿訥馬斯鐵路50赫茲交流電氣化鐵路試驗之後，法國國營鐵路選擇裏爾-蒂永維爾鐵路[3]的瓦朗謝訥到蒂永維爾區間進行25千伏50赫茲交流電氣化改造，並要求幾家公司研製新型交流電力機車。
製造及運用
法國國營鐵路BB 12000型
法國電氣牽引設備公司和施耐德-西屋電氣公司研製了BB 12000型電力機車，並於1954年開始交付法國國營鐵路，到1961年停產時共製造了148臺機車，而其中有30臺機車由阿爾斯通製造。
BB 12000型機車在瓦朗謝訥到蒂永維爾區間牽引快速旅客列車和貨運列車。在運用初期，BB 12000型機車在千分之11的坡道線路上牽引2145噸的列車。而東北地區的各種電氣化改造，使能看到他們的區間逐漸增多，但更現代化、速度更快的機車的投入運用，亦限制了BB 12000型機車運用範圍。實際運用顯示BB 12000型機車性能表現良好，並且運用至20世紀90年代末，而每臺機車在退役前的平均運行里程達到500萬公里。
盧森堡國家鐵路3600型
1958年到1960年間，盧森堡國家鐵路從法國電氣牽引設備公司引進了20臺BB 12000型機車，定型為3600型。本型機車同樣用於牽引快速旅客列車和貨運列車，並運用至2005年最終退役。
設計
BB 12000型電力機車適用於1435毫米的標準軌距鐵路，軸重為21噸，整備重量在83.4噸至85.6噸不等，全長15200毫米，最高運行速度為140公里/小時或120公里/小時。
機械部分
BB 12000型機車的轉向架接近BB 9003-9004型機車的轉向架。設備罩被設計成容易拆卸，便於維護。該懸浮液底盤之間是轉向架是一個暫停擺桿和拉固定在主軸箱桿，從而確保在啟動時有良好的密合性。牽引電動機和車軸之間的傳動裝置是帶有萬向接頭的安德烈·傑奎明[4]驅動裝置。
在傑奎明驅動裝置中，牽引電動機和齒輪箱安裝在轉向架構架上，一個空心軸式銷柱固定在齒輪箱箱體上，大齒輪通過一對滾錐軸承在銷柱上旋轉；萬向節空心軸由主動圓環、扭轉空心軸、從動圓環三個部分組成，大齒輪心有兩個伸入主動圓環內部的支座，支座通過一對帶有橡膠襯套的銷柱連接主動圓環，而主動圓環又通過另一對相隔90°的銷柱連接扭轉空心軸；而空心軸的另一端亦與上述驅動側相似，扭轉空心軸通過一對銷柱連接從動圓環，從動圓環又通過另一對相隔90°的銷柱連接車輪。
牽引電動機輸出的扭矩通過齒輪副、主動圓環、空心軸、從動圓環傳遞至輪對；而來自輪對的橫向作用力經從動圓環、空心軸、主動圓環、大齒輪心、滾錐軸承、空心銷柱、齒輪箱體傳遞至轉向架構架。空心軸與車軸之間的間隙約為25～30毫米。
傑奎明驅動裝置具有結構簡單可靠、傳遞功率較大的優點，而且與阿爾斯通浮動盤式驅動裝置相比，傑奎明驅動裝置的橡膠關節襯套變形較小，使橡膠襯套的使用壽命亦比前者長得多。由於帶有彈性圓環的萬向節空心軸佔據了輪對內側較多的軸向空間，因此傑奎明驅動裝置的齒輪中心距較大，即使用於獨立傳動系統亦需要使用中間齒輪傳動，使製造成本增加而傳動效率稍微受到影響，但這種結構形式同時也將牽引電動機的重量集中在轉向架中部，有利於改善轉向架高速運行時的平穩性。
隨著運用經驗的增加和生產工藝的進步，傑奎明驅動裝置的結構亦變得更為簡單合理，例如將結構較複雜的彈性從動齒輪改為剛性結構，將橡膠襯套中的橡膠金屬元件簡化為套筒式橡膠金屬鉸接元件等。
車體和司機室
BB 12000型機車採用凸式車體，兩端為設備罩，中間為司機室。一些司乘人員稱司機控制器調速手柄為「火腿切片機」。
電氣部分
BB 12000型機車採用交—直流電傳動，機車經由受電弓從接觸網獲得25千伏交流電源，經自耦變壓器降壓成750伏交流電，再由引燃管整流[5]、調壓，最後供給四臺SW 435型直流牽引電動機，輸出功率為2470千瓦。此外BB 12000型機車還增加了防打滑設計：如果一個輪對打滑，相對應的牽引電動機的扭矩減小。
存留
法國國營鐵路BB 12000型
12004、12032、12068、12069、12083、12087、12114、12125共計8臺BB 12000型機車保存於法國各地；12120號機車保存於比利時境內。12035號機車於2019年4月被拆解。
盧森堡國家鐵路3600型
3602號機車保存於德國奧格斯堡鐵路公園博物館，3608號機車修復至動態展示狀態並留在盧森堡國內。
點評
作為法國國營鐵路第一款交—直流電傳動電力機車，BB 12000型電力機車開啟了法國國營鐵路交流電氣化鐵路的歷史，而且其研製經驗為以後法國交流電力機車的研製與發展奠定了堅實的基礎。
擴展閱讀
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參考
- ^法語：Louis Armand（1905-1971），工程師，1938年入職於法國國營鐵路，1949年到1958年間經營法國國營鐵路。
- ^法語：Ligne dAix-les-Bains-Le Revard à Annemasse。該鐵路起點為薩瓦省艾克斯萊班鎮，終點為上薩瓦省阿訥馬斯。
- ^法語：Ligne Lille - Thionville。法國國內一條連接裏爾和蒂永維爾兩地鐵路樞紐，輻射北部港口和東部工業區的鐵路。
- ^法語：André Jacquemin（1902-1994），法國國營鐵路工程師。1950年代，他發明瞭一種採用雙級彈性傳動系統、單邊齒輪單邊傳動的輪對空心軸驅動裝置，既可以使用於獨立傳動系統，也可以使用於組合傳動系統，稱之為傑奎明驅動裝置（La transmission Jacquemin à anneau dansant）。
- ^後來，有些機車被改裝半導體硅整流器，取代了引燃管。
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