文章作者：西瓜昌真濕基（嗶哩嗶哩和百度昵稱：寧柳跨越）

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• 直—直流電傳動：指電力機車從直流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，向直流牽引電動機供給直流電。蘇聯(lián)鐵道部VL12型電力機車為直—直流電傳動形式。

• 直—交流電傳動：指電力機車從直流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過逆變后，向交流牽引電動機供給交流電。法國國家鐵路CC 1100型電力機車為直—交流電傳動形式。

• 交—直流電傳動：指電力機車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過變壓—整流后，向直流牽引電動機供給直流電。蘇聯(lián)鐵道部VL61型電力機車為交—直流電傳動形式。

• 交—交流電傳動：指電力機車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，無需經(jīng)過變壓—整流—逆變，直接變頻后向交流牽引電動機供給交流電。法國國家鐵路BB 13000型電力機車及BB 14000型電力機車為交—交流電傳動形式。

• 交—直—交流電傳動：指電力機車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過變壓—整流—逆變后，向交流牽引電動機供給交流電。白俄羅斯鐵路BKG1型電力機車為交—直—交流電傳動形式。

• 多電流制電力機車：本文提及的“多電流制”，是指采用交—直—交流電以及直—交流電雙制式電傳動，但受流電壓為兩種或兩種以上的電力機車。本文提及的南非國家交通運輸集團20E型、21E型和22E型電力機車即為多電流制電力機車。

• 南非國家交通運輸集團在本文均簡稱“Transnet”，其鐵路貨運分公司簡稱“TFR”⑴，鐵路設(shè)備分公司簡稱“TRE”⑵。

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概述

20E型電力機車是中國中車株洲電力機車有限公司在2013年到2015年間向TFR交付的一種多電流制干線客貨運兩用電力機車。后來，株洲電力機車在20E型電力機車的技術(shù)基礎(chǔ)上，相繼推出大軸重設(shè)計的21E型電力機車和六軸設(shè)計的22E型電力機車，同樣交付TFR。

20E型電力機車

• 制造

前10臺20E型電力機車——20-001號~20-010號機車由株洲電力機車制造；15臺20E型電力機車——20-011號~20-025號機車，由Transnet的子公司——TRE公司利用株洲電力機車提供的部件，在位于比勒陀尼亞的庫杜斯普特工廠進行組裝；其余70臺機車由TRE庫杜斯普特工廠制造。

與先前由日本東芝公司制造的19E型電力機車一樣，20E型電力機車為了實現(xiàn)在運行中自動切換，配備了車載電壓檢測器，并根據(jù)不同的接觸網(wǎng)網(wǎng)壓自動選擇25 kV 50 Hz交流或者是3 kV直流機車主電路：

1. 機車在25 kV 50 Hz交流電網(wǎng)下牽引時，電源通過受電弓、高壓隔離開關(guān)和真空斷路器向牽引變壓器的原邊供電。牽引變壓器4個獨立的次邊牽引繞組分別向2臺牽引變流器的4個四象限脈沖整流器供電，每臺牽引變流器的2個四象限脈沖整流器通過低感母排并聯(lián)向中間直流回路供電，中間直流回路同時向3個電壓型PWM逆變器（2個牽引逆變器和1個輔助逆變器）供電，每個牽引逆變器向1臺異步牽引電機供電，實現(xiàn)單軸控制。再生制動過程則相反，將制動能量回饋電網(wǎng)。

2. 機車在3 kV直流電網(wǎng)下牽引時，電源通過受電弓、高壓隔離開關(guān)、交—直流轉(zhuǎn)換開關(guān)、快速斷路器、牽引變壓器牽引繞組進入牽引變流器中間直流環(huán)節(jié)，為牽引逆變器和輔助逆變器供電。機車在直流網(wǎng)壓下電阻制動時，牽引電機產(chǎn)生的制動能量進入制動電阻，以熱的能量形式消耗掉。

• 運用

首批中國制造的20E型電力機車經(jīng)過測試后，于2014年3月開始在號稱“錳礦鐵路”的Hotazel-伊麗莎白港鐵路運行，以將產(chǎn)自于北開普省的錳礦運往位于東開普省伊麗莎白港。

TFR選擇了兩臺20E型電力機車——20-031號和20-032號機車，改刷藍色涂裝用于牽引豪華觀光列車“藍色列車”⑶，并于2015年初取代了先前在直流區(qū)段上擔(dān)當(dāng)本務(wù)的18E型電力機車、交流區(qū)段的7E型電力機車，以及已退役的多電流制14E型和14E1型電力機車。

21E型電力機車

• 制造

前40臺21E型電力機車——21-001號~21-040號機車由株洲電力機車制造；其余60臺21E型電力機車由TRE庫杜斯普特工廠制造。

21E型電力機車在視覺外觀上幾乎與20E型電力機車相同。然而，20E型和21E型電力機車之間的外觀差異在于正面偏置門門檻、緩沖梁、排障器和司機室左側(cè)側(cè)窗。

除了視覺外觀上的差異，21E型電力機車的軸重增加到26 t，并且牽引力有所提高，使其更適合在“煤炭鐵路“運用。

• 運用

21E型電力機車不僅在使用3 kV直流供電的埃爾默洛周邊的礦區(qū)鐵路運行，也可以在號稱“煤礦鐵路“、且使用25 kV 50 Hz交流供電的埃爾默洛-理查茲灣鐵路運行，以將產(chǎn)自于普馬蘭加省的煤礦運往位于夸祖魯-納塔爾省的理查茲灣港。

22E型電力機車

• 制造

2014年3月，TFR與株洲電力機車、大連機車、龐巴迪運輸和通用電氣運輸四家機車制造商簽訂了一份被稱為“南非歷史上最大的單個企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施投資項目之一”的50億美元機車購置訂單。其中，TFR與株洲電力機車簽訂了359臺22E型電力機車的訂單。

前40臺22E型電力機車——22-001號~22-040號機車由株洲電力機車制造；其余319臺23E型電力機車由TRE庫杜斯普特工廠制造。

22E型機車的視覺外觀實際上與20E型和21E型機車相近，但22E型機車長度更長，并且采用了不同的車輪布置和內(nèi)部布局。22E型機車的額定功率為4500 kW，是繼日本東芝公司制15E型電力機車之后，Transnet采購的第二種新型Co-Co軸式電力機車。

• 運用

首批22E型機車已交付給比勒陀尼亞地區(qū)、約翰內(nèi)斯堡-德班鐵路以及埃爾默洛-理查茲灣鐵路，用于替換20世紀80年代引進的7E型機車和10E型機車。其任務(wù)包括在從比勒陀尼亞往西北至塔巴津比、往北至波羅爪尼的25 kV 50 Hz交流電氣化線路上牽引煤炭和礦石列車。

技術(shù)數(shù)據(jù)表

后記

對于株洲電力機車而言，“中國娃娃”20E型、21E型和22E型電力機車的成功交付，不僅讓中國制造電力機車填補了多電流制技術(shù)的空白，同時也打開了新的海外市場。

而對于TFR而言，雖然南非國內(nèi)外不景氣的經(jīng)濟狀況，阻礙了TFR一部分基礎(chǔ)設(shè)施改善和機車車輛投資項目的推進，但15E型、19E型、20E型、21E型、22E型以及23E型電力機車的相繼到位，使得TFR得以開始逐步對電力機車進行更新?lián)Q代。可想而知，大量新機車的交付意味著待全球經(jīng)濟回暖時，TFR已做好了從中獲益的準備。

注釋

⑴英語：Transnet Freight Rail。

⑵英語：Transnet Rail Engineering。

⑶TFR有時會抽調(diào)采用紅色涂裝的18E型、20E型等型電力機車擔(dān)當(dāng)藍色列車本務(wù)機車。

參考

• 《中國南車株機公司中標南非近4億美元電力機車大單》，顏常青 著，《電力機車與城軌車輛》2012年5月第5期

• 《新一代國產(chǎn)電力機車與日本東芝19E電力機車粘著性能比較》，邱子榮，張征方，梁興元 著，《機車電傳動》2016年1月第1期

• 《南非窄軌雙流制六軸電力機車概述》，邢濤，陳安俊，李順 著，《電力機車與城軌車輛》2017年1月第1期

• 《南非20E/21E型雙流制電力機車概述》，陳安俊，鐘俊顏，廖國強 著，《電力機車與城軌車輛》2017年2月第2期

• 《南非雙流制電力機車交直流檢測裝置故障分析及改進設(shè)計》，李順，陳安俊 著，《電力機車與城軌車輛》2017年2月第2期

• 《南非Transnet Freight Rail公司更新機車》，李拓 譯，《國外鐵道車輛》2019年1月第1期