文章作者：西瓜昌真濕基（B站和百度昵稱：寧柳跨越）

提示

• 交—直流電傳動：指電力機(jī)車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過變壓-整流后，向直流牽引電機(jī)供給直流電。蘇聯(lián)VL80型電力機(jī)車以及在此基礎(chǔ)上出口至中國的8G型電力機(jī)車均為交—直流電傳動形式。
  

• 直—直流電傳動：指電力機(jī)車從直流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，向直流牽引電機(jī)供給直流電。蘇聯(lián)VL10型、VL11型以及VL15型電力機(jī)車均為直—直流電傳動形式。
  

• 俄羅斯聯(lián)邦諾沃切爾卡斯克電力機(jī)車廠在本文均簡稱“諾廠”；格魯吉亞第比利斯電力機(jī)車廠在本文均簡稱“第廠”。

概述

VL85型電力機(jī)車，俄語名為ВЛ85，是蘇聯(lián)兩節(jié)重聯(lián)12軸大功率干線貨運(yùn)電力機(jī)車車型之一，適用于25千伏50赫茲單相交流電氣化鐵路，由諾廠、全蘇電力機(jī)車研究所于1983年在VL80型電力機(jī)車基礎(chǔ)上研制成功，采用交—直流電傳動，每組機(jī)車由兩節(jié)結(jié)構(gòu)相同的Bo-Bo-Bo軸式機(jī)車組成。

背景

在1983年之前，蘇聯(lián)鐵道部干線貨運(yùn)電力機(jī)車基本上采用六軸或八軸，并有兩個司機(jī)室。兩組VL80S電力機(jī)車進(jìn)行重聯(lián)后，可由一組乘務(wù)員操作，即形成一組四節(jié)十六軸的電力機(jī)車。

VL80S型電力機(jī)車除了可以兩組四節(jié)重聯(lián)運(yùn)行外，一組乘務(wù)員可以控制三節(jié)機(jī)車，這樣形成一組半三節(jié)重聯(lián)十二軸的電力機(jī)車；而在直—直流電傳動的VL11型電力機(jī)車上也可以進(jìn)行這種控制。然而，無論是兩組四節(jié)重聯(lián)運(yùn)行，還是一組半三節(jié)重聯(lián)運(yùn)行，由于每節(jié)機(jī)車都有一個司機(jī)室，不存在從機(jī)車的一端到另一端的直通過道，這使得在運(yùn)行期間的維護(hù)條件惡化。

為了消除這一缺點(diǎn)，全蘇電力機(jī)車研究與設(shè)計院開發(fā)了一個兩節(jié)十二軸交—直流電傳動電力機(jī)車的項(xiàng)目，目標(biāo)是減少電氣設(shè)備和安裝材料的數(shù)量，這樣不僅降低了電力機(jī)車的制造成本，而且降低了維修和維護(hù)的成本。

研發(fā)

1983年5月，諾廠為該項(xiàng)目建造了一個實(shí)驗(yàn)性電力機(jī)車，該機(jī)車被命名為VL85-001號。 同年，諾廠建造了第二臺電力機(jī)車——VL85-002號。 電力機(jī)車的設(shè)計由全蘇電力機(jī)車研究與設(shè)計院副主任V·Ya·斯維爾德洛夫領(lǐng)導(dǎo)。

事實(shí)上在研發(fā)與生產(chǎn)VL85型電力機(jī)車之前，設(shè)計師就在第十二個五年計劃（1986-1990）及隨后的五年計劃期間建造新型貨運(yùn)電力機(jī)車的問題上，有兩個主要觀點(diǎn)。其中一個觀點(diǎn)是，對于干線貨運(yùn)電力機(jī)車而言，每節(jié)機(jī)車只需要采用四軸，而根據(jù)列車的牽引定數(shù)，可以制造出八軸、十二軸甚至是十六軸的機(jī)車，以便于在不同牽引定數(shù)的線路更充分地利用機(jī)車的牽引能力。

第二個觀點(diǎn)是干線貨運(yùn)電力機(jī)車應(yīng)該由四軸機(jī)車和六軸機(jī)車組成，這可以制造出八軸、十軸、十二軸、十四軸、十六軸甚至是十八軸的機(jī)車。

VL85型電力機(jī)車由兩節(jié)六軸機(jī)車組成，是第二個觀點(diǎn)的部分實(shí)踐結(jié)果。從SA-3型自動車鉤算起，VL85型機(jī)車的全長達(dá)到45000毫米，而三節(jié)重聯(lián)的VL80S電力機(jī)車的長度為49260毫米，即多出4260毫米。

兩組試驗(yàn)版機(jī)車通過了諾廠廠內(nèi)的測試。VL85-001號機(jī)車在北高加索鐵路局管內(nèi)別洛雷琴斯卡亞-邁科普區(qū)間線路進(jìn)行了動態(tài)測試；VL85-002號機(jī)車在全蘇鐵道運(yùn)輸科學(xué)研究院謝爾賓卡環(huán)形鐵道進(jìn)行了牽引力和動能測試。其后的運(yùn)行試驗(yàn)在馬林斯克-克拉斯諾亞爾斯克-泰舍特區(qū)間、阿巴坎-泰舍特-勒拿區(qū)間和北高加索鐵路局管內(nèi)進(jìn)行。

國家開發(fā)工程驗(yàn)收委員會得出“VL85型電力機(jī)車可歸類為最高質(zhì)量類別”的結(jié)論，于1985年批準(zhǔn)諾廠生產(chǎn)第一批5組VL85型電力機(jī)車，并從1986年開始批量生產(chǎn)。

生產(chǎn)

1986年，諾廠制造了15組VL85型機(jī)車。而198§9年是VL85型機(jī)車生產(chǎn)數(shù)量最多的一年，數(shù)量達(dá)到了57組；是年5月25日至6月2日期間，VL85-103和機(jī)車在全蘇鐵道運(yùn)輸科學(xué)研究院謝爾賓卡環(huán)形鐵道舉辦的第四屆“鐵路運(yùn)輸-8§9”國際展覽會上展出。

然而在諾廠制造VL85型機(jī)車期間，相繼發(fā)生東歐劇變、經(jīng)濟(jì)互助委員會解散以及蘇聯(lián)解體等一系列重大事件，導(dǎo)致VL85型機(jī)車產(chǎn)量由1991年的48組驟降至1992年的13組，到1994年時僅制造了2組VL85型機(jī)車，此后再無生產(chǎn)。

目前尚在運(yùn)用中的將近260組VL85型機(jī)車，集中配屬于東西伯利亞鐵路局下烏金斯克機(jī)務(wù)段。

衍生產(chǎn)品

• VL86F型

1985年，諾廠推出采用交—直—交流電傳動的VL86F型電力機(jī)車（ВЛ86Ф）。VL86F型電力機(jī)車為雙節(jié)重聯(lián)十二軸大功率貨運(yùn)電力機(jī)車，每組機(jī)車由兩臺結(jié)構(gòu)相同的Bo-Bo-Bo軸式機(jī)車組成，車體結(jié)構(gòu)與VL85型電力機(jī)車基本相同。機(jī)車采用交—直—交流電傳動，每節(jié)機(jī)車上裝載了三臺變流機(jī)組，分別為三臺轉(zhuǎn)向架上共六臺牽引電動機(jī)供電；接觸網(wǎng)導(dǎo)線上的25千伏單相工頻交流電電流，經(jīng)受電弓進(jìn)入機(jī)車后經(jīng)過主變壓器降壓后向三組變流器供電。每組變流機(jī)組設(shè)有二個四象限脈沖整流器，單相交流電經(jīng)由四象限脈沖整流器并整流為直流電，然后經(jīng)過中間直流回路，再由PWM逆變器轉(zhuǎn)換成三相交流電輸出，向NB-607型異步牽引電動機(jī)供電。機(jī)車小時功率為11400千瓦，持續(xù)功率達(dá)到10800千瓦，是當(dāng)時世界上功率最大的電力機(jī)車車型之一。

首臺VL86F型電力機(jī)車于1985年底投入試運(yùn)行；然而，由于蘇聯(lián)在1980年代后期的經(jīng)濟(jì)狀況越趨惡化，VL86F型電力機(jī)車未能投入批量生產(chǎn)。當(dāng)機(jī)車完成試驗(yàn)后，A節(jié)機(jī)車被送返諾廠，最終于2013年12月于該廠廠內(nèi)被拆解；B節(jié)機(jī)車被封存于位于莫斯科謝爾賓卡的全蘇鐵道運(yùn)輸科學(xué)研究院環(huán)形鐵路試驗(yàn)基地，最終在2019年4月被拆解。

• VL80SM型

1990年到1993年，諾廠對VL80S電力機(jī)車進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的現(xiàn)代化改造。這些年來，該工廠建造了4組VL80SM型電力機(jī)車——VL80SM-3001號到VL80SM-3004號機(jī)車，字母“M”僅在3004號機(jī)車上可見。

VL80SM型電力機(jī)車的牽引電動機(jī)、硅整流器、牽引變壓器及平波電抗器等部件都采用了當(dāng)時最新的結(jié)構(gòu)，并采用了更為經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)系統(tǒng)，降低了功率損耗，因而使該型機(jī)車的效率提高了2%。由于對機(jī)械部分和電氣部分進(jìn)行了技術(shù)改造，提高了機(jī)車的防空轉(zhuǎn)性能及粘著系數(shù)，使機(jī)車的最大牽引力提高了4.4%。此外，VL80SM型機(jī)車并采用新設(shè)計的司機(jī)室，設(shè)有取暖裝置和空調(diào)等設(shè)備。機(jī)車的持續(xù)功率為6520千瓦，持續(xù)牽引力為450千牛，機(jī)車軸重為24噸。

現(xiàn)代化有兩個目的：一方面，在機(jī)械部分和車體與VL85型機(jī)車保持最大限度統(tǒng)一；另一方面，基本電氣部分和制動電阻與VL80S型機(jī)車保持最大限度統(tǒng)一。 后一種情況是由于VL80R型機(jī)車盡管具有顯著的牽引力和操作優(yōu)勢，但結(jié)果證明是非常昂貴的機(jī)車。作家V·A·拉科夫引用了這樣的數(shù)據(jù)：

Если стоимость электровозов ВЛ22М с рекуперативным тормозом превышала стоимость такой же машины без рекуперации на 3%, то отпускная цена электровозов ВЛ80Р превышала стоимость ВЛ80Т почти на 30%.

（如果帶再生制動的VL22M型機(jī)車的成本超過不帶再生制動的同型機(jī)車的成本的百分之3，那么VL80R型機(jī)車的成本將超過VL80T型機(jī)車的成本幾乎百分之30。）

正是這一事實(shí)促使全蘇電力機(jī)車研究與設(shè)計院和諾廠將VL80S型機(jī)車的機(jī)械部分與VL85型機(jī)車統(tǒng)一起來，不再使用晶閘管不等分三段全控橋相控整流電路。

4組VL80SM型機(jī)車集中配屬于北高加索鐵路局巴泰斯克機(jī)務(wù)段，他們在那里工作了20多年，如今均已報廢除籍。在單相交流電力機(jī)車上使用階梯式控制系統(tǒng)是明顯的不合時宜，因此未來不會建造這種電力機(jī)車。

• VL65型

1992年，應(yīng)新組建的俄羅斯聯(lián)邦鐵道部要求，諾廠在VL85型機(jī)車的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)了兩臺試驗(yàn)性質(zhì)的單節(jié)雙司機(jī)室設(shè)計的電力機(jī)車，并定型為VL65型。而由于俄羅斯國內(nèi)形勢和變化，在蘇聯(lián)時代以列寧姓名簡寫為電力機(jī)車車型代號名的命名規(guī)則已無法繼續(xù)使用下去，VL65型機(jī)車因此成為最后新出的VL系列電力機(jī)車車型。

1999年，諾廠在VL65型機(jī)車基礎(chǔ)上又研制了EP1型電力機(jī)車。與VL65型電力機(jī)車相比，EP1型電力機(jī)車的主要改進(jìn)為采用了新型牽引電動機(jī)和VVVF三相交流輔助電源、牽引電機(jī)以架懸取代了軸懸，并以微機(jī)控制取代了電子控制。

• E5K型系列
  

2004年，諾廠在VL80型電力機(jī)車的基礎(chǔ)上，推出交—直流電傳動“葉爾馬克”E5K型電力機(jī)車系列。ES5K型電力機(jī)車是VL80型電力機(jī)車的主要替代者，在設(shè)計、尺寸和設(shè)備布置方面與VL80型機(jī)車在許多方面類似，但ES5K型機(jī)車的主電路和電氣設(shè)備方面繼承自VL85型機(jī)車，牽引電動機(jī)采用NB-514B型或者NB-514E型。

設(shè)計

• 總體設(shè)計

• 機(jī)械部分

VL85型電力機(jī)車的機(jī)械部分有一些特點(diǎn)。每節(jié)機(jī)車有三臺兩軸轉(zhuǎn)向架，牽引力和制動力通過斜拉桿傳遞到車體，使轉(zhuǎn)向架內(nèi)部各軸重自動均衡。當(dāng)機(jī)車通過曲線時，中間轉(zhuǎn)向架通過一個長度較大的彈簧支承，在曲線內(nèi)側(cè)向偏移。而在直—直流電傳動的兩節(jié)十二軸的VL15型電力機(jī)車也采用這些機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)。

事實(shí)上，Bo-Bo-Bo轉(zhuǎn)向架于1981年在北高加索鐵路局管內(nèi)別洛雷琴斯卡亞-邁科普區(qū)間線路進(jìn)行了初步測試。 根據(jù)全蘇電力機(jī)車研究與設(shè)計院進(jìn)行的理論計算，與Co-Co轉(zhuǎn)向架相比，Bo-Bo-Bo轉(zhuǎn)向架在曲線外軌超高時的車輪磨損以及產(chǎn)生的側(cè)向力方面要好，測試結(jié)果令人滿意。

此外，VL85型電力機(jī)車的機(jī)械部分設(shè)計成可以將牽引電動機(jī)安裝在機(jī)車車體下面。

• 電氣部分

在每節(jié)機(jī)車安裝了ONDTSE-10000 / 25-82UHL2型變壓器和三個VIP-4000型整流—逆變單元，設(shè)計為用于將單相交流電流轉(zhuǎn)換為具有平滑電壓控制的直流電壓，并且在再生制動模式中，把直流電壓逆變回25千伏50赫交流電。

ONDTSE-10000 / 25-82UHL2型變壓器由以下繞組組成：

• 一組高壓繞組（額定功率7.100千伏安，電壓25千伏）；

• 三組牽引繞組，每組包括兩個部分（額定電流1700安，電壓1260伏）；

• 輔助繞組（電壓為630伏、405伏、225伏不等和額定電流650安）；

• 用于驅(qū)動牽引電機(jī)的繞組（額定電流650安，電壓270伏）。

變壓器重量為9900千克，采用強(qiáng)制油-氣冷卻。

每個VIP-4000型整流—逆變單元設(shè)計用于提供位于同一節(jié)機(jī)車上的兩個并聯(lián)的牽引電動機(jī)。

與VL80R型電力機(jī)車安裝的VIP1-2200M型整流—逆變單元相比，VIP-4000型整流—逆變單元使用了更強(qiáng)大的T353-800-28型大電流晶閘管。VIP-4000型整流—逆變單元的晶閘管總數(shù)減少了74個，并在每條串聯(lián)電路中安裝了分流電抗器，使橋臂各并聯(lián)支路均勻分流，并改善了晶閘管工作時的電位條件。

VL85型機(jī)車采用橫向設(shè)備布置以及模塊化安裝，這使得可以更好地利用高壓室空間并提供對設(shè)備的便利訪問。L-13U1型受電弓、VOV-25-4M-UHL1型主開關(guān)、KM-87型司機(jī)控制器、兩個串聯(lián)的21-NK-125型可充電電池以及氣動和電磁接觸器安裝在每節(jié)機(jī)車上。

ANE-225L4UHL2型三相異步電動機(jī)用于驅(qū)動電機(jī)風(fēng)扇、壓縮機(jī)等輔助設(shè)備和分相器；在每節(jié)機(jī)車上安裝了五個電動機(jī)來驅(qū)動風(fēng)扇，一個用于驅(qū)動壓縮機(jī)。這些由弗拉基米爾電動機(jī)工廠制造的電動機(jī)先前在VL80S電力機(jī)車的正常運(yùn)行條件下進(jìn)行了測試。

• 自動運(yùn)行控制系統(tǒng)

VL85型電力機(jī)車裝置了自動運(yùn)行控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能在牽引和制動工況下進(jìn)行工作，并可以根據(jù)司機(jī)選定的電流，在平滑起動列車時達(dá)到給定的速度。此時電流以一定的增值增加到給定的數(shù)值，為此司機(jī)僅需把手柄放在選定的電流位置即可，而操縱軸則按運(yùn)行條件轉(zhuǎn)到給定速度的位置上。自動運(yùn)動控制系統(tǒng)保證在區(qū)段上牽引工況運(yùn)行時給定速度穩(wěn)定運(yùn)行，而制動工況則保證下坡時的運(yùn)行速度不變，必要時可以制停。

從VL85-026號機(jī)車開始，機(jī)車開始加裝防止單個或者成組輪對空轉(zhuǎn)和滑行的電子保護(hù)裝置。該裝置只有在自動控制時，在牽引工況和再生制動工況中運(yùn)行。

• 牽引電動機(jī)

在實(shí)驗(yàn)版VL85型電力機(jī)車上，使用與VL80T型、VL80S型和VL80R型電力機(jī)車相同的NB-418K6型牽引電動機(jī)（齒輪比4.19；輪對直徑1250毫米）。這樣做是為了加速實(shí)驗(yàn)版機(jī)車的生產(chǎn)，因?yàn)闉樗鼈兣涮椎腘B-514型牽引電動機(jī)還沒有準(zhǔn)備好，并且與轉(zhuǎn)向架框架懸掛的制造相關(guān)的問題沒有得到解決。

而量產(chǎn)版VL85電力機(jī)車則安裝了NB-514型牽引電動機(jī)，其設(shè)計和參數(shù)與NB-418K6型牽引電動機(jī)略有不同，但在安裝尺寸上可與它們互換。NB-418K6型牽引電動機(jī)與NB-514型牽引電動機(jī)的主要區(qū)別在于后者附加電極線圈的安裝結(jié)構(gòu)的變化以及使用具有更高導(dǎo)熱性和防潮性的F級絕緣。

NB-514型牽引電動機(jī)電樞的最大旋轉(zhuǎn)頻率為2040轉(zhuǎn)/分鐘，電動機(jī)的質(zhì)量為4300千克。 與NB-418K6型牽引電動機(jī)相比，新電機(jī)的功率增加了6％，方法是將電流增加3％，標(biāo)稱電壓增加3％。

NB-514型牽引電動機(jī)的整流電壓為980伏，勵磁率為98％，冷卻空氣流量為95立方米/分鐘時，具有以下參數(shù)：

后記

作為蘇聯(lián)交—直流電傳動電力機(jī)車的巔峰之作，VL85型電力機(jī)車以其小時功率為10020千瓦、持續(xù)功率為9360千瓦、最大牽引力為726千牛以及持續(xù)牽引力為657千牛的特點(diǎn)，成為世界上功率最大的交流電力機(jī)車車型之一。

而對于俄羅斯鐵路而言，VL85型電力機(jī)車的影響還是深遠(yuǎn)。諾廠推出的“葉爾馬克”E5K型電力機(jī)車系列，其主電路和電氣設(shè)備與VL85型電力機(jī)車保持最大程度的統(tǒng)一。根據(jù)截至2019年7月的數(shù)據(jù)可知，僅3ES5K型電力機(jī)車就已出廠930組，2ES5K型電力機(jī)車就已出廠476組，4ES5K型電力機(jī)車就已出廠22組。

聯(lián)系前文提到干線貨運(yùn)電力機(jī)車的節(jié)數(shù)及軸數(shù)之爭可知，E5K型電力機(jī)車系列的節(jié)數(shù)及軸數(shù)設(shè)置，的確是有利于在不同牽引定數(shù)的線路上更充分地利用機(jī)車的牽引能力。但即便如此，我們不能以全盤否定的態(tài)度評價VL85型電力機(jī)車。

當(dāng)然，話說回來，因?yàn)楣P者精力和能力限制，在整理資料時恐有錯漏，也請諸位讀者諒解。

參考

• 《ГРУЗОВЫЕ ДВЕНАДЦАТИОСНЫЕ ЭЛЕКТРОВОЗЫ ВЛ85》，Ye·R·阿伯拉莫夫，《Электроподвижной состав Отечественных железных дорог》，第225頁-第228頁；原作者為V·A·拉科夫，《Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985 гг.》，第25頁-第28頁。
  

• 《ВЛ85型電力機(jī)車結(jié)構(gòu)與試驗(yàn)結(jié)果》，李政文譯，《電力機(jī)車技術(shù)》1985年05月期

• 《ВЛ85電力機(jī)車防空轉(zhuǎn)和防滑行保護(hù)》，李政文譯，《電力機(jī)車技術(shù)》198§9年05月期

• 《ВЛ85型電力機(jī)車的控制》，譚學(xué)斌譯，《機(jī)車電傳動》1990年03月期

• 《Список подвижного состава — ВЛ85 — TrainPix》：https://www.trainpix.org/list.php?mid=172
  

• 《Список подвижного состава — 2ЭС5К ?Ермак? — TrainPix》：https://www.trainpix.org/list.php?mid=36

• 《Список подвижного состава — 3ЭС5К ?Ермак? — TrainPix》：https://www.trainpix.org/list.php?mid=178

• 《Список подвижного состава — 4ЭС5К ?Ермак? — TrainPix》：https://www.trainpix.org/list.php?mid=1401