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主题:【原创】中国铁路山寨史话(01)七大寨主 -- 一介书生

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家园 【原创】中国铁路山寨史话(03)三次跨越

三、三次跨越

在苦难中积聚,用胜利来洗礼——克劳塞维茨

细心地朋友可能会发现,前面两部分提到各型机车一般都标注了三个时间,研发时间,试制时间,量产时间,一部机车从研发、试制,到量产再到成熟是需要很长一段时间的,甚至在机车定型早期也都会有这样或那样的问题存在,囿于于新中国薄弱的技术基础,中国铁路发展就走过这样一条崎岖的弯路,从闭门造车直到钻进浮云遮眼的深处,山重水复疑无前路,到引进技术后的柳暗花明茅塞顿开,河出伏流一泻汪洋般各种车型的百花齐放,从中国铁路1957年仿制机车开始,山寨便在中国铁路发展史上点下最浓墨重彩不可或缺的画龙点睛之笔。

1、里程碑

第一代内燃机车东风型从研制到量产花费了8年,第一代电力机车韶山从研制到量产更是足足花费了22年。其中的辛酸辛苦,其中的无从无奈,其中的不屈不挠,都是这个自强不息的伟大民族精神的写照。中国铁路装备从普载到重载、从常速到高速、从液力传动、直流传动到交流传动,辉煌发展历程的背后,完完全全是依靠土共一念一滴汗水的艰辛付出,一步一个脚印的坚实跨越得来的。从内燃到电力再到动车,每个发展历程都有四座里程碑

⑴内燃机车的四座里程碑

第一座里程碑——TЭ3型(1957)。前苏联TЭ3型内燃机车是哈尔科夫机车工厂1950年开始设计, 1954年试制成功双机重联的六轴车,1955年、1956年分别在哈尔科夫机车厂和萨马拉的科洛姆纳机车厂投入批量量产,并且在1957年由科洛姆纳机车厂进行第一次改进,科洛姆纳厂就是中国人去取经的地方。TЭ3曾是前苏联产量最大、分布最广的内燃机车之一,从波罗的海到高加索山脉,从冰天雪地的摩尔曼斯克到高精尖的拜科努尔,无处不存在它的身影,到1973年停产时为止,产量是极为恐怖的6809台。值得一提的是,老大哥的这款车发动机2Д100也是抄来的,山寨的对象是山姆大叔大名鼎鼎的费尔班克斯莫尔斯公司的船用柴油机。TЭ3型是东风型仿制的基础,从某种意义说也是中国内燃机车工业的基础。在TЭ3型基础上,大连厂仿制出东风型、改变传动比弄出东风3型,戚墅堰厂在2Д100发动机基础上开发出6L-207E型两冲程柴油机整出了东风2,又在东风基础上,换装16V240ZJ发动机弄出了东风4型,唐山厂又在东风4型和16V240ZJ发动机基础上,研制了8V240ZJ发动机开发出了东风5型。可以说,TЭ3型是东风1-5型的原型车。TЭ3从研制到量产花费了6年,中国人照搬照抄,从仿制到量产虽然只用了8年,但真正吃透其技术还要等到十二年后的1976年东风4A和东风5的研制成功为标志。第一代内燃机车中国和西方的技术差距足足有二十年。

第二座里程碑——NY5型(1967)。德国NY5\6\7是德国亨舍尔机车公司上世纪60年代专门为中国铁路开发的液力传动内燃机车,内部编号分别是Henschel DHG 4000、4600、5400。当时刚被莱茵金属吞并的亨舍尔急于摆脱债务危机,在德国铁路V160基础上,特地为中国设计制造了3批34台液力传动机车,相对于苏联人动辄几千的生产量,对德国人来说34台机车就是笔难得的大买卖了,这些机车全部在卡塞尔的亨舍尔机车厂制造。到中国后,两台ny5在京沈铁路试运行,一台被运到铁院拆卸进行仿制测绘。在仿制测绘NY5型机车后,二七机车厂克隆出了液力传动的北京型机车,成为了当时客运的主力,资阳厂在四方厂协助下,利用ny5技术对东方红1型改进,捣鼓出调机东方红2,随后又在东方红2的基础上开发出东方红5、6、7系列。四方厂则在东方红1型基础上换装12V180ZJ型柴油机以及SF2010型液力传动装置生产出了东方红3型机车,四方、资阳、戚墅堰又各自在在东方红3基础上开发出东方红4型,1994年四方厂还在东方虹3基础上单独生产两台天安型自行公务车,甚至到了1998年,四方厂把东方红3换上了卡特彼勒发动机挂在四节列车两端,推出了NYJ1液力动力集中式动车组,2001年,在NYJ1基础上换了东风4d的发动机推出了NYJ2液力动车组,这成了液力内燃机车在中国干线铁路的绝响。

Ny5系列不愧是当时液力传动机车的最高水平,大功率和可靠性有目共睹,从1967年到1976年东方红3量产为止,我们足足花了近十年才吃透德国液力车的技术精髓,使中国液力内燃机车逐步达到世界先进行列,液力机车甚至有段时间成为国内内燃机车的主流,1971年液内机车厂家之比是4:2(四方、资阳、二七、戚墅堰)vs(大连、戚墅堰),随着科技的发展和时间的流逝,液力机车的固有缺点使其在国内被逐步淘汰,内燃全部转向内电机车,随着1971年亨舍尔研制成功世界上第一台交流内燃机车,中国第二代内燃机车和西方的技术差距有增无减。

第三座里程碑——GE C36-7型(1984)。在中国相继从罗马尼亚和法国引进ND2、ND3、ND4后,对运用上差强人意的欧洲内燃车有些不甚感冒。选择的目光便投向了当时美苏两大巨头,自1983年1月下旬起,中国人先后到苏联科洛姆纳机车厂,美国GE公司和加拿大安大略省的EMD公司机车工厂进行考察,经反复比较后选定通用电气的C36-7型机车。作为美国机车市场上的北约和华约,GE和GM两大巨头的产品一向是针锋相对,各擅胜场。坦率地说,当时GE还没有后来首屈一指的霸气,旗下Dash-7系列车型卖的远没有EMD的SD40系列好。c36-7生产数量甚至仅是sd40-2的十分之一,c36-7虽然功率更大,但可靠性和燃油经济性还是稍逊Sd40,但钱和东西不是关键因素,问题是能不能买得到。直到1984年赵紫阳访美,美国人才作为大礼包把c36-7卖给中国,考虑到中国铁路线路的实际情况,c36-7降低了轴重,整备质量由175吨降低到135吨,总共引进了422台,被命名为ND5型,就是这样一个缩水版的东施,引进中国后却被惊为天人, ND5皮实,故障率低,维护方便,设计合理,可靠性高。ND5杂食,耗油低但牵引力大,牵引电动机的性能好,客运、货运、小运转样样来得,牵引定数接近4000吨,单机牵引5000吨大列也不罕见。ND5通用性好,nd5虽然是是GE公司1977年开发成功的,但很多零部件设计是从40-50年代的改进而来,大量零部件从60年代的U30C、到同期的C30-7、C39-8、到跨世纪的C40-8全部通用。Nd5使铁道部第一次注重了全使用寿命成本这一概念,ND5每台购进价格约68万美元,使用寿命35年,大修周期长达96万公里,而国产内燃机车以同期东风4B为例,购置价格300万人民币,平均使用寿命为25年,大修周期一般为50- 60万km(93年后改为70- 90万km),国外机车的全寿命使用成本就远远低于国产机车。更何况加上可靠性和油耗因素,据说与DF8B相比,ND5运用3年就可以节省下机车的购置成本,在众多绿叶的映衬下,美国机车一枝独秀的受青睐就变得理所当然。随着nd5引进了12项关键技术,在一定程度上影响了中国内燃机车后续10年的发展。大连厂在东风4基础上,改进东风4C、东风4D,换装英国里卡多发动机和ND5的电传动装置开发了东风6型,在东风4c和东风6的基础上又开发了东风10系列。戚墅堰厂则在东风8基础上换装ND5传动系统开发了货运型的东风8B, 又在东风8基础上开发了客运型的东风9、东风11,东风11双机重联加上abb增压技术的东风11G,这一系列车型电传动技术统统源于永济厂引进的GE的技术。而东风11和东风4D,也成为中国内燃客运机车当之无愧的中坚。从1984年引进c36-7算起,到1993年东风11的研制成功为标志,中国人和世界先进水平的差距缩小到了15年,随ND5引进的一系列关键技术和先进理念,对中国内燃机车日后发展产生了难以估量的影响。

第四座里程碑——NJ2(2006)。就像NY5一样,很难说厂商编号为C38AChe的原型是美国通用的哪一款机车,如果非要认定的话,那只能说换了澳大利亚United Goninan转向架的ES44勉强算是它的原型。在青藏线引进nj2之前,国内对高原机车和交流机车进行了一系列探索,高原机车从早期的西宁到格尔木奔驰的DF4高原型到为高原专门开发的客运的东风11高原型,货运的东风8b高原型,调机的东风7g高原型;交流机车先后也有四方厂从东风5改进来的nj1捷力型,大连厂从东风4改进来的东风4dj、二七厂从东风7改进而来的东风7j,资阳、戚墅堰厂从东风8b改进的东风8bj、东风8dj、东风8cj等一系列型号,但最终无一量产。在决定引进国外机车的时候,是GE的es44ac和EMD的SD70MAC在竞争,两款几乎同时开发(1993&1992),性能同一档次(4000马力),销售情况基本相当的车型(3600台&3400台),但最终还是GE es44ac胜出,细细分析原因可能有四方面,第一是性能,GE早非20年前的吴下阿蒙,在美国机车上不但在交流传动方面起步较早,市场占有率已经稳压EMD一头,而且技术相对先进,油耗和可靠性都要略好,而且排放达到美国环保署的标准。第二是价格,78台2.64亿美元看起来不便宜,但这是包含ITCS列车控制系统和429套枕轨式转辙机的价格,平均下来每台机车应该在2000万人民币左右,这个价格和EMD卖给自己国内SD70 MAC价格差不多。第三是继承,es44ac作为GE从9系改进来的机车,和国内大量引进的7系的ND5有一定的继承性,而且同为通用的产品,维护上也相对容易。第四是技术,当时大连厂已经和EMD合作准备引进6000马力的EMD SD90MAC,再重复引进sd70系列意义不大。

以引进NJ2为起点,以HXN3和HXN5的引进生产为标志,中国内燃机车已经全面跳出了在东风系列改进的路线,另起炉灶,全面投向美式机车的怀抱。但中国机车工业在交流传动车上的所做出的一系列努力,应当永远被铭记。

⑵电力机车的四座里程碑

与内燃机车制造企业百花齐放,车型引进一个,成熟一个,改进一个的稳健的改良系路线不同,中国电力机车在株洲厂一枝独秀的同时,走过的始终是博采众长的杂交系路线,这使得中国四代电力每一代里程碑上至少要同时镌刻两个名字。

第一座里程碑——ВЛ60型(1958)& CC7100(1960)。

内燃机车引进稳健的策略不同,中国电力机车一开始就不断在印证心比天高,命似纸薄的这句话,中国电力机车起点很高,早在1943年,日车就在満鉄ジテ1形动力分散动车组上改装日立电机,制造出新干线前身的高速电动车组,投入到抚顺城铁运行。中国第一代电力机车6Y1仿制原型是苏联1957年刚刚完成设计最新锐的ВЛ60型电力机车。中国电力机车底子很薄,解放前中国甚至没有一家能够修理电力机车的工厂,1961年才能第一次对电力机车进行小定修,中国第一款电力机车一试就是22年。

ВЛ61型电力机车前苏联1954-1957年间量产的第一代电力机车,总共制造了12台,1955年,苏联从法国阿尔斯通进口了50台c7100系电力机车,直接扼杀了ВЛ61型的改进计划,在吸收部分法国技术基础上,诺伏契尔卡斯克机车制造厂改进出ВЛ60型电力机车(老大哥也是山寨党啊),这是苏联大规模量产的第一款电力机车,生产期持续十年,总产量2618台。1958年,中国人分成电力机车总体、机械、电机、控制、电器、工艺与引燃管及高压开关等6个专业组,分赴诺伏契尔卡斯克机车制造厂和全苏电工研究院进行为期四个月的学习,并且全盘引进了该厂ВЛ60型电力机车试制全套设计图纸及有关技术工艺文件,但囿于国内薄弱的技术基础和苏联对核心技术转让的保留态度,中国人仅仅学到一些皮毛,引燃管、牵引电机、调压开关等关键部件始终存在种种问题始终无法定型。中国在抄来ВЛ60技术不过关的情况下,一不做,二不休,干脆直接进口了法国原型cc7100电力机车,命名为6y2投入到宝凤线运行,事实证明,这个急就章救了中国的电车,法国人49年定型,52年批量制造的电力机车绝非老大哥的坑爹货,设计独到,质量可靠,着实让人眼界大开,在回头看看6y1,怎么看怎么是个阿斗。于是,引燃管换、调压开关换、牵引电机换,电阻制动抄、炭滑板单臂受电弓抄,甚至直接用手工原封不动的抄6y2攒出来个韶山2,从苏联ВЛ60为基础,法国cc7100为骨干发展来的6y1型起,到87年最终成熟版韶山3型量产,中国第一代电力机车足足走过三十年发展历程。

第二座里程碑——6K型(1986)& 8K型(1987)。

6K型和 8K型电力机车作为专门为中国需要开发设计的车型,很难找出在本国的原型车。但在中国电力机车发展史上,二者意义是划时代的,影响极为深远。其一,6k作为bobobo轴式的六轴车,8k作为第一款引进的八轴重联车,二者引进打破了中国电力机车coco轴式六轴车一统天下的局面,其二,这两款机车是真正从实际使用需要出发引进的机车,改变了以往造什么车就用什么车的传统惯例。其三,8k是中国人真正参与全程设计制造的机车,这是设计制造标准体系由苏系全面转向欧系的开始。6K型和 8K的引进,影响中国电力机车未来整整十年的发展。

功率不够就加轴,功率还不够就重联。土共有时候和老毛子一样憨直,1981年立项开始研制的8轴重联韶山4型迟迟不能成功,被晋煤外运重载需求压的喘不过气的中国铁路再一次将目光投向了精彩的外部世界,1984年,铁道部通过中国机械进出口总公司向全世界所有有名的机车制造公司发出邀,曾有7个国家的9家厂商应邀送来技术资料和报价,经与这些厂商多次洽谈和反复比选,最后选定由法国阿尔斯通公司牵头的欧洲50赫兹集团推荐的8轴大交--直流传动大功率电力机车,铁道部命名为8K型电力机车。8k是50赫兹集团按照技术条件要求专门为中国设计制造的,也是一个吃百家饭长大的孩子。德国西门子负责电机设计和电气控制,瑞士ABB公司提供逆变器,法国的阿尔斯通在原有提供牵引电机和行走部并负责总装,150台机车里有148台是由上述公司合作完成的。8k机车全程由株洲所和株洲厂参与设计,第149与150台由株洲厂制造。当时确定购买机车的原则条件是:“技术要先进,价格要便宜,交货期要短,售后服务要好”。多快好省占全了,多么美好的事情,但理想和现实差距总是巨大的,该车从合同生效之日起到第一台机车出厂仅用了13个月,在这样短的时间内完成设计,没有样车的试制与实验时间,结果在实际运用情况暴露出很多缺点,不过,即使是这样一个不太成熟的产品,8k整体技术被株洲厂和株洲所学到以后,收获也是巨大的,第二年他们就在韶山3型基础上,设计定型了韶山4型机车,1993年,在消化6k和8k技术基础上。从车体到转向架,从受电弓到牵引杆,从牵引电机到整流柜,土共囫囵吞枣的抄个不亦乐乎,按照8k标准推出的韶山4改一度成为中国货运电力机车的绝对主力。同时,8K可以说是欧洲机车制造企业的试水之作,也是西门子和abb进入中国市场的开始。

日元贷款是个好东西。可以说,从中日邦交正常化起一直到1989年,日本政府和民间对中国态度是非常善意的。由于中国放弃了战争赔偿,日本从1979年开始对华提供oda贷款,总金额累计超过三万亿日元(按目前比价约合2385亿人民币),其中低息贷款(0.75~1.5%,还款期30~40年)约占80%,技术合作和无偿捐助各占10%,包含基础设施建设、改善民生和环境保护等方方面面,抛开历史情感因素不谈,实事求是地说,中国百姓从中得到很大好处的。当然,日本人不是完全慈善家,低息和长期是有条件的,那就是采购日本技术和产品。6k机车就是这样利用第二批日元贷款的产品。

6K型本身就是一个混血儿,下盘是川崎1966年开发的六轴EF66型电力机车的外壳和行走部分,上盘是1963年三菱生产的四轴ED75型电力机车的牵引电气和控制部分,两款原型车其实都很老,但技术成熟可靠。中国铁路弯道多及坡道较高,6k的bobobo轴式曲线通过性能好,适合行走弯度较急及坡道较高的路段,正是这类线路的良配。从6k开始,中国人在电力机车上也开始一步一个脚印的踏实做了,大同厂认认真真的把6k照抄了一遍,开发了ss7和ss7b,换架子改传动比造出ss7c、轻量化设计后弄出ss7d,换成ss8的coco转向架,四象限变流器、变更流线型外形后ss7e。株洲厂则另辟蹊径,6轴车以吃透的8k技术为主,进口全套法国部件弄出了韶山5,在韶山4基础上,采用日立牵引电机、6k电气部分和8k的受电弓,弄出了韶山6、韶山6b,在韶山5基础上,开发出了4轴bobo的韶山8、六轴coco的韶山9。

以6k机车和8k机车引进为代表,中国第二代电力机车与世界先进水平的差距也缩短到30年。从重联的coco轴式12轴车ss3b、bobo轴式八轴车ss4系、到bobo轴式四轴车ss5、ss8、bobo轴式六轴车ss7系,coco轴式六轴车ss6系、ss9。中国电力机车进入一个百花齐放的新时代,但这看似辉煌的天空下,阴霾的暴风雨已经离得不远了。

第三座里程碑——re460型(1997)& x2000型(1998)

如同内燃机车一样,饱受技术封锁的中国电力机车发展,在90年代中后期,也被绊倒在交流传动的门槛上,车型很多,先进的很少,甚至直到了ss7系列还在装着老式劈相机,还在试着模块化布置。但是,上天不饿瞎眼鸟,中国铁路在久旱之后再次迎来甘霖,不过这次的馅饼,是在中国南海边上的那个圈。

九广铁路在准军事化背景深厚的中国铁路里堪称一个异类,也是一国两制一个活生生的例子,全长不到200公里的铁路被生生的分为了35.4公里九龙段和143.2公里广深段,分别由九广铁路公司和广深铁路公司分管。由于香港的特殊地位,89年后很多对大陆封锁的东东香港却可以不受限制的买到,香港九广铁路为配合广深铁路电气化,1997订购两辆RE460型电力机车,这是当时世界上最先进的、单机功率最大的四轴电力机车(没有之一)。Re 460型是瑞士铁路现代化项目的一个重要组成部分,采用交流传动,设计最大速度达230公里/小时,行走部由SLM提供,电气部分由ABB制造,这两家公司都是中国人民的老朋友了,当年nd2的原始设计就是瑞士机车机器厂的苏尔寿子公司做的,6g1的原始设计是abb前身之一的瑞典AESA完成的,SLM和ABB的机车部门后来统统卖给了安达。RE460在前身RE420基础上发展来的,根据瑞士铁路实际要求做了重新设计,采用径向转向架、交流传动、再生制动等等新技术,这车来到中国后,放在库房闲置一年多,然后和韶山8一样牵引广九直通车。RE460一亮相,再次被惊为天人,不过,国内技术差距与这车实在太大,不好照搬照抄。于是株洲所请来了设计的主设计师RE460宾尼法利纳(Pininfarina)同志,请他对韶山9的外形和总体布置重新进行了优化设计,这就是韶山系列的巅峰和绝响,韶山9G.的由来。严格的说,韶山9和韶山9G可以说是两个车型,就像蔺相如和司马相如一般,名相如实不相如了。

山寨不是请客吃饭,不是做文章,不是绘画绣花,不能那样雅致,那样彬彬有礼,那样温良恭俭让,毕竟,中国人是有骨气的,修正主义不是我们的目的,拿来主义才是土共精髓,在历史聚光灯的闪耀下,x2000闪亮登场了。只是这一次,抄的更干脆,抄的更无耻,却也抄的更悲壮。

当上世纪90年代中国铁路紧紧跟踪世界高铁发展历程的时候,除了德国ice、法国tvg和日本新干线三个投入巨大的巨头外,曲线通过速度高,适应现有线路提速的摆式动车组进入到国人选择的视线,1998年广铁集团租借的一台x2000引入国内。X2000的到来,使中国在实际运用中了解到推拉式动车和摆式列车的局限性,为全面转向建设无渣轨道的客运专线埋下伏笔。但x2000的机车却成为了后来株洲所一系列交流传动电力机车的母型,2000年株洲所和株洲厂直接山寨x2000的机车,从安达引进全套核心部件生产出九方机车,然后将三大部件用国产件替换弄出了奥星,大同厂也不甘示弱,同株洲所修改和部分设计,山寨了天梭高速机车,但牵引电机也是安达的。不过,这一系列性能并不先进技术也不成熟的车型全都入不了铁道部的法眼,最终无一量产,统统打入冷宫,但经过一系列探索,中国人和世界先进的技术差距,终于缩小到15年左右。

第四座里程碑——dj1型(2000)& dj3型(2004)

刘跨越上台以后,提出了铁路要跨越式发展和机车制造要标准化、系列化、模块化、信息化总体要求,中国机车开始了大规模引进的历程,而开此风气之先的就是株洲厂dj1和大连厂的dj3。

Dj1外号大白鲨,是西门子运输在德国铁路br152机车机车基础上为中国铁路开发的八轴固定重联机车,也是西门子首次为中国铁路制造机车,而德国铁路br152是克劳斯玛菲(生产豹2坦克那个)和西门子于1995年为德国铁路开发的车型,厂家编号为西门子ES64F,br152是br189的前身,而后者却是和谐电1的原型车。与中国青睐货运型ES64F不同,欧洲各国更喜欢客运型ES64U,因为二者起动牵引力和持续牵引力几乎相同,客机货机传动比不同导致牵引力不同的情形没有在ES64上出现,如此一来客机货机的分别也仅仅是恒功区和持续速度的不同了(ps:德国人的技术水平,唉).......这直接导致更杂食的ES64u采购数量几乎是ES64F的一倍。

Dj1的引进走的是8k机车引进的路子,前三台原装进口,后17台有株洲组装,通过引进逐步提高技术能力,顺路说一下,韩国人走的路子也是一模一样,甚至连引进车型都是和中国一样的ES64F,但是在韩国却用来做为客机使用,头几台也是原装进口,后几台在韩国Rotem公司(就是生产k1坦克的那个)组装。韩国引进版总功率5200kw,比中国略小,最大速度150km/h,比中国略大,进口和国产的分别被赋予了8100/8200型的编号。

这个车技术成熟(反过来说就是不够先进)变流和逆变器是水冷GTO的,辅助变流是IGBT的,和全部采用IGBT的 dj3相差甚大,但即使这样株洲厂对该车技术完全没有吃透,以至于这个车配属湖东段后控制系统必须请德国专家维护。这车性能较好,在宝成北段全路唯一千分之三十三坡度地段当补机使用,在大秦牵引两万吨货列;只是在欧洲比较宽松的运用环境下显得精良的德国制造也受不了中国苛刻粗暴的使用环境,虽然按照中国实际需要做了优化设计,但部分部件可靠性不佳导致小故障始终不断(最高峰时13台机车趴窝8台),国产化率低(不到30%)导致造价很高,性价比很差,没有继续引进并量产。

但dj1的引进,开启了中国引进欧洲三大车系(西门子EuroSprinter、阿尔斯通Prima、庞巴迪Traxx)的先声。

Dj3其实就是hxd3,绰号电猴子。说起dj3,就不能不提及次时代国产机车中硕果仅存的ssj3。2002年,大连厂在先后开发出ss4g和ss7e基础上,面对客运高速、货运重载要求,与东芝合作开发新一代电力机车,其行走部和外壳基本沿用了ss7e,东芝提供日本铁道EH500型电力机车所用的牵引电机、逆变器及控制系统,大连厂用了半年时间设计出了ssj3机车,于2004年4月制造出仅有一台原型车,到同浦路和环线进行试验,这是国内第一台采用轴控的交流传动电力机车,铁道部显然是对恰逢其时的dj3极为满意。仅仅两个月后,在铁道部第一批大规模引进大功率电力机车招标中,大连厂ssj3成为唯一雀屏中选的国产车型,并以ssj3为基础,与东芝合作换装tt78转向架和克诺尔制动机,改侧墙独立通风为夹层独立通风,按上山寨德国的DSA200受电弓,进一步调整外形,改造出dj3(后来改称为和谐电3)机车,这是自主开发的诸型号中技术最先进,牵引力最大,可靠性最高的一个,也是和谐电诸型号中,成熟度最好,自主程度最高,价格最便宜的一个。所山寨的原型东芝EH500型是97年才出的原型车,跟九方、奥星、天梭等等仿造的80年代末的欧洲技术不可同日而语。价格相对便宜,大部分主要部件国内都可以自主生产,通用性好,货运客运通杀,这一切更使得铁道部对其青眼有加,目前的总产量接近1000台。

Ssj3的意义在于,它真正为中国电力机车行业发展指出了一条多快好省的新路。

2、 涅槃

中国铁路发展的道路并不是一帆风顺的,鲜花掌声映衬的辉煌背后,是一次次的山重水复,是一次次的推倒再来,是一次次的坎坷挫折,是一次次的涅槃重生,简单说来,内燃机车的液力内电之争,传动装置的直流交流之择,动车组的集中分散之惑,中国铁路因为三次错误决策,付出了巨大的代价。

⑴内燃机车的液力内电之争

从上世纪50年代,中国铁路开始自主研发内燃机车起,指导思想就是三个并举,即:内燃机车和电力机车并举,电力传动与液力传动并举,高速柴油机与中速柴油机并举。在实际操作上,最早开发的东风的电力传动装置和卫星的液力传动也是平分秋色的。随着西德ny5系液力传动技术的引进,液传车一度上还压倒了电传车的发展,液力车的优点非常显著,结构简单,重量轻,可靠性好。但弊端也很明显,传动效率低,机械制造要求高。最要命的原因是由于中国铁路重载化的要求,液力传动装置受到泵轮、箱体金属强度的限制,无法承受并传递非常巨大的液压力,更由于国内金属材料的落后,金属加工质量、精度不过关,使液力传动机车输出功率始终限制在3600kW左右(1972年ny7的Voith L820rU型,实现这一功率还是通过加强机体,提高泵轮最大转速来实现的,可以说这几乎是一个极限)。直到2006年德国Voith Turbo公司新研发的号称作为世界上功率最大的单柴油机的Maxima 40CC型内燃机车,输出功率也不过3600kW,相对而言,液力机车更适合小定数牵引和调车任务,液力机车单机功率无法提高对于铁路高速重载为目标的中国来说,显然是极不合适。但由于电传技术迟迟不过关,可靠性好的液力技术就成为当时条件下无奈的选择。在不需要很大牵引定数的情况下,液传机车占据了客运机车和调车机车的大半天下,成为了当时的主流。随着东风系列内电车技术的逐步成熟,使国内内燃机车缺乏情况得到缓解,特别是面对中国铁路爆发式运力增长需求,中国液力机车发展渐渐力不从心,从电传的东风系列和液力东方红、北京系列分庭抗礼变为电传车的一支独秀,生产液力车的主要厂家如四方、资阳、二七各寻出路,四方厂几乎从此脱离机车制造,资阳厂,二七厂则一蹶不振,从行业新锐变成二流企业,在转产电传的东风4前,只能局限于工矿机车一隅。

面对中国铁路客运高速,货运重载的实际需求,在欧洲大行其道的液传车在中国全面崩盘,是中国铁路发展遇到第一次滑铁卢,但涅磐重生后随之而来的电传车的大发展,开创了中国铁路在20世纪后二十年的辉煌。

⑵电传动装置的直流交流之择

无论是哪种类型的机车,发动机都不是直接驱动车轮运行,需要通过传动装置传递动力,机车传动装置分为电传动、液力传动和机械传动三种类型。而电传动的内燃机车和电力机车也历经了直直传动、交直传动、交直交传动三个发展阶段。交直交传动方式通常称为交流传动。交流传动按照应用元件划分也历经了kk、GTO、IGBT三个发展阶段。相比较直流传动,交流传动优点异常显著,构造简单、可靠性高;功率和牵引力大、粘着性能好;动力性能和制动性能好、使用灵活性强。但实现起来也同样麻烦,在当时甚至有些高不可攀,交流异步电动机、控制电路、晶闸管逆变器这些技术国内基本上要白手起家,从零开始。1971年,德国BBC公司与亨舍尔公司就合作研制了世界上第一款DE2500型交流传动内燃机车,而国内还在引进亨舍尔生产的液力传动的大马力NY7,直到80年代中期引进的ND5还是交直车。90年代初,中国人开始交传装置的研发。1996年,株洲所和株洲厂在前期预研的基础上,依托株洲所和铁科院1000kW交直交传动系统,制造了国内第一台试验性的AC4000型交直交电力机车。自此开始,株洲厂一发不可收拾,2000年6月,参考x2000的dj九方机车出厂,2001年9月,在九方基础上换掉用国产电机换掉安达电机的dj2奥星诞生,2002年,株洲所奥星改进版的天梭机车在大同厂问世与此同时,我国也加紧交流传动内燃机车的研制。四方厂成为第一个吃螃蟹的。1999年9月,四方厂在东风5型基础上,换装株洲的异步电动机和三菱的牵引逆变器,研发国内第一款交传内燃机车nj1捷力。几乎同时,不甘示弱的大连厂也与西门子合作,引进西门子的逆变器、异步电机和微机控制装置,2000年6月在东风4型基础上研制生产出DF4DAC型交流传动内燃机车。东风8系的娘家戚墅堰厂也是不甘寂寞,在东风8b基础上,装用和奥地利AVL公司合作开发国内功率最大的16V280ZJB 发动机,庞巴迪的IGBT牵引逆变和控制系统,2003年3月试制完成东风8CJ “霞光”,后起之秀资阳厂2001年12月在东风8b的基础上,换装株洲的gto牵引变流器和异步电机,研制出DF8BJ西部之光。2006年,又换装卡特彼勒发动机、株洲山寨日本的IGBT牵引逆变器和emd的径向转向架研制DF8CJ。已经式微的二七厂2004年也在东风7调机的基础上,开发出东风7J型调机。一时间,国内交流机车车型百舸争流,纷纷上马。一切看上去很美好,但问题呢?

有人评价苏联产品是,具体技术能力很弱,系统集成能力很强。

土共则恰恰相反,虽然有过机车设计制造经验,但对交流传动机车,技术差距上鸿沟是跨代的,从第一台ac4000设计开始,一直到2009年株洲所和大同研发的djg2,中国人始终在吃基础技术薄弱的苦头。大功率异步电机可以山寨,gto igbt模块可以引进,机车控制系统就不得不受制于人了。而国产诸多型号的交传机车,都是在成熟平台上引进先进技术改进而来,这原本是稳妥做法,但橘生淮北而为枳,杂交出的结果往往是居高不下的成本,差强人意的性能,苦不堪言的可靠性和自主研发的光环下的阿斗。

中国自主研发动交车失败的尝试,是中国铁路发展遇到第二次滑铁卢,但ssj3和后继和谐电、和谐内系列的引进,将为中国铁路技术未来二十年的发展提供一个良好平台。

⑶动车组的集中分散动力之惑

单纯就原理来讲,动车组不比传统列车更有优势,反而增加了编组和维护上的麻烦。但结合到中国具体运用条件上,如果在较低的技术条件下提高速度,动车组就成为了不错的选择,目前这也是中国时速200kg以上的客车全部都是动车组的直接原因。新中国动车组的研发,由于没有直接的山寨样品,自身研发能力有比较薄弱,只能是在原有的机车车辆和客车车辆上固定编组,以集中动力式为主,分散动力的仅有区区四种型号,从动力方式上电力、内燃两者并举,从传动方式上,电传动、液力传动和机械传动都有尝试。

中国引进的最早动车组就是动力集中型的内燃动车组,1914年,法国人修建的滇越铁路引进了法国生产的内燃动力一动一拖编组的米其林动车,时速达100公里。解放后最早研制的动车组也是动力集中型,1959年,四方厂研制生产了8列两动四拖编组的“东风号”双层内燃动车组投入京津城际运输。1998年,面对铁路提速的要求,除了生产东风5再无建树,但却不甘寂寞的老大哥唐山厂为南昌局开发了号称国内首列内燃双层电传动动车组庐山号(也对,东风号是液力传动且当时被称为摩托列车),这就是忘情笔下鼎鼎大名的唐老鸭,从纸面上看,唐老鸭的性能堪称相当不错,美国康明斯发动机(国内好像没谁用),德国西门子直流传动柜、整车 PLC 控制,从外形看,塞拉门、全空调,流线双层车体也很拉风。但实际运用确实故障频发,订货只有区区三台,忘情兄的文章里面已经写得很清楚了。同年,戚墅堰厂和浦镇厂在两者生产的df11机车和25k双层客车的基础上,制造出1列2动九拖的NZJ1型新曙光集中动力动车组。1999年,四方厂利用东风4的16V240发动机和东方红3型的液力传动装置,开发了NYJ1型内燃动车组,先后卖给各局11列之多。2000年,大连厂和长客及四方在df4d和双层25k基础上,为京局研发了2动10拖的NZJ2型神州号,先后生产了5组动车和4组拖车。同年,为兰局研发制造了四列换装16V240ZJE发动机的NZJ2型金轮号。接着食髓知味的大连厂抄了当时很潮的摆式技术,装上了东风4d的发动机,联合唐山厂、浦镇厂开发出了电传动内燃普天摆式动车组,可惜再无人问津。不过除了非电化区段外,内燃动力的动车组在技术上、实用性、经济性上都没有优势,直到2008年,铁道部为满足2008年北京奥运带来游客增加而需要开行的北京至八达岭至间旅游列车的要求,才向戚墅堰厂和浦镇厂订造了四组NDJ3型内燃动车组,NDJ3型是把一组东风11g拆开,分别安装在一列25t车体头尾上组成的推拉式列车。

早在1903年,西门子研制的世界上第一列动车组就是电力的,但囿于国情,中国集中动力式的电力动车组起步却较晚,根据铁道部科学技术发展规划,1978年才由长客厂、株洲所和铁院开始研究设计2动2拖的KDZ1型电力动车组,1988年才完成试制。1999年,株洲厂和株洲所在ss8机车基础上,开发出1动6拖的动力集中编组动车DDJ1型大白鲨。因其可靠性不佳,2000年株洲厂、株洲所和长客又在山寨瑞典x2000动车基础上用大量采用原装件拼出了8列2动5拖DDJ1型蓝箭。在此基础上,进行部分国产化后开发了DJJ2型中华之星。而中华之星的失败就成为中国集中动力电力动车组的绝响。

广义上的动车组其实可以分两类,一类是动力集中式动车组,即动力集中于一端或两端。具有牵引力的动车与无动力的拖车组合称为动车组,国外通常称为推拉式列车。另一类则是狭义的动力分散式动车组。即把动力装置分散安装在每节或部分车厢上,使其既具有牵引动力,又可以载客,这样几节自带动力的动车加几节不带动力的拖车编成一组也被成为动车组。因为推拉式列车与传统的机车牵引列车差别不大,提到动车组列车的优点,其实就是特指动力分散型动车组的优点。早在1939年,日本人的满铁就引进6列日车开发的两动一拖的満鉄ジテ1形型内燃动车组投入大连附近城际运输,后来将其中一列的苏尔寿柴油引擎换为日立电机,改为电力动车组。这是中国使用动力分散动车组的开始,1962年,中国从匈牙利进口2列两动两拖编组机械传动的NC3内燃动车组用于京津线特快运输。1999年,株洲所、株洲厂和长客厂在KDZ1型基础上,为昆明局开发了一列三动三拖的KDZ1A型春城号动车组。仅仅两年后,株洲厂和株洲所又和四方合作,开发了4动2拖的DJF1型中原之星,在国内最早采用交流牵引电动机及IGBT牵引逆变器(略晚的中华之星还在用gto,两年前的KDZ1A甚至还在用可控硅)虽然技术先进,头顶着多项“中国铁路第一”的光环,但可靠性不佳却是其成为出了名的病车。同年,大同厂和浦镇厂会同永济电机制造了1列DJF2型“先锋号”除了异步电机,其他主要元件降速采用成熟技术,可靠性果然有所提高。2006年,长客又在德国ICE1的基础上并借鉴ICE3,开发出长白山动车组,这是国内动车研发达到的最高水平。值得一提的还是唐山厂,2003年,唐厂忽悠来了民营的三茂铁路,没造过液力机车唐厂在普天和庐山的基础上,用康明斯的发动机、液力传动用德国VOITH公司的T311R,倾摆技术采用德国ESW公司的机电倾摆系统加上自家造的25K客车研制了液力传动+动力分散+摆式的内燃动车组,但这次山寨的境遇更加惨淡,在预付款项的情况下,三茂铁路时至今日也没能收货,整列车只能凄凉的存放在唐厂静静生锈,而这次失败的探索也是国内动力分散内燃动车的唯一尝试,至于2004年以后唐厂开始生产crh3,则是后话了。

先进的不可靠,可靠的不先进,中国铁路的急速发展着实等不到中国动车组的慢慢成熟,中国铁路在逐个尝试内燃和电力牵引、机械、电力、液力传动、充分比较集中动力和分散动力的优劣。最终选择了另起炉灶的引进动力分散的高速动车组,既是理性分析的结果,也是最终无奈的抉择。中国自主研发的动车组列车的努力无果而终,是中国铁路发展遇到第三次滑铁卢。但是在引进欧洲、日本诸多动车基础上,重塑中国动车辉煌却是指日可待。

土鳖抗铁牛

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