EF62型电力机车()是日本国有铁道的直流电力机车车型之一,适用于供电制式为1500伏直流电的电气化铁路。
发展历史
开发背景
碓冰岭位於日本群马县横川和长野县轻井泽之间,分隔开东侧的信越地方和西侧的關東地方,亦是信越本线的其中一个重要部分。早于明治时代,建设一条翻越碓冰岭的铁路已经受到铁道部门的重视。1885年,上野至横川的铁路通车;1888年,轻井泽至直江津的铁路通车。而横川至轻井泽的铁路则在1891年3月动工,至1893年4月正式通车。至此,连接东京和新潟的国营铁路中山道线(即后来的信越本线)全线开通。
由于碓冰岭地势险峻,碓冰岭区段的最大坡度竟然达到了66.7‰。为了保证列车上下坡时候的安全,碓冰岭区段借鉴了德国哈茨山登山铁路的经验,采用了齿轨铁路,并使用专门的蒸汽机车担任补机。两条路轨之间铺设有齿条,蒸汽机车的齿轮与之啮合以产生牵引力,而非像普通铁路那样依靠轮轨之间的粘着来驱动列车。为了解决蒸汽机车造成隧道内黑烟弥漫的问题,碓冰岭区段于1912年完成了电气化改造,并先后引进了多种齿轨式电力机车。
EF62、EF63型电力机车在设计上有许多共通的地方,设计主要重点是改善电力机车的粘着性能和运行安全。两者都广泛采用了許多自ED60型电力机车以来国铁直流新型电力机车的新技术,例如超多段电阻调压、轮对防空转系统、轴重转移电气补偿等,并采用了电阻制动以确保下坡运行时的安全。EF62型电力机车作为信越本线直通列车的本务机车,为适应信越本线较低的线路条件和轴重限制,因而在设计上更为重视机车的轻量化,最明显的特征就是采用了Co-Co轴式,而非EF63型电力机车所采用的Bo-Bo-Bo轴式,机车整备重量为96吨(原型车为92吨),比EF63型电力机车轻12吨。此外,EF62型电力机车还设有为旅客列车供暖的列车供电系统。
1962年,川崎车辆和川崎电机制造了EF62型电力机车的首台原型车(1),基于轻量化的原因而将机车整备重量设定为92吨,外观上一些特点亦和后来的量产车不同,例如机械室部分的车体上部并没有任何采光玻璃窗,而侧墙上的八个通风百叶窗以两个一组的方式布置。
1963年,川崎车辆、川崎电机、汽车制造、东洋电机制造了第一批量产车(2~24)。量产车在原型车的基础上作出了一下变化,例如改变了车内和车顶的部分设备,增加前窗玻璃上方的冰柱切割板,侧墙上的每个通风百叶窗改为独立方式布置,机械室部分的车体两侧上部增设采光玻璃窗,并将机车整备重量提高至92吨,以改善机车的粘着性能。
1964年至1969年,川崎车辆、川崎电机、汽车制造、东洋电机、东芝公司制造了第二批量产车(25~54)。与第一批量产车相比,车体两侧下部裙边、避雷器安装位置、驾驶室侧窗形状等细节部分均有变更,通风百叶窗采用了更幼细的冲压成型叶片,从27号机车开始采用蓝色的国铁直流新型电力机车标准涂装,从29号机车开始改变了部分电气控制设备和尾灯外形。考虑到与补助机车重联运用的需要,司机室前端中央设有贯通门,以便乘务人员通过到另一台机车,外观形式与ED60、ED61型电力机车相似。车体中部是设有各种机械及电气装置的机械室,内设有贯通式双侧内走廊连接两端司机室。车顶安装有两台PS17型双臂式受电弓(部分机车后来改装PS22型)、高速断路器、避雷器等高压电气设备。机车采用车体通风系统,车身两侧各设有八个通风百叶窗,是车内设备通风冷却的主要进风窗口。机车两端各设有一个柴田式上作用自动车钩,并采用两个并联的RD7型缓冲器。
车体结构
车体采用整体承载式全钢焊接结构,车体底架采用无中梁的框架式承载结构,以尽量降低车体底架的结构重量,车体垂向荷载和纵向荷载均由侧梁承载,因此亦加强了侧梁的强度和刚度。同样出于车体轻量化的原因,车体顶盖广泛采用了玻璃钢材料,这些玻璃钢部件的本色是半透光的浅灰色,因此在原型车的机械室内并没有采光玻璃窗,但量产车则在车体侧墙上方增设小型玻璃窗。此外,由于玻璃钢顶盖的强度不能支撑受电弓的重量,所以在受电弓位置下另设有钢制横梁。
轴重补偿
当机车牵引列车起动时,由于轮周牵引力与车钩处作用的列车阻力不在同一水平面,使前后转向架各轴载荷发生变化,称之为牵引力作用下的轴重转移。为了提高机车黏着重量利用率,EF62型电力机车还具有轴重转移电气补偿功能。电气补偿是根据各轴粘着重量的比例,对各轴牵引电动机实施不同程度的磁场削弱,从而使各轴的轮周牵引力趋于一致。使用电气补偿时,(机车行驶方向)第一轴和第四轴的牵引电动机励磁率为61%,第二轴和第五轴的励磁率为78%,第三轴和第六轴的励磁率为100%。
电阻制动
为了充分利用列车在长大下坡道的势能,EF62型电力机车并设有电阻制动功能。当机车使用电阻制动时,首先经由CS18型转换控制器切断牵引电动机与牵引电路的连接,再将牵引电动机电枢与大容量制动电阻接成回路,使牵引电动机变为他励直流发电机运转,发出的电能通过电阻器转化为热能消耗掉,制动力可通过CS16型主电阻控制器来调节。
转向架
EF62型电力机车是日本国有铁道唯一一种采用Co-Co轴式的新性能直流电力机车。由于日本铁路有许多半径较小的曲线区段,为了使机车更容易通过曲线区段,轴距较短的二轴转向架明显优于三轴转向架。自从1957年研制成功的DF50型柴油机车开始,日本国铁大多数的六轴机车均采用了Bo-Bo-Bo或Bo-2-Bo轴式,但EF62型电力机车却在这个趋势下逆其道而行,主要原因是为了减轻转向架结构的重量。然而,受到固定轴距较长的条件限制,三轴转向架的轮轨侧压力和轮缘磨耗必然比二轴转向架大,因此自EF62型电力机车之后,日本国铁就不再研制Co-Co轴式的六轴电力机车。
机车走行部为两台DT124型三轴转向架,转向架中心间距为9760毫米(原型车为9660毫米),固定轴距为3900毫米。构架采用“目”字形钢板焊接结构,轴箱采用导框式定位结构。为减轻转向架的轮轨侧压力,中间轴设有横向移动机构,当通过曲线时轮对可横移6~25毫米。牵引电动机悬挂装置采用轴悬式,牵引电动机的一侧通过抱轴瓦刚性地支承在车轴上,另一侧通过吊杆悬挂在转向架构架上,牵引电动机输出的转矩通过一级减速齿轮传动轮对,齿轮传动比为4.44(16:71)。
EF62型电力机车采用无摇枕、无心盘的全旁承支重结构转向架,车体全部重量通过八组旁承弹簧坐落在两台转向架上。一系悬挂为轴箱顶端螺旋弹簧,二系旁承悬挂为每侧两组四个的螺旋圆弹簧组,并配有垂向油压减震器。牵引力和制动力通过转向架与车体底架间的低位双侧平行四杆牵引机构传递,每台转向架两侧的牵引拉杆连接成一组连杆机构,转向架围绕着由牵引杆机构成的假想中心相对于车体转动。这种结构降低了牵引点高度,可以减少轴重转移和防止轮对空转。基础制动装置为单侧闸瓦制动。
车辆保存
- EF62 1、EF62 54号机车:静态保存于碓冰嶺鐵道文化村。
- EF62 7號機車被拍到可能存於篠之井站
参考文献
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