EF66型電力機車()是日本國有鐵道的直流電力機車車型之一,适用于供电制式为1500伏直流电的电气化铁路,由川崎车辆(川崎重工業)、东芝、川崎电机制造(富士電機)、汽車製造、东洋电机制造联合生产。EF66型電力機車是日本国铁为满足的牵引需要,于1960年代中期开发研制的3900千瓦六轴电力机车,也是当时世界上单节功率最大的窄轨电力机车。首台原型车于1966年落成,当时被称为EF90型电力机车;至1968年定型并开始投入批量生产。1969年,EF66型电力机车还获得了鐵道友之會授予的第12届藍絲帶獎。
开发背景
货物列车高速化
1960年代初,正处于战后经济高速增长时期的日本,开始了大规模的高速公路修建计划。当时日本国有铁道已经意识到,随着日本高速公路网逐渐成形,公路货运势必对铁路货运形成严峻的挑战。1964年,日本国有铁道开始研究货物列车高速化的问题,对货物列车的运输组织、运行速度、机车车辆等范畴作出了检讨,并提出了有关确立铁路货物高速运输体系的几项基本方针,包括缩短铁路货物运输时间和列车区间运行时分,将货物列车最高速度提高至100公里/小时以上;开发研制构造速度可达110公里/小时的高速货车;开发研制大功率货运电力机车;集中发展集装箱和大宗货物的运输业务。
根据开行最高速度100公里/小时的的需要,日本国铁的列车速度调查委员会就列车运行时间、机车牵引性能、列车牵引定数、铁路基础设施等方面进行了深入研究。牵引动力方面,由于在保持相同牵引定数的同时提高最高运行速度,对电力机车的牵引性能提出了更高的要求。以东京和大阪之间的货物运输为例,東名高速公路和名神高速公路落成后,货物经高速公路的运输时间约为8小时,而高速货物列车经東海道本線(汐留—梅田)运行,单程运行时间需要压缩到约7小时,才有能力与公路货运竞争,而网侧电压也会出现较大幅度的下滑,影响同一供电区间内其他列车的运行。1966年,日本国铁试制了首台3900千瓦的EF90型电力机车,成为当时世界上单节功率最大的窄轨电力机车;同年,与之配套的亦试制成功并投入运用。
除此之外,日本国铁进行货物列车高速化的研究时,亦曾经考虑过采用货运电力动车组的可行性。与動力集中式列車相比,由于動力分散式列車的动轴数量较多,可以在保持列车总功率相同的条件下采用功率较小的牵引电动机,同时还可以提高高速区域的粘着性能。以東海道新幹線开通前的“回声号”列车(国铁151系电力动车组)为例,最高运行速度为110公里/小时,东京至大阪的运行时间约6小时30分钟。根据理论计算,如果800吨或1000吨货物列车要达到相同速度和时间,列车将分别需要5000千瓦和6300千瓦的功率,以当时直流电力机车的技术水平来说,不仅技术上存在很大困难而且经济上亦不甚现实。然而,由于无法与既有货车通用、编组运用缺乏弹性、提速效果有限等原因,货运电力动车组的构想未被日本国铁所接纳。
试验结果表明,EF90型电力机车是日本国铁当中性能最优异的直流电力机车。机车小时功率为3900千瓦,持续速度为72.2公里/小时,持续牵引力为19,590公斤(85%全励磁)。当EF90型电力机车单机在50公里/小时以上的速度范围运行,轮周牵引力比双机重联的EF65型电力机车提高约50%。因此,EF90型电力机车既拥有EF65型电力机车的牵引力特性,亦同时拥有EF58型电力机车的高速性能。若果按机车单机牵引1200吨列车计算,在平直道上最大平衡速度可达120公里/小时,在10‰长大坡道上的平衡速度亦可达80公里/小时;而架空接触网的最大瞬时负载电流约为3200安培,远低于EF65型电力机车双机重联时的5000安培。至同年8月4日完成改造,并编入EF66型电力机车的序列,车号更改为EF66 901。1987年国铁分割民营化之后,该机车由日本货物铁道(JR货物)继承,配属及担当货物列车牵引任务。1996年12月28日,EF66 901号机车完成执行最后一次牵引任务,牵引由幡生开往吹田的“再见901号”2060次货物列车后,正式脱离运用并封存于,至2001年2月9日报废后解体。
基本番台
1968年夏季,根据EF90 1号机车的使用经验和试验结果作出改良后,正式定型为EF66型电力机车并投入批量生产,从1968年至1974年间共制造了55台EF66型基本番台机车,其中可按细节特点分为两个批次的车辆。
;第一次量产车(1~20)
- 1~13号机车于1968年7月至9月期间落成,生产预算由昭和42年度第2次債務承担,全部配属下关运转所幡生支所。与EF90 1号原型车相比,这批量产车改为装用CS27A型电阻控制器、CS28A型励磁控制器,以及DT133A、DT134A型转向架;并改变了牵引电动机的横向支撑件的形状,以便于转向架结构的检查。外观方面,前窗中央两块平面玻璃和两侧曲面玻璃的交合处往两侧后移,以改善乘务人员的瞭望视野,而侧窗亦改为由单一玻璃构成的上下提拉式车窗。
- 14~15号机车是因应1968年“43·10”国铁运行图调整,缓解因特急货物列车增发的机车运用紧张而制造,生产预算由昭和42年度第3次債務承担。这批机车与1~13号机车完全相同。
;第二次量产车(21~55)
- 21~31号机车是因应1973年10月国铁运行图调整而制造,生产预算由昭和48年度第1次民有拨款承担。
- 移除了牵引电动机的分流电阻器;以新型设备替换已停产的辅助机电装置;改变空气弹簧的隔膜形状,转向架型号变更为FD133C、FD134B型;采用下框架交叉式的PS22B型受电弓。
- 由于EF66型电力机车已经很少牵引10000系高速货车,100番台机车亦不再装用密接式自动车钩,改为装用一般的自动车钩,并在排障器上增加总风管折角塞门。1969年至1977年间,所有EF66型电力机车均集中配属于下关运转所,担当东海道本线、山阳本线的高速货物列车牵引任务,包括连接东京、大阪和九州地区的特急集装箱货物列车和特急。随着最高速度100公里/小时的高速货物列车投入服务,大大缩短了铁路货物的运输时间。例如,品川至香椎间的集装箱列车的运行时间缩短为24小时,比之前压缩了5个小时;幡生至东京的鲜鱼列车的运行时间缩短为29小时,比之前压缩了12个小时由下关运转所转配属吹田机关区。
民营化后
1987年4月1日国铁分割民营化后,56台EF66型电力机车被新成立的西日本旅客鐵道(JR西日本)和日本貨物鐵道(JR货物)继承。
JR货物
1987年,JR货物继承了40台EF66型电力机车(1~39、901),并且集中配属于吹田机关区。1988年初,EF66 18号机车参与了本四備讚線(瀨戶大橋線)开通前的瀨戶大橋1000吨荷重列车紧急制动试验。同年,由于新一代的投入运用,JR货物的EF66型电力机车均在车钩两侧加装了总风管。1989年至1991年间,新造的33台EF66型100番台电力机车陆续配属吹田机关区、冈山机关区、广岛机关区,至1996年3月16日运行图调整后JR货物全数73台EF66型电力机车集中配属吹田机关区。1991年,基本番台第二次量产车开始进行加装司机室空调的改造。
从1993年到2006年,JR货物对运用时间较长的基本番台机车分批进行更新改造,改造内容包括更换过时的机械和电器设备;侧窗改用不锈钢窗框;废除车体正面的不锈钢装饰带等。大部分基本番台机车均接受了更新改造,完成改造的车辆亦改变了车体涂装以作识别。最初的“旧更新色”涂装与100番台第二次量产车的涂装基本相同,车体上半和下半部分别为蓝色和浅灰色,车体下部还有一圈蓝色带,司机室侧门采用芥末色。
从2004年起完成更新改造的基本番台机车,开始采用与原本国铁涂装类似的“新更新色”涂装,车体外部以深蓝色(青15号)为主色,车体正面下半部采用奶黄色(奶油1号);车身两侧亦各有一条奶黄色色带,但其喷涂高度略低于国铁涂装。部分原本采用“旧更新色”涂装的基本番台机车,后来亦改为使用“新更新色”涂装。2006年9月,最后完成更新改造的EF66 27号机车,则恢复为原始的国铁涂装作为纪念。
除此之外,国铁民营化后不久的1987年8月,JR货物为了决定新时期的车辆涂装,将EF66 20号机车作为新涂装试验车,试验涂装以淡奶油色作为主色,配以从车头延伸至车身两侧的蓝色线条图案,车身中部还喷涂了巨大的蓝色“JR”标志。然而,这种试验涂装最终并没有被接纳采用,而这台机车又先后改为使用旧更新色和新更新色。这台曾经三次变换涂装的机车于2010年3月16日除籍报废,并在广岛车辆所解体。
JR货物的EF66型电力机车一直主要运用于东海道本线和山阳本线,并从1998年10月起开始投入東北本線黑矶以南运用。1999年至2002年间,JR西日本的四台EF66型电力机车(41、44、52、54)转售予JR货物。踏入2000年代,由于大多数基本番台机车的使用时间已届30年,而且越来越多新一代的EF210型电力机车投入运用,因此状况较差的基本番台第一次量产车于2001年开始陆续报废,至2000年代末第一次量产车经已全部报废。
2016年3月,JR货物仍然拥有39台EF66型电力机车,包括6台基本番台第二次量产车和33台100番台机车,全部配属吹田机关区,2019年3月開始担当东海道本线、山阳本线福山車站以东、武藏野線越谷貨物總站以西、東北本線宇都宮貨物總站的區間货物列车牵引任务。
至2020年8月,因應EF210型機車的增備,6台基本番台中的5台(21、26、30、33、36)被報廢並解體,而現存的基本番台中只有一台27號機仍然在運用,因為其編號27而被鐵路迷愛稱為「ニーナ」(仁奈)。第30號機存放在廣島車輛所,並以提高年輕技術員的技能為名義重新翻新為更新色,並於2018年起在廣島車輛所開放日時公開展出。
承上,由於EF210型機車的替換目標亦包括100番台,其中一台104號機因而被報廢並解體,成為第一台被報廢的100番台機車。
另外11號機被轉贈給JR東日本之後進行了修復工作,包括重新安裝了連接器的空氣管並卸下了MRP管並放在鐵道博物館展示。另一方面,35號機被轉贈給JR西日本之後,空調被拆除並重新翻新為國鐵色後在京都鐵道博物館展出。
JR西日本
1987年,JR西日本继承了16台EF66型电力机车(40~55),全部配属下关车辆管理室,主要用于担当“隼号”、“樱号”、“朝风号”、“瑞穗号”、“富士号”五对卧铺特急列车在东京至下关之间的牵引任务。此外,由于EF66型电力机车搭载了ATS-P防护装置,因此亦被用于牵引往首都圈方向的团体临时列车。
1990年3月JR运行图调整,“朝风2·3号”和“濑户号”列车开始编挂Suha25型300番台电源车兼休闲车,取代了以往使用的Kani24型100番台电源车兼行李车。由于新型电源车是利用受电弓直接从架空接触网取电,经车上的静止式变流器转换成交流电后向列车集中供电,而不是再使用车载柴油发电机组供电,因此EF66型电力机车亦增设了紧急降弓开关,当架空接触网异常时使电源车受电弓能够快速降弓,並在车钩左侧增加了用来传送控制信号的KE70HE型电气连接器。
1992年4月8日,由EF66 55号机车牵引的“樱号”卧铺特急列车在山阳本线发生列车脱轨颠覆事故。当日零时零分,在兵库县神户市须磨区境内的国道2号上,一辆四驱车突然试图掉头,随后的一辆为了闪避前车而转向一侧,却导致牵引车和发生了“折头现象”,失去控制的车辆掉落到道路旁的山阳本线。当由东京开往长崎和佐世保的“樱号”列车(12辆编组)运行至須磨至间,与侵入下行线的肇事汽车发生正面冲突,导致本务机车脱轨颠覆、5节车厢脱轨,同时经上行线开往西明石方向的普通旅客列车(201系电力动车组),因及时发现险情而采取紧急停车措施,但仍然与侵入上行线的“樱号”列车发生碰撞及脱轨。大破的EF66 55号机车后来又被修复,恢复运用一段时间后至1995年报废。
1990年代起,由于卧铺特急列车的载客率渐趋减少,东京往九州方向的卧铺特急列车亦逐步停运或合并运行。1994年12月,东京至熊本、长崎的“瑞穂号”列车停运;东京至博多的“朝风1·4号”列车降级为临时列车。1995年起,JR西日本开始报废部分状况较差的EF66型电力机车。1999年至2002年间,JR西日本的四台EF66型电力机车(41、44、52、54)转售予JR货物。1999年12月,熊本始发的“隼号”列车开始与长崎始发的“樱号”列车合并运行。2005年3月,“隼号”列车改为与“富士号”列车合并运行,同时“樱号”和“朝风号”列车停运。
2009年3月14日,随着“隼号”和“富士号”列车正式停运,结束了EF66型电力机车牵引“蓝色列车”的历史。此后,JR西日本首先报废了其中8台EF66型电力机车。尚存的2台机车(45、49)主要用于牵引临时工务列车,至2010年9月20日正式报废後,EF66型機車完全退出JR西日本的服務行列。
技术特点
以下技术特点内容除特别注明外,皆以基本番台机车为描述对象。
总体布置
车体结构
EF66型电力机车是客货运通用的直流电力机车,适用于1500伏直流电气化铁路。车体采用整体承载式全钢焊接结构,车体长度为17100毫米,车体宽度为2800毫米。运转整备重量为100.8吨,空车重量为100.16吨。司机室前窗由两块平面玻璃和两块较小的曲面玻璃组成,为乘务人员提供了良好的瞭望视野。前照灯和尾灯采用两侧纵列的布置方式,两组车灯之间设有不锈钢装饰带,同时也是司机室的通风口。车体正面的中央位置设有机车编号牌,并采用了与相似的倒三角形标志。车体外部涂装以深蓝色(青15号)为主色,车头正面下半部采用奶黄色(),车身两侧各有一条奶黄色色带。
司机室
司机室内机车运行方向的左侧设有司机操纵台,右侧设有副司机座席及手制动手柄。操纵台上各类仪表和开关的布置均应用了人体工程学原理,与以往的国铁电力机车操纵台有很大分别。操纵台的正中央设有速度錶、電流錶、電壓錶、风缸压力錶等仪表,以及各种机车状况指示灯和ATS确认按钮;左手边设有自动空气制动机和单独制动机;右手边设有调速控制器、紧急停车按钮和各种常用开关。司机室后部两侧设有供乘务员乘降的侧门。机车前端采用采用非贯通结构。
设备布置
车体中部是设有各种机械及电气装置的机械室,并设有贯通式双侧内走廊连接两端司机室。机械室内从第一端至第二端方向,顺序布置有第一辅助机械室、控制电器室、电阻器室、第二辅助机械室。第一辅助机械室内设有第一电动通风机、第一电动空气压缩机、辅助电动发电机。控制电器室设有换向开关、牵引电动机隔离开关、接触器开关、辅助电路断路器、电量统计装置、励磁控制器等电器装置。电阻器室设有主电阻器、分流电阻器、电阻控制器、接触器开关等设备。第二辅助机械室设有第二电动空气压缩机和第二电动通风机。车体中部两侧各设有七个采光玻璃窗和通风百叶窗,侧墙上部设有主电阻器冷却风排风口。车顶安装有两台双臂式受电弓、高速断路器、避雷器等高压电气设备。车体下方设有三台转向架,之间吊挂着两个总风缸和CS28型电动凸轮轴式励磁控制器。
除了电阻调压外,亦可以通过改变牵引电动机回路连接方式(串联、串—并联、并联),来改变牵引电动机的端电压。该项转换是通过主电阻控制器的串并联切换来进行的,并采用桥式换接电路以减少串并联换接过程中造成的牵引力冲击。此外,为扩大机车的恒功调速范围,还可以对牵引电动机施行八级磁场削弱,级位数量比EF65型电力机车增加一倍,进一步减少磁场削弱时电流和牵引力的冲击,磁场削弱率最深可达40%,调速级位包括低速缓行位4级、串联位1级(S)、串并联位1级(SP)、并联位1级(P),并且在串联、串并联和并联位均可以使用8级磁场削弱(F1~F8)。
牵引电动机
EF66型电力机车采用了新开发的MT56型串励直流牵引电动机,是当时窄轨限界下功率最大的牵引电动机。与之前的MT52型牵引电动机相比,额定功率等级提高了近50%。MT56型牵引电动机在保持额定电压为750伏特的条件下,小时功率大幅提高到650千瓦,额定电流为930安培,额定转速亦提高至每分钟1200转,额定励磁率为85%。MT56型牵引电动机的主极极数由四极增加为六极,以改善直流电动机高速运转时的换向性能。此外,由于牵引电动机的功率和电流大幅提高,因此相应将电动机绝缘等级提升至F级,电枢和主极绕组均采用无溶剂环氧树脂浸渍绝缘材料,以改善牵引电动机的绝缘和耐热性能。
传动装置
1960年代,日本国铁的电力机车大多采用轴悬式半悬挂传动装置,牵引电动机的一侧通过抱轴承刚性地支撑在车轴上,而另一侧通过吊杆悬挂在转向架构架上。这种驱动装置的主要优点是结构简单可靠,但由于牵引电动机的大部分重量由车轴承担,所以转向架的簧下重量较大,使牵引电动机容易受到来自轨道的震动冲击。由于EF66型电力机车主要用于牵引高速货物列车,需要按100公里/小时的速度长时间运行。为了使机车的传动装置获得尽可能小的簧下重量,改善牵引电动机的工作稳定性和使用寿命,并且简化传动装置的检修维护,日本国铁决定在EF66型电力机车上采用弹性轴悬式传动,取代传统的刚性轴悬式。
车辆保存
- EF66 1号机车
**静态保存于广岛县广岛市东区的JR货物广岛车辆所。该机车脱离运用后被恢复为国铁标准涂装,但第二端方向车体正面的编号牌基座仍保持新更新色的样式。
- EF66 11号机车
**静态保存于埼玉县埼玉市大宮區的铁道博物馆。2004年至2006年间,该机车报废后曾经在广岛车辆所公开展示,随后在2007年5月21日回送至大宫,经简易整修后进入铁道博物馆保存及展示。这台机车已经被恢复至落成当初之状态,重新安装了带有空气管路的密接式自动车钩,拆除了后来加装的总风管折角塞门,并且保留了最初的PS17型受电弓。
- EF66 35號機車
**靜態保存於京都鐵道博物館
- EF66 45、49号机车
**司机室部分保存于京都市右京區小火車嵯峨車站旁边的“”鐵道模型展。这两台机车于2010年9月18日至19日从下关回送至,然后经嵯峨野觀光鐵道运送至当地并就地切割。
- EF66 49号机车
**司机室部分保存于京都府木津川市木津川原田的“”面包店内。该机车是JR西日本最后一台报废的EF66型电力机车,于2010年9月报废后从下关回送至南福井。
注释
另見
*西班牙國鐵251型電力機車:三菱電機承造,以EF66為基礎,外觀亦相近。
参考书目
*
*
*
*
*
*
*
*
*
参考文献
评论 (0)