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加拿大│庞巴迪TRAXX第3代机车

来源:现代城市轨道交通 作者:

目前,有超过1800台庞巴迪TRAXX客运及货运机车在欧洲16个国家投入使用,其中大部分用于货运。庞巴迪TRAXX机车如今已经发展到第3代。本文将对TRAXX的发展历程、TRAXX第3代机车的特点及其在欧洲的使用状况作一个简要介绍。


TRAXX的发展历程


庞巴迪TRAXX是庞巴迪公司制造的、用于铁路货运及客运的模块化系列机车的统称。庞巴迪公司于2003年9月推出了TRAXX商标。这个商标名称由庞巴迪公司员工讨论产生。它不是缩写,而是一个人造术语,将“traktion(牵引)”、“tracks(轨道)”、“attractive(有吸引力)”以及拉丁语的“trahere”(拉,牵引)4个概念融合到1个单词中。当时,庞巴迪的卡塞尔工厂正在为德国联邦铁路公司(以下简称DB)生产185型机车。DB的185型机车——在庞巴迪系统中称为TRAXX F140 AC1——是TRAXX机车平台的第一种机车类型。


TRAXX1代诞生起,庞巴迪TRAXX机车平台理念的核心就是:机车零部件的统型,即在不同的机车类型中使用尽可能多的相同零部件,以降低维护和备件储存的成本。在驱动装置方面,TRAXX1代有2个发展方向,其一为最高速度140 km/h(目前为160 km/h)的抱轴式悬挂驱动装置,其二为空心轴驱动装置。后来,空心轴驱动装置应用在优化后的客用机车类型中(如146/147型机车)。


2004 - 2005年间的TRAXX 2有了更大的进步,DB185 201号机车是第一台此类机车,其车体所体现的碰撞防护理念能够更好地保护机车司机,符合《跨欧洲高速铁路系统技术规范》(TSI HS)的要求。2004年,这种新型机车车体被用于瑞士联邦铁路货运公司(以下简称SBB Cargo)的Re 484型机车,即TRAXX MS2型机车,这是第一个多流制电力机车类型。

TRAXX MS2e型机车在2006年推出,其主要特点是对机车机器间进行了重新布局。这种布局允许在机车车体中安装电气动力包或柴油动力包,从而使机车成为电动和内燃两用机车。电气动力包中包含变压器、带总开关的高压模块、变流器以及冷却系统(含变压器和变流器的热交换器);柴油动力包中包含柴油发动机(含发电机)、柴油发动机冷却系统(含独立牵引变流器的集成热交换器)以及燃油箱。TRAXX MS2e的一个变型是在意大利、西班牙和波兰使用的直流制电力机车TRAXX DC2006年,庞巴迪公司研制出了最早的电传动内燃机车TRAXX P160 DETRAXX F140 DE2012年问世的TRAXX DE ME型机车(245系列)为多引擎机车。



庞巴迪公司在瑞士(苏黎世)、波兰(弗罗茨瓦夫)和德国(亨尼希斯多夫、卡塞尔、曼海姆、锡根)的工厂为TRAXX机车的开发和建造做出了巨大贡献。机车的最后组装通常在卡塞尔工厂进行。位于意大利瓦多利古雷的庞巴迪工厂,专门负责生产用于意大利和西班牙的机车以及纯直流制电力机车。


TRAXX 3的特点


TRAXX 3中的187系列为货运机车,147系列为客运机车。


在2011年慕尼黑交通运输及物流贸易博览会上,庞巴迪公司新一代TRAXX 3的一款机车样机(即187 001号机车)惊艳全场。这款样机体现了新的设计理念,例如装配了“最后一英里”模块。“最后一英里”模块是一个小型柴油发动机 发电机单元,由柴油发动机、发电机、冷却系统和控制系统组成,以紧凑和可替换设备的形式安装在机器间中。借助此模块,机车可以在非电气化轨道上行使。这一想法由客户提出:有的客户希望机车在长途行使后,仍能在工厂专用轨道、港口或集装箱码头继续使用,从而不必在这些地方配备额外的调车内燃机车。“最后一英里”模块中的蓄电池起缓冲器的作用,负责为机车提供额外的动力储备。装配“最后一英里”模块的目的是:使机车能拉动至少1 600 t的重车,并且用一箱柴油完成8 ~ 10小时的调车作业。如果模块中使用道依茨大型柴油发动机TCD2013 4V,功率可以达到230 kV;加上蓄电池,总功率可达290 kV。模块中柴油发动机的起动牵引力为260 kN,如有蓄电池辅助,可达300 kN,与电气起动时不相上下。


此外,TRAXX 3采用了一种与它前身完全不同的、赏心悦目的外形新设计。有的机车侧壁安装了柔性面板,作为可替换的广告面。对于没安装柔性面板的TRAXX 3机车,则可以通过带垂直加强立柱的侧壁结构来识别。



TRAXX 3机车车体由车底架(焊接钢结构)、侧壁和2个司机室组成。车体的两条侧梁和中间纵梁之间由多条横梁连接。司机室是由型材和金属包板组成的车体骨架、玻璃纤维增强塑料(GRP)制成的外墙板以及铝制后壁构成。机器间上端有2条横梁,支撑着3个可拆卸的车顶构件,其中的外部构件连接着受电弓。TRAXX 3继承了TRAXX 2中已有的碰撞防护优化理念,即通过安装高性能缓冲器、可变形缓冲筒和减震元件,吸收碰撞中的部分冲击能量。碰撞时,司机室前部的车体结构会受控变形,从而最大限度地保护机车司机,尤其是位于驾驶窗上方和下方的两条横梁以及司机驾驶台前方的防穿透壁,能降低司机受伤的危险。


TRAXX 3与上一代的主要区别在于机器间的布局:TRAXX 2机车中有一条穿过整个机器间的中间通道,然而在TRAXX MS2e型多流制电力机车(见上文)中,这个通道被安装在机器间中央的动力包(由变流器和高压设备组成)截断。TRAXX 3中也如此:变流器、高压设备、冷却塔以及主变压器,都安装在机器间中央。在与两个司机室相邻的机器间两端共有四个牵引电动机通风机。在司机室1一端的机器间中,安装有低压设备、压缩空气设备(含制动装置面板)和制动装置电子柜;在司机室2一端,安装有辅助传动变压器、电子柜、消防设备、制动铁鞋设备和列车自动控制柜。机车下方安装有主空气压缩机、除湿装置、主风缸和110 V蓄电池箱。通过对机器间进行重新布局,以及使压缩空气设备更紧凑,可以为“最后一英里”模块留出安装空间:“最后一英里”柴油发电机组便可以安装在机器间末端的柜门之后;而它的蓄电池和辅助传动变压器则安装在主动力包斜后方。

187系列的技术数据以及机车布局


TRAXX 3的内部也采用了最先进的技术。IGBT变流器使用了当前最新一代的半导体,而且控制技术也得到了进一步发展:采用单轴控制技术。而且,庞巴迪公司还应客户要求,对空心轴驱动装置(147系列)和抱轴式悬挂驱动装置(187系列)中的驱动轴进行加强。这可以使TRAXX 3的功率最多提高6.4 MW,从而增加其牵引载荷。


样机和第一批订单


庞巴迪公司最初制造的TRAXX 3样机(从187 001到187 003),都是在亨尼希斯多夫工厂完成初期测试后,在2013年初被运到捷克Velim环形测试线上进行测试,在这里它们的速度都达到了160 km/h。在2013年5月16日的庞巴迪客户日,一场使用“最后一英里”模块牵引重车的展示令人印象深刻:187 003号机车在只使用“最后一英里”柴油发动机和蓄电池的情况下,在平坦轨道上,将一辆约2 000 t重的运煤货车多次起动,并加速至最高20 km/h;随后,在行驶过程中机车转换为电气操作。据庞巴迪公司透露,此前,187 003号机车甚至还尝试过起动2 240 t的货车。根据牵引载荷和轨道条件, “最后一英里”柴油发动机可将列车提速至最高40 km/h。



在Velim环形测试线上187 003用“最后一英里”模块将运煤重车加速至20 km/h


在获得德国、奥地利和瑞士的运营许可后,TRAXX 3的第一批订单来自Railpool(187 001-008)和Akiem(187 011-014)2家铁路租赁公司。Railpool公司的机车主要租借给BLS货运股份公司,用在瑞士的戈特哈德铁路线上;而Akiem公司则将它的187型机车租给Captain公司。瑞士的运营许可在2015年2月初获批,而德国和奥地利则在2015年底。此后,庞巴迪公司也在努力申请在乌克兰和罗马尼亚的运营许可。


行车测试和演示


期的TRAXX机车经常进行行车测试和演示,比如187 005号机车从2015年3月起在挪威展示了数周。2014年,庞巴迪公司制造了另外2台具有“最后一英里”功能的样车——187 009和010。2014年,在柏林轨道交通技术展览会(Innotrans)中展出了1台不带标识的红色187 009号机车。2014年11月,庞巴迪公司与奥地利铁路货运集团公司合作,用187 009号机车做了一个行车演示,行驶区域从奥地利和乌克兰边境上的肖普朗到伊斯坦布尔附近的泰基尔达。当罗马尼亚电网停电时,这辆装配有“最后一英里”柴油发动机的1 200 t级列车能够继续行驶约20 km。随后,还在维也纳的空调实验室中对187 009进行了测试,考察它在温度波动下(-35至 45 ℃)的性能。2016年,在这台机车完成各铁路公司的测试任务后,Railpool公司将其购买。瑞士SRT公司订购了配置与之完全相同的187 010号机车。这台机车的外部涂漆为黄白色,另命名为Re 487 001。它装配有无线电遥控系统和ETCS系统(欧洲列车控制系统)。该机车自2015年2月起在瑞士投入使用,应用在特殊货物运输、转运和建筑物流领域。2016年,威斯特法伦州铁路有限责任公司(WLE)购买了第二批制造的187 010号机车,并将其命名为WLE 82,主要用于集装箱运输。



     结语     


第一台TRAXX 3机车问世之后,许多私营铁路公司、租赁公司以及DB都订购了第三代TRAXX机车。DB使用的TRAXX 3有三种类型:DB Cargo订购的110台187系列机车(半数以上已经交付),DB Regio正在使用的20台147.0系列机车,以及DB Fernverkehr在2018年订购的用于IC双层列车的147.5系列机车。


参考文献

[1] Hörstel J. Bombardiers Zugpferd in dritter Generation[J]. Eisenbahn Modellbahn Magazin,2018(12):44-50.

[2] 庞巴迪TRAXX第3代机车[J]. 现代城市轨道交通,2019(3):81-85.