作者简介： 杨颖， 男， 高级工程师， 理学学士， 现为湖南大学工商管理学院 5;;; 级 YVJ 研究生， ?A 岁， 8=<< 年毕业于中国科技大学光学专业， 从事电力机车、 动车的高速设计研究， 现任株洲电力机车厂技术中心高速牵引动力研究所副所长。
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杨颖・交流传动与交直传动电力机车的技术经济性对比・ !""# 年第 # 期
+, 型机车是一种全新设计的机型，可满足既有线上
单机） 和客运专线、 高速 #$" %& ’ ( 准高速旅客列车牵引（ 线上 !"" %& ’ ( 过境旅客列车牵引（ 双机重联） 的需要。 牵 引计算表明， +, 型机车牵引 #* 或 !" 节客车时的加速性 而电制动调速性能稍 能与 ))* 型机车牵引 #3 节时相当，
・ *! 万 &K V。
# 机车的全寿命运用成本和收益
从机车的全 寿 命 期 （ 来看， 由于两车上线运用 !# 年 ） 率和可靠性的差异， 对 9F 型机车按年运用 )# 万 &’、 ;;型机车按 )" 万 &’ 考虑， 可得出全寿命期总运用里程 9F 型机车为 * *!# 万 &’， ;;- 型机车为 * """ 万 &’。从清算 收益上看 9F 型机车要高于 ;;- 型机车，且 9F 型机车牵 引能力较 ;;- 型机车高 .Q$*"Q ，将来扩充编组的潜能 较大。 根据国外资料介绍， 机车全寿命期的成本（ 动态） 构成 按权重大小排序分别为电费、 机车购置成本、 维护检修成 本 等 。 电 费 可 占 到 )"Q$."Q ， 机 车 购 置 成 本 占 !"Q$ 维护检修成本占 *"Q$!"Q。 若 ;;- 牵引准高速列车 ("Q， 电耗定额按 *) &K ・ ・ 则 V U &’，电价按 "/( 元 U &K V 考虑， 同里程 9F 型机车 全寿命期电费（ 静态） 约为 ) !"" 万元， 可节约电费 P)" 万元； 维护检修成本（ 含 节能按 !"Q 计， 则全寿命期成 碳刷、 闸片等易耗件） 按 */# 元 U &’ 考 虑 ， 本（ 静态） 同 里 程 9F 型 机 车 ;;- 型 机 车 约 为 * #"" 万 元 ， 可降低 #"" 万元以上。 尽管现阶段由于交流传动机车的核心——交流传动 系统的价格偏高，其成本一般高出同功率等级交直机车 一倍， 但随着国际和国内交传技术的发展和成熟， 其成本 必将不断降低。 例如， 目前国际上地铁系统交传系统的价 格已经与交直系统相当， 有的甚至还更低。
5 """6 轮周 7 ;<-=) 集中式
踏面制动 无
5 5"" #2"6!9#"3 %& ’ (7 ;<>?=- 分散式
轮盘制动 有（ 4>/ 总线）
最大电制动力 ’ %8 !!!!!!!!#3"6#293" %& ’ (7 微机系统 制动装置 重联功能
以上对比表明， +, 型机车在 绝 大 多 数 性 能 指 标 上 均 优于 ))* 型机车，仅在最大起动牵引力和最大电制动力 上略低（ 这主要归究于其轴数少、 重量轻） 。
起动加速性能 （ "9#$" %& ’ ( ） 电制动调速性能 （ #$"952 %& ’ ( ）
时间 ’ C 距离 ’ & 时间 ’ C 距离 ’ &
$"" ’ 3B5 #* 5$# ’ !$ 22B #*5 ’ !": 2 $$" ’ $ "!" # 2$"
准恒速控制
5*3 ’ $!3 #2 !5! ’ #* *B3 #*# ’ !"2 2 5:" ’ 2 32# # ##B
收稿日期： 5;;;K88K86
58 世纪初铁路科技发展的主攻方向之一。本文就 E9 型
交流传动机车和交直传动机车的技术和经济性做一定量 对比分析， 以为铁路用户在选择新技术、 新产品时提供技 术和经济依据。 为便于分析， 需从韶山系列电力机车中选取一种最新 提速客运机型作为比较对象。目前， 承担干线 86; B0 D $ 以上客运提速的机型仅有 5 种， 一种是 GG< 型四轴机车， 另一种是其派生型 GG= 型六轴机车。除 GG= 型机车采用 两车的其余总 H; 转向架和持续功率增大为 6 <;; BC 外， 体参数基本相同。 由于 E9 型交流传动机车持续功率也为 与 GG= 型机车性能有相似性， 故本 文 选 择 GG= 6 <;; BC， 型机车作为对比机型。
+, 型机车单位基本阻力 E"F!1"3G"1"": B HG"1""" #*2 H! ))* 型机车单位基本阻力 E"F#1:2G"1"!B 5 HG"1""" #35 H!
重量 22 0 。 !2I 客车单位基本阻力 E"F#13$G"1"#5 2 HG"1""" #5B H!，
#$" #::
加馈电阻制动
!"" !!"
再生制动
B 维护检修
根据国外运用经验， 交流传动机车与交直传动机车相 比在运用可靠性提高的基础上，还可降低维护检修成本 三分之一以上。这主要表现在异步牵引电机的维护检修 工作量大大低于直流牵引电机；微机完善的智能诊断功 能大大缩短了故障查找的时间；车顶夹层独立通风方式 彻底解决了侧墙通风方式漏雨和积尘的难题，避免了由 此带来的一系列的故障；辅机三相对称供电及风机转速 随牵引负载调整减轻了辅机系统的维护检 修 工 作 量 ； 再 生电制动的快速转换可大大减少制动闸片消耗等诸多方 面。可以预计， 随着交直传动向交流传动的转换， 我国铁 路牵引动力的运用可靠性和可维护性将有较大的提高。
8 外形及主要技术参数
8==< 年由株洲电力机车厂研制的 GG= 型机车，是目
前国内技术水平最先进、 功率等级最大、 运用速度最高的 交直传动客运电力机车， 设计用于既有线牵引 8@; B0 D $ 准高速旅客列车。 5;;; 年由株 洲 电 力 机 车 厂 研 制 的 E9 型机车， 是我国第一代商用交流传动高速客运电力机车，
) ) * 型机车与 +, 型机车主要技术参数对比表
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!))* 型机车 -".-" +, 型机车 /"./" !"12 3!
交.直.交 轴控
持续运用最大等效坡度 ’ A
轴重 ’ 0 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !# 整备重量 ’ 0 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! #!$ 电传动方式 驱动控制 持续制） 机车功率 ’ %4（ 机车效率 功率因数（ 实测） 起动牵引力 ’ %8 持续牵引力 ’ %8 额定速度（ 持续制） ・ ’ %& (.# 恒功速度范围 ’ %& ・ (.# 速度 ’ %& ・ (.# 运营 构造 电制动方式 电制动功率 ’ %4 交.直 架控
设计用于既有线单机牵引 #$" %& ’ ( 准高速旅客列车和 客运专线、高速线双机重联牵引 !"" %& ’ ( 过境旅客列 车， 可覆盖应用于普速、 准高速和高速领域。二者的外形 图 !， 主要技术参数对比见表 #。 分别见图 #、
直客运电力机车， 具有较大的提速潜力。牵引 !" 节客车 时， 平直道均衡速度仍高达 #:" %& ’ ( 以上， 可满足繁忙 干线客运进一步提速至 #$" %& ’ ( 的需要。 郑州机务段两 日车公里 年来的运用表明， 其上线运用率最高可达 *"@， 超过 # !"" %&， 是目前国产提速机车中最高的（ 交直机车 所固有的特点决定了其很难再进一步提高） 。
第 56 卷 第 8 期 5;;8 年 8 月 5; 日
电力机车技术
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交流传动与交直传动电力机车 的技术经济性对比
杨颖
（ 株洲电力机车厂，湖南 株洲 摘
685;;8）
要：通过对 GG= 型机车和 E9 型机车在外形、 性能、 维护及运行成本和收益等方面的对比分析， 指出交直传动固有
的缺点， 说明交流传动是铁路牵引动力发展的方向。 关键词：电力机车；交流传动；交直传动；技术；经济；对比 中图分类号： I5@64; 文献标识码： J 文章编号： 8;;FK;@A@ （ 5;;8 ） K;8K;;;6K;?
H & 0 L: +.2 .& % & * -" #$%& ’& ( ) M " #& %& 0 ) N" -O " " % JH KP+.1" ’& #& 0 & -.1" : %P EH KP+.1" ’& #& 0 & -.1"
我国既有电气化线路上运用的国内外电力机车， 均采 用交直电传动方式， 其主要缺点是： 功率因数低、 机车效 率低、 电机体积重量大、 恒功范围窄等。以韶山系列交直 传动电力机车为例， 在未加功补时其功率因数一般为 ;4< 左右， 加功补也仅能达到 ;4= 左右； 机车效率一般在 ;4<8> 电 机 功 率 一 般 在 @A;>8 ;;; BC 间 ， 比功率一 ;4<? 之 间 ； 恒功系数一般低于 84@。 而交流传 般在 ;45>;4? BC D B( 间； 动方式则克服了交直传动方式固有的缺点，代表了铁路 牵引动力发展的方向。如 E9 型交流传动机车， 相应技术 牵引） ， 制动） ； 指标分别已经达到： 功率因数 ;4=== （ ;4=< （ 机车效率 ;4<@； 电机功率 8 55A BC， 比功率 ;4AF BC D B( ； 恒功系数 54A5， 其性能指标大大优于交直传动机车， 并且 达到和超过了 =; 年代国际先进水平。 目前， 国际上交流传动技术已经日趋成熟， 发达国家 批量生产的绝大多数电力机车和内燃机车均采用了交流 传动技术。 各国多年的运用实践表明， 交流传动在各项技 术和经济指标上均明显优于交直传动。正是根据这一技 术发展方向， 铁道部傅志寰部长提出“ 争取用十年左右的 时间完成交直传动向交流传动的转换” 。 这一目标已成为