韶山4型電力機車:發展歷史,背景,研製,改進,衍生型,機車編號,技術特性,總體布置

韶山4型電力機車（SS4），是中國鐵路使用的一種電力機車，由株洲電力機車廠設計製造。韶山4型是6400千瓦八軸貨運電力機車，也是中國鐵路第三代（無級調壓、交—直流電傳動）電力機車的首型機車。

基本介紹

中文名：韶山4型電力機車
外文名：SS4 type electric locomotive
類型：電力機車
生產國：中國
設計1：株洲電力機車廠
設計2：株洲電力機車研究所
生產廠商1：株洲電力機車廠、大同機車廠
生產廠商2：資陽機車廠、大連機車車輛廠
生產型號：SS4
生產年份：1985年—2006年
產量：早期型158台、改進型1419台
主要用戶：中國鐵路總公司
暱稱：四哥（改進型）

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發展歷史

背景

韶山4型電力機車的研製始於1980年代初。中國實行改革開放政策之後，鐵路運輸負荷十分沉重，在一些主要幹線上由於列車牽引噸數和貨車軸重受到多年來形成的設備方面的限制，運輸能力嚴重不足。從1980年代初開始，中國正式開始鐵路重載運輸的研究和實踐。1983年2月11日，國家經貿委下達了中國鐵路重點科技攻關項目——“鐵路重載列車成套技術的研究”，並相繼列入“六五”期間的國家重大攻關及國家重大裝備項目。1983年5月14日，中華人民共和國鐵道部發布了中國鐵路第一部《鐵路主要技術政策》，提出“逐步提高列車重量”的目標。

研製

1981年，鐵道部下達《韶山4型電力機車設計任務書》，由鐵道部株洲電力機車工廠及株洲電力機車研究所承擔研製工作，並於1983年被列入“鐵路重載列車成套技術的研究”中分項之一，同年5月鐵道部在株洲電力機車廠召開了韶山4型電力機車設計審查會議，通過了機車的設計方案。1985年9月第一台韶山4型電力機車（SS4-0001）落成，是當時中國國內功率最大的貨運電力機車。首台機車在株洲電力機車工廠試驗線進行了初步調整後，於1986年初赴北京，在鐵道科學研究院環形鐵道試驗基地進行全面試驗考核，其中包括機車稱重、牽引試驗、動力學試驗等項目，試驗中發現的故障和問題為同年年底生產的第二、第三台機車的改進設計提供了依據。1987年初，鐵道部組織了對韶山4型電力機車的鑑定試驗，韶山4型0001號機車在北京鐵路局管內京包鐵路投入10萬公里運用考核，擔當大同至張家口的電氣化區段貨運任務；0002、0003號機車則進行了整機鑑定試驗及十大主要部件的型式試驗考核。1988年6月15日，韶山4型電力機車通過了國家級產品鑑定，鑑定會議認為，韶山4型機車性能指標達到了1980年代初期國際上直流相控電力機車先進水平。

完成技術鑑定後，韶山4型機車於1989年開始投入批量生產，並於同年獲國家科技進步一等獎。韶山4型採用經濟四段半控橋晶閘管相控平滑調壓，具有兩級電阻制動和恆速、恆勵磁控制，使用800千瓦直流牽引電動機、雙軸轉向架、水平牽引拉桿等技術。但由於從研製到大批量生產的過程時間較短，初期生產的機車存在較多質量問題。經過調整生產工藝後，自1990年代生產的韶山4型機車質量大為提高。

改進

在研製韶山4型的過程中，中國也於1980年代中期分別從歐洲、日本、蘇聯購買了8K、6K、8G型電力機車，均為當時世界上技術最先進的直流相控電力機車系列。在購買8K、6K型機車的同時，中國同時引進了相關技術，套用於後來研製的一系列國產電力機車。

1991年，株機廠通過模仿8K型、6K型機車的微機控制系統，為韶山4型0038號機車進行了實驗性加裝微機控制的技術改造，成為中國鐵路第一台採用微機控制的國產電力機車。這台機車於1992年初在寶成鐵路投入運行，雖然微機系統的用戶界面、抗干擾能力仍有不足之處，但控制性能已達到設計要求，其研製和使用經驗後來成為了韶山8型電力機車微機控制系統的基礎和改進方向。

1993年，株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所針對早期韶山4型電力機車的主要問題，從韶山4型0159號機車開始進行重大改進，研製了韶山4改進型機車（SS4G），同年開始批量生產，但規範的機車型號仍統一為韶山4型電力機車。韶山4改型吸收了8K、6K型機車的電氣技術，其質量、可靠性比韶山4型有較大提高，機車改為採用不等分三段橋相控調壓，機車控制為恆流恆速特性控制，採用中央低位斜桿牽引裝置，增加功率補償、加饋電阻制動等。

1997年，株機廠根據《鐵道部SS4型電力機車契約書》的技術規範要求，從韶山4型0480號機車開始進行另一次改進。主要改進為更換新型號的主斷路器、交流接觸器、速度感測器等，並按照鐵道部的指示，在每節機車安裝一套完整的安全設備，由地面感應器、數位化通用式機車信號機、信號配線盒、機車信號顯示器、監控記錄裝置（LKJ）和監控顯示器等部件組成。兩套設備完全獨立，機車正常運用時僅需要使用其中一套。

2004年，由株機所和大連機車車輛廠共同研製了韶山4改型網路重聯貨運機車。韶山4改型網路重在線上車是繼韶山3B型電力機車之後另一次以網路技術改造傳統機車。原來的韶山4改型機車的重聯採用硬連線方式，控制系統為模擬控制。網路重在線上車採用微機控制系統，除內重聯外還實現了機車的外重聯，即通過網路將2台韶山4型機車重聯，組合成16軸重載貨運重在線上車車組。兩台機車車內所有的智慧型設備，如智慧型顯示器、微機控制裝置、機車邏輯控制單元（LCU）、機車綜合信息處理裝置、中央控制單元（CCU）、列車運行監控裝置等均可以通過車輛匯流排連線。韶山4改型網路重聯貨運機車在同年年底於大秦鐵路投入運用。2004年12月12日，大秦鐵路首次進行2萬噸重載組合列車試驗取得成功，重載試驗貨運列車由4台韶山4型機車牽引4組5000噸列車組成。

根據鐵道部統一安排，株洲廠向國內其他機車廠轉讓了韶山4改型圖紙和生產技術。株洲電力機車廠在1993年至2006年共生產韶山4（改）型機車1018台（SS4-0159～1175、1886）；大同機車廠在1994年至2006年生產了168台（SS4-6001～6168）；資陽機車廠於2001年試製了2台（SS4-3001～3002）；大連機車車輛廠在2001年至2006年生產了231台（SS4-7001～7110、SS4-7121～7241）。截至2006年，四家工廠累計生產了1419台韶山4改型電力機車。

此外，早期生產的首批158台韶山4型電力機車於返廠大修時均陸續將內部電路系統改為韶山4改型的不等分三段順控半控橋式電路，但轉向架仍然保留採用水平牽引拉桿。

衍生型

主條目：韶山4B型電力機車與韶山4C型電力機車

1995年，株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所在韶山4改型機車的基礎上，研製成功韶山4B型電力機車。韶山4B型機車消化吸收了8K、6K型機車的先進技術，並採用與韶山6B型電力機車相同的牽引電動機、懸掛系統、微機控制等。1997年，株洲廠、株機所又研製了韶山4C型電力機車，為25噸軸重實驗性電力機車。

機車編號

機車編號	數量	製造廠	生產年份	備註
0001～0158	158	株洲電力機車廠	1985年—1993年	早期型機車，後按照改進型機車標準進行改造
0159～1175 1886	1018	株洲電力機車廠	1993年—2006年	1886號為第四代朱德號機車
3001～3002	2	資陽機車廠	2001年	試製機車
6001～6168	168	大同機車廠	1994年—2006年
7001～7110 7121～7241	231	大連機車車輛廠	2001年—2006年

技術特性

韶山4型電力機車是雙機重聯的8軸大功率幹線貨運用電力機車，由兩節完全相同的四軸機車通過中間車鉤和橡膠聯掛風擋連線而成，之間設有內部電氣重聯控制電纜和空氣制動系統的重聯控制風管，車頂並設有25kV高壓連線線，可由司機在任何一端司機室對機車進行控制，兩節機車也可以分離作為兩台四軸機車獨立運行。機車持續功率6400千瓦，軸式為2×（Bo-Bo），機車兩端並設有重聯裝置，可以與另外一台八軸電力機車連線，進行重聯運行，以提高總牽引力進行長大列車重載牽引。機車的主傳動系統採用交—直流電傳動方式，使用串勵式直流牽引電動機。初期型主電路採用四段半控橋式；後期的韶山4改型採用不等分三段半控橋式。

總體布置

韶山4型電力機車的布置繼承了韶山系列電力機車的傳統特點，採用雙側縱向內走廊、斜對稱布置；機車車體中部設變壓器室。每節機車司機室之後車頂裝一台單臂受電弓、中部變壓器室車頂裝一台主斷路器。機車並採用了一些新型技術和設備，如司機室採用雙針電錶、發光二極體故障顯示屏，主電路、輔助電路、控制電路分束隔開布線。韶山4改型機車又進一步採用電氣線路預布線和制動管路預布置新工藝以提高組裝功效。

車體

機車車體為整體承載式結構，採用低合金高強度鋼板全焊接結構。兩節車體用車鉤連線，並設有防脫鉤安全裝置，車鉤上方為連線風擋和通道。前窗為導電膜電熱玻璃；兩側活動窗採用輕合金成型拉窗。為減輕重量，機車車體除承載結構普遍採用高強度低合金外，非承載結構使用了鋁合金材料，並大量採用壓型件。韶山4改型機車車體借鑑了8K型電力機車的設計，採用了大頂蓋和高台架結構。

轉向架

機車走行部機構為四台兩軸轉向架。懸掛系統與韶山3型電力機車基本相同，一系懸掛為圓彈簧，二系懸掛為橡膠疊層簧。韶山4型機車採用平行牽引桿，粘著重量利用係數僅為0.9且不便於維修，韶山4改型機車採用推挽式中間單斜拉桿結構，以充分利用粘著重量，結構較簡單，且粘著重量係數可達0.925。機車採用雙側剛性斜齒傳動、電機抱軸式半懸掛。基礎制動採用單元制動器、低倍率高磨合成閘瓦。韶山4型與韶山4改型的轉向架因車體接口不同而不能通用。

機車主電路

韶山4型電力機車主電路採用大功率晶閘管多段橋相控整流方式，對機車進行無級平滑調速控制。其中韶山4型初期型採用經濟四段半控橋式整流調壓電路，使用恆壓或恆流控制，電阻制動工況採用兩級制動（恆勵磁、準恆速控制）；後期改進型採用不等分三段半控橋式整流調壓電路，牽引特性為恆流、準恆速特性控制；電阻制動為準恆速限流加饋電阻控制，具有與再生制動相當的優良低速制動，缺點是耗能較大。韶山4改型還採用了三次諧波濾波器以改善機車功率因數，缺點是增加了系統的複雜性。兩種機車都具有軸重轉移的電器補償控制環節和防空轉、滑行保護裝置，以改善機車的粘著利用。

機車輔助電路

韶山4型電力機車輔助電路都採用傳統劈相機及電容分相起動通風機後備的雙饋單—三相變流系統。每節機車只設一台劈相機，當該機因故障切除後，可用電容對第一台牽引風機電動機直接分相起動，然後該電機兼作劈相機，在接觸網電壓達22kV以上時，可逐一起動其他輔助機組，避免機破事故。輔助電機的保護形式有兩種，一部分韶山4型機車採用三相自動開關，具有過載、短路複合脫扣保護功能，並可直接切除故障電路；另一部分機車採用了電子保護，具有過載與短路保護功能，其缺點是不能直接切除故障電路而需藉助於機車輔機接觸器切除或主斷路器保護性斷電。

機車通風系統

機車通風系統採用傳統的車體通風方式，進風口為車體側牆大面積立式百葉窗。初期型的各通風支路均為並聯方式，具有相對的獨立性，但是通風機數量較多；改進型改為矽整流櫃與牽引電機風路串聯，從而減少了風機數量也提高了可靠性。

空氣制動系統

機車空氣制動系統採用DK-1型電空制動機，加設了必要的重聯裝置。韶山4改型機車還具有空電聯合制動功能，適用於長大坡道的重載長編列車牽引。每節車設有每分鐘排氣量三立方米的空氣壓縮機一台，總風缸兩個，全車總風缸容量為1800升，是普通六軸機車的1.5倍。每節車設有空氣乾燥器一台，改善了空氣系統風源質量，特別是極寒地區的工作條件。

事故

1992年11月21日，鄭州鐵路局西安鐵路分局寶雞機務段的韶山4型0016號機車，牽引3146次貨物列車運行至寶成鐵路白水江站正常進站停車，準備在會讓由韶山4型0045號機車牽引的3153次貨物列車通過後進行調車作業。在3153次列車未到達情況下，車站值班員向調度請求出站調車，隨後調度發出了調度命令，由值班員自擬命令內容，並將命令、通知書和作業計畫交給外勤轉交韶山4型0016號機車，又提醒“3153次過後幹活”，但外勤之後盲目顯示起動信號，機車起動後副司機提醒司機“（調車）信號紅燈” ，惟司機認為憑通知書可以越過紅燈並加速前進，當發現道岔位置錯誤時緊急停車，但停車不及與正在進站的3153次列車正面相撞，是為白水江站列車衝突重大事故。事故造成機車報廢1台、小破1台、車輛報廢4輛。由於韶山4型機車為雙機重在線上車，事故僅導致兩台機車各一端嚴重損壞，而另一端的影響較小，事後兩台機車未嚴重損壞的部分經修復後“二合為一”，保留韶山4型0045號的車號。

1996年9月2日，北京鐵路局湖東機務段的韶山4型0166號機車牽引大同至湖東間2258次貨物列車，列車運行至大秦鐵路大同南站至湖東站間K8+668下坡道處時，司機操縱牽引手柄退級，列車惰性運行。由於機車乘務員超勞工作、三名司機打盹，列車失去控制在K15+408處千分之4的上坡道自然停車，2分鐘後列車向後溜逸1665米，在大秦鐵路御河大橋上與後續的新湖3856次貨物列車相撞。新湖3856次的韶山4型0179號B節機車（操縱端）掉下大橋，前轉向架被撞入下行線，導致兩名司機死亡，造成韶山4型0179號機車報廢，貨車報廢2輛、大破4輛、中破1輛、小破7輛，中斷大秦鐵路下行線24小時20分、上行線25小時13分，構成行車重大事故。韶山4型0166號機車沒有損壞。

2005年7月20日清晨6時26分，西安鐵路局寶雞機務段的韶山4型0036號機車，牽引由成都西開往豐臺的X88次行包快運列車經由寶成鐵路運行。列車運行至朝天至軍師廟間，由於機車乘務員擅自解鎖運行監控器、盲目行車，連續闖過兩架顯示紅燈的通過信號機，至軍師廟站外發現前方剛起動的1486次旅客列車後才施行緊急制動，但停車不及，於寶成線K308+953M處以34公里/小時的速度與前方以15公里/小時的速度進站的1486次列車追尾相撞，造成旅客輕傷23人，構成列車衝突險性事故。

2005年8月20日晚上10時17分，鄭州鐵路局新鄉機務段的韶山4型0974、0973號兩台機車單機重聯運行，車次51491次，運行至侯月鐵路下行線盤古寺至磨灘間，因發現鐵道上有人行走，故採用實施緊急制動停車。但由於機車在緊急制動中大量撒砂，導致軌道電路分路不良，防護該閉塞分區的通過信號機仍顯示綠燈。後續由新鄉機務段韶山4型0935號、0939號機車重聯牽引的14605次貨物列車，按機車信號和地面信號顯示的綠燈運行，進入該閉塞分區，由於制動不及，列車於侯月線K198+975處以34公里/小時的速度與韶山4型0974、0973號兩台機車追尾相撞。事故造成兩台韶山4型機車小破，無人員傷亡。

2005年9月17日下午1時23分，由鄭州鐵路局新鄉機務段韶山4型0055號、0701號機車重聯牽引65001次貨物列車，運行至太焦鐵路西武匠站準備停車時，由於列車制動系統失效，列車被迫越過西武匠站，於下午1時31分進入東坡站安全線後脫軌顛覆，造成機車中破2台，貨車報廢38輛、大破1輛。兩台機車修復後恢復運行。

2006年7月2日上午11時51分，鄭州鐵路局新鄉機務段的韶山4型7164號、7158號機車，牽引14522次貨物列車經由侯月鐵路運行，當列車運行至磨灘至盤谷寺間K197+141處魚天隧道內，由於線路質量原因，機後9～30位車輛脫軌顛覆並侵入鄰線。此時，鄭州鐵路局洛陽機務段的韶山4型0357號機車牽引的41045次貨物列車由相反方向駛入，司機雖發現鄰線列車脫軌但停車不及，導致本務機車側面與脫軌車輛相刮，造成車輛報廢17輛、大破3輛、中破5輛、小破2輛，中斷侯月鐵路上行線143小時、下行線143小時17分。

2008年5月12日下午2時28分，中國四川省發生汶川大地震。下午2時30分左右，由西安鐵路局新豐鎮機務段韶山4型0043號機車牽引經寶成鐵路由寶雞開往成都的21043次貨運列車，運行至甘肅省徽縣嘉陵鎮境內的109隧道南口棚洞時（K150+835M），因地震導致109隧道進口附近隧道落石約4萬立方米，出口上方山體坍塌2萬多立方米，砸毀出口棚洞40米，巨石堵塞出口。21043次列車撞上隧道出口巨石，機車和部分車輛脫軌，12節載有500噸航空燃油的罐車在隧道內起火燃燒；5月16日，被嚴重燒毀的韶山4型0043號機車在當日上午被拉出隧道，並停放在附近的虞關站。機車殘骸於2010年7月至10月間在北京的798藝術區尤倫斯當代藝術中心作為藝術品展出。

2008年7月2日下午2時27分，由4台韶山4型電力機車以“1+2+1”重載編組方式牽引的77101次兩萬噸組合列車，運行至大秦鐵路後營至秦皇島北間（K630+050處）時，因在此前K467+050處發生不同步的緊急制動，導致將列車中部二位機車的車鉤擺角增大，產生較大橫向力將鋼軌擠翻，造成該列車中部從控二位機車及其後1～39位車輛脫軌，構成鐵路交通較大事故。

2009年6月4日清晨，配屬呼和浩特鐵路局包頭西機務段的韶山4型0193號機車，單機運行至京包鐵路呼和浩特西站至台閣牧站區間（～K663）時，因與侵入限界的施工機具相撞，司機實施緊急制動停車。但由於機車在緊急制動中大量撒砂，導致軌道電路分路不良，防護該閉塞分區的通過信號機仍顯示綠燈。後續由太原鐵路局湖東機務段和諧1型0095號機車牽引的DG839次貨物列車，按機車信號和地面信號顯示的綠燈運行，進入該閉塞分區，由於制動不及，以41公里/小時的速度與韶山4型0193號單機追尾相撞，這次事故的性質與2005年8月20日侯月鐵路列車追尾事故相同。事故後，和諧1型0095號機車返回株洲廠大修，韶山4型0193號機車報廢。

2012年5月31日，配屬瀋陽鐵路局蘇家屯機務段韶山4型6054號機車，蘇家屯機務段長春北運用車間司機，擔當長春北至蘇家屯間電11004次貨物列車，運行至京哈線長春南站進IV道側線停車過程中，因天氣下雨，司機使用電阻制動調速時輪對產行滑行，造成監控數據滯後275m，司機只看監控而未看地面，沒有確認出站信號機實際距離，盲目依據監控裝置顯示距出站信號機459m（實際距出站信號機153m）時減壓100kpa調速。司機發現監控裝置距離不準，使用緊急制動停車時，又誤將自閥手柄置於重聯位後未進行確認，延長列車制動距離，越過關閉的S4號出站信號機，衝出安全線土擋機車全輪及機次第一位車輛前轉向架脫軌，同時將安全線前部34號接觸網支柱撞斷，導致上行線接觸網停電，中斷京哈線上行56分鐘，構成鐵路一般交通B類事故。

2013年11月12日凌晨，北京鐵路局石家莊電力機務段的韶山4型0406號機車，加掛補機韶山4型0417號機車，牽引12255次貨物列車經由石太鐵路下行線運行。凌晨2時21分，當列車運行至測石至芹泉間測曉三號隧道內K132+613M處（近307國道壽陽段）時，韶山4型0406號機車發生兩次主斷路器跳閘，司機對非操縱節機車進行隔離處理，隨後司機發現非操縱節機車有煙霧，因而於凌晨2時41分在該區間的一座隧道內停車並請求救援，停車後發現非操縱節機車起火，至清晨7時30分完成滅火，7時55分開通區間，構成鐵路交通一般B類事故。事故原因是主變壓器固定螺栓鬆脫，導致主變壓器放電和漏油而引發火災。

機車命名

機車編號	名稱	配屬
SS4-0050	先鋒號	鄭州鐵路局新鄉機務段
SS4-0204	先鋒號	鄭州鐵路局新鄉機務段
SS4-0448	先鋒號	瀋陽鐵路局蘇家屯機務段
SS4-0574	先鋒號	中鐵三局集團
SS4-0743	青年文明號	哈爾濱鐵路局哈爾濱機務段
SS4-0911	青年文明號	中鐵三局集團
SS4-1886	朱德號	哈爾濱鐵路局哈爾濱機務段

車輛保存

韶山4型0001號機車，曾配屬鄭州鐵路局寶雞電力機務段，Ⅱ車退役後存放於寶雞電力機務段內作為展品，2006年連同6Y2、6G一併拆解；Ⅰ車交給寶雞鐵路司機學校，作為教學用車。

韶山4型0002號機車，退役後存放在西安鐵路局新豐鎮機務段，作為救援隊演練用機車。

韶山4型0006號機車，配屬西局新段，2019年5月31日由附掛方式送至北京鐵路博物館進行保存。

韶山4型0063號機車，現存放在太原鐵路局太原機務段北場進行展示。

韶山4改進型0168號與6001號機車，曾配屬呼和浩特鐵路局包頭西機務段，2017年退役，同年5月交由中國鐵道博物館永久收藏。

韶山4改進型0179號機車A車，現存放於太原鐵路局湖東機務段內，作為事故警示車展示。

韶山4改進型1886號機車，2002年生產，曾為第五代朱德號機車，2017年9月1日摘牌。根據要求，在完成機車全壽命服役周期後，交付中國鐵道博物館永久收藏。

技術數據

華氏輪式	0-4-4-0+0-4-4-0
UIC軸式	Bo-Bo+Bo-Bo
軌距	1,435毫米
輪徑	1,200毫米（半磨耗）
軸重	23噸
通過最小曲線半徑	125米
機車長度	2 × 15,200毫米（車底架長） 2 × 16,416毫米（車鉤中心距）
機車寬度	3,100毫米
機車高度	4,040毫米（車頂受電弓座至軌面）
整備重量	92噸 × 2
受流電壓	單相交流 25 kV/50 Hz
傳動方式	交—直流電
牽引電動機	ZD105/ZD105A × 8
最高速度	100公里/小時
持續速度	51.5公里/小時
牽引功率	6,400千瓦
牽引力	628千牛（起動） 436.5千牛（持續）
制動方式	踏面制動、加饋電阻制動
制動功率	5,570千瓦（電制動）
制動力	363 kN
列車制動	電控空氣制動

韶山4型電力機車