日本國鐵EF80型電力機車

EF80
保存在大宮綜合車輛中心的EF80 36號機車
概览
类型	电力机车
原产国	日本
生产商	日立制作所、東芝、 三菱电机、三菱重工业
生产年份	1962年—1967年
产量	63台
主要用户	日本国有铁道
技术数据
UIC軸式	B'B'B'
轨距	1,067毫米
轮径	1,120毫米
轴重	16.0吨（早期型） 16.3吨（后期型）
轴距	2,212毫米
机车长度	17,500毫米
机车宽度	2,805毫米
机车高度	3,580毫米（轨面至车顶平面） 4,240毫米（降弓状态）
整备重量	96.0吨（早期型） 97.8吨（后期型）
受流电压	AC 20kV 50Hz DC 1500V
传动方式	交—直流电
牵引电动机	MT53 × 3（早期型） MT53A × 3（后期型）
最高速度	105公里/小时
持续速度	48.3公里/小时
牵引功率	1,950千瓦（小时） 1,800千瓦（持续）
牵引力	28,500公斤（起动） 14,400公斤（持续）
制动方式	EL14AS自动空气制动机、手制动机
安全系統	ATS-S

EF80型电力机车（日语：EF80形電気機関車）是日本国有铁道的双电流制电力机车车型之一，适用于供电制式为1500伏直流电和20千伏50赫兹的工频單相交流電的电气化铁路。

发展历史

开发背景

1959年，日本国有铁道开始对常磐線取手以北实施交流电气化改造，并在取手至藤代之间设置一个交直流分相区，使交直流两用的铁路车辆能够以车上切换方式，在列车运行时无需停车就能完成电流制的转换。同年，日立制作所在ED71型电力机车的基础上，试制了首台交直流两用的ED46型电力机车（后来改称为ED92型电力机车），同时适用于1500伏直流电和20千伏50赫兹单相交流电气化铁路。

1962年，日立制作所根据ED46型电力机车的试验结果和运用经验，研制了新一代的EF80型电力机车。EF80型电力机车是客货运通用的双电流制六轴电力机车，机车轴式为B-B-B。最初日本国铁曾经打算分别研制四轴客运机车和六轴货运机车，但考虑到未来旅客列车逐渐改用电力动车组担当后，剩余的四轴电力机车将难以改为货运用途，因此最终决定开发客货运通用的六轴电力机车，并且分为带有列车供电装置的客运型，以及没有搭载列车供电装置的货运型。

EF80型电力机车装有油冷式主变压器和硅二极管整流器，调速控制采用电阻调压、串并联换接和磁场削弱方式，并采用了单电机转向架和轮对空心轴架悬式驱动装置。机车整备重量为96吨，最高运转速度为105公里/小时，在交流及直流区段的小时功率均为1950千瓦，可以满足单机牵引1200吨货物列车（远期1300吨）在10‰长大坡道上起动的需要，而在平直道上单机牵引600吨旅客列车的最大平衡速度可达105公里/小时。

生产批次

生产批次	机车编号	制造商	类型	新造配属	制造目的	生产预算
早期型	1 - 13	日立製作所	客运	田端机关区	常磐線勝田至平区段電化開業	昭和36年度第2次債務
	14 - 20	三菱電機 三菱重工業
	21 - 27	日立製作所				昭和37年度采购
	28 - 30	三菱電機 三菱重工業
	31 - 40	日立製作所	货运			昭和37年度第1次債務
	41 - 50					昭和37年度第2次債務
改良型	51、52			胜田电车区	新金貨運線、水户線電化開業	昭和41年度本予算
	53 - 55	東芝
	56 - 58	三菱電機 三菱重工業
	59 - 63	日立製作所	客运

牵引货物列车的EF80 63号机车（1985年）

1962年至1963年间，日立制作所、三菱电机、三菱重工业共制造了首批50台EF80型电力机车（1～50），当中包括30台客运型机车和20台货运型机车。这批早期型机车的特点是采用了心盘牵引的DT127、DT128型转向架，装用MT53型牵引电动机和埋入式前照灯。其中，EF80 37号机车采用了与车体弧度配合的曲面前窗玻璃，明显与其他机车不同。

1966年至1967年间，日立制作所、三菱电机、三菱重工业、东芝公司又制造了第二批13台EF80型电力机车（51～63），当中包括5台客运型机车和18台货运型机车。这批改良型机车根据早期型机车的运用经验而作出了改进，例如采用改良了牵引装置的DT135、DT136型转向架以改善粘着性能，装用MT53A型牵引电动机，前照灯改为使用凸出于车体的安装方式，加大警示灯的尺寸，机械室采光玻璃窗采用H形断面的橡胶密封条安装，机车整备重量提高至97.8吨。其中，在最后出厂的EF80 63号机车上首次安装静止式变流器（SIV）作为列车供电装置。

运用历史

EF80型电力机车牵引“夕鹤号”特急列车（1984年）

1985年国际科学技术博览会期间，EF80型电力机车牵引“世博梦号”临时旅客列车

自从在1962年投入运用起，所有EF80型电力机车均以水户铁道管理局（今东日本旅客铁道水户支社）管内为主要使用范围。1962年至1963年间，50台早期型机车陆续配属到田端机关区。1962年10月1日，常磐线胜田至高萩区段完成交流电气化，日本国铁实施列车运行图调整，EF80型电力机车主要担当上野至水户间普通旅客列车的牵引任务，替代了原本使用的C62型蒸汽机车，而水户以北路段则仍然使用蒸汽机车牵引。1963年5月1日，常磐线高萩至平区段完成交流电气化，EF80型电力机车的牵引区段延长至平，广泛运用于牵引包括“夕鹤号”卧铺特急、“十和田号”夜行急行在内的各种旅客列车及货物列车。此外，EF80型电力机车亦曾经在東北本線运用，担当上野至黑矶间的临时旅客列车，或田端至郡山间直通货物列车的牵引任务。

1962年至1965年间，田端机关区所属的部分EF80型电力机车入助胜田电车区。1966年至1967年初，13台改良型机车陆续配属到胜田电车区。1967年，随着与常磐线连接的新金货运线及水户线全面完成电气化，EF80型电力机车亦开始投入该两线运用，主要担当水户线小山至友部、新金货物线（總武本線货运支线）新小岩至佐倉、金町的货物列车牵引任务。同年8月，常磐线全线的电气化改造工程全部完成，胜田电车区所属的13台改良型机车全部转配属内乡机关区，至此所有EF80型电力机车均集中配属到规模较大的田端机关区及内乡机关区。此时，EF80型电力机车的运用区段仍然保持在平以南，常磐线平以北则使用ED75型电力机车。1968年7月，与总武本线接续的外房线千葉至蘇我区段完成电气化改造，自此外房线亦开始出现EF80型电力机车的踪影。

1968年，为了提高寝台旅客列车（蓝色列车）的旅行速度，日本国铁对所有20系客车进行制动系统改造，通过对原本的AS空气制动机加装电空阀、中继阀等电控装置改造为AREB电空制动机，实现列车制动系统的电控化，使列车最高运行速度由95公里/小时提高至110公里/小时。为配合“夕鹤号”特急列车的牵引需要，12台EF80型电力机车（1～12）进行了相应改造。改造内容包括加装机车电空制动机及KE72型电气连接器，并加装总风管以满足20系客车空气弹簧的用风需要。由于常磐线的最高速度限制为95公里/小时，因此机车无需加装电空制动机和列车乘务员有线电话等设备。

1973年，随着田端机关区开始配属EF81型电力机车，该区所属的EF80型电力机车不再投入东北本线方面运用，并开始向内乡机关区转出EF80型电力机车。至1974年10月，田端机关区和内乡机关区分别配属有36台和27台EF80型电力机车。1978年10月，内乡机关区所属的EF80 24、25、26号机车转配属福岛机关区（今福岛综合运输区），但不久之后就再度转配属到田端机关区。

1980年起，为了淘汰日渐老化的EF80型电力机车，部分原本配属富山机关区和酒田机关区的EF81型电力机车，开始转配属到田端机关区并投入常磐线运用，而运用时间最长的第一批EF80型电力机车则开始逐步报废。与此同时，内乡机关区的所有EF80型电力机车分批转移到田端机关区，直至磐城货运站和内乡机关区于1985年被撤销，当时田端机关区尚未报废的EF80型电力机车仅余下20台。1986年，EF80型电力机车全部除籍和报废。

技术特点

总体结构

设备布置

保存于碓冰嶺鐵道文化村的EF80 63号机车

EF80型电力机车是客货运通用的双电流制电力机车，适用于供电制式为1500伏直流电和20千伏50赫兹的工频單相交流電的电气化铁路。EF80型电力机车可分为客运型和货运型，差异仅在于客运型搭载了列车电气供暖用的电动发电机（MG），而货运型则加装压铁配重以保证整备重量与客运型一致。

车体两端各设有一个司机室，司机室内机车运行方向的左侧设有司机操纵台，司机室两侧设有供乘务员乘降的侧门，司机室上方车顶装有两盏密封光束灯式前照灯。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。车顶安装有两台PS19型双臂式受电弓、交直流切换器、高速断路器、避雷器等高压电气设备。车体下方除了设有三台转向架外，还吊装着辅助电阻器、平波电抗器和蓄电池。

通风系统

机械室内设备采用车体通风、集中冷却的降温方式。车身两侧各设有七个通风百叶窗和采光玻璃窗，是车内设备通风冷却的主要进风窗口。车内前、中、后分别设有三台电动通风机，第一通风机用于冷却第一台牵引电动机和主变压器，第二通风机用于冷却第二台牵引电动机和整流器，第三通风机用于冷却第三台牵引电动机和平波电抗器。而主电阻器则采用独立的通风冷却系统。

车体结构

EF80型电力机车采用整体承载式全钢焊接结构箱型车体，车体全长16,700毫米，全宽2,800毫米。由于单电机转向架的牵引电动机安装位置相对较高，因此车体底架采用了无中梁的框架式承载结构，底架由侧梁、横梁、端梁、枕梁组成。车体钢结构使用钢板挤压而成的型钢材料制成，车体薄板蒙皮采用组焊工艺，车体装配作业广泛应用模块化结构以提高生产效率。车体两端安装有柴田式上作用自动车钩及LI-7B型缓冲器。

电气系统

机车主电路

EF80型电力机车是交—直流电传动的整流器式电力机车，机车主电路由空气断路器、交直流切换器、主变压器、整流器、牵引电动机、主电阻器、电路保护装置等部分组成。在交流电模式时，机车从架空接触网获取高压交流电，首先由主变压器降低电压，再通过硅整流器转换成脉流电（即方向不变而只有电压变化的直流电），经过电阻调压后供电给牵引电动机。在直流电模式时，机车从架空接触网获取直流电，经过电阻调压后直接向牵引电动机供电。

EF80型电力机车采用车上切换方式来过渡到另一种电流制式，可以在运行时无需停车就完成交直流切换过程。当机车通过交直流分相区之前，通过主断路器的电控气动操作，断开网侧电源和机车主电路的连接；而交直流切换器完成转换并通过分相区后，又再自动闭合主断路器，这一过程中受电弓无需降弓。当机车由直流区段过渡到交流区段后，（机车运行方向）前端受电弓会在下一停靠车站降弓，以减少对架空接触网造成不必要的磨耗。

EF80型电力机车的调速控制方式和直流电力机车一样，采用电阻调压、牵引电动机的串—并联换接、以及磁场削弱控制来达到调速的目的。调速控制器共有34个调压级位，其中弱磁起动位1级、串联位17级、并联位13级、磁场削弱位3级。

主变压器

机车装用一台TM7A型芯式单相主变压器。原边输入电压为20千伏，冬季额定容量为2670千伏安（开启列车供电），夏季额定容量为2280千伏安（关闭列车供电），冷却方式为强迫油循环导向风冷却。变压器次边有三个绕组，包括一个向整流器供电的牵引绕组（额定电压为2077伏特，额定容量为2274千伏安）、一个向辅助系统供电的辅助绕组（额定电压为218伏特，额定容量为6千伏安）及一个向旅客列车供电的供电绕组（额定电压为1500伏特，额定容量为390千伏安）。

硅整流器

整流装置采用RS9型硅整流器。整流器使用日立制作所研制的DJ15L型硅二极管（最大反向电压为1000伏特，最大反向脉冲电压为1300伏特，平均整流电流为100安倍），整流装置由四个桥臂组成单相桥式全波整流电路，每一桥臂由七个并联支路组成，每个支路有九个串联连接的二极管，每台机车共使用252个二极管元件。整流器额定功率为2200千瓦，额定整流电压为1500伏特，额定电流为1463安倍，采用强迫通风冷却。

牵引电动机

每台转向架安装一台MT53型牵引电动机（改良型机车使用MT53A型），是在ED46型电力机车所使用的MT913型牵引电动机的基础上改良而成。MT53型电动机是带有补偿绕组的四极串励直流电动机，定子绕组采用环氧树脂浸渍绝缘，以提高绝缘及耐热性能。小时功率为650千瓦，持续功率为600千瓦，额定电压为1500伏特，额定转速为每分钟845转，采用强迫通风冷却。为扩大机车的恒功调速范围，还可以对牵引电动机使用三级磁场削弱，削弱率最深可达35%。

电气供暖

客运型电力机车设有列车供电系统，能够在冬季为旅客列车的电热取暖装置直接供电。在交流区段时，由主变压器的供电绕组向列车输出1500伏特单相交流电，司机室侧门旁边并装有一盏供电状态指示灯。而在直流区间时则由一台大容量电动发电机供电，将1500伏特直流电转换成1440伏特单相交流电，额定容量为320千伏安。列车供电系统还可以根据环境温度对输出电压作三档调节（100%、75%、50%）。机车两端设有KE3型供电插座，通过供电线与列车连接。

1968年，随着半导体技术的快速发展，日立在EF80 63号机车上进行了安装晶闸管逆变器（静止式变流器）的试验，取代了效率较低的电动发电机。该逆变器额定容量同样为320千伏安，采用单相桥式逆变电路，并设置了大容量直流滤波器来减少输入电源的脉动。这种晶闸管逆变器在EF80 63号机车上取得良好的效果，并在同年投产的EF81型电力机车上开始推广使用。

辅助电路

EF80型电力机车的辅助电路系统主要采用直流电传动。机械室内三台电动通风机、主电阻器电动通风机、电动空气压缩机、辅助空气压缩机均采用直流电动机驱动，输入电压为1500伏特直流电，在直流区段由架空接触网直接馈电，在交流区段则由整流器供电。主变压器油泵则采用单相异步电动机驱动，由主变压器辅助绕组直接供电。另外，还设有一台小型电动发电机，将1500伏特直流电转换成100伏特直流电，供控制电路、照明电路、蓄电池充电之用。

转向架

主要结构

DT135型两端转向架

DT136型中间转向架

机车走行部为三台二轴转向架，早期型机车采用DT127型两端转向架和DT128型中间转向架，改良型机车采用DT135型两端转向架和DT136型中间转向架。

构架采用“日”字形的钢板焊接结构，轴箱采用导框式定位结构，转向架固定轴距为2212毫米。转向架采用全旁承支重结构，车体全部重量通过六组旁承弹簧坐落在三台转向架上。一系悬挂为轴箱顶端螺旋弹簧，二系旁承悬挂为每侧两个并联的螺旋圆弹簧组，并配有垂向油压减震器。中间转向架和车体之间还设有横向滚动装置以便通过曲线。基础制动装置为单侧闸瓦制动，转向架左右各设有一个制动缸，并设有制动横梁以保证两侧闸瓦同步作用，另外还设置了闸瓦间隙调整器。

驱动装置

EF80型电力机车也是继ED46、EF30型电力机车之后，第三种采用单电机转向架的国铁电力机车，每个转向架安装一台大功率牵引电动机并成组驱动两个轮对。

EF80型电力机车采用QD9型驱动装置，牵引电动机采用架悬式安装方式，将牵引电动机横向固定在转向架构架中梁，即两个轮对之间；从牵引电动机轴端齿轮输出的转矩，通过前后两个中间齿轮分别传动两个轮对的大齿轮。驱动装置采用轮对空心轴传动方式，大齿轮由滚动轴承安装在空心轴套上，转矩由大齿轮通过橡胶连杆机构传给空心轴，空心轴的另一端亦使用橡胶连杆机构与车轮相连。牵引齿轮传动比为3.6（20：72）。

1965年，日本企业联合体（日立、三菱、东芝）向印度国家铁路出口的45台WAG2型电力机车，亦采用了相似结构的单电机转向架和轮对空心轴传动装置。

牵引装置

早期型和改良型机车转向架的差异只在于牵引装置。早期型机车使用心盘来传递牵引力和制动力，两端转向架各设有一个心盘牵引装置，中间转向架则设有两个心盘牵引装置，分别布置在牵引电动机两侧。心盘牵引的缺点的牵引高度较高，牵引点高度距离轨面约1080毫米。为了充分利用机车粘着重量及减少轴重转移，改良型机车的两端转向架改为采用双侧平行牵引拉杆，而中间转向架仍然采用心盘牵引。

车辆保存

• EF80 63号机车：静态保存于碓冰嶺鐵道文化村。