电力机车是19世纪后半叶，在欧洲大陆发展起来的。1879年，柏林博览会展出第一台可供实用的电力机车，并在德国使用。早期的电力机车大都是直流电力机车。1945年以后，法国开始采用单相交流电路、证明经济效益好。美国用25千伏、50赫兹的单相交流电进行远距离输电，成本大大降低，因而被广泛采用。迎来了电力机车大发展的新时期。1950年代以后，法、西德、日、苏、北欧各国等发达国家都大规模发展电力机车，迅速替代蒸汽机车。1940年代起，法、西德、日、北欧各国等发达国家的电力机车一直是世界最先进的，这些国家的牵引动力现代化部分是靠电力机车实现的。
1970～1980年代，发达国家的交直流传动电力机车发展到了顶峰。相控技术已经相当完善，微机控制系统已经组成了16位微机为核心的完整的控制系统；再生制动装置、功补装置、防空转/滑行装置、空心轴传动装置、列车自动安全保护装置、辅助变流器、列车供电技术等已成熟可靠；机车可靠性和耐久性指标都相当高，1991年8K型机车的机破率和临修率分别为每10万公里0.28次和3.11次，瑞士、瑞典、前苏联的大修周期为230万～240万公里，法国机车大修周期为400万～450万公里；机车速度普遍在140公里/小时～200公里/小时，甚至有270公里/小时的动力集中式电动车组。到了1990年代，发达国家已经停止研究这种电力机车。
采用三相交流传动技术，是电力机车的发展方向。德国、瑞士、瑞典、法国等发达国家的三相交流传动技术，1970年代试制出样车，经过1970年代的技术准备期，1980年代的技术成熟期，1990年代进入了技术完善期。1990年代，采用交直交变流器系统、微机控制系统和异步电动机已成为公认的三相交流传动电力机车的模式。
中国从1930年代开始引进电力机车。1957年以后，在苏联帮助下中国开始发展电力机车制造业。1962年以后，由于国家铁路牵引技术政策，“内燃电力并举，以内燃机车为主”，中国大力发展内燃机车，电力机车发展缓慢。
1980年代初，中国铁路电气化和电力机车技术得到了迅速发展。1980年代从法国、日本等发达国家引进大量电力机车技术，促成了1980年代末以来中国电力机车技术的快速发展。
到2002年，中国电力机车制造业前后共经历了三个阶段，开发了四代产品，累计研制机车20多种，生产4200多台。电力机车的制造规模和产量也“由小到大”，铁道部建造了三个电力机车生产基地株洲厂、大同厂、大连厂，和一个科研基地株洲所，形成了一个电力机车及其主要零部件的科研生产体系；电力机车的产量，也由试制性生产，经过小批量制造，发展到大批量制造。2002年，年生产能力达300台以上，生产设备、工艺装备不断现代化，科研技术开发手段和试验装备日益完善和先进，为中国电力机车的技术进步创造了良好的条件。
一、第一阶段仿制阶段
1930—1968年为中国电力机车仿制阶段。
1930年代，在东北的煤矿和部分工厂已开始使用电力机车，主要是从欧洲和日本进口的。
1956年，中国政府提出：要迅速地、有步骤地研制使用电力机车。特别是1957年以后，参照苏联H60型电力机车，制造6Y1型电力机车，初期以第一机械工业部的湘潭电机厂、湘潭牵引电气设备研究所为主开发试制。1958年1月，中国电力机车考察团赴苏联，在苏联专家指导下，以H60型电力机车为原型，进行国产6Y1型电力机车的技术设计。同年6月电力机车考察团完成技术设计及相关制造技术考察，全部回国。此后，由湘潭电机厂、湘潭牵引电气研究所和株洲厂等单位人员组成国产电力机车联合设计处，在苏联专家的帮助下，进行了全面施工设计。1958年底仓促仿制出第一台电力机车。1959年以后，逐渐过渡到以铁道部的株洲厂、株洲所为主。 1959—1960年间，在湘潭电机厂的大力帮助下，在苏联电力机车制造专家的指导下，株洲厂、湘潭所和株洲所等厂所联合对6Y1型机车进行了多次试验，做了很多改进。1962—1967年间，针对6Y1型机车运行出现的问题，借鉴法国6Y2型机车技术，先后又进行了30余项重大改进。到1968年，6Y1型改名为韶山1型电力机车，成为中国第一代电力机车，开始小批生产。从6Y1型到韶山1型电力机车的成功，是引进借鉴国外先进技术，集全中国企业、科研院所、大专院校的力量，协同作战、鼎力相助的结果。6Y1型机车性能上相当于苏联1950年代的产品。
造成中国电力机车10多年徘徊局面的根本原因是，苏联H60型电力机车不是成熟的产品，设计上存在着固有的缺点；中国选择的25千伏单相工频交流供电制比较先进，但电力机车技术难度大；中国当时工业基础薄弱，电机电器制造水平较低，应用于电力机车这个特殊场所尚没有经验；中国又是第一次设计制造干线大功率交直流传动电力机车，缺乏人才和经验；1959年以后，6Y1型机车的继续试验改进从第一机械工业部为主改为以铁道部为主，由于铁道部的工厂和研究所主要对蒸汽机车制造修理有经验，对电机、电器缺乏人才和经验，工程技术人员大多从蒸汽机车修理转行过来，到1959年才有几位电力机车专业毕业的大学生。
二、第二阶段成长阶段
1969—1983年，是中国电力机车艰难的成长阶段。1969年，第一代电力机车韶山1型小批量生产，此后借鉴法国6Y2型等型电力机车技术，继续不断改进，1980年图纸定型，生产出合格的机车，1988年底停产。韶山1型是中国电力机车的主型机车。韶山1型机车性能上相当于法国和苏联等国家1950年代末的产品。但是，机车及其零部件的可靠性、耐久性和质量方面有一定差距，在使用的经济性上也有很大差距。如在检修周期、部件解体范围、检修率、故障率上都有差距。
1966年开始，吸取了法国的6Y2型和西德K型电力机车大量先进技术的基础上，1969年研制出了韶山2型电力机车，1970年代参考瑞典ASEA公司的Rc型电力机车采用他励牵引电动机，对机车进行了改进。韶山2型机车性能上相当于法国和西德1950年代末的产品。
在韶山1型、韶山2型机车的基础上，1978年研制到出韶山3型电力机车样车， 1983年韶山3型机车定型小批量生产，属于中国第二代电力机车主型机车，1993年停产。韶山3型机车性能上相当于法国、西德和瑞典等欧洲发达国家1960年代初的产品。但是，机车及其零部件的可靠性、耐久性和质量方面有一定差距，在使用的经济性上也有一定差距。如在检修周期、部件解体范围、检修率、故障率上都有差距。
1978年，铁道部决定从1979年起株机厂停产蒸汽机车，全部转为电力机车专业厂，并进行扩能改造。1969—1983年间，中国共生产铁路干线电力机车348台；产量最低的是1977年，只生产6台；产量最高的1983年，生产56台。这段时间，中国电力机车发展十分缓慢，主要原因：（1）中国工业基础差。（2）中国铁路政策：重修建铁路，轻机车车辆制造。（3）铁路牵引动力发展技术政策的变化。1950年代设想积极发展电力牵引，相应发展内燃牵引。1960年代中期以后，国家铁路牵引动力政策是“内电并举，以发展内燃机车为主”。1970年制订的“四五”发展纲要中更提出了“大力发展内燃机车，适当发展电力机车”的技术政策。以后，在生产建设上，形成以发展内燃牵引为主的方针。20年内仅修电气化铁路1500公里。（4）1960年代以后，国外先进技术引进不来，完全依靠自己的力量，摸索着前进，一点一滴地改进，事倍功半，发展比较缓慢。（5）文化大革命等政治运动的严重干扰。如“文化大革命”的干扰，株机厂的扩建改造计划几经改变，达不到计划目标；严重打击了科技人员的积极性，影响了科研工作的开展。
但是这一阶段，电力机车的开发积累了不少自行研制的经验，掌握了当时世界电力机车的先进技术，培养了一批人才，为中国1980年代开发相控电力机车奠定了基础。
三、第三阶段快速发展阶段
1984～2002年间，是中国电力机车快速发展阶段。
1981年以后，在新的铁路电气化政策的指导下，国家大力发展电气化铁路，加速既有铁路的电气化改造。因而迫切要求迅速增加电力机车的产量和品种。但“六五”、“七五”期间，机车车辆是铁路运输的薄弱环节，电力机车更是机车中的薄弱环节。只有株机厂一家制造电力机车，该厂制造能力又低，不适应铁路电气化发展的需要。
为了解决机车车辆这个突出的薄弱环节，1983一1991年间中国铁路投资政策倾斜机车车辆工业。1986年中国铁路牵引动力政策改为“大力发展电力牵引，合理发展内燃牵引”以及发展“重载高速”机车。国家和铁道部于1983年作出了大力发展机车车辆工业的决策，1983年9月，铁道部召开的机车车辆工业会议上，制订了《机车车辆工业企业技术改造和生产发展规划》，重新明确了各企业的生产纲领，调整了各厂的产品生产规模，提出了第六个五年计划和第七个五年计划期间的技术改造总目标：“设想通过十年或更多点时间，有计划有重点地进行企业的技术改造。改进现有的主要产品，使主要机车车辆产品的功能、可靠性、耐久性和经济性达到或接近国际上1970年代或1980年代初的先进水平；同时，为适应铁路运输发展的需要，研究发展使用价值高、经济效益好的新产品，在品种、数量、质量上更好地满足铁路运输的需要”。
这一时期，株机厂、株洲所和大同厂等工厂科研单位得以大规模改造，新增很多先进专用设备和试验检测设备，引进大量先进技术。其中，株机厂从1983年起，利用铁道部投资新增设备1570 台；利用世行贷款购置了计算机系统、工艺X光探伤机、钢板预处理线、激光切割机、数控脉冲机、机座加工中心、轴箱加工中心、构架整体加工螳铣床等10多台（套）世界先进水平设备，使工艺装备水平显著提高。1989年，铁道部和中车公司又决定大同厂由造蒸汽机车转产组装电力机车和生产配件。大同厂新、改、扩建面积为20740平方米，新购龙门镗铣床、数控折弯机、电器试验台、机车调试装置、数控铣边机、数控弯管机、卧式加工中心等设备约260台（套）。从机车部件生产、检测到组装调试形成了一个完整的生产体系，达到了年产100台电力机车的生产能力。1979年以后，株洲所相继完成了新的科研基地建设：半导体测试大楼，印制电路板厂房，改造了牵引电气设备检测检验站、模拟试验室，建立了硅元件生产线、电子装置生产线，印制电路板生产线，装备了各种先进设备。到1990年代初，中国电力机车的研发制造能力迅速提高。电力机车年生产能力达到300台以上。
1985年和1986年，引进了以法国阿尔斯通－大西洋公司为首的欧洲50赫芝集团8K型机车技术和日本6K型机车技术等大量先进技术。这两种机车是当时世界上技术最先进的相控机车。
其中，引进8K型电力机车20项技术，这些技术包括产品设计图纸、生产工艺、检验方法等，主要内容为：①无偿转让8K型电力机车的全部图纸、文件和资料2套；②转让大功率半导体元件制造技术；③中方派18名技术人员参加机车设计；④试制8种电力机车关键部件，包括转向架、牵引电动机、主变压器、辅助变压器、电子控制装置、受电弓及其余8种电器；⑤合作生产2台8K型2(B0―B0)电力机车；⑥培训株洲厂和株洲所人员265人－月（即总人月数）。与日本联合设计了韶山6和韶山6B型电力机车的牵引电动机，吸收了它们的设计制造经验，并与外国公司加强了学术交流。经过消化吸收引进的先进技术，加速了中国1990年代电力机车的开发，机车水平上升了一个档次，使中国电力机车研制技术水平得到了迅速提高，结合中国电力机车实际和优秀的传统结构，先后自主研制成功第三代电力机车十多种。加速了中国1990年代电力机车的开发，机车水平上升了一个档次，使中国电力机车研制技术水平得到了迅速提高。第二代机车和第三代多种机车成批生产。
1985年以后，中国电力机车业紧跟世界电力机车发展趋势，使电力电子和微电子等一系列先进技术在电力机车上的到应用，吸收国外先进技术和经验，不断开发大功率硅整流管、晶闸管、电子控制装置、微机控制装置、全悬挂空心轴传动装置等，促进电力机车技术的发展，保持了电力机车的先进性。以韶山4系列和韶山7系列为代表的电力机车，完成了有级调速到相控无级调速的模式；以韶山8型为代表的电力机车研制成功，可以说中国电力机车由常速进入高速，交直流传动电力机车已达到国际同类产品1980年代的水平；AC4000型、DJ型三相交流传动电力机车开发出来，标志着中国电力机车研制已经进入了应用高科技的第四代电力机车。
1984年以后，电力机车从批量制造发展到大批量制造，第二代和第三代多种电力机车成批生产。技术上通过大量引进电力机车先进技术，和消化吸收、国产化，自行开发，初步实现了简统化、系列化、标准化的目标。交直交传动机车实现了零的突破，成为中国铁路电气化领域发展的重要里程碑。从客货通用机车到客货机车分开，从次重载货运机车发展到重载货运机车，从低速机车发展到高速机车。株洲厂和株洲所等相继开发出第二代电力机车韶山4型，第三代电力机车包括韶山5、韶山6、韶山3B、韶山4改、韶山7、韶山6B、韶山8、韶山4B、TM1、韶山4C、韶山7B、韶山7C、韶山7D和韶山9等型交直流传动电力机车。第四代机车，AC4000型、DJ型、DJ1型和DJ2型等交流传动机车。这些机型中，有不同功率、不同轴式、不同牵引定数等级配套的机车；有客货两用机车、货运机车和客运机车；货运机车又有普载和重载，客运机车有普速和准高速；基本形成了较为完整的货运、客运系列：C0—C0、B0—B0、B0—B0—B0、和2(B0—B0) 轴式的4、6、8轴机车，其中客运以C0—C0、B0—B0、B0—B0—B0为主，货运以C0—C0 、B0—B0—B0、2(B0—B0)为主，初步形成了国产电力机车的系列化、型谱化、简统化产品（见表），能适应全天候、不同地域、不同线路的各种运行要求，基本满足了铁路一般客货运输和重载提速运输市场的需求。其中， 1997年中国第一次向伊朗出口了12台TM1型客运电力机车，1998年韶山8型电力机车创下了时速240公里的新的中国铁路第一速。2003年，“中华之星”动车组在线路上试运行，创出了321.6公里/小时的速度。
1991年，株洲厂在法国8K型、韶山4型机车的基础上，直接采用日本日立公司先进的HS14263—01R型牵引电动机，研制出韶山6型机车，同时开始批量生产。韶山6型机车性能上相当于法国和日本等发达国家1970年代的产品。
以韶山4G、韶山4B和韶山7型为代表的电力机车，完成了有级调速到相控无级调速的模式，性能上相当于法国、西德和瑞典等欧洲发达国家1970年代末1980年代初的产品。
1994年，在韶山6型机车基础上，株洲厂广泛吸收了法国8K型和日本6K型机车的先进技术，采用了株洲厂与日本日立公司联合设计制造的HS14263―02R型牵引电动机，研制出韶山6B型机车。1995年开始批量生产。韶山6B型机车性能上相当于法国和日本等发达国家1980年代初的产品。
1997年开始批量生产的韶山8型准高速客运机车是中国第三代客运电力机车主型机车，1998年试制出的韶山9型准高速客运机车，性能上相当于法国、西德、瑞典和日本等发达国家1980年代的产品。
第三代电力机车结构特点，交直流电传动机车轴功率：货运机车增至800千瓦，客运机车为900千瓦。速度不断提高：机车最高运行速度从100公里/小时提高到140公里，韶山8型机车提速到160公里/小时。取消了调压开关，韶山3型机车已被韶山3B型机车取代。采用了功率因数补偿，使机车半功率以上的功率因数大于0.9，3次电流谐波分量小于10安。采用再生制动或加馈电阻制动，使机车具有恒制动力。使用了防空转/滑行装置，使机车粘着系数利用率达95％以上。实现了恒流准恒速牵引控制，准恒速制动控制，电子模拟控制已向微机控制过渡。滚动抱轴承取代了滑动抱轴承。从简单的抱轴悬挂发展到转向架架承式的电机空心轴和轮对空心轴传动的全悬挂。牵引电动机的绝缘等级上升到F级、H级，从H级上升到C级（200级）；电机机座从全铸钢发展到半叠片和全叠片。
第三代电力机车初步实现了标准化、简统化：中国交一直流传动电力机车从韶山l～韶山7型，也注意到了一些标准化、通用化问题，后续机车采用了前面机车的一些成熟部件。但总的来说，由于历史的原因，特别是对关键部件和关键技术的标准化和简统化没有引起足够重视，存在的问题比较突出。例如牵引电动机及其配套电器设备电压制不统一：韶山1、韶山3、韶山6采用1500～1570伏高压制，而韶山4、韶山5、韶山7型机车采用925～1020伏中压制；其次是主电路不统一，这给电力机车标准化设计造成较大困难，也给机车及其主要部件的制造和机车运用与维修带来麻烦。为进一步推动电力机车的技术进步，实行简统化和标准化已刻不容缓。1992年，铁道部科技函［1992］239号文《关于开展电力机车简统化、系列化工作，下达韶山6B型电力机车设计任务书》的通知中提出了标准化、简统化要求。根据这个精神，从韶山6B电力机车开始真正注意了电力机车标准化、简统化。诸如主电路标准化设计，整流采用两段桥或不对称三段桥，牵引电动机电压统一为1000v，机车车体采用统一结构……。
中国第三代电力机车与法国、西德、瑞典和日本等发达国家1980年代的产品相比，机车及其零部件的可靠性、耐久性和质量方面有很大差距，在使用的经济性上也有很大差距，如在检修周期、部件解体范围、检修率、故障率上有很大差距。再如 1997年二季度，韶山8型机车每10万公里的机破率为1.39件。中国的电力机车大修周期为 120万～60万公里，约为法国机车的二分之一；发达国家的电力机车内优外美，表面平整光滑，装修水平高，司机室舒适性很高，而中国的电力机车外形不美，装修水平低，显得质量、档次较低。中国第三代电力机车的列车自动安全保护、列车供电技术、辅助变流器等还刚刚起步，尚待考验和完善；16位微机控制系统已在韶山4B、韶山8、韶山9型和TM1型机车上应用，尚不完善，有些关键技术尚待攻克，与MICAS、SIBAS系统相比，还有一定差距。
这一阶段中国电力机车能完善升级，数量大增长，品种大发展，质量大提高，原因在于：（1）1977年以后，国民经济快速发展，扩大了运量，给铁路运输增加了压力，要求加快铁路发展，特别是电气化铁路里程快速增长，增大了对电力机车需求量；随着市场经济的发展，铁路旅客运输开始从低速、中密度向提速、高密度发展，要求开发满足市场需要的多品种的电力机车。（2）1979年以后国家和铁道部的铁路牵引动力发展政策作了重大调整：大力发展电力牵引和内燃牵引，以电力牵引为主，到本世纪末，在蒸汽、内燃和电力“三种牵引方式中，电力牵引要占主导地位”。在这些新的铁路电气化政策的指导下，电气化铁路发展很快。（3）铁道部大力发展电力机车制造业，铁道部决定从1979年起株机厂停产蒸汽机车，全部转为电力机车专业厂，并进行扩能改造。1983年以后铁道部超常规发展电力机车开发生产能力，向株机厂和株洲所大量投资，提高电力机车的开发制造能力，其中株机厂大量添置先进设备，其中有许多设备达到世界水平，使工艺装备水平显著提高；株洲所相继完成了新的科研基地建设，装备了各种先进设备。1989年，铁道部向大同厂投资，由造蒸汽机车转产组装电力机车和生产配件，大力进行基本建设；新购大量设备，其中许多设备达到世界水平，达到了年产100台电力机车的生产能力。（4）大力引进世界先进技术，加强与国外合作。根据技贸结合的原则，引进了由法国阿尔斯通－大西洋公司为首的欧洲50赫芝集团电力机车技术，培养了一批人才，提高自主开发能力。（5）中国电力机车1957—1983年间的发展，为提高电力机车技术和工艺水平奠定了坚实的基础。（6）中国基础工业的发展，为电力机车的制造，提供了必须的材料、元器件和机械基础件。（7）随着产品的发展，从设计开始就重视了电力机车的系列化、标准化、简统化和模块化，缩短了产品开发周期，提高了产品可靠性。
中国第四代电力机车是交流传动电力机车。1996年株洲厂和株洲所等联合研制出AC4000型三相交流传动机车原型车，此后，该机车进行各种试验。
2000年，在AC4000型机车基础上，株洲厂和株洲所等联合研制出DJ型三相交流传动电力机车。此后，开始进行各种试验和试运用。
2001年，西门子股份公司为中国铁路设计制造出DJ1型三相交流传动电力机车，并开始批量生产。
2001年，株洲厂等在DJ型和DJ1型三相交流传动电力机车基础上，研制出DJ2型三相交流传动电力机车。2002年8月，株洲厂等在DJ2型等三相交流传动电力机车基础上，研制出DJJ2型（“中华之星“）高速电动车组的交流传动动力车试制出样车。
DJ型、DJ2型和DJJJ2型等交流传动机车，性能上相当于法国、西德和瑞典等发达国家1990年代初的产品。
1984～2002年间，中国大约生产铁路干线电力机车3700台，其中，株洲厂共生产2700多台，大同厂共生产1000多台。株洲厂，1999年生产179台，产量最低的年份是，1984年80台、1996年99台。大同厂1990年开始生产电力机车，当年生产2台， 2000年产量达到139台。
中国电力机车发展过程有以下几个特点：（1）在2000年以前，中国铁道部既是铁路经营主体，又是铁路修建、机车车辆制造主体，还主办铁路科研和国家有关铁路的中等高等教育。（2）电力机车产品开发，以工厂和研究所联合开发研制为主。（3）1990年代以前开发的产品，系列化、标准化、简统化差，各型机车的主要零部件不通用，几乎一个型号一个样子。例如，牵引电动机电压不统一，有低压750伏，中压1000伏，高压1500伏3种，导致不同电压的机车许多零部件不通用，给机车开发制造、使用、维护修理带来很多困难，经济效益差。1990年代以来，铁道部开始电力机车的简统化，标准化、系列化工作。诸如主电路标准化设计，整流采用两段桥或不对称三段桥，牵引电动机电压统一为1020伏，机车车体采用统一结构……。目前已研制出SS8、SS6B 、SS4B 等多种产品。（4）中国电力机车研制历程是仿制－独立自主设计制造－消化吸收引进技术，自主设计制造更高水平的机车。
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