鐵八軸機(jī)車總體介紹

1、南車株洲電力機(jī)車有限公司裝用自主研發(fā)牽引變流器和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的HXD1型機(jī)車總體介紹機(jī)車開發(fā)部：顏寧目目 錄錄概述機(jī)車主要特點(diǎn)技術(shù)參數(shù)設(shè)備布置子系統(tǒng)簡介機(jī)車主要屏柜生活設(shè)施及新增設(shè)備裝用自主研發(fā)牽引變流器和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的HXD1型電力機(jī)車裝用自主研發(fā)牽引變流器和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的裝用自主研發(fā)牽引變流器和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的HXD1HXD1型電力機(jī)車型電力機(jī)車裝用自主研發(fā)牽引變流器和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的HXD1型電力機(jī)車裝用自主研發(fā)牽引變流器和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的裝用自主研發(fā)牽引變流器和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的HXD1HXD1型電力機(jī)車型電力機(jī)車裝用自主研發(fā)牽引變流器和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的裝用自主研發(fā)牽引變流器和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的HXD

2、1HXD1型電力機(jī)車型電力機(jī)車概述一概述 為進(jìn)一步掌握大功率八軸交流傳動貨運(yùn)電力機(jī)車關(guān)鍵技術(shù)，提升軌道交通裝備國產(chǎn)化水平，株機(jī)公司進(jìn)行裝用自主研發(fā)牽引變流器和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的HXD1型機(jī)車的研究。u研制歷程 2011年3月21日項(xiàng)目啟動 2011年8月12日通過了電傳動系統(tǒng)方案評審 2011年10月通過總體技術(shù)方案評審 2012年02月首臺車落車 2012年4月 2012年6月完成整車型式試驗(yàn) 2012年7月 2012年12月完成整車運(yùn)用考核深度國產(chǎn)化的特點(diǎn)n相同點(diǎn)機(jī)車基本結(jié)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)與HXD1型機(jī)車保持不變牽引變壓器、牽引電機(jī)和轉(zhuǎn)向架等與HXD1型機(jī)車相同n不同點(diǎn)具有時代氣息、富含中國元素

3、的車體頭型設(shè)計(jì)國產(chǎn)產(chǎn)品的牽引變流器和控制系統(tǒng)軸重為25t，采用軸控控制技術(shù)，粘著利用率更高慣性質(zhì)量問題進(jìn)行了技術(shù)提升安裝了車載安全防護(hù)系統(tǒng)（6A系統(tǒng)）全新司機(jī)室與既有與既有HXD1型電力機(jī)車主要差異點(diǎn)型電力機(jī)車主要差異點(diǎn) 序號既有既有HXD1HXD1型電力機(jī)車型電力機(jī)車深度國產(chǎn)化深度國產(chǎn)化HXD1HXD1型型電力機(jī)車電力機(jī)車備注1機(jī)車軸重為23t和25t軸重可調(diào)模式機(jī)車軸重為25t模式原軸重調(diào)節(jié)壓車鐵的重量主要用于增加車體強(qiáng)度2機(jī)車頭型為西門子傳統(tǒng)頭型新設(shè)計(jì)頭型根據(jù)中國鐵路特點(diǎn)優(yōu)化3進(jìn)口西門子主變流器，架控方式國產(chǎn)主變流器，軸控方式參數(shù)與接口基本保持一致；變流器模塊在HXD1C型機(jī)車上有成熟應(yīng)

4、用4控制系統(tǒng)采用進(jìn)口的西門子SIBAS32系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用國產(chǎn)DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在HXD1C型機(jī)車上有成熟應(yīng)用5車體縱向壓縮載荷和拉伸載荷均為2500kN車體縱向壓縮載荷為3000kN，縱向拉伸載荷為2500kN車體強(qiáng)度提高6操縱臺采用西門子傳統(tǒng)模式采用符合規(guī)范化司機(jī)室要求的操縱臺全新司機(jī)室725KV高壓電纜總成采用雙T型頭連接方式25KV高壓電纜總成采用單T型頭連接方式在HXD1B、HXD1C型機(jī)車上有成熟應(yīng)用與既有與既有HXD1型電力機(jī)車主要差異點(diǎn)型電力機(jī)車主要差異點(diǎn) 序號既有既有HXD1HXD1型電力機(jī)車型電力機(jī)車深度國產(chǎn)化深度國產(chǎn)化HXD1HXD1型型電力機(jī)車電力機(jī)車備注7變壓器無

5、防落裝置、無壓力釋放閥變壓器設(shè)置防落裝置、有壓力釋放閥保護(hù)提升安全性、增加變壓器安全保護(hù)功能，在HXD1B、HXD1C型機(jī)車上有成熟應(yīng)用8DC24V頭燈DC110V 250W 雙氙氣燈已在HXD1B、HXD1C型機(jī)車成熟運(yùn)用9緊急放風(fēng)閥為按鈕式，安裝在副司機(jī)側(cè)窗下緊急放風(fēng)閥采用機(jī)械式，安裝在司機(jī)室后墻。更符合運(yùn)用習(xí)慣，已在HXD1B、HXD1C型機(jī)車成熟運(yùn)用10無司機(jī)室風(fēng)扇安裝司機(jī)室風(fēng)扇根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)用需求增加11衛(wèi)生間為真空抽吸式衛(wèi)生間為重力沖水式已在HXD1B、HXD1C型機(jī)車成熟運(yùn)用12機(jī)車安裝遠(yuǎn)程無線重聯(lián)裝置預(yù)留遠(yuǎn)程無線重聯(lián)裝置接口13無6A系統(tǒng)安裝6A系統(tǒng)新增安全監(jiān)控防護(hù)設(shè)備機(jī)車主要特點(diǎn)

6、二用途與環(huán)境u用途：鐵路干線用牽引貨物列車。u機(jī)車在下列條件下，能按機(jī)車額定功率正常工作。 海拔高度： 不超過2500 m 在海拔不超過1400m、環(huán)境溫度（遮蔭處）不高于+40情況下 機(jī)車能夠連續(xù)在滿功率狀態(tài)下運(yùn)行。 環(huán)境溫度（遮蔭處） -40+40 月平均最大相對濕度（該月月平均最低溫度不低于25）90 % 環(huán)境條件：能承受風(fēng)、雨、雪、煤塵和偶有沙塵暴 。 設(shè)備布置：整車為雙司機(jī)室結(jié)構(gòu)、機(jī)械間設(shè)備按斜對稱布置、中間走廊結(jié)構(gòu)、采用預(yù)布線和預(yù)布管設(shè)計(jì)； 轉(zhuǎn)向架：采用兩臺低位牽引的(B0-B0) 轉(zhuǎn)向架 制動系統(tǒng)：采用CCB制動系統(tǒng)/DK-2制動系統(tǒng) 通風(fēng)方式：機(jī)車采用獨(dú)立通風(fēng)方式 車體：車體采

7、用整體承載結(jié)構(gòu)型式，全部由鋼板及鋼板壓型件組焊而成的全鋼焊接結(jié)構(gòu)機(jī)車主要特點(diǎn) 主電路：采用先進(jìn)的水冷IGBT國產(chǎn)變流器 輔助電路：機(jī)車輔助電路采用輔助逆變器供電（集成在主逆變器中）；輔助變流器分別由恒頻恒壓變流器（CVCF）與變頻變壓變流器（VVVF）兩個模塊構(gòu)成 ,可實(shí)現(xiàn)100%故障冗余；可實(shí)現(xiàn)在過分相時不間斷供電。 控制網(wǎng)絡(luò)：采用國產(chǎn)化的微機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、模塊化，使機(jī)車控制系統(tǒng)具有控制、診斷、監(jiān)測、傳輸、顯示和存儲功能，控制網(wǎng)絡(luò)符合IEC 61375電氣鐵路設(shè)備 第1部分：列車通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)要求。 機(jī)車主要特點(diǎn) 重聯(lián)控制：通過WTB總線進(jìn)行兩臺機(jī)車重聯(lián)控制及顯示功能，預(yù)留遠(yuǎn)程重聯(lián)控

8、制系統(tǒng)（LOCOTROL）的安裝接口。 安全防護(hù)：機(jī)車上設(shè)有高壓安全聯(lián)鎖裝置；具有先進(jìn)的智能化診斷功能和導(dǎo)向安全功能 ； 電磁兼容：滿足EN50121 標(biāo)準(zhǔn)要求。 其它:機(jī)車安裝有乘務(wù)員休息設(shè)施。機(jī)車主要特點(diǎn)技術(shù)參數(shù)三機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)u 電流制：25kV、50Hz網(wǎng)壓在17.5kV31 kV范圍內(nèi)，機(jī)車功率發(fā)揮情況見下圖。機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)u軌距:1435mmu軸式:2(Bo-Bo)u機(jī)車整備重量:2100+1-3%tu軸荷重:25tu尺寸限界：符合GB146.1-83標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車車輛限界的要求u車鉤中心線距軌面高度為(新輪)880mm 10 mm機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)u受電弓降下時距軌面高度46

9、90mm(新輪)u受電弓工作高度滿足 5200mm 6500mmu齒輪箱底面距軌面高度不小于（新輪）120mmu機(jī)車排障器距軌面高度110mm10mm (在踏面允許磨耗范圍內(nèi)可調(diào))u轉(zhuǎn)向架掃石器距軌面高度30mm (在踏面允許磨耗范圍內(nèi)可調(diào))機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)u機(jī)車主要尺寸 機(jī)車前后車鉤中心距35240mm 單節(jié)車的車鉤中心距 17611mm 機(jī)車車體寬度3100mm 機(jī)車最大寬度3248mm 機(jī)車車頂距軌面高度4003mm 機(jī)車轉(zhuǎn)向架中心距（單節(jié)車）9000mm 機(jī)車轉(zhuǎn)向架固定軸距2800mm機(jī)車牽引特性u 技術(shù)參數(shù)機(jī)車輪周牽引功率（持續(xù)制）9600kW機(jī)車輪周電制動功率（持續(xù)制）9600kW

10、機(jī)車起動牽引力760kN機(jī)車最高運(yùn)營速度120km/h持續(xù)速度65km/h機(jī)車持續(xù)制牽引力532kN機(jī)車最大制動力461kN機(jī)車牽引特性牽引特性曲線機(jī)車電制特性電制動特性曲線坡道（千分?jǐn)?shù)）3000t4000t5000t6000t7000t8000t9000t10000t11000t12000t0可坡起；均衡速度120km/h可坡起；均衡速度120km/h可坡起；均衡速度120km/h。可坡起；均衡速度120km/h?？善缕穑痪馑俣?20km/h。可坡起；均衡速度120km/h?？善缕?；均衡速度116km/h。可坡起；均衡速度111km/h?？善缕穑痪馑俣?06km/h。可坡起；均衡速度10

11、2km/h4可坡起；均衡速度120km/h可坡起；均衡速度114km/h可坡起；均衡速度99km/h?？善缕穑痪馑俣?8km/h。可坡起；均衡速度79km/h?？善缕穑痪馑俣?1km/h?？善缕?；均衡速度65km/h?？善缕穑痪馑俣?6km/h。不能坡起；均衡速度46km/h。不能坡起；均衡速度37km/h。6可坡起；均衡速度115km/h可坡起；均衡速度95km/h?？善缕?；均衡速度81km/h?？善缕穑痪馑俣?1km/h。可坡起；均衡速度60km/h。不能坡起；均衡速度46km/h。不能坡起；均衡速度32km/h。不能坡起；均衡速度18km/h。8可坡起；均衡速度100km/h可坡

12、起；均衡速度81km/h?？善缕穑痪馑俣?8km/h?？善缕?；均衡速度51km/h。不能坡起；均衡速度32km/h。不能坡起；均衡速度13km/h。10可坡起；均衡速度87km/h。可坡起；均衡速度69km/h?？善缕穑痪馑俣?8km/h。不能坡起；均衡速度25km/h。12可坡起；均衡速度77km/h。可坡起；均衡速度56km/h。不能坡起；均衡速度27km/h。牽引能力分析牽引能力分析機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)u功率因數(shù)( )：0.98u機(jī)車總效率0.85u機(jī)車能以5km/h 速度安全通過R=125m 的曲線，并能 在R=250m 的曲線上進(jìn)行正常摘掛作業(yè)。u 機(jī)車重聯(lián)控制功能 機(jī)車具有通過WT

13、B總線進(jìn)行兩臺機(jī)車重聯(lián)控制及顯示功能。設(shè)備布置四機(jī)車設(shè)備布置機(jī)車設(shè)備布置 由兩節(jié)完整的單司機(jī)室4軸機(jī)車通過機(jī)械和電氣重聯(lián)的形式組成的八軸機(jī)車，故機(jī)車的設(shè)備布置與通風(fēng)系統(tǒng)以單節(jié)車為單元。其設(shè)備布置采用中間走廊、先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以便有效地縮短組裝時間，使系統(tǒng)和部件能獨(dú)立的在機(jī)車外進(jìn)行預(yù)組裝和預(yù)試驗(yàn)。 機(jī)車設(shè)備布置機(jī)車設(shè)備布置全車設(shè)備布置可分為： 車頂設(shè)備布置 機(jī)械間設(shè)備布置 司機(jī)室設(shè)備布置 車下設(shè)備布置 輔助設(shè)備布置車頂設(shè)備布置n 單節(jié)機(jī)車頂蓋(4個)上均相應(yīng)布置有： 受電弓（1個） 真空主斷路器（1個） 、接地開關(guān)（1個） 高壓隔離開關(guān)（1個） 高壓電壓互感器（1個） 避雷器（1個） 高壓

14、穿墻套管及電纜總成（1套） 登頂門、支撐絕緣子及天線等。 車頂高壓設(shè)備機(jī)械間設(shè)備布置司機(jī)室設(shè)備布置n 整車有兩個司機(jī)室，單節(jié)機(jī)車設(shè)有1個司機(jī)室，兩個司機(jī)室的布置基本相同n 司機(jī)室的結(jié)構(gòu)和設(shè)備布置符合人機(jī)工程學(xué)的要求和美學(xué)原理n 司機(jī)室整個操縱臺進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),具有友好的人機(jī)界面，便于司機(jī)操作和日常的檢查維修,能夠?qū)崿F(xiàn)單司機(jī)執(zhí)乘。司機(jī)室設(shè)備布置司機(jī)室設(shè)備布置 整個操縱臺進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，分成臺面板組成、左柜組成、中柜組成、右柜組成和主、副司機(jī)腳踏組成。司機(jī)操縱位布置有所有與運(yùn)行有關(guān)的操縱裝置、儀表、顯示裝置、各類開關(guān)按鈕等。 司機(jī)室設(shè)備布置司機(jī)室設(shè)備布置司機(jī)室設(shè)備布置司機(jī)室設(shè)備布置車下設(shè)備布置車下

15、設(shè)備布置n 1）B0轉(zhuǎn)向架（2臺）；n 2）主變壓器（1臺）；n 3）蓄電池柜（2個）；n 4）控制回路庫用插座（1個）；n 5）輔助回路庫用插座（2個）；n 6）行燈插座（2個）；n 7）車底燈（4個）；n 8）機(jī)車電子標(biāo)簽（1個）。車下設(shè)備布置車下設(shè)備布置子系統(tǒng)簡介五電氣系統(tǒng)u主傳動系統(tǒng)特點(diǎn)：采用交直交傳動大容量臥式變壓器三相鼠籠式異步牽引電機(jī)IGBT水冷變流器電氣系統(tǒng)u 主電路采用由IGBT模塊組成的四象限整流器和逆變器對牽引、再生制動和輔助供電系統(tǒng)實(shí)行連續(xù)控制。主電路 主變壓器4 個獨(dú)立的次邊牽引繞組分別向4 個四象限整流器供電，每2個四象限整流器并聯(lián)輸出，共用一個中間直流回路。每個中

16、間直流回路同時向3個電壓型PWM 逆變器（2個牽引逆變器和1個輔助逆變器，輔助逆變器集成在牽引變流器柜中）供電，每個牽引逆變器向一個轉(zhuǎn)向架的1臺異步牽引電動機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)牽引電機(jī)軸控。 主變流系統(tǒng)主變流系統(tǒng) 牽引變流器是在HXD1C機(jī)車牽引變流器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，具有良好的電源品質(zhì)，性能穩(wěn)定、可靠。具體性能如下：n變流器模塊采用IGBT模塊(3.3kV/1200A)；n采用軸控方式，具有良好的粘著性能；n過分相時輔助電源系統(tǒng)正常工作；n完全主輔集成的一體化設(shè)計(jì)；n通用模塊化設(shè)計(jì)，水冷散熱。電氣系統(tǒng)機(jī)車輔助電氣系統(tǒng)由集成在牽引變流器內(nèi)的輔助逆變器供電。兩個輔助逆變器分別從牽引變流器的一路中間

17、直流環(huán)節(jié)取電，通過濾波變壓器和一組濾波電容器濾波后向兩個三相支路供電。機(jī)車輔助電源系統(tǒng)采用冗余設(shè)計(jì)，在正常情況下，能夠分別向輔助系統(tǒng)提供VVVF和CVCF電源。當(dāng)一組故障時，另一組向輔助系統(tǒng)供電，此時工作在CVCF方式 。具有庫用輔機(jī)起動、庫內(nèi)動車功能。輔助電氣系統(tǒng)n 三相變頻變壓支路，負(fù)載包括牽引通風(fēng)機(jī)組和冷卻塔通風(fēng)機(jī)組；n 440V/60Hz 三相恒頻恒壓支路，負(fù)載有壓縮機(jī)、水泵、油泵、空調(diào)、蓄電池充電機(jī)、440V/230V 變壓器等；n 230V/60Hz 單/三相交流支路，負(fù)載包括電爐（插座）、前窗玻璃加熱器、屏柜加熱器等；n 直流負(fù)載支路，負(fù)載包括照明燈、輔助壓縮機(jī)、冰箱、230V/

18、50Hz電腦電源電源等電氣系統(tǒng)u控制電源電源品質(zhì)：直流110V蓄電池容量為170Ah充電機(jī)具有溫度補(bǔ)償功能給控制系統(tǒng)提供電源轉(zhuǎn)換DC24V給照明、儀表電路供電電氣系統(tǒng)u機(jī)車主電路、輔電路、控制電路在各種工況下均具有可靠的短路、過載、接地、過壓、欠壓、過熱、空轉(zhuǎn)、滑行以及通風(fēng)、油流系統(tǒng)的故障保護(hù)功能，并在司機(jī)室微機(jī)顯示屏上顯示故障內(nèi)容及有關(guān)故障處理提示。u機(jī)車安裝智能化診斷系統(tǒng)，能對主電路、輔助電路、控制系統(tǒng)以及空氣制動系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷和安全導(dǎo)向。在重聯(lián)狀態(tài)下，從控機(jī)車的狀態(tài)及故障信息能在主控機(jī)車顯示。電氣系統(tǒng)控制系統(tǒng)的組成WTB/MVB網(wǎng)關(guān)模塊GWM(含CCU)記錄存儲模塊ERM數(shù)字量輸入模

19、塊DIM 數(shù)字量輸入輸出模塊DXM 模擬量輸入輸出模塊AXM微機(jī)顯示屏IDU等電氣系統(tǒng)控制方式：u列車級控制和車輛級控制列車控制級采用絞線式列車總線WTB車輛控制級采用多功能車輛總線MVBu分布式控制技術(shù)，分布采集及執(zhí)行中央集中控制與管理的模式u通過MVB與傳動控制單元TCU、制動控制單元BCU等進(jìn)行通信控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D電氣系統(tǒng)u采用整體承載的框架式焊接結(jié)構(gòu)。u頂蓋為可拆卸頂蓋。u車體設(shè)有救援用的吊車銷孔，與轉(zhuǎn)向架之間設(shè)有備用的連接裝置，可將車體同轉(zhuǎn)向架整體吊起。u車內(nèi)中央走廊寬度不小于600mm。u車體及安裝在車體外部的各種設(shè)備和門、窗、蓋等均嚴(yán)密，能防止雨雪侵入。車體車體車體車體車體轉(zhuǎn)向架Page 55u 轉(zhuǎn)向架的特點(diǎn)：Bo-Bo轉(zhuǎn)向架低位牽引桿牽引裝置滾動抱軸承傳動輪盤制動整體免維護(hù)軸箱軸承等轉(zhuǎn)向架組成轉(zhuǎn)向架制動系統(tǒng)Page 57uCCB/DK-2機(jī)車電空制動系統(tǒng)u緊急制動距離要求在平直道上，時速1