和諧HXD1型大功率交流電力機(jī)車(chē)空氣制動(dòng)系統(tǒng)

和諧HXD1型大功率交流電力機(jī)車(chē)空氣制動(dòng)系統(tǒng)班級(jí)：電1406-4學(xué)號(hào)：姓名：和諧HXD1型大功率交流電力機(jī)車(chē)空氣制動(dòng)系統(tǒng)0概述HXD1型機(jī)車(chē)是引進(jìn)德國(guó)西門(mén)子技術(shù)，由中國(guó)南車(chē)集團(tuán)株洲電力機(jī)車(chē)有限公司制造的新一代交流傳動(dòng)重載貨運(yùn)電力機(jī)車(chē)。該型機(jī)車(chē)的空氣制動(dòng)系統(tǒng)采用了成熟而較先進(jìn)的技術(shù)如KNORR公司的CCBII制動(dòng)機(jī)、空電聯(lián)合制動(dòng)控制技術(shù)、制動(dòng)防滑控制技術(shù)等,這些先進(jìn)技術(shù)的采用保證了機(jī)車(chē)在重載牽引條件下以較高的速度安全運(yùn)行。HXD1型機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中貫徹模塊化、信息化的設(shè)計(jì)理念，并充分考慮了管路集成與部件集中安裝技術(shù)的實(shí)施。HXD1型機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)主要包括風(fēng)源系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)及其他輔助氣動(dòng)控制裝置。1引言HXD1型機(jī)車(chē)是引進(jìn)德國(guó)西門(mén)子技術(shù)，由南車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)有限公司制造的新一代交流傳動(dòng)重載貨運(yùn)2B0軸式電力機(jī)車(chē)。該機(jī)車(chē)的轉(zhuǎn)向架采用了德國(guó)成熟而比較先進(jìn)的技術(shù)，如輪盤(pán)制動(dòng)、滾動(dòng)抱軸承傳動(dòng)、二系高撓鋼彈簧、單軸箱拉桿輪對(duì)定位、整體免維護(hù)軸箱軸承、砂箱加熱及計(jì)量等，這些先進(jìn)技術(shù)的采用保證了機(jī)車(chē)在重載牽引條件下以較高的速度運(yùn)行。其中轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的顯著特點(diǎn)有：二系懸掛橫向布置、二系橫向減振器安裝在構(gòu)架端梁上，采用雙牽引桿端梁輔助吊掛牽引等。國(guó)內(nèi)對(duì)2C0軸式機(jī)車(chē)二系懸掛三組集中布置在構(gòu)架側(cè)梁和其中兩組與一組分開(kāi)布置，以及懸掛參數(shù)對(duì)改善機(jī)車(chē)動(dòng)力學(xué)性能的影響進(jìn)行過(guò)研究。針對(duì)橫向減振器的特性和位置，分析認(rèn)為橫向減振器的懸掛位置對(duì)于車(chē)體的運(yùn)行平穩(wěn)性幾乎沒(méi)有影響。針對(duì)HXD1型機(jī)車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行理論分析，可以提升我國(guó)重載牽引機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)思路。2風(fēng)源系統(tǒng)機(jī)車(chē)風(fēng)源系統(tǒng)分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分：一部分為由主空氣壓縮機(jī)組、主空氣干燥器、總風(fēng)缸等組成的主風(fēng)源系統(tǒng);另一部分為由輔助壓縮機(jī)組、輔助干燥系統(tǒng)、風(fēng)缸及連接管路等組成的輔助風(fēng)源系統(tǒng)。2.1主風(fēng)源系統(tǒng)主風(fēng)源系統(tǒng)負(fù)責(zé)在機(jī)車(chē)正常運(yùn)行時(shí)，生產(chǎn)并提供機(jī)車(chē)、車(chē)輛的氣動(dòng)器械以及機(jī)車(chē)、車(chē)輛制動(dòng)機(jī)所需的高質(zhì)量、潔凈、干燥和穩(wěn)定的壓縮空氣。HXD1型機(jī)車(chē)主風(fēng)源系統(tǒng)與國(guó)內(nèi)其他各型電力機(jī)車(chē)主風(fēng)源系統(tǒng)基本相同，其原理見(jiàn)圖1。壓縮機(jī)排出的壓力空氣經(jīng)連接管路進(jìn)入空氣干燥器，壓縮機(jī)與干燥器之間設(shè)有安全閥，干燥器處理后的壓力空氣經(jīng)止回閥進(jìn)入總風(fēng)缸備用。兩個(gè)總風(fēng)缸串連布置，總風(fēng)聯(lián)管設(shè)在兩個(gè)總風(fēng)缸之間，并且總風(fēng)缸之間設(shè)有止回閥,可防止斷鉤時(shí)總風(fēng)風(fēng)源全部流失，保證機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)停車(chē)所需風(fēng)源。與以往機(jī)車(chē)不同HXD1型機(jī)車(chē)主風(fēng)源系統(tǒng)止回閥與總風(fēng)缸之間設(shè)有高壓安全閥，用于總風(fēng)缸壓力過(guò)高時(shí)起保護(hù)作用。0084%01002000084%0100200300400500名義牽引高度/mm40302010-1000100200300400500名義奉引高度Mim(a)粘著利用率(b)軸重轉(zhuǎn)移量

(a)粘著利用率(b)軸重轉(zhuǎn)移量2.1.1主壓縮機(jī)組HXD1型機(jī)車(chē)每單節(jié)車(chē)采用一臺(tái)BT-3.0/10AD或TSA-230AD型號(hào)的螺桿空氣壓縮機(jī)組,螺桿空氣壓縮機(jī)組由4大主要部件構(gòu)成:驅(qū)動(dòng)裝置、空氣壓縮機(jī)組體、風(fēng)冷卻裝置和底座。它們用螺栓連接在一起，組成一個(gè)緊湊的機(jī)組，底座以上的設(shè)備通過(guò)彈性減振器平穩(wěn)地固定在這個(gè)鋼制的共用底座上。共用底座將這些部件連成一個(gè)整體，通過(guò)其下方的4個(gè)安裝孔固定在機(jī)車(chē)上。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。9492?050$140-/oO8684N2、、卷0-11\』-10001002003(H)400500=10。名義牽引高度/mm010()200300400500名義牽引高度Mim愆）粘著利用率（b）軸重轉(zhuǎn)移量2.1.2主干燥器HXD1型機(jī)車(chē)每單節(jié)車(chē)采用一臺(tái)TAD-4.8-H型空氣干燥器，用來(lái)清除壓縮空氣中水、油、塵埃等雜質(zhì)，其空氣處理量為4.8m3/min。TAD-4.8-H空氣干燥器是一種兩室吸附式雙塔干燥器，并帶有自動(dòng)排水功能的冷凝器和干燥器控制單元?？諝飧稍锲饔?個(gè)干燥塔、進(jìn)氣閥、排氣閥、出氣止回閥、電控器、離心式油水分離器及安裝架等組成。通過(guò)電控器和電控閥對(duì)進(jìn)氣閥、排氣閥和出氣止回閥的控制使2個(gè)干燥塔定時(shí)在吸附、再生和充氣3種狀態(tài)下周期性地轉(zhuǎn)換，保證處理后的空氣達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)，滿足機(jī)車(chē)、車(chē)輛用風(fēng)要求。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。表2TAD-4.8-H型干燥器主要技術(shù)參數(shù)外形尺寸（長(zhǎng)X寬X高）血mXmmXinm500X430X1160總質(zhì)量4cg115處理空氣量4.8「一作壓力APa1000吸附劑中3mm?中5tnm分子篩再生方式無(wú)熱、常壓再生耗氣率屈15±3出氣口相對(duì)濕度A<35干燥塔轉(zhuǎn)換周期扃S02.2輔助風(fēng)源系統(tǒng)在機(jī)車(chē)庫(kù)停時(shí)間較長(zhǎng)、總風(fēng)缸中壓縮空氣壓力不夠的情況下，由輔助風(fēng)源系統(tǒng)負(fù)責(zé)給機(jī)車(chē)供電系統(tǒng)從電網(wǎng)取電提供初始風(fēng)源°HXD1型機(jī)車(chē)輔助風(fēng)源系統(tǒng)原理與國(guó)內(nèi)其他各型電力機(jī)車(chē)輔助風(fēng)源系統(tǒng)基本相同，其原理見(jiàn)圖2。HXD1型機(jī)車(chē)輔助風(fēng)源系統(tǒng)與以往機(jī)車(chē)輔助風(fēng)源系統(tǒng)相比，增設(shè)了輔助空氣干燥系統(tǒng)，并將輔助壓縮機(jī)組、輔助干燥系統(tǒng)布置在一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊的柜體內(nèi)，形成輔助風(fēng)源系統(tǒng)模塊。輔助壓縮機(jī)組壓縮后的壓縮空氣，經(jīng)輔助空氣干燥系統(tǒng)處理后，然后通過(guò)止回閥送入用風(fēng)設(shè)備。輔助風(fēng)源系統(tǒng)還設(shè)有安全閥用以控制輔助風(fēng)源系統(tǒng)壓力不超過(guò)最大限定值。516171819202122車(chē)體長(zhǎng)度/m輔助壓縮機(jī)組米用無(wú)油活塞式壓縮機(jī)，其起停受機(jī)車(chē)控制電路控制。壓縮機(jī)組的氣缸蓋上還設(shè)有溫度傳感器用以控制輔助壓縮機(jī)組在規(guī)定溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行。輔助干燥系統(tǒng)主要包括吸附式單塔干燥器、再生風(fēng)缸、過(guò)濾器、自動(dòng)排水閥、加熱裝置、消音器等。吸附式單塔干燥器再生方式為無(wú)熱再生，當(dāng)壓縮機(jī)組停機(jī)時(shí)，再生風(fēng)缸內(nèi)干燥的壓縮空氣經(jīng)過(guò)干燥筒和消音器后排入大氣，同時(shí)將干燥處理積累的水自動(dòng)排出，空氣干燥器完成再生。加熱裝置用來(lái)防止干燥器在工作過(guò)程中出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象。過(guò)濾器用來(lái)過(guò)濾干燥后空氣中的粉塵。經(jīng)輔助干燥系統(tǒng)處理后的壓縮空氣質(zhì)量滿足ISO8573含塵埃等級(jí)3、含油等級(jí)4和含水等級(jí)3的標(biāo)準(zhǔn)要求。3制動(dòng)控制系統(tǒng)HXD1型機(jī)車(chē)的制動(dòng)控制主要通過(guò)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其控制原理見(jiàn)圖3。CCBII制動(dòng)機(jī)是制動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，制動(dòng)控制系統(tǒng)還具備空電聯(lián)合控制、防滑控制、停放制動(dòng)控制及其他附加控制功能。3.1CCBII制動(dòng)機(jī)CCBII制動(dòng)機(jī)是一種符合AAR標(biāo)準(zhǔn)要求基于微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的適用于干線貨運(yùn)機(jī)車(chē)的制動(dòng)機(jī)具備自動(dòng)制動(dòng)、單獨(dú)制動(dòng)、后備空氣制動(dòng)、列車(chē)管流量檢測(cè)等功能°CCBII制動(dòng)機(jī)主要由司機(jī)室電子制動(dòng)閥(EBV)、空氣制動(dòng)閥、緊急閥、制動(dòng)顯示單元LCDM)等操作與顯示設(shè)備及機(jī)械間制動(dòng)柜中的中央處理模塊(MIPM)、中繼接口模塊(RIM)、電空控制單元(EPCU)等組成。

41098L+V-BP3322海鞭蛆驟中叵?2XO2.$140車(chē)體質(zhì)心距軌面高度Jm車(chē)體質(zhì)心距軌面高度41098L+V-BP3322海鞭蛆驟中叵?2XO2.$140HXD1型機(jī)車(chē)每個(gè)司機(jī)室各裝有1個(gè)電子制動(dòng)閥、1個(gè)空氣制動(dòng)閥、1個(gè)制動(dòng)顯示器（LCDM）、1個(gè)緊急制動(dòng)閥。電子制動(dòng)閥上設(shè)置有1個(gè)自動(dòng)制動(dòng)控制手柄（大閘）和1個(gè)單獨(dú)制動(dòng)控制手柄（小閘）。自動(dòng)制動(dòng)控制手柄的位置為運(yùn)轉(zhuǎn)、初制動(dòng)、常用全制動(dòng)、抑制、重聯(lián)和緊急制動(dòng)，在初制動(dòng)和常用全制動(dòng)之間是常用制動(dòng)區(qū)。單獨(dú)制動(dòng)控制手柄（小閘）的位置為緩解、運(yùn)轉(zhuǎn)、初制動(dòng)、全制動(dòng)位在初制動(dòng)和全制動(dòng)位之間是制動(dòng)區(qū)。自動(dòng)制動(dòng)功能靠大閘手柄在不同位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，大閘手柄在不同的位置決定列車(chē)管內(nèi)壓縮空氣的壓力值。電子制動(dòng)閥附帶1個(gè)氣閥，當(dāng)大閘手柄置緊急位時(shí)，不管機(jī)車(chē)處于何種狀態(tài)，該氣動(dòng)閥將通過(guò)機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置直接實(shí)施緊急制動(dòng)。單獨(dú)制動(dòng)功能靠小閘手柄在不同位置實(shí)現(xiàn)，手柄在不同的位置決定制動(dòng)缸的壓力。單獨(dú)制動(dòng)還具有快速緩解功能，通過(guò)在制動(dòng)區(qū)斜推小閘手柄可以實(shí)現(xiàn)緩解自動(dòng)制動(dòng)所施加的機(jī)車(chē)制動(dòng)缸壓力，但會(huì)保持單獨(dú)制動(dòng)所產(chǎn)生的制動(dòng)力。后備制動(dòng)功能是靠空氣制動(dòng)閥手柄在不同位置上的停留時(shí)間實(shí)現(xiàn)，其停留時(shí)間的長(zhǎng)短決定了不同的列車(chē)管減壓量,后備制動(dòng)作用僅在電空制動(dòng)系統(tǒng)失效后啟用，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，空氣制動(dòng)閥手柄被取下并存放在指定的地方。制動(dòng)顯示器為板式設(shè)計(jì)，設(shè)有8個(gè)功能鍵，可進(jìn)行機(jī)車(chē)狀態(tài)的設(shè)置，顯示所有與制動(dòng)相關(guān)的診斷功能、自檢、校準(zhǔn)、故障和事件記錄。此外司機(jī)室還設(shè)有兩個(gè)雙針壓力表，顯示總風(fēng)、列車(chē)管及兩個(gè)轉(zhuǎn)向架制動(dòng)缸壓力。中央處理模塊（IPM）、中繼接口模塊（RIM）、電空控制單元（EPCU）集中布置于機(jī)械間制動(dòng)柜中。中央處理模塊是制動(dòng)控制裝置的重要部件，包含系統(tǒng)電子部件、處理器、繼電器驅(qū)動(dòng)電路和I/O板，與制動(dòng)顯示器、中繼接口模塊、電子制動(dòng)閥、電空控制單元等通過(guò)電纜相連接。中繼接口模塊是制動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)車(chē)的電氣接口。電空控制單元是制動(dòng)機(jī)的核心，共包含8個(gè)模塊，其中5個(gè)模塊是智能化的模塊，各個(gè)智能化模塊之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊。電空控制單元的主要部件采用冗余設(shè)計(jì)，在運(yùn)用中，一旦其中某個(gè)主要部件檢測(cè)出故障，制動(dòng)機(jī)將實(shí)施懲罰制動(dòng)，同時(shí)將在司機(jī)室顯示屏顯示故障信息，解除懲罰制動(dòng)后，制動(dòng)機(jī)將自動(dòng)采用備份模式進(jìn)行工作。電子制動(dòng)閥與電空控制單元也通過(guò)專門(mén)電纜相連。3.2停放制動(dòng)控制停放制動(dòng)控制原理見(jiàn)圖4。停放制動(dòng)控制采用雙電磁閥，雙電磁閥受司機(jī)室內(nèi)停放制動(dòng)按鈕控制?？傦L(fēng)經(jīng)雙電磁閥輸入雙向閥的一側(cè)，雙向閥另一側(cè)壓力來(lái)自CCBII制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)缸遮斷管，雙向閥輸出壓力經(jīng)調(diào)壓閥調(diào)整后通向停車(chē)制動(dòng)缸。二奉縱橫向啊度/MN-m-1二系縱橫向剛度ZMN?nr】(a):系彈簧縱向布置(b)1系彈簧橫向布置圖2:系彈簧布置方式對(duì)橫向平穩(wěn)性指標(biāo)的影響2T602.23.R6二奉縱橫向啊度/MN-m-1二系縱橫向剛度ZMN?nr】(a):系彈簧縱向布置(b)1系彈簧橫向布置2T602.23.R6.5_4.3■7O-二系垂向剛度二系垂向剛度/MN.nr(a)-系彈簧縱向布置(b)二系彈簧橫向布置圖3二系彈簧布置方式對(duì)垂向平穩(wěn)性指標(biāo)的影響二系垂向剛度3.3其他輔助氣動(dòng)控制裝置HXD1型機(jī)車(chē)輔助氣動(dòng)控制裝置用來(lái)改善機(jī)車(chē)運(yùn)行，確保行車(chē)安全。HXD1型機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)包含撒砂控制、輪噴控制、喇叭控制等輔助控制功能。撒砂控制、輪噴控制靠空氣管路柜中撒砂控制模塊、輪噴控制模塊實(shí)現(xiàn)；喇叭控制功能通過(guò)設(shè)在機(jī)械間的輔助控制單元模塊實(shí)現(xiàn)。4結(jié)束語(yǔ)通過(guò)采用性能進(jìn)一步提升的新型主壓縮機(jī)、主干燥器以及無(wú)油活塞壓縮機(jī)、輔助空氣干燥系統(tǒng)等新技術(shù),HXD1型機(jī)車(chē)風(fēng)源系統(tǒng)提供的壓縮空氣的質(zhì)量完全滿足制動(dòng)系統(tǒng)及其他用風(fēng)設(shè)備的要求。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的運(yùn)用及模塊化的設(shè)計(jì)，突破了傳統(tǒng)模式，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的通用性和可靠性，完全滿足重載貨