交直交型電力機車電氣線路-電力牽引交流傳動技術(shù)

HXD1C大功率交傳機車

大功率交流傳動HXD1C型六軸7200kW交流傳動電力機車在HXD1型機車和HXD1B型機車設(shè)計制造的基礎(chǔ)上，采用由IGBT變流元件組成的模塊，單軸控制技術(shù)，適應(yīng)中國使用環(huán)境的交流傳動六軸7200kW干線電力機車。該型機車是我國目前自主化程度最高的電力機車，國產(chǎn)化率高達90%，具有極優(yōu)的性價比，是我國鐵路目前及未來的主型電力機車。

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3主要特點一4主電路：機車牽引電路采用由IGBT模塊(3.3kV/1200A)組成的四象限整流器和逆變器，采用牽引電機軸控技術(shù)。輔助電路：機車輔助電路采用獨立的輔助逆變器供電，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?？刂凭W(wǎng)絡(luò)：機車采用微機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、模塊化，使機車控制系統(tǒng)具有控制、診斷、監(jiān)測、傳輸、顯示和存儲功能。重聯(lián)控制：機車具有通過WTB總線進行多機(最多三臺)重聯(lián)控制及顯

示功能，并預(yù)留了遠程重聯(lián)控制系統(tǒng)的軟件、硬件接口及安裝平臺。

主要特點5設(shè)備布置：機車總體結(jié)構(gòu)為雙司機室、機械間設(shè)備按斜對稱原則布置、中間走廊、采用預(yù)布線和預(yù)布管設(shè)計。

通風(fēng)方式：機車采用獨立通風(fēng)方式，增加了機械間冬夏季溫度調(diào)節(jié)模式轉(zhuǎn)換設(shè)計，更好的改善了機車運用環(huán)境?？諝庵苿酉到y(tǒng)：機車采用KNORR公司CCB‖制動機。其它：機車預(yù)留有信息系統(tǒng)的安裝位置和接口。主要特點6基本技術(shù)參數(shù)二7電流制:25kV/50Hz網(wǎng)壓：在22.5kV到30kV網(wǎng)壓下，功率為7200kW;22.5kV到19kV，功率從7200kW線性減小到6080kW；軌距: 1435mm軸式: Co-Co機車整備重量:

138t軸荷重: 23t機車可以從23t軸重轉(zhuǎn)換成25t，也可以從25t軸重轉(zhuǎn)換成23t，機車交車時軸重為25t(包括軸重轉(zhuǎn)換所有需要的配件)。8機車主要尺寸機車前后車鉤中心距 22670mm機車車體寬度

3100mm機車最大寬度（后視鏡處于打開工作狀態(tài)） 3329mm機車車頂距軌面高度 4040mm

車體機械間底架上平面距軌面高1600mm機車轉(zhuǎn)向架中心距

11760mm機車轉(zhuǎn)向架固定軸距

1軸到2軸 2250mm

2軸到3軸 2000mm9主要技術(shù)參數(shù)機車輪周牽引功率（持續(xù)制）≥7200kW

機車輪周電制動功率（持續(xù)制） ≥7200kW機車起動牽引力 23t軸重時 ≥520kN25t軸重時 ≥570kN機車速度

機車最高運營速度120km/h

最高試驗速度 132±2km/h

10持續(xù)速度 23t軸重時 70km/h25t軸重時 65km/h機車持續(xù)制牽引力

23t軸重時

≥370kN25t軸重時

≥400kN機車最大制動力

23t軸重時

≥370kN25t軸重時

≥400kN11功率因數(shù)(

) ≥0.98條件是接觸網(wǎng)電壓在22.5~27.5kV（正弦網(wǎng)壓）范圍內(nèi)，且機車牽引功率在額定牽引功率的20%至100%范圍內(nèi)。機車電傳動型式：采用“交-直-交”電傳動形式。電源側(cè)采用四象限斬波整流器，電機側(cè)采用變壓變頻式逆變器，向三相異步牽引電動機供電。每個電機由各自的逆變器供電（軸控）。12在機車起動時單軸的軸重減少不大于 10%機車具有軸重轉(zhuǎn)移的電氣補償功能。機車重聯(lián)控制功能

機車具有通過WTB總線進行多機(最多三臺)重聯(lián)控制及顯示功能。機車預(yù)留有安裝無線遠程動力分布式控制系統(tǒng)（LOCOTROL）的功能接口，在并預(yù)留了安裝位置和布線空間。機車自動過分相控制

機車具有自動通過分相區(qū)的功能，在自動過分相裝置故障時，可采用手動或半自動方式通過分相區(qū)。13設(shè)備布置三14設(shè)備布置HXD1C機車采用雙司機室、機械間為貫穿中間走廊結(jié)構(gòu)，機械間設(shè)備按照斜對稱布置的原則進行布置。全車設(shè)備布置可分為：車頂設(shè)備布置司機室設(shè)備布置機械間設(shè)備布置車下設(shè)備布置

152個受電弓及絕緣子

2個高壓隔離開關(guān)1個高壓電壓互感器1個真空主斷路器1個接地開關(guān)

1個避雷器1個登頂門1個高壓電纜組成母線及支撐絕子天線車頂設(shè)備布置16車頂設(shè)備布置17TSG15B受電弓

TSG15B型受電弓

18BVAC.N99D真空斷路器

19避雷器THG2B-400/25高壓隔離開關(guān)

高壓接地開關(guān)

20高壓電壓互感器高壓電纜總成21司機室設(shè)備布置22序號元件部件1顯示屏制動顯示屏（LCDM）2面板1雙針壓力表3顯示屏2監(jiān)控顯示屏（LKJ2000）4顯示屏微機顯示屏5面板2雙針速度表、網(wǎng)壓/控制電壓表、過分相按鈕、微機復(fù)位、緊急按鈕6面板3CIR顯示屏及通訊電話7面板4調(diào)試底座和語音箱8副臺面板高壓風(fēng)笛(副臺)9右柜茶杯托架、煙灰缸、數(shù)字量輸入輸出模塊等10中柜氣候控制面板、機車重聯(lián)電話、打印機和揚聲器、空調(diào)主機11主臺面板按鈕、扳鍵開關(guān)組、EBV、主司機控制器12主臺腳踏無人警惕安全裝置、撒砂裝置和風(fēng)笛13左柜茶杯托架、煙灰缸、刮雨器控制器、刮雨器控制閥板、水箱232電子制動閥（EBV）1制動顯示屏5司機控制器4微機顯示屏3風(fēng)壓表2425主司機控制器制動控制器EBV扳鍵開關(guān)組

26左柜中柜右柜27機械間設(shè)備布置28牽引電機通風(fēng)機從車頂側(cè)吸入冷卻空氣，冷卻相應(yīng)的牽引電機。TSA-230AD型螺桿空氣壓縮機是專為鐵路機車車輛設(shè)計的電動空氣壓縮設(shè)備，主要用途是為車輛制動系統(tǒng)提供壓縮空氣。29序號部件序號部件1GPS-2000控制盒8數(shù)模轉(zhuǎn)換盒2本/補切換裝置9事故狀態(tài)記錄儀3TSC1主機10鳴笛記錄接口裝置4機車信號主機11總線擴展盒5調(diào)車接線盒12TAX箱6TAL93接線盒13監(jiān)控主機7CIR主機第三方設(shè)備柜30第三方設(shè)備柜第三方設(shè)備柜是在HXD1B機車第三方設(shè)備柜的基礎(chǔ)上作局部優(yōu)化設(shè)計，第三方設(shè)備柜主要預(yù)留有如下用途的部件：1）用于遠程監(jiān)控發(fā)送的TSC1型列車運行數(shù)據(jù)無線傳輸跟蹤查詢系統(tǒng)主機、TAL93型通訊接線盒；2）用于機車信號車載系統(tǒng)設(shè)備的JT-C型機車信號主機；3）用于列車無線調(diào)度電臺（CIR）的機車綜合無線通信主機以及多頻段合路器空間；4）用于機車安全信息綜合監(jiān)測裝置（含TMIS車號識別系統(tǒng)）的TAX箱；5）用于LKJ2000列車運行監(jiān)控記錄裝置的LKJ2000型監(jiān)控主機，數(shù)模轉(zhuǎn)換盒，調(diào)車燈顯接口盒、本/補切換裝置，機車鳴笛記錄接口裝置，GPS-2000控制盒，總線擴展盒，事故狀態(tài)記錄器。31衛(wèi)生間采用整體式非直排衛(wèi)生間，主要配備有廁所、沖洗臺、水箱、鏡子、加熱器、污水箱等。為了避免因霧水引起的損壞以及污水箱被加熱。

32每臺機車設(shè)有2個水冷牽引變流器，1個變流器包含3個四象限整流器以及3個為相應(yīng)3臺牽引電動機供電的逆變器。

33序號部件序號部件1膨脹箱（水）5液位指示器2冷卻泵（水）6空氣減濕器3復(fù)合散熱器7主冷風(fēng)機4副油箱（油，僅1號冷卻塔有）機車裝備有2個冷卻塔，位于機械間內(nèi)。冷卻塔冷卻牽引變流器和主變壓器中相應(yīng)的冷卻劑。冷卻塔有兩個獨立的冷卻回路，用于牽引變流器水冷卻液回路，主變壓器油冷卻液回路。34機車裝備有2個冷卻塔，位于機械間內(nèi)。冷卻塔冷卻牽引變流器和主變壓器中相應(yīng)的冷卻劑。冷卻塔有兩個獨立的冷卻回路，用于牽引變流器水冷卻液回路，主變壓器油冷卻液回路。35低壓柜主要裝有：輔助回路1、2電源接觸器故障聯(lián)絡(luò)接觸器庫內(nèi)動車切換開關(guān)壓縮機接觸器等DC110V配電單極斷路器控制牽引風(fēng)機、壓縮機、水泵、油泵等輔助設(shè)備的過流、短路保護的三相斷路器用于機車控制的CCU和MIO模塊、電度表36工具柜：工具柜裝有供司機使用的基本工具。微波爐：位于機車機械間內(nèi)工具柜上。只有在主斷路器閉合狀態(tài)時才能使用。位于機械間內(nèi)壓車鐵上，只有在主斷路器閉合狀態(tài)時才能使用。37機車上安裝了2臺輔助變流器為機車的輔助電路供電：一個用于需要恒壓恒頻的部件、另一個用于其它有著變頻要求的輔助設(shè)備，例如風(fēng)機。兩個輔助變流器中都設(shè)置了濾波單元，以提高輔助變流器輸出的電源品質(zhì)。一臺輔助變流器根據(jù)變頻變壓的要求給變速牽引電動機風(fēng)機和冷卻塔供電。另一臺輔助變流器具有恒頻，給所有其它三相輔機供電，例如冷卻泵、空調(diào)機組、主壓縮機。輔助變流器38蓄電池柜蓄電池柜裝有48節(jié)DM170型蓄電池，為6軸交流傳動電力機車提供110V控制電源。蓄電池柜結(jié)構(gòu)分為三層，每層擺放三組蓄電池組?？刂齐娫垂窨刂齐娫垂裰饕b有如下功能電路的電器元件：1）110V電源模塊，將3相440V交流轉(zhuǎn)換成110V直流，為機車提供110V電源；2）24V電源模塊，將110V直流轉(zhuǎn)換成24V直流，為機車提供24V電源；3）監(jiān)控單元模塊，對機車蓄電池進行充電管理，如均充、浮充、恒流充電；并顯示、記錄模塊的運行狀態(tài)；4）用于交流440V回路的濾波器等電器元件。39控制電源柜主要有兩個部分的功能，一個是為機車內(nèi)部電器提供控制電壓，即充電機功能：AC/DC模塊將單相交流220V電源變?yōu)橹绷?10V電源，并為蓄電池組充電，同時DC/DC模塊將直流110V電源變?yōu)橹绷?4V電源；電源柜的另外一個功能是針對110V輸出和24V輸出進行一定的低壓配電。每臺機車安排了一個96V直流供電系統(tǒng)，為機車提供直流電源?？刂齐娫垂裥铍姵毓?0制動柜是一個整體電空制動部件，它將電制動要求轉(zhuǎn)變成空氣制動壓力。制動控制單元安裝在制動柜中，負責(zé)空氣制動系統(tǒng)。41機車上有四個總風(fēng)缸，車上風(fēng)源柜安裝有兩個容量各300L的總風(fēng)缸，風(fēng)源柜頂部安裝有由DC110V供電的輔助壓縮機風(fēng)源柜輔助壓縮機42TBQ35-8900/25型主變壓器車下設(shè)備布置2×0.27mH電感值 包含在主變壓器內(nèi)諧振電抗器強迫油循環(huán)冷卻冷卻方式 主變壓器電氣性能參數(shù)2×300kVA輔助繞組額定容量6×1383kVA牽引繞組額定容量8900kVA原邊繞組額定容量≥97%

額定效率43JD160A型牽引電機≥94.5%額定效率（持續(xù)點）強迫風(fēng)冷冷卻方式 牽引電機性能參數(shù)1720rpm額定轉(zhuǎn)速

1419V最高電壓≥1225kW額定功率200級絕緣等級

598A額定電流58.1Hz額定頻率44機車上有四個總風(fēng)缸，總?cè)萘繛?,600L，車下裝有兩個各500L的總風(fēng)缸，總風(fēng)缸缸體直徑均為500mm，只是剛體長度不同。45機車兩側(cè)安裝了庫用電源插座右側(cè)庫用電源插座左側(cè)庫用電源插座46速度傳感器速度傳感器提供矩形波速度信號，用來測量車軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，為機車的監(jiān)控系統(tǒng)提供機車速度信息。軸端接地裝置軸端接地裝置是一個用于實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電路從電網(wǎng)到鋼軌回路作用并且是軸向運行的滑行觸頭，其也用于機車接地保護。47車端制動軟管48機車兩側(cè)安裝了顯示自動制動和停車制動的指示器右側(cè)制動指示器左側(cè)制動指示器49子系統(tǒng)簡介四50車體5152轉(zhuǎn)向架機車采用2個CO轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架主要由構(gòu)架、輪對、驅(qū)動裝置、一二系懸掛裝置、牽引裝置（轉(zhuǎn)向架與車體聯(lián)接裝置）、基礎(chǔ)制動裝置和附屬裝置等部件組成。構(gòu)架為“目”型結(jié)構(gòu)。輪對采用整體碾鋼車輪。驅(qū)動系統(tǒng)采用帶抱軸承的抱軸式驅(qū)動。一二系懸掛裝置采用鋼簧結(jié)構(gòu)。牽引裝置采用低位牽引桿。基礎(chǔ)制動裝置采用輪盤制動方式。轉(zhuǎn)向架主要參數(shù)：運行速度120km/h驅(qū)動系統(tǒng)帶抱軸承的抱軸式驅(qū)動軸距2250mm+2000mm軌距1435mm輪徑（新/磨耗）1250/1150mm車輪允許磨耗量50mm5354空氣制動與風(fēng)源系統(tǒng)制動及供風(fēng)系統(tǒng)包括風(fēng)源系統(tǒng)、制動機、基礎(chǔ)制動以及管路系統(tǒng)。風(fēng)源系統(tǒng)主要包括：主空氣壓縮機主空氣干燥器主風(fēng)缸輔助空氣壓縮機等。制動機部分采用CCBII制動機。55壓縮機TSA-230ADVIBT-2.4/10AD56風(fēng)源柜模塊輔助壓縮機進氣口接車下第一總風(fēng)缸復(fù)軌器限流閥和單向閥KM2緊急放風(fēng)閥第二總風(fēng)缸57CCBⅡ制動機系統(tǒng)控制概述圖EPCU為CCBⅡ制動機內(nèi)部空氣和電氣的核心單元，通過它自己內(nèi)部的處理輸出各管路的壓力控制，同時還將結(jié)果通過內(nèi)部網(wǎng)送給M-IPM。M-IPM是CCBⅡ制動機的中央處理單元，它通過MVB與CCU通訊。RIM是M-IPM與其他外部電氣部件的中間接口，以保證M-IPM接口的統(tǒng)一性。5859顯示屏LCDM相關(guān)說明：顯示制動機的相關(guān)信息，設(shè)置制動機本機、單機、補機，查閱制動機日志事件60制動控制器EBV(俗稱大小閘)大閘小閘相關(guān)說明：大閘通過控制ERCP和BPCP實現(xiàn)對列車制動的控制，小閘通過2OCP模塊控制BCEP管，從而控制本身的制動，另外小閘還有單緩功能，向外側(cè)壓能將大閘在機車上的制動作用緩解。61通風(fēng)系統(tǒng)整車通風(fēng)系統(tǒng)采用獨立通風(fēng)方式，獨立通風(fēng)方式是指機車通風(fēng)系統(tǒng)各通風(fēng)支路都有其獨立的進風(fēng)風(fēng)道，經(jīng)風(fēng)機送入到各需冷卻部件進行強迫通風(fēng)冷卻。機械間內(nèi)車內(nèi)通過機械間通風(fēng)機向車內(nèi)送風(fēng)維持正壓，可以有效防止車外灰塵、雨雪等雜物進入車內(nèi)。整車通風(fēng)系統(tǒng)分成以下五個支路：牽引電機通風(fēng)支路冷卻塔通風(fēng)支路機械間散熱通風(fēng)支路主壓縮機散熱器通風(fēng)支路輔助變流器通風(fēng)支路62636465電氣系統(tǒng)主電路機車的主電路系統(tǒng)由主變壓器原邊電路以及主變壓器次變牽引電路組成。受電弓從接觸網(wǎng)接受AC25kV,50Hz電源，經(jīng)高壓隔離開關(guān)，主斷路器輸入主變壓器，原邊電流經(jīng)軸端接地裝置返回大地。主變壓器原邊電路設(shè)有避雷器、高壓電壓互感器、高壓電流互感器、回流電流互感器。機車的微機控制系統(tǒng)對原邊具有過壓、欠壓、過流的檢測和保護功能、變壓器原邊具有差動保護功能。主變壓器的6個次邊繞組給兩個主變流器供電，主變流器采用3.3kV電壓等級的IGBT變流元件，給6個牽引電機提供變頻變壓交流電源，牽引電機采用三相交流異步電機，主電路具有過壓、過流、接地保護功能。6667外觀圖每臺機車配置兩臺牽引變流器。每臺變流器作為一臺完整的組裝設(shè)備，所有內(nèi)部元器件安裝于一個柜體內(nèi)。68牽引變流器結(jié)構(gòu)正面圖一重四象限整流模塊一重逆變模塊二重四象限整流模塊二重逆變模塊三重四象限整流模塊三重逆變模塊熱交換器DCU控制裝置T1同步變壓器VH1-VH3中間電壓傳感器R1-R3充電電阻KM3-KM1主接觸器K3-K1隔離開關(guān)KM4-KM5充電接觸器固定放電電阻69輔助電路機車裝有兩組輔助變流器，分別集成在兩個柜體中，分別由牽引變壓器輔助繞組供電。其中1臺輔助變流器以定頻方式工作，為恒頻恒壓工作的負載供電，另一臺輔助變流器以變頻方式工作，為有變頻變壓要求的負載，如牽引風(fēng)機電機供電機車輔助電源系統(tǒng)采用冗余設(shè)計，當一組電源故障時，另一組電源能維持全車輔助系統(tǒng)供電。輔助電源系統(tǒng)具有完備的保護，包括過電壓、欠電壓、過載、接地、過熱等保護項目?？刂齐娐芳拔C控制系統(tǒng)控制電路系統(tǒng)由蓄電池充電機、蓄電池、各種操控開關(guān)、接觸器、斷路器、指示器件、繼電器等電氣元件組成，與微機通訊控制系統(tǒng)一起完成機車的控制功能。7071輔助變流器柜特性及主要參數(shù)TGF54型輔助變流器

輔助變流器輸出U/f特性曲線248KVA額定容量 80～440V(10～60Hz)VVVF輸出電壓和輸出頻率

440V（60Hz）CVCF輸出電壓和輸出頻率

72逆變模塊控制箱風(fēng)扇控制接口風(fēng)機自動開關(guān)輸出電壓傳感器風(fēng)機整流模塊控制箱中間電壓傳感器快熔輸入電流傳感器主接觸器充電接觸器KM1充電電阻濾波電容73輔助電氣系統(tǒng)——主要電氣部件THTF4.5牽引風(fēng)機冷卻塔風(fēng)機

主壓縮機冷卻塔（含風(fēng)機、水泵）

司機室空調(diào)74輔助電氣系統(tǒng)—生活設(shè)施冷藏箱轉(zhuǎn)波爐上水式衛(wèi)生間

75機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

7200kW貨運電力機車車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采用符合IEC61375標準，DTECS網(wǎng)絡(luò)控制平臺為基礎(chǔ)的微機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。MVB用于各個電子控制系統(tǒng)的交換數(shù)據(jù)，WTB用于重聯(lián)牽引時主控機車與從控機車之間的數(shù)據(jù)交換。完成機車信息管理、功能控制、故障診斷、信息顯示和事件記錄等主要功能。返回76網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)構(gòu)成、部件特點

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采用列車級和車輛級控制，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MVB。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采用分布采集及執(zhí)行，中央集中控制與管理的模式。由WTB/MVB網(wǎng)關(guān)模塊GWM、車輛控制模塊VCM、事件記錄模塊ERM、數(shù)字量輸入輸出模塊DXM、數(shù)字量輸入模塊DIM、模擬量輸入輸出模塊AXM和智能顯示裝置IDU等組成，通過MVB與傳動控制單元TCU、輔助變流器控制單元ACU、制動控制單元BCU等進行通信。77車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：78MIO在機械間低壓柜的布局CIO在司機室右側(cè)司機臺下方低壓柜的布局79控制系統(tǒng)——主要部件車輛控制模塊VCM

網(wǎng)關(guān)模塊GWM模擬量輸入輸出模塊AXM

控制系統(tǒng)-主要部件介紹

數(shù)字量輸入模塊DIM數(shù)字量輸入輸出模塊DXM事件記錄模塊ERM

80主要功能模塊介紹中央控制單元CCU司機室輸入輸出單元CIO機械間輸入輸出單元MIO微機顯示屏IDU控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特點81中央控制單元CCU

中央控制單元CCU組成由車輛控制模塊VCM、WTB/MVB網(wǎng)關(guān)GWM和記錄存儲模塊ERM構(gòu)成，各個模塊之間通過車輛總線MVB連接。

實現(xiàn)車輛級過程控制、通信管理控制、顯示控制、故障診斷、列車級過程控制、列車總線管理、列車級數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲功能。控制系統(tǒng)主要功能模塊介紹82司機室輸入輸出單元CIO

司機室輸入輸出單元CIO組成司機室輸入輸出單元CIO由數(shù)字量輸入輸出模塊DXM、數(shù)字量輸入模塊DIM、模擬量輸入輸出模塊AXM構(gòu)成，各個模塊之間通過車輛總線MVB連接。

輸入信號采集：將車輛間電氣信號轉(zhuǎn)換成控制信號，經(jīng)由列車控制網(wǎng)絡(luò)傳送給車輛控制模塊VCM，完成各種控制功能；控制信號輸出：將網(wǎng)絡(luò)控制信號轉(zhuǎn)換成電氣信號，控制如繼電器等設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)主要功能模塊介紹83機械間輸入輸出單元MIO

機械間輸入輸出單元MIO組成機械間輸入輸出單元MIO由數(shù)字量輸入輸出模塊DXM、數(shù)字量輸入模塊DIM構(gòu)成，各個模塊之間通過車輛總線MVB連接。

輸入信號采集：將車輛間電氣信號轉(zhuǎn)換成控制信號，經(jīng)由列車控制網(wǎng)絡(luò)傳送給車輛控制模塊VCM，完成各種控制功能；

控制信號輸出：將網(wǎng)絡(luò)控制信號轉(zhuǎn)換成電氣信號，控制如繼電器等設(shè)備。

控制系統(tǒng)主要功能模塊介紹84微機顯示屏IDU

微機顯示屏IDU是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS的終端設(shè)備。

車信息顯示：向車輛駕駛?cè)藛T和維護人員提供車輛綜合信息，各設(shè)備的工作狀態(tài)，故障信息的綜合與處理等功能；參數(shù)設(shè)定：對輪徑值、列車重量、站點、時間日期等參數(shù)進行更改與設(shè)定；模擬測試：靜止情況下，對輔助變流器系統(tǒng)相關(guān)部件進行模擬測試；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲：通過USB接口，將故障信息轉(zhuǎn)儲地面進行統(tǒng)計、分析?？刂葡到y(tǒng)主要功能模塊介紹85控制系統(tǒng)——顯示屏TPX21A型狀態(tài)顯示屏

顯示器內(nèi)部溫度背光調(diào)節(jié)音量調(diào)節(jié)信息查詢?nèi)∠蛳孪蛴谊P(guān)閉背光燈晝夜切換事件查詢幫助向上向左確認控制系統(tǒng)-主要部件介紹

86控制系統(tǒng)——顯示屏界面中使用圖標注釋

機車方向向后機車方向向前機車方向不明確A類故障B類故障

C類故障信息主斷閉合主斷死鎖主斷開但沒有緩解主斷開且已經(jīng)緩解降弓升弓受電弓故障警惕裝置正常警惕裝置切除緊急制動機車制動投入機車制動死鎖機車制動緩解停放制動施加停放制動死鎖懲罰制動施加撒砂電機正常電機故障空轉(zhuǎn)滑行防滑A類故障：需及時處理，可能造成機車無法正常運行B類故障，需注意可能上升為A類故障C類故障，可延遲處理，不影響機車正常運用。87顯示器各界面功能塊分布圖

88公共顯示界面89網(wǎng)絡(luò)拓撲界面90主顯示界面91牽引數(shù)據(jù)界面92輔助系統(tǒng)界面93主要數(shù)據(jù)界面94溫度界面95交流機車的特點一、優(yōu)點：1、控制系統(tǒng)簡單、免維護、運用成本低。2、節(jié)能，容易做到再生制動。3、功率因數(shù)高、效率高。4、交流電機功率大，與直流電機的體積功率比為1：6。5、交流電機性能好，免維護，具有自然防空轉(zhuǎn)特性，空轉(zhuǎn)危害性小。二、缺點：

1、再生制動時反饋電網(wǎng)能量諧波較多。96大功率交流傳動HXD1C型六軸7200kW交流傳動電力機車在HXD1型機車和HXD1B型機車設(shè)計制造的基礎(chǔ)上，采用由IGBT變流元件組成的模塊，單軸控制技術(shù)，適應(yīng)中國使用環(huán)境的交流傳動六軸7200kW干線電力機車。機車設(shè)計使用壽命30年。該型機車是我國目前自主化程度最高的電力機車，國產(chǎn)化率高達90%，具有極優(yōu)的性價比，是我國鐵路目前及未來的主型電力機車。總體設(shè)計說明97總體設(shè)計說明主電路：機車牽引電路采用由IGBT模塊(3.3kV/1200A)組成的四象限整流器和逆變器，采用牽引電機軸控技術(shù)。輔助電路：機車輔助電路采用獨立的輔助逆變器供電，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。控制網(wǎng)絡(luò)：機車采用微機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、模塊化，使機車控制系統(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IEC61375的標準要求。重聯(lián)控制：機車具有通過WTB總線進行多機(最多三臺)重聯(lián)控制及顯

示功能，并預(yù)留了遠程重聯(lián)控制系統(tǒng)的軟件、硬件接口及安裝平臺。

主要特點98總體設(shè)計說明設(shè)備布置：機車總體結(jié)構(gòu)為雙司機室、機械間設(shè)備按斜對稱原則布置、中間走廊、采用預(yù)布線和預(yù)布管設(shè)計。

通風(fēng)方式：機車采用獨立通風(fēng)方式，增加了機械間冬夏季溫度調(diào)節(jié)模式轉(zhuǎn)換設(shè)計，更好的改善了機車運用環(huán)境。車體：車體采用整體承載結(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)。車體縱向壓縮載荷取3000kN，縱向拉伸載荷取2500kN。轉(zhuǎn)向架：機車采用兩臺C0轉(zhuǎn)向架。驅(qū)動系統(tǒng)采用滾動抱軸承傳動的抱軸懸掛驅(qū)動，構(gòu)架為箱形梁焊接構(gòu)架，齒輪箱采用了高強度鋁合金；一系懸掛采用軸箱拉桿＋螺旋鋼彈簧方式；二系懸掛采用高撓螺旋鋼彈簧結(jié)構(gòu)；牽引裝置采用低位牽引?？諝庵苿酉到y(tǒng)：機車采用KNORR公司或法維萊公司產(chǎn)品。其它：機車預(yù)留有信息系統(tǒng)的安裝位置和接口。主要特點99總體設(shè)計說明用途：鐵路干線用機車。機車在下列條件下，能按機車額定功率正常工作。海拔高度：不超過2500m在海拔高于1400m、環(huán)境溫度接近+40℃、連續(xù)在最大功率狀態(tài)下運行時可能出現(xiàn)功率限制。環(huán)境溫度（遮蔭處）：-25℃~+40℃

機車基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)按照-40℃運用環(huán)境設(shè)計，并預(yù)留加強防寒設(shè)備安裝接口和布線空間。機車能夠在-40℃環(huán)境下存放，加強防寒后能夠在-25℃～-40℃環(huán)境下正常運用。月平均最大相對濕度（該月月平均最低溫度不低于25℃）：95%環(huán)境條件：能承受風(fēng)、雨、雪、鹽霧、煤塵和偶有沙塵暴。環(huán)境條件100總體設(shè)計說明電流制:25kV/50Hz網(wǎng)壓在17.5kV～31kV范圍內(nèi)，機車功率發(fā)揮情況見曲線圖：在22.5kV到30kV網(wǎng)壓下，功率為7200kW;22.5kV到19kV，功率從7200kW線性減小到6080kW；30kV到31kV，功率從7200kW線性減小到0；19kV到17,5kV，功率從6080kW線性減小到0。在網(wǎng)壓允許波動范圍內(nèi)，輔助功率一直有效。101總體設(shè)計說明功率發(fā)揮曲線%功率發(fā)揮網(wǎng)壓102總體設(shè)計說明軌距: 1435mm軸式: Co-Co機車整備重量:無配重：

138+3-1%t加配重后：150+1-3%t軸荷重: 無配重：

23t加配重后：25t機車可以從23t軸重轉(zhuǎn)換成25t，也可以從25t軸重轉(zhuǎn)換成23t，機車交車時軸重為25t(包括軸重轉(zhuǎn)換所有需要的配件)。軸重轉(zhuǎn)換過程中，除拆裝配重塊以外，僅需增減懸掛系統(tǒng)的墊片厚度。103總體設(shè)計說明機車主要尺寸機車前后車鉤中心距 22670mm機車車體寬度

3100mm機車最大寬度（后視鏡處于打開工作狀態(tài)） 3329mm機車車頂距軌面高度 4040mm

車體機械間底架上平面距軌面高1600mm機車轉(zhuǎn)向架中心距

11760mm機車轉(zhuǎn)向架固定軸距

1軸到2軸 2250mm

2軸到3軸 2000mm104總體設(shè)計說明機車主要尺寸車鉤中心線距軌面高度為(新輪) 880

10mm受電弓降下時受電弓滑板距軌面高度 ≤4750mm(新輪)在牽引時，受電弓滑板距軌面工作高度5200～6500mm齒輪箱底面最低點距軌面高度不小于（新輪）120mm機車排障器距軌面高度：100（+100）mm轉(zhuǎn)向架掃石器距軌面高度 30mm

105總體設(shè)計說明主要技術(shù)參數(shù)機車輪周牽引功率（持續(xù)制）≥7200kW

機車輪周電制動功率（持續(xù)制） ≥7200kW機車起動牽引力（0～5km/h速度范圍內(nèi)半磨耗的輪周平均牽引力，干燥無油軌面） 23t軸重時 ≥520kN25t軸重時 ≥570kN機車速度

機車最高運營速度120km/h

最高試驗速度（新輪） 132±2km/h

106總體設(shè)計說明持續(xù)速度 23t軸重時 70km/h25t軸重時 65km/h機車持續(xù)制牽引力

23t軸重時

≥370kN25t軸重時

≥400kN機車最大制動力

23t軸重時

≥370kN25t軸重時

≥400kN107總體設(shè)計說明108總體設(shè)計說明.109總體設(shè)計說明設(shè)備布置HXD1C機車采用雙司機室、機械間為貫穿中間走廊結(jié)構(gòu)（寬度≥600mm），機械間設(shè)備按照斜對稱布置的原則進行布置。全車設(shè)備布置可分為：車頂設(shè)備布置司機室設(shè)備布置機械間設(shè)備布置車下設(shè)備布置輔助設(shè)備布置等110總體設(shè)計說明2個受電弓及絕緣子

2個高壓隔離開關(guān)1個高壓電壓互感器1個真空主斷路器1個接地開關(guān)

1個避雷器1個登頂門1個高壓電纜組成母線及支撐絕子天線車頂設(shè)備布置111總體設(shè)計說明車頂設(shè)備布置112總體設(shè)計說明整個司機室布置滿足UIC651的要求司機室及司機臺的設(shè)計大量借鑒了HXD1B型機車的布置方案和成熟部件司機室設(shè)備布置113總體設(shè)計說明機械間設(shè)備布置114總體設(shè)計說明車下設(shè)備布置1151.主傳動系統(tǒng)總體設(shè)計說明主變壓器、牽引變流器和牽引電機“先進、成熟、經(jīng)濟、適用、可靠”的設(shè)計理念TBQ35-8900/25型主變壓器TGA9型牽引變流器

JD160A型牽引電機采用標準化、模塊化設(shè)計采用軸控方式，提高機車的可利用率采用先進的再生制動方式，節(jié)能效果顯著牽引變流器TCU

116主變壓器總體設(shè)計說明牽引變流器電氣性能參數(shù)2×0.27mH電感值 包含在主變壓器內(nèi)諧振電抗器強迫油循環(huán)冷卻冷卻方式 主變壓器電氣性能參數(shù)2×300kVA輔助繞組額定容量6×1383kVA牽引繞組額定容量8900kVA原邊繞組額定容量≥97%額定效率117牽引變流器總體設(shè)計說明3×814A最大輸出電流

強迫水循環(huán)冷卻冷卻方式 牽引變流器電氣性能參數(shù)DC1800V中間電壓

3×1390A額定輸入電流AC970V/50Hz額定輸入電壓

≥97.5%效率3AC1375V額定輸出電壓

3×598A額定輸出電流118牽引電機總體設(shè)計說明≥94.5%額定效率（持續(xù)點）強迫風(fēng)冷冷卻方式 牽引電機性能參數(shù)1720rpm額定轉(zhuǎn)速

1419V最高電壓≥1225kW額定功率200級絕緣等級

598A額定電流58.1Hz額定頻率119主電路總體設(shè)計說明120交流器逆變電路總體設(shè)計說明121總體設(shè)計說明網(wǎng)側(cè)主要電氣部件TSG15B受電弓BVAC.N99D主斷路器和BTE25.04D高壓接地開關(guān)THG2B型高壓隔離開關(guān)避雷器TBY1-25型電壓互感器高壓電纜總成原邊電流互感器122總體設(shè)計說明沖擊耐受電壓170kV爬電距離1000mm高壓電纜總成（連接車頂母線和主變壓器）精度等級CI1/CI0.5高壓電流互感器（干式）精度等級CI0.5高壓互感器（油浸式、SS系列機車廣泛采用）額定電流400A短時電流16kA接地開關(guān)（手動、無載操作）網(wǎng)側(cè)主要部件電氣性能最大放電電流10kA避雷器（氧化鋅電阻片，內(nèi)部無間隙）開斷容量600MVA真空主斷路器（絕緣子爬電距離大于1000mm）額定運行速度200km/h受電弓（具有ADD功能）額定電流400A開斷角度60°高壓隔離開關(guān)（手動、無載操作）123輔助電氣系統(tǒng)特點采用冗余設(shè)計變頻功能，節(jié)能性好采用標準化、模塊化設(shè)計為防寒設(shè)計預(yù)留接口和余量配置衛(wèi)生間、轉(zhuǎn)波爐、冷藏箱等生活設(shè)施總體設(shè)計說明1243AC440V供電電路原理圖主要輔機配置冗余功能庫用輔機起動總體設(shè)計說明125220V輔助負載電路供電原理圖220V負載介紹電源波動總體設(shè)計說明126DC110V電源及其配電原理圖給控制系統(tǒng)提供電源轉(zhuǎn)化DC24V給照明、儀表電路供電總體設(shè)計說明127輔助變流器柜特性及主要參數(shù)TGF54型輔助變流器

輔助變流器輸出U/f特性曲線248KVA額定容量 80～440V(10～60Hz)VVVF輸出電壓和輸出頻率

440V（60Hz）CVCF輸出電壓和輸出頻率

總體設(shè)計說明128控制電源柜性能參數(shù)TGY03型控制電源柜

DC115.2V±1%快速充電電壓DC108.0V±1%浮充電壓DC24V±2%DC24V輸出輸出電壓等級最大持續(xù)輸出電流90ADC110V25ADC24VDC35A蓄電池最大充電電流總體設(shè)計說明129輔助電氣系統(tǒng)——主要電氣部件THTF4.5牽引風(fēng)機冷卻塔風(fēng)機

主壓縮機冷卻塔（含風(fēng)機、水泵）

司機室空調(diào)總體設(shè)計說明130輔助電氣系統(tǒng)—生活設(shè)施冷藏箱轉(zhuǎn)波爐上水式衛(wèi)生間

總體設(shè)計說明131散熱功率 168kW循環(huán)油量 40m3/h冷卻塔（主變壓器油散熱器）送水能力：17.2m3/h水壓：250kPa牽引變流器水泵通風(fēng)能力：10.5m3/s靜態(tài)壓力：1400Pa冷卻塔風(fēng)機額定油流量：45m3/h

揚程：≥16m主變壓器油泵通風(fēng)能力：1.4m3/s靜態(tài)壓力：3800Pa±5%

牽引風(fēng)機主要部件性能散熱功率 80kW循環(huán)油量 17.2m3/h冷卻塔（牽引變流器水散熱器）排風(fēng)量：≥2400L/min額定壓力：1000kPa主壓縮機

制冷量：6kW制熱量：6kW司機室空調(diào)總體設(shè)計說明132控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——拓撲圖總體設(shè)計說明133中央控制單元CCU

中央控制單元CCU組成由車輛控制模塊VCM、WTB/MVB網(wǎng)關(guān)GWM和記錄存儲模塊ERM構(gòu)成，各個模塊之間通過車輛總線MVB連接。

實現(xiàn)車輛級過程控制、通信管理控制、顯示控制、故障診斷、列車級過程控制、列車總線管理、列車級數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲功能?？傮w設(shè)計說明134司機室輸入輸出單元CIO

司機室輸入輸出單元CIO組成司機室輸入輸出單元CIO由數(shù)字量輸入輸出模塊DXM、數(shù)字量輸入模塊DIM、模擬量輸入輸出模塊AXM構(gòu)成，各個模塊之間通過車輛總線MVB連接。

輸入信號采集：將車輛間電氣信號轉(zhuǎn)換成控制信號，經(jīng)由列車控制網(wǎng)絡(luò)傳送給車輛控制模塊VCM，完成各種控制功能；控制信號輸出：將網(wǎng)絡(luò)控制信號轉(zhuǎn)換成電氣信號，控制如繼電器等設(shè)備?？傮w設(shè)計說明135機械間輸入輸出單元MIO

機械間輸入輸出單元MIO組成機械間輸入輸出單元MIO由數(shù)字量輸入輸出模塊DXM、數(shù)字量輸入模塊DIM構(gòu)成，各個模塊之間通過車輛總線MVB連接。

輸入信號采集：將車輛間電氣信號轉(zhuǎn)換成控制信號，經(jīng)由列車控制網(wǎng)絡(luò)傳送給車輛控制模塊VCM，完成各種控制功能；

控制信號輸出：將網(wǎng)絡(luò)控制信號轉(zhuǎn)換成電氣信號，控制如繼電器等設(shè)備。

總體設(shè)計說明136微機顯示屏IDU

微機顯示屏IDU是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS的終端設(shè)備。

車信息顯示：向車輛駕駛?cè)藛T和維護人員提供車輛綜合信息，各設(shè)備的工作狀態(tài)，故障信息的綜合與處理等功能；參數(shù)設(shè)定：對輪徑值、列車重量、站點、時間日期等參數(shù)進行更改與設(shè)定；模擬測試：靜止情況下，對輔助變流器系統(tǒng)相關(guān)部件進行模擬測試；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲：通過USB接口，將故障信息轉(zhuǎn)儲地面進行統(tǒng)計、分析?？傮w設(shè)計說明137主要技術(shù)特點符合IEC61375-1標準的TCN網(wǎng)絡(luò)電磁兼容性符合EN50121標準標準化、模塊化設(shè)計采用冗余設(shè)計總體設(shè)計說明138具有恒力矩、恒速和定速控制功能機車重聯(lián)控制功能空轉(zhuǎn)、滑行保護,粘著利用控制和軸重轉(zhuǎn)移補償控制功能機車運行參數(shù)顯示和記憶功能機車故障檢測、故障診斷、故障處理提示的顯示和記憶功能無人警惕控制功能自動過分相和半自動過分相控制功能通風(fēng)機轉(zhuǎn)速自動控制冗余控制功能控制系統(tǒng)主要功能介紹總體設(shè)計說明139控制系統(tǒng)——主要部件車輛控制模塊VCM

網(wǎng)關(guān)模塊GWM模擬量輸入輸出模塊AXM

數(shù)字量輸入模塊DIM數(shù)字量輸入輸出模塊DXM事件記錄模塊ERM

總體設(shè)計說明140控制系統(tǒng)——顯示屏TPX21A型狀態(tài)顯示屏

顯示器內(nèi)部溫度背光調(diào)節(jié)音量調(diào)節(jié)信息查詢?nèi)∠蛳孪蛴谊P(guān)閉背光燈晝夜切換事件查詢幫助向上向左確認總體設(shè)計說明141控制系統(tǒng)——顯示屏界面中使用圖標注釋

機車方向向后機車方向向前機車方向不明確A類故障B類故障

C類故障信息主斷閉合主斷死鎖主斷開但沒有緩解主斷開且已經(jīng)緩解降弓升弓受電弓故障警惕裝置正常警惕裝置切除緊急制動機車制動投入機車制動死鎖機車制動緩解停放制動施加停放制動死鎖懲罰制動施加撒砂電機正常電機故障空轉(zhuǎn)滑行防滑A類故障：需及時處理，可能造成機車無法正常運行B類故障，需注意可能上升為A類故障C類故障，可延遲處理，不影響機車正常運用。總體設(shè)計說明142控制系統(tǒng)——顯示器界面功能塊總體設(shè)計說明143控制系統(tǒng)——顯示主界面

總體設(shè)計說明144控制系統(tǒng)——顯示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)界面

總體設(shè)計說明145控制系統(tǒng)——顯示輔助系統(tǒng)界面

總體設(shè)計說明146通風(fēng)系統(tǒng)總體設(shè)計說明整車通風(fēng)系統(tǒng)采用獨立通風(fēng)方式，獨立通風(fēng)方式是指機車通風(fēng)系統(tǒng)各通風(fēng)支路都有其獨立的進風(fēng)風(fēng)道，經(jīng)風(fēng)機送入到各需冷卻部件進行強迫通風(fēng)冷卻。機械間內(nèi)車內(nèi)通過機械間通風(fēng)機向車內(nèi)送風(fēng)維持正壓，可以有效防止車外灰塵、雨雪等雜物進入車內(nèi)。整車通風(fēng)系統(tǒng)分成以下五個支路：牽引電機通風(fēng)支路冷卻塔通風(fēng)支路機械間散熱通風(fēng)支路主壓縮機散熱器通風(fēng)支路輔助變流器通風(fēng)支路147總體設(shè)計說明牽引電機通風(fēng)支路牽引電機通風(fēng)支路的作用是冷卻牽引電機。每一個牽引電機用一臺風(fēng)機進行強迫通風(fēng)冷卻。牽引通風(fēng)機的主要性能參數(shù)如下：風(fēng)量：1.4m3/s全壓：3800Pa電機功率：13kW148總體設(shè)計說明冷卻塔通風(fēng)支路該通風(fēng)支路的作用是冷卻主變流器水和防凍液散熱器和主變壓器的油散熱器組成的油水散熱器。冷卻塔風(fēng)機的主要性能參數(shù)如下：風(fēng)量：10.5m3/s全壓：1500Pa電機功率：28kW149總體設(shè)計說明輔助變流柜通風(fēng)支路該通風(fēng)支路的作用是冷卻輔助變流器，同時向機械間提供新風(fēng)，維持機械間正壓和通風(fēng)散熱。輔助變流器風(fēng)機提供的車外新風(fēng)風(fēng)量：約1.0m3/s（夏季）；約0.33m3/s（冬季）。150總體設(shè)計說明壓縮機通風(fēng)支路該通風(fēng)支路的作用是冷卻主壓縮機。該通風(fēng)支路設(shè)置有冬夏季轉(zhuǎn)換裝置。夏季將機械間內(nèi)熱空氣和壓縮機的熱量排出車外；冬季將壓縮機的熱量排在車內(nèi)。壓縮機散熱風(fēng)扇的風(fēng)量約0.9m3/s。

151整車通風(fēng)系統(tǒng)總體設(shè)計說明152主要屏柜總體設(shè)計說明低壓電器柜低壓電器柜主要裝有如下功能電路的電器元件：輔助回路1、2電源接觸器故障聯(lián)絡(luò)接觸器庫內(nèi)動車切換開關(guān)壓縮機接觸器等DC110V配電單極斷路器控制牽引風(fēng)機、壓縮機、水泵、油泵等輔助設(shè)備的過流、短路保護的三相斷路器用于機車控制的CCU和MIO模塊、電度表153低壓電器柜總體設(shè)計說明柜體上部安裝用于機車控制的GWM、VCM、ERM、DXM模塊；柜前中部安裝斷路器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、DC110V插座等；柜體中間安裝接觸器等；柜體下部安裝輔助回路的進線端子；左柜上部安裝數(shù)字式電度表；左柜中下部安裝庫內(nèi)動車轉(zhuǎn)換裝置；柜外右側(cè)安裝控制回路連接器；右柜后部安裝繼電器等。154主要屏柜總體設(shè)計說明蓄電池柜蓄電池柜裝有48節(jié)DM170型蓄電池，為6軸交流傳動電力機車提供110V控制電源。蓄電池柜結(jié)構(gòu)分為三層，每層擺放三組蓄電池組。三個門關(guān)上是門，打開是工裝，更方便在車上對蓄電池進行維護，同時通風(fēng)散熱效果也更好控制電源柜控制電源柜主要裝有如下功能電路的電器元件：1）110V電源模塊，將220V交流轉(zhuǎn)換成110V直流，為機車提供110V電源；2）24V電源模塊，將110V直流轉(zhuǎn)換成24V直流，為機車提供24V電源；3）監(jiān)控單元模塊，對機車蓄電池進行充電管理，如均充、浮充、恒流充電；并顯示、記錄模塊的運行狀態(tài)；4）用于交流220V回路的濾波器等電器元件。155蓄電池柜總體設(shè)計說明圖1蓄電池柜的外形效果圖圖2蓄電池柜使用效果圖156控制電源柜總體設(shè)計說明157第三方設(shè)備柜總體設(shè)計說明第三方設(shè)備柜第三方設(shè)備柜是在HXD1B機車第三方設(shè)備柜的基礎(chǔ)上作局部優(yōu)化設(shè)計，第三方設(shè)備柜主要預(yù)留有如下用途的部件：1）用于遠程監(jiān)控發(fā)送的TSC1型列車運行數(shù)據(jù)無線傳輸跟蹤查詢系統(tǒng)主機、TAL93型通訊接線盒；2）用于機車信號車載系統(tǒng)設(shè)備的JT-C型機車信號主機；3）用于列車無線調(diào)度電臺（CIR）的機車綜合無線通信主機以及多頻段合路器空間；4）用于機車安全信息綜合監(jiān)測裝置（含TMIS車號識別系統(tǒng)）的TAX箱；5）用于LKJ2000列車運行監(jiān)控記錄裝置的LKJ2000型監(jiān)控主機，數(shù)模轉(zhuǎn)換盒，調(diào)車燈顯接口盒、本/補切換裝置，機車鳴笛記錄接口裝置，GPS-2000控制盒，總線擴展盒，事故狀態(tài)記錄器。158第三方設(shè)備柜總體設(shè)計說明序號名稱數(shù)量配屬備注1機車綜合無線通信主機（包括多頻段合路器）1列車無線調(diào)度電臺（CIR）第一層2LKJ2000型監(jiān)控主機1LKJ2000列車運行監(jiān)控記錄裝置第二層3TAX箱1TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置（含TMIS車號識別系統(tǒng)）第三層4JT-C型機車信號主機1JT-C系列機車信號車載系統(tǒng)設(shè)備5總線拓展盒1第四層6TSC1型列車運行數(shù)據(jù)無線傳輸跟蹤查詢系統(tǒng)主機1遠程監(jiān)控發(fā)送裝置7機車鳴笛記錄接口裝置1第五層8本/補切換裝置19事故狀態(tài)記錄器1第六層10GPS-2000控制盒111數(shù)模轉(zhuǎn)換盒112TAL93型通訊接線盒1第二層13調(diào)車燈顯接口盒1第二層左側(cè)墻14插座215接線端子排1第一層第二層第三層第四層第五層第六層159HXD1D型電力機車總體介紹技術(shù)中心機車開發(fā)部：鄭維飛Page

161交流傳動快速客運電力機車第一部分概述第三部分機車主要技術(shù)參數(shù)及性能第四部分設(shè)備布置第五部分機車布線及電氣系統(tǒng)第二部分空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)Page

162第六部分機械部分空氣制動與風(fēng)源系統(tǒng)第八部分其他第七部分交流傳動快速客運電力機車Page

163第一部分概述交流傳動快速客運電力機車Page

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我國國民經(jīng)濟持續(xù)快速、穩(wěn)定的發(fā)展帶動了鐵路客貨運量的快速增長，鐵路運輸對社會經(jīng)濟的瓶頸制約仍然未從根本上緩解

，160km/h以下速度等級的客運任務(wù)主要由直流機車和改造的貨運交流電力機車來承擔(dān)，隨著國家對節(jié)能降耗要求的提高以及電力牽引交流傳動技術(shù)在中國的發(fā)展，時速160km/h

、7200kW大功率的交流傳動客運機車將成為中國電力機車發(fā)展的必然趨勢。

概述

160km/h客運交流傳動電力機車是根據(jù)2011年鐵道部科技研究開發(fā)計劃《交流傳動快速客運電力機車研究》（課題編號2011J003）。

由南車株洲電力機車有限公司、株洲南車時代電氣股份有限公司和南車株洲電機有限公司等單位共同研制的。根據(jù)《交流傳動快速客運電力機車研究》和《交流傳動160km客運電力機車技術(shù)條件》的要求，設(shè)計的交流傳動客運電力機車最大運營速度為160km/h，總功率為7200kW。課題依據(jù)Page

166研究平臺本項目是在HXD1B和HXD1C項目構(gòu)建的6軸大功率交流傳動電力機車設(shè)計平臺上，結(jié)合公司多年積累的電力機車設(shè)計制造經(jīng)驗，以遵循先進、成熟、經(jīng)濟、適用、可靠的技術(shù)原則，按照模塊化、標準化、系列化的要求，自主研制的干線鐵路160km/h交流傳動客運電力機車。

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167主要特點主電路輔助電路控制網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)控制設(shè)備布置通風(fēng)方式車體轉(zhuǎn)向架空氣制動系統(tǒng)安全防護衛(wèi)生及生活設(shè)施其他機車牽引電路采用絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）模塊（3.3kV/1200A）組成四象限整流器和逆變器，牽引電機采用軸控控制技術(shù)。機車輔助電路采用輔助逆變器供電方式，輔助回路供電分為恒頻恒壓（CVCF）與變頻變壓（VVVF）兩個回路，具有冗余功能。機車采用和諧1型機車成熟的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。運用微機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、模塊化，使機車控制系統(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IEC61375標準要求。機車具有重聯(lián)控制功能，可以實現(xiàn)至少2臺機車的重聯(lián)控制。機車總體結(jié)構(gòu)為雙司機室、機械間設(shè)備基本按斜對稱原則布置、中間走廊、采用預(yù)布線和預(yù)布管設(shè)計。機車采用獨立通風(fēng)方式機車車體采用整體承載結(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)。機車采用兩臺C0轉(zhuǎn)向架。驅(qū)動系統(tǒng)采用彈性架懸方式；構(gòu)架為箱形梁焊接構(gòu)架；一系懸掛采用單拉桿軸箱定位＋螺旋彈簧方式；二系懸掛采用高圓螺旋彈簧+橡膠墊結(jié)構(gòu)；牽引裝置采用低位推挽牽引；基礎(chǔ)制動采用輪盤制動。機車空氣制動系統(tǒng)采用CCBⅡ或DK-2制動系統(tǒng)。機車上設(shè)有高壓安全聯(lián)鎖裝置。機車上設(shè)有衛(wèi)生間、微波爐、冰箱等生活設(shè)施。機車裝有車載安全防護系統(tǒng)；預(yù)留了各種設(shè)備的安裝接口，可更具環(huán)境選擇設(shè)備。機車主要技術(shù)特點Page

168第二部分機車主要技術(shù)參數(shù)及性能交流傳動快速客運電力機車Page

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用途及使用環(huán)境條件海拔條件：海拔高度不超過2500m在海拔高于1400m、環(huán)境溫度+35℃～+40℃、連續(xù)在最大功率狀態(tài)下運行時可能出現(xiàn)功率限制。環(huán)境溫度：（遮蔭處）-25℃

～+40℃機車基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)按照-40℃運用環(huán)境設(shè)計，并預(yù)留加強防寒設(shè)備安裝接口和布線空間。機車能夠在-40℃環(huán)境下存放，通過應(yīng)用加強防寒和預(yù)熱后能夠在-25℃～-40℃環(huán)境下正常運用。月平均最大相對濕度（該月月平均最低溫度不低于25℃） 95%

環(huán)境條件：能承受風(fēng)、雨、雪、鹽霧、粉塵的侵襲。機車按額定功率運行條件用途鐵路干線客運機車Page

1701、22.5kV~29kV,機車輪周功率為7200kW；2、22.5kV~19kV,機車輪周功率從7200kW線性減小；網(wǎng)壓在19kV時，輪周功率為6080kW；3、19kV~17.5kV,機車輪周功率從6080kW線性減小至0；4、29kV~31kV,機車輪周功率從7200kW線性減小至0；機車功率發(fā)揮%Voltage(19kV，6080kW)(29kV，7200kW)(22.5kV，7200kW)根據(jù)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》第31條規(guī)定：電力機車在困難等級下客貨共線Ⅰ級鐵路區(qū)間線路最大坡道限制為15‰，電力機車在困難等級下客貨共線Ⅱ級鐵路區(qū)間線路最大坡道限制為20‰。

160km/h六軸7200kW客運交流傳動電力機車在正常情況下，牽引客運列車（編組20節(jié)，超員50%情況），切除1個電機可以滿足20‰坡道起動，切除2個電機可以滿足15‰坡道起動。牽引能力-列車阻力Page

172根據(jù)《列車牽引計算規(guī)程》要求，旅客列車在最大速度為160km/h時，列車在平直道上運行時的保有加速度不小于0.02m/s2。根據(jù)計算，160km/h六軸7200kW客運交流傳動電力機車比SS8、SS9和SS7E機車加速性能都有了顯著提高。以正常情況下牽引20節(jié)旅客列車計算，同樣加速到160km/h時，160km/h客運車的加速時間是SS9、SS7E型電力機車的二分之一，是SS8型電力機車的四分之一。牽引能力-加速性能Page

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干線客運電力機車主要技術(shù)參數(shù)比較

機車型號SS8SS7ESS9（SS9改）160km客運車軸式Bo-BoCo-CoCo-CoCo-Co電傳動方式交-直交-直交-直交-直-交持續(xù)功率3600kW4800kW4800kW7200kW持續(xù)速度100km/h96km/h99km/h80km/h持續(xù)牽引力126kN171kN169kN324kN最高速度170km/h170km/h170km/h176km/h最大牽引力207kN245kN286kN420kN電制動方式電阻制動電阻制動電阻制動再生制動整備重量90t126t126t126t生產(chǎn)年份1994-20012001-20061998-2002（2002-2006）2011制造臺數(shù)24314643（170）1Page

174第三部分設(shè)備布置交流傳動快速客運電力機車Page

175設(shè)備布置

機車采用雙司機室、機械間為貫穿中間走廊結(jié)構(gòu)（寬度≥600mm），機械間設(shè)備基本按照斜對稱布置的原則進行布置。全車設(shè)備布置可分為車頂設(shè)備布置、司機室設(shè)備布置、機械間設(shè)備布置和車下設(shè)備布置、輔助設(shè)備布置及機車布線等幾個部分。Page

176車頂設(shè)備布置

在機車頂蓋上相應(yīng)布置有受電弓（2個）及支撐瓷瓶、車頂門、避雷器（2個）、25KV高壓電纜高壓穿墻套管及天線。1、絕緣底蓋2、避雷器3、支持絕緣子4、25kV穿墻套管Page

177司機室設(shè)備布置司機室設(shè)備布置分成操縱臺設(shè)備布置、前墻設(shè)備布置、后墻設(shè)備布置、側(cè)墻設(shè)備置、頂部設(shè)備布置五個部分。Page

178機械間設(shè)備布置機械間內(nèi)布置了牽引風(fēng)機、主變流器、主冷卻塔、輔助濾波柜、低壓電器柜、6A系統(tǒng)屏柜、蓄電池及控制電源柜、第三方設(shè)備柜、空氣管路柜、壓水機及干燥器、衛(wèi)生間、工具柜、列車供電柜、網(wǎng)側(cè)柜等。Page

179第四部分機車布線及電氣系統(tǒng)交流傳動快速客運電力機車Page

180機車布線及電氣系統(tǒng)機車布線主要包括機車主電路布線、輔電路布線及控制電路布線。主電路布線

車頂?shù)綘恳儔浩鞯倪B接采用車頂受電弓通過避雷器連接到25kV高壓穿墻套管，在頂蓋1和頂蓋4下至機械間，通過25kV電纜進入網(wǎng)側(cè)柜，再從網(wǎng)側(cè)柜內(nèi)的真空斷路器接至車下變壓器。牽引變壓器與牽引變流器的連接采用柔性母排，牽引變流器與牽引電機、牽引變壓器與軸端接地裝置之間均采用電力電纜進行連接。電纜采用固定夾對其進行固定。Page

181機車布線及電氣系統(tǒng)輔助電路布線

機車輔電路布線主要是對輔助回路的電氣設(shè)備進行連接，包括牽引變流器、輔助濾波柜、低壓柜、輔助機組、空調(diào)及采暖設(shè)備、蓄電池充電機、庫用插座之間的連接布線。兩個輔助濾波柜之間及輔助濾波柜到低壓柜之間的輔助電纜布置于中央縱梁預(yù)留的布線空間內(nèi)；其它輔助電路電纜經(jīng)過中央線槽之后到各個負載或插座?？刂齐娐凡季€

控制電路布線主要指控制電源柜、司機操縱臺、低壓柜、制動柜、第三方設(shè)備柜、列車供電柜及所有電器的控制設(shè)備及通訊網(wǎng)絡(luò)間的連接。機車控制電路布線采用預(yù)布線工藝，這樣大大減少了機車上的作業(yè)強度，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。Page

182機車布線及電氣系統(tǒng)

主電路主要由網(wǎng)側(cè)電路、主變壓器、牽引變流器和牽引電機組成。主變壓器次邊6個獨立的牽引繞組分別向2臺牽引變流器的6個四象限整流器供電，每臺牽引變流器的3個四象限整流器通過隔離開關(guān)并聯(lián)向3個電壓型PWM逆變器供電。3個電壓型PWM逆變器向3臺異步牽引電動機供電，從而實現(xiàn)單軸獨立控制。每臺牽引變流器由相應(yīng)的TCU單獨控制，TCU采用準恒速控制方式。再生制動過程相反。Page

183機車布線及電氣系統(tǒng)輔助電路：機車輔助電路采用輔助逆變器（集成在主逆變器中）供電方式，輔助回路供電分為恒頻恒壓（CVCF）與變頻變壓（VVVF）兩個回路，具有冗余功能?？蓪崿F(xiàn)在過分相時輔助回路不間斷供電功能。

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184機車布線及電氣系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)：機車采用和諧1型機車成熟的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。運用微機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、模塊化，使機車控制系統(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IEC61375標準要求。重聯(lián)控制：機車具有重聯(lián)控制功能，可以實現(xiàn)至少2臺機車的重聯(lián)控制。Page

185第五部分空氣和通風(fēng)系統(tǒng)交流傳動快速客運電力機車Page

186空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)

機車通風(fēng)系統(tǒng)的方案設(shè)計采用獨立通風(fēng)方式。機車設(shè)有4個通風(fēng)之路：牽引電機通風(fēng)支路，冷卻塔通風(fēng)支路、輔助濾波柜通風(fēng)支路、壓縮機散熱通風(fēng)支路。1、輔助濾波柜2、冷卻塔3、

側(cè)墻百葉窗（排風(fēng)）4、牽引風(fēng)機5、主壓縮機Page

187牽引電機通風(fēng)支路的作用是冷卻牽引電機。每一個牽引電機用一臺風(fēng)機進行強迫通風(fēng)冷卻，全車共有六個牽引風(fēng)機。牽引電機通風(fēng)支路示意圖牽引電機通風(fēng)支路空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)Page

188冷卻塔通風(fēng)支路

冷卻塔通風(fēng)支路用于油水復(fù)合散熱器的冷卻。冷卻塔通風(fēng)支路主要通過冷卻油、水等傳熱介質(zhì)用于冷卻機車主變流器和主變壓器。復(fù)合散熱器是一個板翅式全鋁熱交換器，由兩個隔開的流體支路組成，通過風(fēng)機、油泵、水泵的作用，油、水、空氣在復(fù)合散熱器中進行熱交換。1車頂通風(fēng)口過濾網(wǎng)2冷卻塔風(fēng)機3水散熱器4油散熱器

冷卻塔通風(fēng)支路示意圖空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)Page

189輔助濾波柜通風(fēng)支路

輔助濾波柜通風(fēng)支路的作用是冷卻輔助變壓器和機械間，同時起到維持機械間正壓的作用。輔助濾波柜通風(fēng)機將室外空氣從側(cè)墻百頁窗經(jīng)風(fēng)道吸入，進入輔助濾波柜冷卻輔助變壓器，加熱后的空氣隨后進入旋風(fēng)除塵器過濾，清潔空氣進入機械間；帶灰塵的空氣經(jīng)車體底架排塵口排到車底大氣。

輔助濾波柜通風(fēng)支路示意圖空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)Page

190壓縮機通風(fēng)支路圖6輔助濾波柜通風(fēng)支路示意圖機車安裝有2臺主壓縮機。壓縮機散熱通風(fēng)支路的作用是冷卻主壓縮機，同時起到調(diào)節(jié)機械間空氣溫度和壓力的作用。冬季保溫工況時的空氣走向：車內(nèi)空氣→壓縮機風(fēng)機→壓縮機散熱器→機械間夏季散熱工況時的空氣走向：車內(nèi)空氣→壓縮機風(fēng)機→壓縮機散熱器→車底大氣壓縮機通風(fēng)支路示意圖空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)Page

191司機室空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)司機室通風(fēng)系統(tǒng)的作用是通過空調(diào)和取暖器的運行，使司機室達到一個合適的溫度，改善司機室的工作環(huán)境，給司機提供一個舒適的人工環(huán)境。司機室通風(fēng)系統(tǒng)主要設(shè)備包括：空調(diào)機組、新風(fēng)系統(tǒng)、風(fēng)道系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等。交流傳動快速電力機車的司機室空調(diào)系統(tǒng)有兩個獨立的空氣支路：空氣處理系統(tǒng)和壓縮冷凝系統(tǒng)，即通常所說的室內(nèi)空氣循環(huán)和室外空氣循環(huán)。司機室空調(diào)系統(tǒng)氣流組織圖見下圖。司機室空調(diào)系統(tǒng)氣流組織圖空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)Page

192第六部分機械部分交流傳動快速客運電力機車Page

193機械部分車體車體結(jié)構(gòu)以HXD1B為基礎(chǔ)，參考烏茲別克交流客運機車、HXD1C的結(jié)構(gòu)，在車體輕量化設(shè)計的同時保證車體承載結(jié)構(gòu)的可靠性，降低了機車軸重。

采用整體承載結(jié)構(gòu)，其由鋼板及鋼板壓型件組成的全焊接結(jié)構(gòu)，司機室、底架、側(cè)墻焊接成一個開口的箱體結(jié)構(gòu)，開口部分由可拆卸頂蓋連接密封。Page

194機械部分車體

車內(nèi)采用中央走廊方式,走廊地板具有平整、具有防滑功能，車內(nèi)設(shè)備安裝骨架主要采用導(dǎo)軌式安裝結(jié)構(gòu)，便于實現(xiàn)車內(nèi)設(shè)備的模塊化設(shè)計及其安裝。

底架采用側(cè)梁加貫通式中梁的底架承載結(jié)構(gòu)，側(cè)梁及貫通式中梁為箱型梁結(jié)構(gòu)，具有足夠的強度，構(gòu)成車體縱向力的主要傳遞路徑，底架上部采用整體地板，以進一步提高底架的整體強度和剛度。Page

195轉(zhuǎn)向架

機車安裝了兩臺完全相同的ZED160-Co型轉(zhuǎn)向架，這種轉(zhuǎn)向架在國內(nèi)外電力機車三軸轉(zhuǎn)向架上首次采用了驅(qū)動單元（包括牽引電機、齒輪箱總成和六連桿空心軸等）彈性架懸方式，這種方式在世界上也是首創(chuàng)。它有利于改善機車的橫向動力學(xué)性能，徹底解決了我國客運機車在較高速度運行時存在的橫向失穩(wěn)問題，大大提升了機車的動力性能和牽引時列車的人體舒適度。機械部分Page

196項目技術(shù)方案——轉(zhuǎn)向架組成

機車采用2個CO轉(zhuǎn)向架；轉(zhuǎn)向架主要由構(gòu)架、輪對、軸箱、驅(qū)動裝置、一二系懸掛裝置、牽引裝置、基礎(chǔ)制動裝置和附屬裝置等部件組成；驅(qū)動裝置由牽引電機、齒輪空心軸傳動裝置、電機懸掛橫梁等組成為一整體彈性懸掛于構(gòu)架上；一二系懸掛裝置采用鋼簧結(jié)構(gòu)；牽引裝置采用低位牽引桿；基礎(chǔ)制動裝置采用輪盤制動方式。

輪對驅(qū)動裝置

構(gòu)架Page

197第七部分空氣制動與風(fēng)源系統(tǒng)