铁八轴机车总体介绍.ppt

南车株洲电力机车有限公司 装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型机车总体介绍 机车开发部 颜宁 目录 装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型电力机车 装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型电力机车 装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型电力机车 装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型电力机车 装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型电力机车 概述 为进一步掌握大功率八轴交流传动货运电力机车关键技术 提升轨道交通装备国产化水平 株机公司进行装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型机车的研究 研制历程2011年3月21日项目启动2011年8月12日通过了电传动系统方案评审2011年10月通过总体技术方案评审2012年02月首台车落车2012年4月 2012年6月完成整车型式试验2012年7月 2012年12月完成整车运用考核 深度国产化的特点 相同点机车基本结构主要技术参数与HXD1型机车保持不变牵引变压器 牵引电机和转向架等与HXD1型机车相同不同点具有时代气息 富含中国元素的车体头型设计国产产品的牵引变流器和控制系统轴重为25t 采用轴控控制技术 粘着利用率更高惯性质量问题进行了技术提升安装了车载安全防护系统 6A系统 全新司机室 与既有HXD1型电力机车主要差异点 与既有HXD1型电力机车主要差异点 用途与环境 用途 铁路干线用牵引货物列车 机车在下列条件下 能按机车额定功率正常工作 海拔高度 不超过2500m在海拔不超过1400m 环境温度 遮荫处 不高于 40 情况下机车能够连续在满功率状态下运行 环境温度 遮荫处 40 40 月平均最大相对湿度 该月月平均最低温度不低于25 90 环境条件 能承受风 雨 雪 煤尘和偶有沙尘暴 设备布置 整车为双司机室结构 机械间设备按斜对称布置 中间走廊结构 采用预布线和预布管设计 转向架 采用两台低位牵引的 B0 B0 转向架制动系统 采用CCB 制动系统 DK 2制动系统通风方式 机车采用独立通风方式车体 车体采用整体承载结构型式 全部由钢板及钢板压型件组焊而成的全钢焊接结构 机车主要特点 主电路 采用先进的水冷IGBT国产变流器辅助电路 机车辅助电路采用辅助逆变器供电 集成在主逆变器中 辅助变流器分别由恒频恒压变流器 CVCF 与变频变压变流器 VVVF 两个模块构成 可实现100 故障冗余 可实现在过分相时不间断供电 控制网络 采用国产化的微机控制技术 实现网络化 模块化 使机车控制系统具有控制 诊断 监测 传输 显示和存储功能 控制网络符合IEC61375 电气铁路设备第1部分 列车通信网络 的标准要求 机车主要特点 重联控制 通过WTB总线进行两台机车重联控制及显示功能 预留远程重联控制系统 LOCOTROL 的安装接口 安全防护 机车上设有高压安全联锁装置 具有先进的智能化诊断功能和导向安全功能 电磁兼容 满足EN50121标准要求 其它 机车安装有乘务员休息设施 机车主要特点 机车主要技术参数 电流制 25kV 50Hz网压在17 5kV 31kV范围内 机车功率发挥情况见下图 机车主要技术参数 轨距 1435mm轴式 2 Bo Bo 机车整备重量 2 100 1 3 t轴荷重 25t尺寸限界 符合GB146 1 83 标准轨距铁路机车车辆限界 的要求车钩中心线距轨面高度为 新轮 880mm 10mm 机车主要技术参数 受电弓降下时距轨面高度4690mm 新轮 受电弓工作高度满足5200mm 6500mm齿轮箱底面距轨面高度不小于 新轮 120mm机车排障器距轨面高度110mm 10mm 在踏面允许磨耗范围内可调 转向架扫石器距轨面高度30mm 在踏面允许磨耗范围内可调 机车主要技术参数 机车主要尺寸机车前后车钩中心距35240mm单节车的车钩中心距17611mm机车车体宽度3100mm机车最大宽度3248mm机车车顶距轨面高度4003mm机车转向架中心距 单节车 9000mm机车转向架固定轴距2800mm 机车牵引特性 技术参数机车轮周牵引功率 持续制 9600kW机车轮周电制动功率 持续制 9600kW机车起动牵引力 760kN机车最高运营速度120km h持续速度65km h机车持续制牵引力532kN机车最大制动力461kN 机车牵引特性 牵引特性曲线 机车电制特性 电制动特性曲线 牵引能力分析 机车主要技术参数 功率因数 0 98机车总效率 0 85机车能以5km h速度安全通过R 125m的曲线 并能在R 250m的曲线上进行正常摘挂作业 机车重联控制功能机车具有通过WTB总线进行两台机车重联控制及显示功能 机车设备布置 由两节完整的单司机室4轴机车通过机械和电气重联的形式组成的八轴机车 故机车的设备布置与通风系统以单节车为单元 其设备布置采用中间走廊 先进的模块化结构设计 以便有效地缩短组装时间 使系统和部件能独立的在机车外进行预组装和预试验 机车设备布置 全车设备布置可分为 车顶设备布置机械间设备布置司机室设备布置车下设备布置辅助设备布置 车顶设备布置 单节机车顶盖 4个 上均相应布置有 受电弓 1个 真空主断路器 1个 接地开关 1个 高压隔离开关 1个 高压电压互感器 1个 避雷器 1个 高压穿墙套管及电缆总成 1套 登顶门 支撑绝缘子及天线等 车顶高压设备 机械间设备布置 司机室设备布置 整车有两个司机室 单节机车设有1个司机室 两个司机室的布置基本相同司机室的结构和设备布置符合人机工程学的要求和美学原理司机室整个操纵台进行模块化设计 具有友好的人机界面 便于司机操作和日常的检查维修 能够实现单司机执乘 司机室设备布置 整个操纵台进行模块化设计 分成台面板组成 左柜组成 中柜组成 右柜组成和主 副司机脚踏组成 司机操纵位布置有所有与运行有关的操纵装置 仪表 显示装置 各类开关按钮等 司机室设备布置 司机室设备布置 车下设备布置 1 B0转向架 2台 2 主变压器 1台 3 蓄电池柜 2个 4 控制回路库用插座 1个 5 辅助回路库用插座 2个 6 行灯插座 2个 7 车底灯 4个 8 机车电子标签 1个 车下设备布置 电气系统 主传动系统特点 采用交直交传动大容量卧式变压器三相鼠笼式异步牵引电机IGBT水冷变流器 电气系统 主电路采用由IGBT模块组成的四象限整流器和逆变器对牵引 再生制动和辅助供电系统实行连续控制 主电路 主变压器4个独立的次边牵引绕组分别向4个四象限整流器供电 每2个四象限整流器并联输出 共用一个中间直流回路 每个中间直流回路同时向3个电压型PWM逆变器 2个牵引逆变器和1个辅助逆变器 辅助逆变器集成在牵引变流器柜中 供电 每个牵引逆变器向一个转向架的1台异步牵引电动机供电 实现牵引电机轴控 主变流系统 牵引变流器是在HXD1C机车牵引变流器的基础上进行了设计改进 具有良好的电源品质 性能稳定 可靠 具体性能如下 变流器模块采用IGBT模块 3 3kV 1200A 采用轴控方式 具有良好的粘着性能 过分相时辅助电源系统正常工作 完全主辅集成的一体化设计 通用模块化设计 水冷散热 电气系统 机车辅助电气系统由集成在牵引变流器内的辅助逆变器供电 两个辅助逆变器分别从牵引变流器的一路中间直流环节取电 通过滤波变压器和一组滤波电容器滤波后向两个三相支路供电 机车辅助电源系统采用冗余设计 在正常情况下 能够分别向辅助系统提供VVVF和CVCF电源 当一组故障时 另一组向辅助系统供电 此时工作在CVCF方式 具有库用辅机起动 库内动车功能 辅助电气系统 三相变频变压支路 负载包括牵引通风机组和冷却塔通风机组 440V 60Hz三相恒频恒压支路 负载有压缩机 水泵 油泵 空调 蓄电池充电机 440V 230V变压器等 230V 60Hz单 三相交流支路 负载包括电炉 插座 前窗玻璃加热器 屏柜加热器等 直流负载支路 负载包括照明灯 辅助压缩机 冰箱 230V 50Hz电脑电源电源等 电气系统 控制电源电源品质 直流110V蓄电池容量为170Ah充电机具有温度补偿功能给控制系统提供电源转换DC24V给照明 仪表电路供电 电气系统 机车主电路 辅电路 控制电路在各种工况下均具有可靠的短路 过载 接地 过压 欠压 过热 空转 滑行以及通风 油流系统的故障保护功能 并在司机室微机显示屏上显示故障内容及有关故障处理提示 机车安装智能化诊断系统 能对主电路 辅助电路 控制系统以及空气制动系统的故障进行诊断和安全导向 在重联状态下 从控机车的状态及故障信息能在主控机车显示 电气系统 控制系统的组成WTB MVB网关模块GWM 含CCU 记录存储模块ERM数字量输入模块DIM数字量输入输出模块DXM模拟量输入输出模块AXM微机显示屏IDU等 电气系统 控制方式 列车级控制和车辆级控制列车控制级采用绞线式列车总线WTB车辆控制级采用多功能车辆总线MVB分布式控制技术 分布采集及执行中央集中控制与管理的模式通过MVB与传动控制单元TCU 制动控制单元BCU等进行通信 控制系统拓扑图 电气系统 采用整体承载的框架式焊接结构 顶盖为可拆卸顶盖 车体设有救援用的吊车销孔 与转向架之间设有备用的连接装置 可将车体同转向架整体吊起 车内中央走廊宽度不小于600mm 车体及安装在车体外部的各种设备和门 窗 盖等均严密 能防止雨雪侵入 车体 车体 车体 转向架 Page 55 转向架的特点 Bo Bo转向架低位牵引杆牵引装置滚动抱轴承传动 轮盘制动整体免维护轴箱轴承等 转向架组成 转向架 制动系统 Page 57 CCB DK 2机车电空制动系统紧急制动距离要求在平直道上 时速120km h时 1100m制动及供风系统风源及干燥系统制动控制系统基础制动系统撒砂系统辅助空气压缩机系统 制动系统 Page 58 机车制动系统有以下的制动功能 空电联合制动自动空气制动单独制动紧急制动采用弹簧储能的停放制动基础制动采用轮盘制动方式 机车每台转向架有4个砂箱 每个砂箱容量为100L 机车顶上每端有2个高音风笛 其中1个向前 1个向后 和1个低音风笛 制动柜是一个整体电空制动部件 负责空气制动系统 制动柜 DK 2制动机 Page 61 总风风缸 通风系统 Page 62 机车采用独立通风形式 机械间保证微正压 牵引通风机冷却系统 牵引电机通风机从车顶侧吸入冷却空气 冷却相应的牵引电机 空气走向如下 车外空气 侧墙百叶窗 风道 牵引风机 车体台架风道支架 牵引电机软风道 牵引电机 车底大气 通风系统 通风系统 机械间通风设备 机械间通风机从车顶侧吸入冷