和谐3型电力机车

HXD3型电力机车（“和谐”电3型），最初曾称SSJ3型、DJ3和神龙1型，是\o"中国铁路"中国铁路的干线货运用\o"电力机车"电力机车车型之一，是“\o"和谐号"和谐型”大\o"功率"功率交流电力机车系列其中一型。目录

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概要1.1

SSJ3型机车1.2

HXD3型机车2

技术特点2.1

机车微机控制功能2.2

机车动力学性能3

主要结构尺寸4

机车主要技术性能指标4.1

工作电源4.2

牵引性能参数4.3

动力制动性能参数5

机车总体结构/布置5.1

机车设备布置5.2

司机室设备布置5.3

车顶设备布置5.4

机车冷却系统6

机车主要部件介绍6.1

真空断路器结构特点及优点6.2

牵引电动机6.3

受电弓6.4

驱动装置6.5

制动系统6.6

主变压器特点6.7

变流装置6.8

复合冷却器7

车辆配属8

发现问题9

事故记录10

其他11

同级产品12

参考资料13

外部链接[\o"编辑段落：概要"编辑]概要在\o"2006年"2006年“\o"和谐号"和谐型”系列\o"交流电"交流电力机车投产以前，中国铁路普遍缺乏大功率电力机车，当时只有\o"韶山4型电力机车"韶山4型重联直流电力机车能达到总功率6400\o"千瓦"千瓦（2×3200千瓦）。随着中国经济持续增长，铁路货运需求也随之增加，在\o"2002年"2002年，时任\o"中华人民共和国铁道部"铁道部副部长\o"刘志军"刘志军提出铁路“跨越式”发展大纲，其中一项是实现技术装备现代化，对重载货运机车技术进行整体引进；并向货运重载化发展，提高列车牵引重量（牵引定额5,000吨以上），以求保持铁路在货物运输市场的优势。铁道部的《铁路机车车辆工业科技发展“十五”计划纲要》中明确指出，第十个五年计划期间，要研制最高速度120km/h的货运用电力机车，并采用国外流行的交流电传动技术，提升国产机车的设计制造水平。于是铁道部决定订购能单机牵引5,000吨级重载列车的大功率交流电力机车，以应付中国铁路货运需求。[\o"编辑段落：SSJ3型机车"编辑]SSJ3型机车\o"大连机车"大连机车于\o"2001年"2001年起就开发大功率交流电传动货运电力机车进行研究，2001年6月正式申报开发项目并获铁道部批准，最初定型为SSJ3，总体主管设计师是刘会岩[1]。由于当时中国缺乏制造\o"IGBT"IGBT

\o"VVVF"VVVF牵引\o"逆变器"逆变器等技术，因此大连机车选择与\o"日本"日本\o"东芝"东芝合作研制新型机车，并于\o"2002年"2002年9月成立合资公司[2]，由东芝提供机车牵引逆变器及控制系统。SSJ3型交流电力机车在研制过程中采用了集成化、模块化的设计，车体采用框架式整体承载结构和标准化司机室，车体外观是在\o"韶山7E型电力机车"韶山7E型电力机车基础上略作调整。走行部为两个三轴\o"转向架"转向架，\o"轴式"轴式\o"Co-Co"Co-Co，使用东芝的大功率\o"逆变器"逆变器，六轴每轴装有一台1,200kW交流电\o"牵引电动机"牵引电动机，整车输出功率为7,200kW。技术上，SSJ3型机车是中国铁路机车首次采用轴控技术，而非架控技术。架控方式即是当转向架中有一台牵引电动机出现故障时，机车只能关闭整个转向架上的所有牵引电动机，并损失一半牵引力，但采用轴控技术的机车在同样情况下就可以单单关闭故障电动机，三轴转向架其它未故障的两台电动机继续运作，机车牵引力仅损失六分之一[3]。另外其较长的固定轴距令机车通过较小曲线半径线路时也能发挥较好的性能。机车制动系统基础制动使用盘式制动、电制动采用再生制动。首台原型车编号SSJ3-0001，于\o"2003年"2003年年底完成，\o"2004年"2004年\o"4月26日"4月26日由大连厂下线，并先后前往\o"同蒲铁路"同蒲铁路和\o"北京"北京\o"中国铁道科学研究院"铁道科学研究院\o"中国国家铁道试验中心（东郊分院）"环形线进行一系列试验[4]，试验于\o"7月4日"7月4日完成。至2005年5月至6月间，SSJ3-0001车前往\o"遂渝铁路"遂渝铁路参与“遂渝线200km/h提速综合试验”，负责货物列车试验、双层集装箱列车试验和5000吨货物列车制动试验，其中试验时牵引3100吨货车最高速度达到136km/h[5]。及后这辆机车一直待在\o"中国国家铁道试验中心（东郊分院）"北京环铁，至\o"2008年"2008年送回大连厂。[\o"编辑段落：HXD3型机车"编辑]HXD3型机车\o"2004年"2004年6月，铁道部进行“大功率交流传动电力机车采购和技术引进项目”招标。同年\o"10月27日"10月27日，铁道部与大连机车签订合同，订购60辆新型机车，新车以试验型SSJ3-0001号车及\o"日本货物铁道"日本货物铁道使用的\o"JR货物EH500型电力机车"EH500型作为技术平台[6]。其中首4辆（30001-30004）整车进口，12辆（30005-30016）散件进口组装，东芝提供原装部件，包括牵引电动机等，由大连机车组装；其后44辆通过技术转让，由大连机车厂制造，并进行“国产化”[7]。新车使用东芝提供的TT-78型\o"转向架"转向架及4,500V/900A

\o"电子注入增强栅晶体管"IEGT牵引变流器[8]。单机功率7,200千瓦。网络控制技术可实现机车重联运行，微机控制技术实现实时监控以及故障报警。用于牵引货运列车的HXD3型机车首辆机车于\o"2006年"2006年出厂，编号DJ3-0001。[9]

首辆国产化机车于2006年\o"12月8日"12月8日出厂及交付使用。[10]

大连机车开始交付首批编号由30017号车起始的44台机车为“国产化”车辆，使用国产异步牵引电动机等部件，指其国产化比率达80%以上。首辆机车出厂曾被改称为“神龙1型”（SL1），之后不久铁道部将通过引进技术制造的国产化大功率机车统一改称为“和谐型”，而原来的神龙1型也改称“和谐型”，编号改为HXD3xxxx（HXD之后的第一个数字是生产厂商代号：3代表大连机车）。2006年，铁道部追加订购了180台HXD3型机车，其总数量增至240台[10]，当中有部份机车由\o"北京二七机车厂"北京二七机车厂协助制造，二七厂制造的首辆该型机车（编号HXD30061）于\o"2006年"2006年\o"12月28日"12月28日出厂[11]。这批180台机车已于2008年4月完成生产。\o"2008年"2008年\o"2月18日"2月18日，铁道部再向\o"大连机车"大连机车增购400台HXD3（HXD

30241-HXD

30640），总值近60亿元人民币[12]。于同年8月起陆续交付。第500辆HXD3型机车于2009年4月完成[13]。这批机车全部于2009年交付完毕。由于大连机车需同时应付\o"中国铁路HXN3型柴油机车"HXN3型内燃机车和\o"中国铁路HXD3B型电力机车"HXD3B型电力机车的研制和生产，生产能力紧张，而\o"大同电力机车"大同电力机车的\o"中国铁路HXD2型电力机车"HXD2型电力机车的生产任务在2008年12月15日完成，因此部分HXD3型机车的生产任务将交给大同厂负责。大同厂生产的首台HXD3型机车（HXD

38001）在2009年7月底下线。2009年10月，另外400台订单，从09年10月到10年6月期间交付。2010年7月，大同机车（220台）和大连机车（390台），2011年7月以前交付完毕。据报道，大连机车的订单中有350台为HXD3C。[\o"编辑段落：技术特点"编辑]技术特点HXD3型机车的转向架轴式为C0-C0，电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。辅助电气系统采用2组辅助变流器，能分别提供VVVF和CVCF三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。采用微机网络控制系统，实现了逻辑控制、自诊断功能，而且实现了机车的网络重联功能。总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电气屏柜和各种辅助机组分功能斜对称布置在中间走廊的两侧；采用了规范化司机室，有利于机车的安全运行。车体的主要作用是承受上部载荷和传递机车牵引力；同时车体又是机车各动力机组和设备的安装基础；并要为乘务人员提供工作场所，因此，要求为乘务员提供良好的工作环境的同时，更为重要的是要求车体钢结构具有足够的强度和刚度。采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构，有利于提高车体的强度和刚度。转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推挽式低位牵引杆等技术。采用下悬式安装方式的一体化多绕组（全去耦）变压器，具有高阻抗、重量轻等特点，并采用强迫导向油循环风冷技术。采用独立通风冷却技术。牵引电机采用由顶盖百叶窗进风独立通风冷却方式；主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式铝板冷却器，由车顶直接进风冷却；辅助变流器也采用车外进风冷却的方式；另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压。采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。采用了新型的模式空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。[\o"编辑段落：机车微机控制功能"编辑]机车微机控制功能机车预备的顺序逻辑综合控制机车牵引力和制动力控制机车空电联合制动控制机车主、辅电路过流、过压、欠压、接地等保护控制机车空转/滑行保护控制机车重联控制机车轴重转移补偿控制机车定速控制停车状态下，微机控制系统自诊断功能行驶过程中对被控对象进行实时在线监测诊断功能故障信息的记录、保存和显示功能故障记录的转储功能[\o"编辑段落：机车动力学性能"编辑]机车动力学性能机车能以5km/h速度安全通过半径为125m的曲线，并应能在半径250m的曲线上进行正常摘挂作业。机车单机以120km/h速度于平直道上施行紧急空气制动时，最大制动距离≤800m（23t轴重）/≤900m（25t轴重）[\o"编辑段落：主要结构尺寸"编辑]主要结构尺寸轨距：1435mm轴式：Co-Co机车总重：138t

%t（23t轴重）/150t

%t（25t轴重）轴重：23+2t机车前、后车钩中心距：20846mm车体底架长度：19630mm车体宽度：3100mm车体高度：4100mm（新轮）机车全轴距：14700mm转向架固定轴距：2250+2000mm车轮直径：1250mm（新轮）/1200mm（半磨耗）/1150mm（全磨耗）受电弓落下时，滑板顶面距轨面高度：4775±30mm受电弓滑板距轨面的工作范围：5200～6500mm车钩中心线距轨面高度（新轮）：880±10mm排障器距轨面高度：110±10mm[\o"编辑段落：机车主要技术性能指标"编辑]机车主要技术性能指标[\o"编辑段落：工作电源"编辑]工作电源电流制：单相交流50Hz

额定电压：25kV

在22.5kV～31kV之间时，机车能发挥额定功率，在22.5kV～17.5kV和17.5kV～17.2kV范围内机车功率按不同斜率线性下降，在17.2kV时功率为零；在31kV～31.3kV范围内机车功率线性下降至零。[\o"编辑段落：牵引性能参数"编辑]牵引性能参数电传动方式：交－直－交传动持续功率：7200kW机车速度：持续速度：70km/h（23t轴重）/65km/h（25t轴重）最高速度：120km/h起动牵引力：520kN（23t轴重）/570kN（25t轴重）持续牵引力（半磨耗轮）：370kN（23t轴重）/400kN（25t轴重）恒功率速度范围：65km/h～120km/h（25t轴重）/70km/h～120km/h（23t轴重）[\o"编辑段落：动力制动性能参数"编辑]动力制动性能参数电制动方式：再生制动电制动功率：7200kW（70km/h～120km/h）（23t轴重）/7200kW（65km/h～120km/h）（25t轴重）最大电制动力：370kN（15km/h～70km/h）（23t轴重）/400kN（15km/h～65km/h）（25t轴重）[\o"编辑段落：机车总体结构/布置"编辑]机车总体结构/布置[\o"编辑段落：机车设备布置"编辑]机车设备布置在机车的两端各设有一个司机室，两个司机室的中间是机械室。在机械室内设有600mm宽的中央通道，在通道左右两侧设有主变流装置、通风机、压缩机等设备。在车体下设有2台3轴的转向架及主变压器，在顶盖上设有高压电器。车内设备布置以平面斜对称布置为主，设备成套安装，有利于机车的重量分配和机车的制造、检修和部件的互换等。[\o"编辑段落：司机室设备布置"编辑]司机室设备布置司机室内设有操纵台、八灯显示器、司机座椅、端子柜、热水器、紧急放风阀、灭火器等设备。司机室顶部设有空调装置(冷热)、风扇、头灯、司机室照明等设备。司机室前窗采用电加热玻璃，窗外设有电动刮雨器，窗内设有电动遮阳帘；侧窗外设有机车后视镜。在操纵台上设有TCMS显示器、ATP显示器、压力组合模块、司机控制器、制动控制器、扳键开关组、制动装置显示器、冰箱、暖风机、脚炉和膝炉。[\o"编辑段落：车顶设备布置"编辑]车顶设备布置车顶设备配置分布在顶盖由3个顶盖上，1端顶盖、2端顶盖配置有受电弓，中央顶盖上配置有高压隔离开关、高压电压互感器、真空断路器、避雷器、接地开关等高压电器。在中央顶盖上设有检修升降口，由此上车顶进行检修和维修作业。(为确保安全，天窗设置钥匙联锁装置。)[\o"编辑段落：机车冷却系统"编辑]机车冷却系统主要包括主变压器系统冷却、主变流装置系统冷却、牵引电动机冷却、辅助电源装置冷却、空气压缩机的冷却及包括卫生间通风及车内换气等。[\o"编辑段落：机车主要部件介绍"编辑]机车主要部件介绍[\o"编辑段落：真空断路器结构特点及优点"编辑]真空断路器结构特点及优点真空断路器以真空作为绝缘介质和灭弧介质，利用真空状态下的高绝缘强度和电弧高扩散能力形成的去游离作用进行灭弧的。电弧熄灭后，介质强度恢复速度特别高。与空气断路器相比，它具有结构简单、工作可靠、分断容量大、动作速度快、绝缘强度高等诸多优点。另外，真空灭弧室不需要检修，整机检修工作量小，维修方便。[\o"编辑段落：牵引电动机"编辑]牵引电动机HXD3型机车使用六台YJ85A型交流电牵引电动机，该型电机由东芝负责设计，永济电机引进相关技术进行生产，每台输出功率1,200kW。首批永济厂批量生产的YJ85A电动机为数312台，于2006年12月完成交付。至2007年12月20日，永济厂在2007年全年共生产了1158台YJ85A型牵引电动机供193辆HXD3机车使用。由于日本的新型电力机车主要使用功率较小的牵引电动机，但重量较轻，所以比较不好的铁路上也可以营运。在中国国产化产品不及进口的同级产品成熟，在运用初期曾出现一些问题。[\o"编辑段落：受电弓"编辑]受电弓HXD3型电力机车所使用的DSA200受电弓改善了国产自行研发的受电弓对电网有磨坏的问题，令受电弓在机车高速运行的情况下运作良好。[\o"编辑段落：驱动装置"编辑]驱动装置HXD3型电力机车均装配了六组由德国福伊特提供的SET-553型驱动装置。2006年，铁道部向福伊特批出总值1,450万欧元的合同，订购1,440组驱动装置，供首240辆机车使用。其中驱动装置的从动及主动齿轮已先后于2007年及2008年实现国产化。[\o"编辑段落：制动系统"编辑]制动系统HXD3型机车采用CCB-Ⅱ制动机，是参考国外机车仿制的一款空气制动机。产品已经达到全面国产化，现在为“和谐”系列电力、内燃机车广泛采用的一款制动机。[\o"编辑段落：主变压器特点"编辑]主变压器特点高压引线采用法国NEXANS公司的端子。在低压套管出线装置中采用了新型合成树脂的出线装置，具有安装拆卸方便，可靠及使用寿命长的特点。考虑到了机车的使用环境，提高了变压器的抗振性能，所以该变压器具有抗震、耐久的特点。温度计等需要经常检测及保养的部件装配在油箱侧面，以便于进行维护保养、检查。将通过强大电流的低压出线装置分别安装在主变流器最近处，使其间连线最短。[\o"编辑段落：变流装置"编辑]变流装置每台机车装有两台变流装置，每台变流装置内含有三组牵引变流器和一组辅助变流器，使其结构紧凑，便于设备安装。牵引变流器采用强制循环水冷方式。这种方式具有冷却效果好、无污染、重量轻、结构上维修方便等特点。冷却液采用\o"亚乙基二醇（页面不存在）"亚乙基二醇纯水溶液，确保在－40℃时不冻结。另外，牵引变流器的冷却液和主变压器（Mtr）的冷却油经过复合冷却器循环，依靠复合冷却器风机进行强制风冷。每组牵引变流器由一个四象限和一个逆变器组成。整流器单元使用了模块化IGBT元件，采用脉宽调制（PWM）方式、两点式电压型，通过高次谐波整流和错开各组控制载波的相位，从而降低高次谐波和提高功率因数。逆变器单元同整流器单元一样使用模块化IGBT元件、实现单元的标准化。通过采用IGBT元件和32bit高速演算控制装置的配合，采用矢量控制方式，来实现电机转矩的控制，达到快速响应，提高粘着利用率和实现空转滑行保护控制。辅助变流器（APU）是辅助电动机供电电路的核心。APU向牵引通风机电机和压缩机电机等辅助机器供给三相交流电，具有变压变频（VVVF）控制和恒压恒频（CVCF）两种控制方式。两台复合冷却器风机和六台牵引通风机电机为了确保适应机车状况的冷却风量和降低运转声音，按照VVVF控制模式进行设定。APU通过使用IGBT的PWM整流器单元把从主变压器三次线圈供电的交流电转换为恒定电压的直流电，再供给由IGBT构成的逆变器单元，通过逆变器转换为三相交流。辅助变流器（APU）单独采用强制风冷方式。机车共设有两套辅助变流器UA11、UA12。在正常情况下辅助变流器UA11、UA12全部工作，基本上以50%的额定容量工作，辅助变流器UA11工作在VVVF方式，辅助变流器UA12工作在CVCF方式，分别为机车辅助电动机供电。当某一套辅助变流器发生故障时，不需要切除任何辅助电动机，另一套辅助变流器可以承担机车全部的辅助电动机负载。此时，该辅助变流器按照CVCF方式工作，从而确保机车辅助电动机供电系统的可靠性。[\o"编辑段落：复合冷却器"编辑]复合冷却器复合冷却器的型号为FL220，复合型全铝合金板翅式高效冷却结构，上部为水散热器，用于冷却变流器，下部为油散热器，用于冷却主变压器。全铝合金板翅式结构的油冷却器，具有每单位容积的传热面积大、性能优良、体积小、重量轻的优点。空气冷却复合冷却器时，会在冷却器芯子的波纹形散热片上积留灰尘，灰尘过厚将影响散热效果，因此，在每一次中修时，均需要清洗冷却器芯子。在堵塞严重时应进行水洗或用水蒸气进行清洗。[\o"编辑段落：车辆配属"编辑]车辆配属首240辆HXD3型机车分别配属\o"上海铁路局"上海铁路局南京东机务段（125台）及\o"武汉铁路局"武汉铁路局江岸机务段（115台）[14]，2007年4月起投入服务[15]，成为\o"中国铁路第六次大提速"中国铁路第六次大提速中干线货运重载、快捷运输的主型电力机车，主要担当牵引\o"京沪铁路"京沪线、\o"京广铁路"京广线上的5000-5500吨重载货物列车，并接替了部分由美国制\o"中国铁路ND5型柴油机车"ND5型柴油机车牵引的货运车次。在2008年8月起出厂的第三批新机车（HXD

30241～）中，目前已出厂的大多数被分配予\o"上海铁路局"上海铁路局南京东机务段和\o"北京铁路局"北京铁路局丰台机务段，少部分配属于\o"郑州铁路局"郑州铁路局郑州机务段、\o"武汉铁路局"武汉铁路局江岸机务段和\o"济南铁路局"济南铁路局济南西机务段青岛运用车间。2008年12月10日起，\o"上海铁路局"上海铁路局上海机务段开始支配少部分南京东机务段的HXD3型机车，担当部分\o"沪昆铁路"沪昆铁路\o"上海南站"上海南

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\o"株洲站"株洲间的旅客列车机车交路。由大同厂制造的首批机车（HXD

38001～）会于2009年底起配属\o"济南铁路局"济南铁路局。配属数量上局宁东段武局江段京局丰段京局石段济局西段西安局郑州局南昌局上局沪段[\o"编辑段落：发现问题"编辑]发现问题在首批HXD3投入服务初期，有部份机车曾出现其蓄电池充电电压过低的问题，其原因包括电池由出厂到装车之间的库存期过长、充电时间不足等引致的。另外，机车运行环境的温度也会对其蓄电池容量有影响。[16]除此之外，在首57辆服役的机车中，其中10辆曾发生牵引电动机电流及电压过高的问题，其原因为在机车制造期间，厂方未正确选择机车速度传感器的接口电路板，使机车在运行期间，其控制板不能测量当前运行速度，使牵引逆变器的输入电流及电压出现错误，导致牵引电动机有机会过压过流。通过改用与传感器匹配的接口电路板，其问题也得以解决。[15][\o"编辑段落：事故记录"编辑]事故记录\o"2008年"2008年\o"9月3日"9月3日早上，一辆HXD3型机车，于行驶京沪线10135次途中突然起火，火警于消防抵达后20分钟救熄。[17]\o"2010年"2010年\o"5月23日"5月23日2时10分，一辆HXD