和谐HXD1型大功率交流电力机车空气制动系统

和谐HXD1型大功率交流电力机车空气制动系统班级：电1406-4学号：姓名：和谐HXD1型大功率交流电力机车空气制动系统0概述HXD1型机车是引进德国西门子技术，由中国南车集团株洲电力机车有限公司制造的新一代交流传动重载货运电力机车。该型机车的空气制动系统采用了成熟而较先进的技术如KNORR公司的CCBII制动机、空电联合制动控制技术、制动防滑控制技术等,这些先进技术的采用保证了机车在重载牵引条件下以较高的速度安全运行。HXD1型机车制动系统在设计中贯彻模块化、信息化的设计理念，并充分考虑了管路集成与部件集中安装技术的实施。HXD1型机车制动系统主要包括风源系统、制动控制系统及其他辅助气动控制装置。1引言HXD1型机车是引进德国西门子技术，由南车株洲电力机车有限公司制造的新一代交流传动重载货运2B0轴式电力机车。该机车的转向架采用了德国成熟而比较先进的技术，如轮盘制动、滚动抱轴承传动、二系高挠钢弹簧、单轴箱拉杆轮对定位、整体免维护轴箱轴承、砂箱加热及计量等，这些先进技术的采用保证了机车在重载牵引条件下以较高的速度运行。其中转向架结构设计上的显著特点有：二系悬挂横向布置、二系横向减振器安装在构架端梁上，采用双牵引杆端梁辅助吊挂牵引等。国内对2C0轴式机车二系悬挂三组集中布置在构架侧梁和其中两组与一组分开布置，以及悬挂参数对改善机车动力学性能的影响进行过研究。针对横向减振器的特性和位置，分析认为横向减振器的悬挂位置对于车体的运行平稳性几乎没有影响。针对HXD1型机车的结构设计特点进行理论分析，可以提升我国重载牵引机车转向架的设计思路。2风源系统机车风源系统分为两个相对独立的部分：一部分为由主空气压缩机组、主空气干燥器、总风缸等组成的主风源系统;另一部分为由辅助压缩机组、辅助干燥系统、风缸及连接管路等组成的辅助风源系统。2.1主风源系统主风源系统负责在机车正常运行时，生产并提供机车、车辆的气动器械以及机车、车辆制动机所需的高质量、洁净、干燥和稳定的压缩空气。HXD1型机车主风源系统与国内其他各型电力机车主风源系统基本相同，其原理见图1。压缩机排出的压力空气经连接管路进入空气干燥器，压缩机与干燥器之间设有安全阀，干燥器处理后的压力空气经止回阀进入总风缸备用。两个总风缸串连布置，总风联管设在两个总风缸之间，并且总风缸之间设有止回阀,可防止断钩时总风风源全部流失，保证机车制动系统停车所需风源。与以往机车不同HXD1型机车主风源系统止回阀与总风缸之间设有高压安全阀，用于总风缸压力过高时起保护作用。0084%01002000084%0100200300400500名义牵引高度/mm40302010-1000100200300400500名义奉引高度Mim(a)粘着利用率(b)轴重转移量

(a)粘着利用率(b)轴重转移量2.1.1主压缩机组HXD1型机车每单节车采用一台BT-3.0/10AD或TSA-230AD型号的螺杆空气压缩机组,螺杆空气压缩机组由4大主要部件构成:驱动装置、空气压缩机组体、风冷却装置和底座。它们用螺栓连接在一起，组成一个紧凑的机组，底座以上的设备通过弹性减振器平稳地固定在这个钢制的共用底座上。共用底座将这些部件连成一个整体，通过其下方的4个安装孔固定在机车上。其主要技术参数见表1。9492?050$140-/oO8684N2、、卷0-11\』-10001002003(H)400500=10。名义牵引高度/mm010()200300400500名义牵引高度Mim愆）粘着利用率（b）轴重转移量2.1.2主干燥器HXD1型机车每单节车采用一台TAD-4.8-H型空气干燥器，用来清除压缩空气中水、油、尘埃等杂质，其空气处理量为4.8m3/min。TAD-4.8-H空气干燥器是一种两室吸附式双塔干燥器，并带有自动排水功能的冷凝器和干燥器控制单元。空气干燥器由2个干燥塔、进气阀、排气阀、出气止回阀、电控器、离心式油水分离器及安装架等组成。通过电控器和电控阀对进气阀、排气阀和出气止回阀的控制使2个干燥塔定时在吸附、再生和充气3种状态下周期性地转换，保证处理后的空气达到相应指标，满足机车、车辆用风要求。其主要技术参数见表2。表2TAD-4.8-H型干燥器主要技术参数外形尺寸（长X宽X高）血mXmmXinm500X430X1160总质量4cg115处理空气量4.8「一作压力APa1000吸附剂中3mm〜中5tnm分子筛再生方式无热、常压再生耗气率屈15±3出气口相对湿度A<35干燥塔转换周期扃S02.2辅助风源系统在机车库停时间较长、总风缸中压缩空气压力不够的情况下，由辅助风源系统负责给机车供电系统从电网取电提供初始风源°HXD1型机车辅助风源系统原理与国内其他各型电力机车辅助风源系统基本相同，其原理见图2。HXD1型机车辅助风源系统与以往机车辅助风源系统相比，增设了辅助空气干燥系统，并将辅助压缩机组、辅助干燥系统布置在一个结构紧凑的柜体内，形成辅助风源系统模块。辅助压缩机组压缩后的压缩空气，经辅助空气干燥系统处理后，然后通过止回阀送入用风设备。辅助风源系统还设有安全阀用以控制辅助风源系统压力不超过最大限定值。516171819202122车体长度/m辅助压缩机组米用无油活塞式压缩机，其起停受机车控制电路控制。压缩机组的气缸盖上还设有温度传感器用以控制辅助压缩机组在规定温度范围内正常运行。辅助干燥系统主要包括吸附式单塔干燥器、再生风缸、过滤器、自动排水阀、加热装置、消音器等。吸附式单塔干燥器再生方式为无热再生，当压缩机组停机时，再生风缸内干燥的压缩空气经过干燥筒和消音器后排入大气，同时将干燥处理积累的水自动排出，空气干燥器完成再生。加热装置用来防止干燥器在工作过程中出现冻结现象。过滤器用来过滤干燥后空气中的粉尘。经辅助干燥系统处理后的压缩空气质量满足ISO8573含尘埃等级3、含油等级4和含水等级3的标准要求。3制动控制系统HXD1型机车的制动控制主要通过计算机控制技术实现，其控制原理见图3。CCBII制动机是制动控制系统的核心，制动控制系统还具备空电联合控制、防滑控制、停放制动控制及其他附加控制功能。3.1CCBII制动机CCBII制动机是一种符合AAR标准要求基于微机网络的适用于干线货运机车的制动机具备自动制动、单独制动、后备空气制动、列车管流量检测等功能°CCBII制动机主要由司机室电子制动阀(EBV)、空气制动阀、紧急阀、制动显示单元LCDM)等操作与显示设备及机械间制动柜中的中央处理模块(MIPM)、中继接口模块(RIM)、电空控制单元(EPCU)等组成。

41098L+V-BP3322海鞭蛆骤中叵«2XO2.$140车体质心距轨面高度Jm车体质心距轨面高度41098L+V-BP3322海鞭蛆骤中叵«2XO2.$140HXD1型机车每个司机室各装有1个电子制动阀、1个空气制动阀、1个制动显示器（LCDM）、1个紧急制动阀。电子制动阀上设置有1个自动制动控制手柄（大闸）和1个单独制动控制手柄（小闸）。自动制动控制手柄的位置为运转、初制动、常用全制动、抑制、重联和紧急制动，在初制动和常用全制动之间是常用制动区。单独制动控制手柄（小闸）的位置为缓解、运转、初制动、全制动位在初制动和全制动位之间是制动区。自动制动功能靠大闸手柄在不同位置来实现，大闸手柄在不同的位置决定列车管内压缩空气的压力值。电子制动阀附带1个气阀，当大闸手柄置紧急位时，不管机车处于何种状态，该气动阀将通过机械联动装置直接实施紧急制动。单独制动功能靠小闸手柄在不同位置实现，手柄在不同的位置决定制动缸的压力。单独制动还具有快速缓解功能，通过在制动区斜推小闸手柄可以实现缓解自动制动所施加的机车制动缸压力，但会保持单独制动所产生的制动力。后备制动功能是靠空气制动阀手柄在不同位置上的停留时间实现，其停留时间的长短决定了不同的列车管减压量,后备制动作用仅在电空制动系统失效后启用，在正常运行状态下，空气制动阀手柄被取下并存放在指定的地方。制动显示器为板式设计，设有8个功能键，可进行机车状态的设置，显示所有与制动相关的诊断功能、自检、校准、故障和事件记录。此外司机室还设有两个双针压力表，显示总风、列车管及两个转向架制动缸压力。中央处理模块（IPM）、中继接口模块（RIM）、电空控制单元（EPCU）集中布置于机械间制动柜中。中央处理模块是制动控制装置的重要部件，包含系统电子部件、处理器、继电器驱动电路和I/O板，与制动显示器、中继接口模块、电子制动阀、电空控制单元等通过电缆相连接。中继接口模块是制动系统与机车的电气接口。电空控制单元是制动机的核心，共包含8个模块，其中5个模块是智能化的模块，各个智能化模块之间通过网络通讯。电空控制单元的主要部件采用冗余设计，在运用中，一旦其中某个主要部件检测出故障，制动机将实施惩罚制动，同时将在司机室显示屏显示故障信息，解除惩罚制动后，制动机将自动采用备份模式进行工作。电子制动阀与电空控制单元也通过专门电缆相连。3.2停放制动控制停放制动控制原理见图4。停放制动控制采用双电磁阀，双电磁阀受司机室内停放制动按钮控制。总风经双电磁阀输入双向阀的一侧，双向阀另一侧压力来自CCBII制动系统的制动缸遮断管，双向阀输出压力经调压阀调整后通向停车制动缸。二奉纵横向啊度/MN-m-1二系纵横向刚度ZMN・nr】(a):系弹簧纵向布置(b)1系弹簧横向布置图2:系弹簧布置方式对横向平稳性指标的影响2T602.23.R6二奉纵横向啊度/MN-m-1二系纵横向刚度ZMN・nr】(a):系弹簧纵向布置(b)1系弹簧横向布置2T602.23.R6.5_4.3■7O-二系垂向刚度二系垂向刚度/MN.nr(a)-系弹簧纵向布置(b)二系弹簧横向布置图3二系弹簧布置方式对垂向平稳性指标的影响二系垂向刚度3.3其他辅助气动控制装置HXD1型机车辅助气动控制装置用来改善机车运行，确保行车安全。HXD1型机车制动系统包含撒砂控制、轮喷控制、喇叭控制等辅助控制功能。撒砂控制、轮喷控制靠空气管路柜中撒砂控制模块、轮喷控制模块实现；喇叭控制功能通过设在机械间的辅助控制单元模块实现。4结束语通过采用性能进一步提升的新型主压缩机、主干燥器以及无油活塞压缩机、辅助空气干燥系统等新技术,HXD1型机车风源系统提供的压缩空气的质量完全满足制动系统及其他用风设备的要求。计算机控制技术的运用及模块化的设计，突破了传统模式，进一步提高了系统的通用性和可靠性，完全满足重载货