1、南車株洲電力機車有限公司裝用自主研發牽引變流器和網絡控制系統的HXD1型機車總體介紹機車開發部：顏寧目目 錄錄概述機車主要特點技術參數設備布置子系統簡介機車主要屏柜生活設施及新增設備裝用自主研發牽引變流器和網絡控制系統的HXD1型電力機車裝用自主研發牽引變流器和網絡控制系統的裝用自主研發牽引變流器和網絡控制系統的HXD1HXD1型電力機車型電力機車裝用自主研發牽引變流器和網絡控制系統的HXD1型電力機車裝用自主研發牽引變流器和網絡控制系統的裝用自主研發牽引變流器和網絡控制系統的HXD1HXD1型電力機車型電力機車裝用自主研發牽引變流器和網絡控制系統的裝用自主研發牽引變流器和網絡控制系統的HXD

2、1HXD1型電力機車型電力機車概述一概述 為進一步掌握大功率八軸交流傳動貨運電力機車關鍵技術，提升軌道交通裝備國產化水平，株機公司進行裝用自主研發牽引變流器和網絡控制系統的HXD1型機車的研究。u研制歷程 2011年3月21日項目啟動 2011年8月12日通過了電傳動系統方案評審 2011年10月通過總體技術方案評審 2012年02月首臺車落車 2012年4月 2012年6月完成整車型式試驗 2012年7月 2012年12月完成整車運用考核深度國產化的特點n相同點機車基本結構主要技術參數與HXD1型機車保持不變牽引變壓器、牽引電機和轉向架等與HXD1型機車相同n不同點具有時代氣息、富含中國元素

3、的車體頭型設計國產產品的牽引變流器和控制系統軸重為25t，采用軸控控制技術，粘著利用率更高慣性質量問題進行了技術提升安裝了車載安全防護系統（6A系統）全新司機室與既有與既有HXD1型電力機車主要差異點型電力機車主要差異點 序號既有既有HXD1HXD1型電力機車型電力機車深度國產化深度國產化HXD1HXD1型型電力機車電力機車備注1機車軸重為23t和25t軸重可調模式機車軸重為25t模式原軸重調節壓車鐵的重量主要用于增加車體強度2機車頭型為西門子傳統頭型新設計頭型根據中國鐵路特點優化3進口西門子主變流器，架控方式國產主變流器，軸控方式參數與接口基本保持一致；變流器模塊在HXD1C型機車上有成熟應

4、用4控制系統采用進口的西門子SIBAS32系統控制系統采用國產DTECS網絡控制系統在HXD1C型機車上有成熟應用5車體縱向壓縮載荷和拉伸載荷均為2500kN車體縱向壓縮載荷為3000kN，縱向拉伸載荷為2500kN車體強度提高6操縱臺采用西門子傳統模式采用符合規范化司機室要求的操縱臺全新司機室725KV高壓電纜總成采用雙T型頭連接方式25KV高壓電纜總成采用單T型頭連接方式在HXD1B、HXD1C型機車上有成熟應用與既有與既有HXD1型電力機車主要差異點型電力機車主要差異點 序號既有既有HXD1HXD1型電力機車型電力機車深度國產化深度國產化HXD1HXD1型型電力機車電力機車備注7變壓器無

5、防落裝置、無壓力釋放閥變壓器設置防落裝置、有壓力釋放閥保護提升安全性、增加變壓器安全保護功能，在HXD1B、HXD1C型機車上有成熟應用8DC24V頭燈DC110V 250W 雙氙氣燈已在HXD1B、HXD1C型機車成熟運用9緊急放風閥為按鈕式，安裝在副司機側窗下緊急放風閥采用機械式，安裝在司機室后墻。更符合運用習慣，已在HXD1B、HXD1C型機車成熟運用10無司機室風扇安裝司機室風扇根據現場運用需求增加11衛生間為真空抽吸式衛生間為重力沖水式已在HXD1B、HXD1C型機車成熟運用12機車安裝遠程無線重聯裝置預留遠程無線重聯裝置接口13無6A系統安裝6A系統新增安全監控防護設備機車主要特點

6、二用途與環境u用途：鐵路干線用牽引貨物列車。u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2500 m 在海拔不超過1400m、環境溫度（遮蔭處）不高于+40情況下 機車能夠連續在滿功率狀態下運行。 環境溫度（遮蔭處） -40+40 月平均最大相對濕度（該月月平均最低溫度不低于25）90 % 環境條件：能承受風、雨、雪、煤塵和偶有沙塵暴 。 設備布置：整車為雙司機室結構、機械間設備按斜對稱布置、中間走廊結構、采用預布線和預布管設計； 轉向架：采用兩臺低位牽引的(B0-B0) 轉向架 制動系統：采用CCB制動系統/DK-2制動系統 通風方式：機車采用獨立通風方式 車體：車體采

7、用整體承載結構型式，全部由鋼板及鋼板壓型件組焊而成的全鋼焊接結構機車主要特點 主電路：采用先進的水冷IGBT國產變流器 輔助電路：機車輔助電路采用輔助逆變器供電（集成在主逆變器中）；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）兩個模塊構成 ,可實現100%故障冗余；可實現在過分相時不間斷供電。 控制網絡：采用國產化的微機控制技術，實現網絡化、模塊化，使機車控制系統具有控制、診斷、監測、傳輸、顯示和存儲功能，控制網絡符合IEC 61375電氣鐵路設備 第1部分：列車通信網絡的標準要求。 機車主要特點 重聯控制：通過WTB總線進行兩臺機車重聯控制及顯示功能，預留遠程重聯控

8、制系統（LOCOTROL）的安裝接口。 安全防護：機車上設有高壓安全聯鎖裝置；具有先進的智能化診斷功能和導向安全功能 ； 電磁兼容：滿足EN50121 標準要求。 其它:機車安裝有乘務員休息設施。機車主要特點技術參數三機車主要技術參數u 電流制：25kV、50Hz網壓在17.5kV31 kV范圍內，機車功率發揮情況見下圖。機車主要技術參數u軌距:1435mmu軸式:2(Bo-Bo)u機車整備重量:2100+1-3%tu軸荷重:25tu尺寸限界：符合GB146.1-83標準軌距鐵路機車車輛限界的要求u車鉤中心線距軌面高度為(新輪)880mm 10 mm機車主要技術參數u受電弓降下時距軌面高度46

9、90mm(新輪)u受電弓工作高度滿足 5200mm 6500mmu齒輪箱底面距軌面高度不小于（新輪）120mmu機車排障器距軌面高度110mm10mm (在踏面允許磨耗范圍內可調)u轉向架掃石器距軌面高度30mm (在踏面允許磨耗范圍內可調)機車主要技術參數u機車主要尺寸 機車前后車鉤中心距35240mm 單節車的車鉤中心距 17611mm 機車車體寬度3100mm 機車最大寬度3248mm 機車車頂距軌面高度4003mm 機車轉向架中心距（單節車）9000mm 機車轉向架固定軸距2800mm機車牽引特性u 技術參數機車輪周牽引功率（持續制）9600kW機車輪周電制動功率（持續制）9600kW

10、機車起動牽引力760kN機車最高運營速度120km/h持續速度65km/h機車持續制牽引力532kN機車最大制動力461kN機車牽引特性牽引特性曲線機車電制特性電制動特性曲線坡道（千分數）3000t4000t5000t6000t7000t8000t9000t10000t11000t12000t0可坡起；均衡速度120km/h可坡起；均衡速度120km/h可坡起；均衡速度120km/h。可坡起；均衡速度120km/h。可坡起；均衡速度120km/h?？善缕?；均衡速度120km/h?？善缕穑痪馑俣?16km/h?？善缕穑痪馑俣?11km/h?？善缕?；均衡速度106km/h?？善缕?；均衡速度10

11、2km/h4可坡起；均衡速度120km/h可坡起；均衡速度114km/h可坡起；均衡速度99km/h?？善缕?；均衡速度88km/h。可坡起；均衡速度79km/h。可坡起；均衡速度71km/h?？善缕穑痪馑俣?5km/h?？善缕?；均衡速度56km/h。不能坡起；均衡速度46km/h。不能坡起；均衡速度37km/h。6可坡起；均衡速度115km/h可坡起；均衡速度95km/h?？善缕穑痪馑俣?1km/h?？善缕穑痪馑俣?1km/h?？善缕穑痪馑俣?0km/h。不能坡起；均衡速度46km/h。不能坡起；均衡速度32km/h。不能坡起；均衡速度18km/h。8可坡起；均衡速度100km/h可坡

12、起；均衡速度81km/h?？善缕?；均衡速度68km/h。可坡起；均衡速度51km/h。不能坡起；均衡速度32km/h。不能坡起；均衡速度13km/h。10可坡起；均衡速度87km/h?？善缕?；均衡速度69km/h。可坡起；均衡速度48km/h。不能坡起；均衡速度25km/h。12可坡起；均衡速度77km/h?？善缕?；均衡速度56km/h。不能坡起；均衡速度27km/h。牽引能力分析牽引能力分析機車主要技術參數u功率因數( )：0.98u機車總效率0.85u機車能以5km/h 速度安全通過R=125m 的曲線，并能 在R=250m 的曲線上進行正常摘掛作業。u 機車重聯控制功能 機車具有通過WT

13、B總線進行兩臺機車重聯控制及顯示功能。設備布置四機車設備布置機車設備布置 由兩節完整的單司機室4軸機車通過機械和電氣重聯的形式組成的八軸機車，故機車的設備布置與通風系統以單節車為單元。其設備布置采用中間走廊、先進的模塊化結構設計，以便有效地縮短組裝時間，使系統和部件能獨立的在機車外進行預組裝和預試驗。 機車設備布置機車設備布置全車設備布置可分為： 車頂設備布置 機械間設備布置 司機室設備布置 車下設備布置 輔助設備布置車頂設備布置n 單節機車頂蓋(4個)上均相應布置有： 受電弓（1個） 真空主斷路器（1個） 、接地開關（1個） 高壓隔離開關（1個） 高壓電壓互感器（1個） 避雷器（1個） 高壓

14、穿墻套管及電纜總成（1套） 登頂門、支撐絕緣子及天線等。 車頂高壓設備機械間設備布置司機室設備布置n 整車有兩個司機室，單節機車設有1個司機室，兩個司機室的布置基本相同n 司機室的結構和設備布置符合人機工程學的要求和美學原理n 司機室整個操縱臺進行模塊化設計,具有友好的人機界面，便于司機操作和日常的檢查維修,能夠實現單司機執乘。司機室設備布置司機室設備布置 整個操縱臺進行模塊化設計，分成臺面板組成、左柜組成、中柜組成、右柜組成和主、副司機腳踏組成。司機操縱位布置有所有與運行有關的操縱裝置、儀表、顯示裝置、各類開關按鈕等。 司機室設備布置司機室設備布置司機室設備布置司機室設備布置車下設備布置車下

15、設備布置n 1）B0轉向架（2臺）；n 2）主變壓器（1臺）；n 3）蓄電池柜（2個）；n 4）控制回路庫用插座（1個）；n 5）輔助回路庫用插座（2個）；n 6）行燈插座（2個）；n 7）車底燈（4個）；n 8）機車電子標簽（1個）。車下設備布置車下設備布置子系統簡介五電氣系統u主傳動系統特點：采用交直交傳動大容量臥式變壓器三相鼠籠式異步牽引電機IGBT水冷變流器電氣系統u 主電路采用由IGBT模塊組成的四象限整流器和逆變器對牽引、再生制動和輔助供電系統實行連續控制。主電路 主變壓器4 個獨立的次邊牽引繞組分別向4 個四象限整流器供電，每2個四象限整流器并聯輸出，共用一個中間直流回路。每個中

16、間直流回路同時向3個電壓型PWM 逆變器（2個牽引逆變器和1個輔助逆變器，輔助逆變器集成在牽引變流器柜中）供電，每個牽引逆變器向一個轉向架的1臺異步牽引電動機供電，實現牽引電機軸控。 主變流系統主變流系統 牽引變流器是在HXD1C機車牽引變流器的基礎上進行了設計改進，具有良好的電源品質，性能穩定、可靠。具體性能如下：n變流器模塊采用IGBT模塊(3.3kV/1200A)；n采用軸控方式，具有良好的粘著性能；n過分相時輔助電源系統正常工作；n完全主輔集成的一體化設計；n通用模塊化設計，水冷散熱。電氣系統機車輔助電氣系統由集成在牽引變流器內的輔助逆變器供電。兩個輔助逆變器分別從牽引變流器的一路中間

17、直流環節取電，通過濾波變壓器和一組濾波電容器濾波后向兩個三相支路供電。機車輔助電源系統采用冗余設計，在正常情況下，能夠分別向輔助系統提供VVVF和CVCF電源。當一組故障時，另一組向輔助系統供電，此時工作在CVCF方式 。具有庫用輔機起動、庫內動車功能。輔助電氣系統n 三相變頻變壓支路，負載包括牽引通風機組和冷卻塔通風機組；n 440V/60Hz 三相恒頻恒壓支路，負載有壓縮機、水泵、油泵、空調、蓄電池充電機、440V/230V 變壓器等；n 230V/60Hz 單/三相交流支路，負載包括電爐（插座）、前窗玻璃加熱器、屏柜加熱器等；n 直流負載支路，負載包括照明燈、輔助壓縮機、冰箱、230V/

18、50Hz電腦電源電源等電氣系統u控制電源電源品質：直流110V蓄電池容量為170Ah充電機具有溫度補償功能給控制系統提供電源轉換DC24V給照明、儀表電路供電電氣系統u機車主電路、輔電路、控制電路在各種工況下均具有可靠的短路、過載、接地、過壓、欠壓、過熱、空轉、滑行以及通風、油流系統的故障保護功能，并在司機室微機顯示屏上顯示故障內容及有關故障處理提示。u機車安裝智能化診斷系統，能對主電路、輔助電路、控制系統以及空氣制動系統的故障進行診斷和安全導向。在重聯狀態下，從控機車的狀態及故障信息能在主控機車顯示。電氣系統控制系統的組成WTB/MVB網關模塊GWM(含CCU)記錄存儲模塊ERM數字量輸入模

19、塊DIM 數字量輸入輸出模塊DXM 模擬量輸入輸出模塊AXM微機顯示屏IDU等電氣系統控制方式：u列車級控制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MVBu分布式控制技術，分布采集及執行中央集中控制與管理的模式u通過MVB與傳動控制單元TCU、制動控制單元BCU等進行通信控制系統拓撲圖電氣系統u采用整體承載的框架式焊接結構。u頂蓋為可拆卸頂蓋。u車體設有救援用的吊車銷孔，與轉向架之間設有備用的連接裝置，可將車體同轉向架整體吊起。u車內中央走廊寬度不小于600mm。u車體及安裝在車體外部的各種設備和門、窗、蓋等均嚴密，能防止雨雪侵入。車體車體車體車體車體轉向架Page 55u 轉向架的特點：Bo-Bo轉向架低位牽引桿牽引裝置滾動抱軸承傳動輪盤制動整體免維護軸箱軸承等轉向架組成轉向架制動系統Page 57uCCB/DK-2機車電空制動系統u緊急制動距離要求在平直道上，時速1