机车设备布置与通风

2电传动机车设备布置与通风第一节概述电传动机车上有许多的电机、电气设备及其他元器件，在总体规划时，为了方便制造和检修，常把零散的元器件组合成相对独立的单元，在总体布置就是把这些设备和单元进行一个合理的定位。一机车设备的要求（1）重量分配均匀。目的在于使机车的轴重均衡，牵引力能充分发挥出来。通常首选两端对称或斜对称布置。（2）安装和维修方便。设备应尽量采用标准化、模块化的设计原则进行设计和布置。便于车下组装和车上吊装，结构紧凑，易于接近，维护方便。特别是在运用过程中需要经常接近的设备，应该留有足够的作业空间。（3）安全。凡危及人身安全的设备，例如高压设备，要有相关的防护措施及警示标志，不耐热的设备和部件，应远离或隔离热源。（4）经济。设备布置时要充分利用空间缩短车体长度，按主电路走向布置相应设备，使大截面的电缆或母线尽可能短，少迂回或不迂回；风管、风道尽量短，以简化施工，节约用料。（5）舒适。对于司机室设备布置，在设计上应符合造型设计和人机工程的要求，人机之间的作业范围合适，操作方便，视线角度合理，有良好的瞭望和采光条件，易于正确观察显示屏、仪器仪表及信号灯指示。留出必要的工作和生活空间，尽量减少司机室噪声。对于某些部件需兼顾机车维修时检修人员的操作舒适性。二通风冷却系统通风冷却系统是专为冷却牵引电动机和电器而设置的。该系统由通风机、进排风道以及空气滤清装置等组成。按通风系统的结构特征可做以下各种分类。（1）按通风机的布置分类：有自通风式和独立通风式两种。前者指通风机在牵引电动机内部，安装在电机轴上；后者指通风机与电机分开安装。（2）按通风空气进口位置分类：有车内进气式和车外进气式。后者又分为车顶上方进气和侧壁进气。侧壁进气又分为单侧进气和双侧进气。车外进气式通风冷却系统要预先考虑到在恶劣气候条件下改为车内进气的临时措施。（3）按通风系统的供风方式分类：有独立式、集中式和混合式三种，如图所示。机车电机通风系统供风方式（a）单独式（b）混合式（c）集中式4-牵引电动机5-集中通风机1-通风机2-整流装置3-牵引发电机 图a中，整流装置、牵引发电机和牵引电动机各有单独的通风机供给冷空气。图b中牵引发电机和整流装置各有一台通风机供给冷空气，而两组牵引电动机则分别由一台通风机集中供给冷空气。我国DF4型内燃机车采用类似这种通风方式，其不同点在于前通风机进风口处首先冷却硅整流柜，然后再冷却三台牵引电动机。图c中内燃机车上牵引发电机、整流装置和牵引电动机均由一台集中通风机供风。第二节DF4B型内燃机车的设备布置及通风一内燃机车基本构造内燃机车在构造上包括发动机、传动装置、车体和车架、转向架及辅助装置五大部分。1.发动机是机车的动力装置，其作用是将燃料的化学能转变为机械功。内燃机车采用柴油机，即利用燃油燃烧时所产生的燃气直接排动活塞做功。因此，一般所说的内燃机车是指柴油机车。2.传动装置的作用是将发动机的机械功传给转向架，力求发动机的功率得到充分发挥，并使机车具有良好的牵引性能。功率较大的内燃机车的传动装置有液压传动和电传动两种，内燃机车相应称为液力传动内燃机车和电传动内燃机车，它们在结构原理、运用维修上均有较大区别。3.车体和车架是机车安装各大部件的基础，并能保护各种设备免受外界条件的干扰；此外，也形成了乘务人员的工作场所。4.转向架的作用在于：受机车上部重量；将传动装置传递来的功率实现为机车的牵引力和速度；保证机车运行平稳和安全。5.辅助装置的作用是保证发动机、传动装置和转向架的正常工作和可靠运行。内燃机车的辅助装置主要包括以下几个系统：（1）燃油供给系统；（2）预热及冷却水系统；（3）机油系统；（4）空气管路、制动及撒砂系统；（5）电控和照明系统。此外还有辅助驱动装置、信号装置、通风装置、防寒设备、灭火器以及常用工具等。二设备布置中国北车大连机车车辆公司先后研制了DF4B、DF4C、DF4D型干线及调车机车，形成了DF4系列机车。以DF4B型交-直流电传动内燃机车为例介绍，该型机车为柴油机标定功率为2650kW的干线客、货运两用机车，总体布置如图所示。机车上部有第I司机室、电器室、动力室、冷却室、第II司机室，机车下部有前后转向架、燃油箱、蓄电池箱、总风缸等。前后司机室均设有操纵台。操纵台上安装有司机控制器、空气制动机制动阀、各操纵按钮、仪表和信号显示装置等。司机室内还设有两个司机座椅、暖风机、电风扇、电炉等设备。为便于瞭望，司机室前方和两侧均设有玻璃窗，前方玻璃窗外面设有刮雨器，侧窗可以手动起落。在司机室后壁上装有手制动手柄，上部有行李架。在第Il司机室后壁的手制动装置上方还设有圆形玻璃窗，以便观察冷却风扇的工作状态。动力室内主要装有16240ZJB柴油机和TQFR-3000型三相交流发电机机组，以及为它工作服务的空气滤清器、燃油滤清器、燃油输送泵、起动机油泵、冷却水系统的管路和阀类、膨胀水箱等。动力室的左后角安装着水管立式预热锅炉及其控制柜、预热系统循环水泵、辅助机油泵等。动力室侧壁上装有车体通风机，可以及时排出动力室的烟气并散发热量。电器室内装有电阻制动装置、电器柜、励磁整流柜、辅助传动机构的起动变速箱、起动发电机、励磁机、测速发电机和前转向架牵引电动机的通风机、空气制动系统的分配阀、作用阀、三相装置控制柜、工具箱等。电器室内还设有通往车顶的人孔和梯子。冷却室上部呈V形排列着两排散热器，在V形夹角中装有用液压马达驱动的吸风式冷却风扇。外界空气从车体两侧的百叶窗吸人，经散热器后从顶部百叶窗排出。在散热器组下部车架上安装有静液压变速箱（附装液压油泵）、后转向架牵引电动机通风机、机油滤清器、机油热交换器、两台电动空气压缩机（NPT5型）等。车架下部中央吊装着燃油箱。燃油箱的两侧安置12组酸性蓄电池（共48个单节）串联构成蓄电池组，其总电压为96V。燃油箱的前、后端装有总风缸。机车两端装有牵引装置，用于机车和车辆的自动连结和分解、传递机车牵引力及承受来自车辆的冲击力。车钩采用改进型的下作用式车钩。机车的走行部由两台可以互换的三轴转向架组成。转向架的各轮对分别由牵引电动机驱 动，轮对产生的牵引力经转向架、车底架传给车钩和后部的车辆。DF4B型机车车体采用框架式侧壁承载，是一个全焊的钢结构，由侧墙、顶棚、车底架、四组内部隔墙和两端司机室组成。为便于乘务和检修人员工作，除司机室开有侧门外，在动力室的两侧也开有侧门。在电器室、动力室和冷却室的顶部均有活动顶盖，以便吊装部件。车体外皮是2.5mm厚的钢板，内表面喷涂保温阻尼材料，用以防振、隔声和隔热。机车各机组功率传递情况是：柴油机-发电机组的功率输出端经弹性法兰并通过万向轴与起动变速箱连接，以驱动起动发电机、励磁机和前转向架牵引电动机通风机；柴油机自由端则通过传动轴与静液压变速箱连接，以驱动两个静液压泵，并通过尼龙绳传动轴带动后转向架牵引电动机通风机。当起动柴油机时，起动发电机作为电动机，由96V蓄电池组供电，通过起动变速箱带动柴油机起动。柴油机起动后，起动发电机自动接成他励发电机工况，转变为辅助发电机，由柴油机带动它旋转，并通过电压调整器使其输出电压恒定在110V（DC），向空气压缩机的电动机及其他电动机供电，并对蓄电池充电。当机车牵引时，起动发电机还向整个控制回路和励磁机供电。牵引发电机产生的交流电经过硅整流装置全波整流，供给直流牵引电动机，牵引机车运行。当机车在长大下坡道上运行或要减速运行时，需对列车施行制动。DF4B型内燃机车具有空气制动和电阻制动两种制动方式。电阻制动是使牵引电动机变为发电机，将列车动能转为电能，然后输给制动电阻，将电能转换成热能散发掉。使用电阻制动可以节省闸瓦和减少车轮踏面磨耗，并可提高列车在长大下坡道上的运行速度。随着列车速度降低，电阻制动的制动力减小，电阻制动必须与空气制动配合使用。柴油机的油水冷却是通过静液压系统带动风扇来实现的，由于对柴油机气缸冷却水温与增压空气、机油的冷却水温要求不同，机车的冷却水系统分为两个独立的循环系统：高温水系统和低温水系统。它们的循环水路如下：高温水系统（柴油机水系统，24组散热器）：柴油机高温水泵柴油机、增压器冷却水腔散热器柴油机高温水泵。低温水系统（中冷器、机油热交换水系统，32组散热器）：柴油机低温水泵中冷器机油热交换器散热器静液压油热交换柴油机低温水泵。安装在动力室顶部的膨胀水箱，处于冷却水系统的最高位置，并有管路分别与两个冷却水系统相连，以便随时补充这两个系统因汽化和漏泄而损失掉的水。三内燃机车通风冷却系统内燃机车辅助系统是保证机车柴油机、传动装置、走行部、制动装置与电气控制设备等正常运转，以及乘务人员正常工作条件的各项装置。它是内燃机车必不可少的重要组成部分。内燃机车辅助系统包括：冷却系统、机油系统、燃油系统、压缩空气系统、通风装置、空气滤清系统、预热系统、辅助驱动装置、撒砂装置以及为改善乘务员工作条件的各种设备。内燃机车冷却系统，就其冷却方式的不同，大体可分为通风冷却系统、柴油机水冷却系统、增压空气冷却系统及各类油（机油、液力传动工作油等）的冷却系统。除通风系统与空气有关外，其余各系统均与水有联系。因此亦将其余各系统统归于水冷却系统内。所以，内燃机车的冷却系统可概括分为通风冷却系统和水冷却系统两类。 第三节SS3B型电力机车的设备布置及通风电力机车基本构造电力机车是由电气系统、机械系统和空气管路系统三部分组成的。（1）电气部分指机车上的各种电器设备及连接导线。（2）机械部分指机车转向架和车体。我国机车主要采用的是两台转同架（三轴或二轴），每根车轴由一台牵引电动机进行驱动。轴式为C0-C0（三轴）或B0-B0（两轴），C表示三根轴，-表示两台转向架互不相连，下标0表示每根轴有自己的驱动牵引电机。机车重量（垂向力）传递主要是车体连同所装设备的重量通过每台转向架上的两个中央支承和4个旁承传到转向架的枕梁和侧梁上；再由弹簧悬挂装置将这些载荷经轴箱均匀分配到各车轴，经车轮传到钢轨上。牵引力或制动力纵向力)从钢轨开始，车轮经轴箱，轴箱拉杆传到转向架的构架上，再由中央支承传给装在底架上的自动车钩，对列车进行牵引或制动。（3）空气管路系统指风源、控制气路、辅助气路和制动气路四部分空气压缩机产生压缩空气储存在主风缸中，作为列车制动和各种气动机械风源。一SS3B型电力机车的特点SS3B型电力机车轴式为（C0-C0），牵引电动机对称地布置在两个转向架上，安放的位置为各端前方同向抱轴悬挂，这样布置可以减少机车的轴重转移，同时也方便于两个转向架互换。其余的电气设备都布置在机车上部。车内设备以平面斜对称布置为主，只有少数设备重叠安放，设备成套安装，有利于制造和互换维修。为方便称呼起见，机车内部划分为7个室，机车中部为变压器室，向机车两边划分为I、II端高压室，I、II端辅助室，I、II端司机室，两侧有连通全车的贯穿式走廊，走廊地板下画是走线槽，电器设备多布置在各室内，尚有一些设备布置在车顶及其他部位。全车设备概况如图所示。二SS3B型电力机车的重要设备组成1司机室设备布置司机室是电力机车司机工作的场所，室内设备的作用为：操纵机车；监视机车各部分运行情况；反映机车运行速度；运行前方信号复示；调节工作环境温度；方便生活等。设备以正副司机为中心作合理布置，以便于操作，减少疲劳，增加舒适度。司机室左侧设置正司机操作台、空气制动机，右侧设置副司机操作台、紧急放风阀。司机室设备布置简图如图所示。 2辅助室设备布置辅助室与司机室相邻，室内以辅助设备为主，两端设备是对称布置的。辅助室内的设备有XPX028M-4型劈相机，YYD280S-6/NPT5-A型空气压缩机组，YFD280S-4/13-50-N06型离心式通风机组（用来冷却平波电抗器机牵引电动机）。平波电抗器坐落在风柜上，器身外罩铝制风筒，风柜和风筒构成强迫风冷的通道，铝风筒又起屏蔽漏磁的作用。低压电器柜是安装辅助电路及控制电路控制电器的屏柜。在I、II端自动信号装置和辅助压缩机组的安装架上方，装有辅助保护装置，保护辅助单相过流。以上设备I、II端辅助室各一台。在劈相机和压缩机组电动机上方，I端装自动信号装置而II端装辅助压缩机组，该机组由I2-II2型直流电动机（A-10B）型空气压缩机组成，在机车升弓受电因风压不够时，依靠蓄电池供电使辅助压缩机组工作打风，使机车升弓和闭合主断路器，以获得25kV电源，再又主压缩机打风给系统充风。辅助压缩机组就近装有电源控制开关和风压表，便于操作。3高压室设备布置高压室介于辅助室和变压器之间。室内以高压电器设备为主，两端设备对称布置，高压室设备布置如图所示。高压室装有高压电器柜、制动电阻柜、硅整流装置柜、通风机组、控制柜（I端）和气 阀柜（II端）。硅整流装置柜的风柜中以及制动电阻柜的过渡风道内，分别装有风速继电器。高压柜从上至下装有磁场削弱电控阀，磁场削弱电阻器，线路接触器，磁场削弱接触器，直流电压互感器（I），磁场电空接触器（II），牵引电机隔离开关，牵引过流继电器制动过流继电器，低速制动接触器（上方附加电阻，左下方控制电控阀位置转换开关），主电路接触保护装置（I），主电路应用转换开关（II），接线，插座板。4变压器室设备布置变压器室位于机车中部，主要安装TBQ3-7000/25型牵引变压器及其附件，以及阻容保护装置。牵引变压器既大且重。就其应占安装空间和机车重量分配来说，把牵引变压器布置在机车中部是合适的，变压器室的平面为牵引变压器单独占有，其他电器器件则以牵引变压器为支撑安装。因此变压器室的设备都集中安装在牵引变压器上，设备组装、母线导线配置，都可以在地面完成，然后整体吊装上车。牵引变压器与车体的连接，由变压器箱体伸出的裙边垫上减震橡胶垫，再用螺栓紧固在车体底价上。牵引变压器本身的高度，有将近一半落在车体底架的下部，这样有利于降低机车重心。变压器室设备布置如图所示。5车顶设备布置车顶设备属高压户外电器设备，既要满足机车电气性能的要求，还要具有抗风、沙、雨、雪侵袭以及防污染的能力。车顶两端各装一台TSG1-600/25型单臂受电弓，受流滑板中心线与转向架中心线相对应，以减小机车运行时受电弓滑板与接触网的偏移值，提高受电弓运用可靠性；两台受电弓通过车顶母线并联，受电弓和车顶母线都用25kV高压绝缘子支撑。车顶中部装有一台TD21-200/25型主断路器，这是机车的总开关，承担机车正常工作时电路的分、合闸，以及机车主、辅电路故障时的最终保护性分闸。在主断路器弧接触头和隔离开关之间，装有大气过电压保护氧化锌避雷器，型号为Y10W1-42/105TP，冲击保护电压值为90kV；无论主断路器处于合闸或分闸状态，都能起到大气雷击过电压保护作用；在主断路器带强电分闸时，如产生过大的操作过电压，也将起到保护作用。与主断路器相邻处装有一台TBL-25-200/5型穿墙套管电流互感器，由它把机车从接触网受流的电源引入车内，并与电流继电器配套构成机车短路保护装置；当一次电流达400A时，继电器动作使主断路器分闸。注意：车顶设有人孔天窗，乘务员确认接触网停电后可由此上车顶进行检查和维修作业，为了保证安全，天窗设有电气连锁装置，当打开大窗时，受电弓控制电路被切断，无法升弓，同时天窗将车顶25kV电路接地，以确保安全。在变压器室立柱上装有门连锁保护阀，在关闭变压器及高压室后，保护阀动作锁住两室门，同时在天窗关闭后方能构成升起受电弓的条件。 三SS3B型电力机车通风系统SS3B电力机车采用车体通风方式，进风口由侧墙上214块立式百叶窗组成，有同样数量的无纺编织过滤器，机车百叶窗进风有效面积计算值为19m，各百叶窗进风口风速约2为1.2m/s。SS3B型电力机车通风系统示意图如图所示。机车通风系统按主要冷却对象分类划分，有三人通风支路。1牵引通风支路该系统进风口是车体百叶窗，其后有两种类型的通风支路。一种为风由平波电抗器吸入并带走热量，然后经通风机组加压输出，由两路风道对1、2（或5、6）位牵引电动机冷却，再从牵引电动机非换向器排向大气。另一种为风由硅整流器装置吸人并带走热量，然后经通风机组加压输出，由一路风道对3（或4）位牵引电动机冷却，从牵引电动机非换向器端排向大气；另一路风道直接排大气，这样处理是为了减小通风机输出阻力，提高通风机出力，保证牵引电动机有足够的风量。牵引通风支路都采用电动离心通风机组鼓风，全车共有4台。2制动通风支路该支路由通风机，过渡风道、制动电阻柜组成一个独立的通风支路，由车底下方吸入空气，经通风机，过渡风道直接吹向制动电阻，热风由车顶活动百叶窗排向大气，该通风支路采用TZTF6.0（A，B）型轴流式电动通风机，全车有4台。3变压器通风支路由牵引变压器油散热器和TZTF6/0（C）型轴流式电动通风机组成一个独立的风道，风由车内吸人，经通风机、冷却散热器排向车底大气空间，变压器油是经油泵循环，在散热器进行热交换的方式冷却的。由上述三条通风支路可见，热风都是排向大气，而进风的途径则有两种，牵引和变压器通风支路，都由车体侧墙百叶窗获得风源，也就是风进气车内后，自行分配进人这两条通风支路；而制动通风支路的风，是直接由大气吸入风道而不经过车内通道。 第四节HXD1型机车设备布置与通风系统一HXD1型机车设备布置特点HXD1型电力机车是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8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，设备布置的主要特点如下：（1）牵引通风机采用斜对称布置，便于均衡机车轴重；（2）机车的电气柜采取了适当集中、合理化布置的方式，例如：对于微机控制系统的核心CCU模块和司机需要经常操作一些的开关、按钮等分别设置在司机室内的两个后墙柜内。低压柜采取了功能化模块设计，左边是与低压区相关的自动开关，均安装在柜门上，便于司机操作；右边为高压区，集中了辅助系统大部分高压设备，并根据防寒的要求设置了加热电阻；（3）机车的主变压器、滤波电抗器置于同一油箱内，位于机车中部，下悬于底架下，以降低机车重心；（4）蓄电池安装在主变压器的两侧，便于检修和维护；（5）机车采用先进的油水冷却设备来冷却变压器油和主变流器水，散热器采用共体分层模式，充风利用空间并提高了冷却效率；（6）机车机械间内布管和布线采用先进的预布式中央管排和中央线槽方式，中央管排和线槽安装在中央走道下，美观且便于安装和维护。驱动系统的动力线则安装在走道两边的设备安装架内，使动力电缆与控制及信号线有效地分离，以保证控制系统的可靠性；（7）机车通风系统为独立式通风系统，机车运行时机械间保持微正压工况，整车的通风可分为4个部分：牵引电机通风系统；变压器、变流器冷却用油水冷却塔通风系统；辅助变压器柜及车内通风系统；司机室空调通风系统。4个通风系统相互独立，互不影响；（8）机车上装备有卫生间、冰箱、微波炉、床等必要的生活设施。二HXD1型机车的重要设备组成1司机室设备布置司机室及操纵台的设计考虑了人机工程学，既保证机车乘务人员有舒适的工作环境，又能清楚地了望信号和观察仪表、显示屏，且方便操作。司机室的设计适应单司机操作的要求。在司机室内布置有两个司机座椅供乘务人员使用，座椅具有前后调节、体重调节、角度旋转等功能。司机室的设备布置基本可以分为7个部分：操纵台、前墙设备布置、左侧墙设备布置、右侧墙设备布置、司机侧后墙柜、副司机侧后墙柜、顶棚设备布置，见图。司机室设备布置 1左侧墙设备布置；2操纵台；3前墙设备布置；4司机座椅；5右侧墙设备布置；6副司机侧后墙柜；7司机侧后墙柜司机操纵台的布置为左手控制空气制动，右手控制牵引和电制动，见图操纵台1车间通讯装置送话手柄；2风笛按钮（高音）；3无人警惕装置瞬动开关；4记点灯；5后备空气制动阀；6电子制动阀（EBV）；7制动/LOCOTROL显示屏；8监控显示屏；9扳钮开关；10双针力矩表；11紧急按钮；12双针速度表；13监控解锁按钮；14过分相按钮；15司机控制器；16微机显示屏；17风笛按钮（高音）；18综合通讯装置（LCIR）显示屏和通话手柄；19无人警惕装置瞬动开关；20语音箱；21综合通讯装置（LCIR）扬声器和打印机；22双针压力表（总风缸/列车管）；23车长阀；24双针压力表（制动缸）；25机车通讯装置；26空调控制面板；27低音风笛脚踏开关；28无人警惕装置脚踏开关；29撒砂脚踏开关；30烟灰盒；31刮雨器操作面板；32茶杯托架主司机侧扳钮开关的布置如图所示：主司机侧扳钮开关1主断路器控制开关；2受电弓控制开关；3主压缩机控制开关；4窗加热控制开关；5前照灯控制开关；6前照灯减光控制开关；7司机室灯控制开关；8仪表灯控制开关；9前辅照灯控制开关；10前标志灯控制开关；11后辅照灯控制开关；12后标志灯控制开关；13后车前照灯；14后车辅照灯；15后车标志灯副司机侧布置有一个高音风笛控制扳钮开关。操纵台左柜内布置有刮雨器的水箱，在操纵台的中柜内布置有空调装置，空调装置的控制面板位于中柜门。在操纵台的右柜内布置了接口箱，接口箱内的部件主要有紧凑型I/O和继电器等。在前墙布置有遮阳帘、窗加热玻璃、刮雨器等设备。左侧墙布置有活动侧窗及司机室灯控制按钮。右侧墙布置有活动侧窗、司机室灯控制按钮、车长阀和PC（微机）插座等。司机侧后墙柜设备布置有1中央控制单元（CCU）；2开关面板；3后墙暖风机进风口；4添乘 座椅；5后墙暖风机出风口；6行灯插座2机械间设备布置机械间设备布置注：1（1位）牵引风机；2压车铁；3蓄电池充电机；4低压电器柜；5卫生间（仅A节车）；6衣帽柜；7信号柜；8辅助变压器柜；9压车铁；10（3位）牵引风机；11主压缩机；12空气制动柜；13总风缸；14复轨器；15接地杆；16工具柜（B节其上装有微波炉和冰箱）；17床存放装置（仅B节车）；18（4位）牵引风机；19压车铁；20冷却塔；21主变流柜；22压车铁；232位）牵引风机；24车载无线通讯设备（A节OCU和CPM设备、B节车CIR设备）机械间内设备沿车内中间走廊两侧平行布置，采用导轨安装方式固定，两节车除生活设施和通讯信号设备外，其余设备和布置相同，见上图。主要设备的具体功能如下：（1）主变流器：主变流器采用先进的水冷IGBT模块，含有2个相互独立的主传动变流系统和辅助变流系统。主变流器从主变压器次边取电，通过4个四象限斩波器(4QC)向两个独立的中间电压直流环节供电。主传动三相逆变系统由两个相同的PWM逆变器组成，每个PWM逆变器为同一转向架上的两台牵引电动机供电。辅助变流系统由两个相同的PWM逆变器组成，为机车的辅助设备（例如，通风机、压缩机等）供电。4QC和逆变器采用相同的模块，所以具有互换性。（2）辅助变压器柜：含有辅助变压器，主变流器中辅助变流器模块的输出为其输入电源，经过辅助变压器进行电压调整后，为机车辅助系统所有负载提供三相电源。其冷却通风机除冷却辅助变压器外，还向机械间送风以保持机械间微正压。（3）牵引通风机组：牵引通风机由侧墙上的百页窗吸风后，经过独立的风道，然后将冷却风吹向牵引电机，带走牵引电机工作时产生的热量。（4）冷却塔：通过冷却塔通风机从车顶吸风，通过封闭的油回路冷却主变压器的油温，同时通过封闭的水回路冷却主变流器的水温。冷却塔上主要装有冷却塔通风机、油/水散热器、水泵、膨胀水箱、变压器副油箱等设备。（5）低压柜：由两部分组成，一部分装有各种接触器、自动开关、微机系统的SKS3模块和继电器等，主要是辅助电路和控制电路的控制电器。另一部分由加热电阻、温度开关、三相变压器（3AC440V3AC230V）、DC/AC逆变器和电容组成，主要是在低温情况下进行加热和使用库内电源时需进行相关的匹配操作。（6）卫生间：在A节机车的机械间装有用于司乘人员盥洗的整体卫生间。该卫生间由车上卫生间和车底的管道组成。车上卫生间是一个箱形壳体，卫生间装有座便器、洗手台、水箱、镜子、加热器、真空泵和污物箱等设备。整体卫生间的管道为其提供水路、气路的接入和排放以及污物的排放。卫生间内的污物箱是用于收集和存储污物的装置，它的内部装有液位开关、温度传感器和加热器等设备。污物的排放可以利用地面转储车采用真空抽吸方式或直接重力排放来实现。（7）蓄电池充电机：主要有两个功能，一是通过AC-DC整流，将机车辅助系统三相交流440V电源变为直流110V电源，为机车提供110V电源，并为蓄电池组充电；二是将机车上的直 流110V电源变为直流24V电源，为应急灯、仪表等设备提供电源。（8）空气制动柜：集成了CCBII制动机和空气管路系统相关部件以及MVB网络的相关接口，为机车空气制动的核心组成部件；在其上部还装有机车辅助压缩机和安全钥匙箱（BSV）。（9）信号柜：主要安装了机车的信号主机、LKJ2000监控、TAX2等机车安全装置等。（10）衣帽柜：用来存放乘务员的衣帽和其他私人物品。（11）工具柜：主要用来存放随车的工具和随车附件。在B节机械的工具柜上还装有微波炉和小冰箱。3车顶设备布置HXD1机车的车顶设备包括高压户外电气设备和通讯用的天线设备，高压户外电气设备既要满足机车电气性能的要求，又要有足够的高压绝缘性能和抵抗风、沙、雨、雪、低温等恶劣自然环境的侵害及雷电过电压袭击的能力。HXD1机车在设计时还充分考虑用户的重度煤尘污染和防寒的环境要求。车顶设备配置在司机室顶盖、顶盖1、顶盖2、顶盖3、顶盖4上，见图车顶设备布置1-受电弓；2-高压电压互感器；3-高压接地开关；4-主断路器；5-高压连接器；6-高压隔离开关；7-车顶母线绝缘子；8-避雷器；9-高压穿墙套管车顶高压电器集中安装在靠后端的一块活动顶盖（顶盖4）和后端墙上固定顶盖上，这些设备包括：受电弓、主断路器、高压接地开关、高压电压互感器、避雷器、高压隔离开关、高压穿墙套管、高压连接器、母线及支持绝缘子。在顶盖4上安装一台8WL0127-6YH69型受电弓、BVAC.N99型真空主断路器、BTE25.04型高压接地开关、4MT9111型高压电压互感器、YH10WT-42/105型金属氧化锌硅橡胶避雷器、GDIF25S型高压穿墙套管。在后端墙固定顶盖上装有BT25.04/1型高压隔离开关、LG2-400/25型高压连接器。受电弓安装设计时要求受流滑板中心线与转向架旋转中心线尽量一致，以减小机车运行时受电弓滑板与接触网的偏离值，提高受电弓的受流可靠性。主断路器是机车电源的总开关，承担机车正常工作时电路的分、合闸，在机车的许多故障情况发生时，起保护性分闸作用。在主断路器和高压穿墙套管之间，装有过电压保护用氧化锌避雷器，可以对雷击过电压和操作过电压起保护作用。与主断路器相邻处装有一台高压穿墙套管，由它把机车从接触网受流的电流引入车内。在与其连接的高压电缆上装有原边电流互感器（此部件在机械间内），主要用来提供原边电流信号，同时为原边保护回路提供信号。高压隔离开关起高压隔离作用，当1节车的受电弓发生故障时，可通过相应高压隔离开关的动作来隔离故障受电弓；当受电弓到隔离开关前的高压设备故障时也可以通过高压隔离开关进行相关的隔离操作。高压电压互感器主要提供网压信号，使司机在升弓后就能先观察到网压信号，同时也为机车的主变流器提供同步信号，使得主变流器能正常工作。该信号也连接电度表使得司机能充分了解机车的能耗情况。在顶盖4上还设有登车顶窗及车顶高压接地装置，乘务和检修人员确认接触网无电后，可经此上车顶进行检查和维修作业，为保证人身安全，车顶登顶窗设置安全电气连锁装置，打开登顶窗前接通车顶高压接地装置将25kV电路接地，使得分布电容积聚的电荷放电已确保人身安全，同时受电弓控制回路被切断，无法升弓，避免误升弓操作发生的可能。 通讯用的天线设备分别安装在司机室顶和其它几块活动顶盖上，主要包括以下设备的天线：（1）司机室顶盖上装有400KHz和450MHz两个机车对讲设备的天线；（2）在A节车的顶盖2上装GSM-R通讯设备的两个GSM-R天线；（3）在B节车的顶盖2上装有机车通讯设备的GSM-R、GPRS、GPS和450MHz共4个天线；（4）在顶盖3上装有两个800MHz无线数据传输设备的天线。4车下与车端设备布置机车车下设备布置如下：（1）转向架：两台Bo转向架分别位于1、2和3、4位牵引通风机的下方，中心距为9000mm；（2）机车自动信号感应接收线圈（整车数量4个）：给信号安全系统提供地面信号，安装在车端排障器的后方距轨面高度150mm，安装座可调，当轮缘磨耗后可把接收线圈对轨面的距离调整到规定值，每端两个，附相应的接线盒。（3）控制回路库用插座（整车数量2个）：当机车在车库内时，给蓄电池充电和给车内控制系统提供直流110V电源。（4）辅助回路库用插座（整车数量4个）：当机车在车库内时，给辅助回路各电气设备提供三相380V电源，同时也是库内动车的电源插座。（5）光电速度传感器（整车数量4个）：给监控系统提供机车速度信号，安装在2、3、6、8轴轴端，对称布置，附相应的数模转换盒。（6）防滑速度传感器（整车数量8个）：给空电联合制动系统提供机车速度信号，安装在各轴轴端。（7）自动过分相设备地面感应接收线圈（整车数量4个）：给自动过分相装置提供地面信号，安装在每个转向架一侧。（8）机车电子标签（整车数量2个）：根据相关的运输要求向外发射机车电子表示信号，安装在底架下主变压器面向司机室的方向。（9）蓄电池柜（整车数量4个）：安装在机车变压器两侧底架下面。蓄电池与机车上110V蓄电池充电机配套使用为机车提供110V直流电源；有关设备的安装照片如图所示。车下设备安装的照片 三通风、冷却系统机车通风系统是电力机车的一个非常重要的系统，它的主要作用是对机车上的需要进行强迫冷却的电气设备进行强迫冷却，使其温度不超过允许值，从而保证机车的可靠工作。此外，司机室的空调通风系统还为司机提供一个舒适的工作环境。DJ4机车采用独立通风系统，其两节车的通风系统是相同的。每节车的通风系统主要有4种通风支路：牵引电机通风支路、冷却塔通风支路、辅助变压器柜及车内通风支路、司机室空调通风支路。4条通风支路相互独立。1牵引电机通风支路每节车有4条完全相同的牵引电机通风支路。牵引电机通风支路冷却空气的走向如下：环境空气空气进口侧墙过滤器风道牵引风机风道支架软风道牵引电机车底大气。牵引电机通风机由变流器提供变频、变压电源。机车控制系统根据牵引电机的温度，自动调节其运行电压和频率，来改变风机的转速，以使风量适合于牵引电机当时的冷却需要。牵引风机主要技术参数：额定频率60Hz，最大功率13kW，额定转速3520r/min，全压3200Pa，流量1.4m/s。32冷却塔通风支路冷却塔通风支路冷却空气的走向如下：环境空气车顶进口处的进风栅格主冷风机板翅式复合散热器车底大气。冷却塔通过管路分别与主变流器和变压器连接。复合散热器由两个隔开的流体支路组成。在DJ4机车上采用板翅式复合散热器中进行空气和需冷却液体的热量交换，在主变流回路中，采用了水冷技术，在主变压器回路中，采用了油冷技术，主变流柜和变压器共用一个复合式散热器，简化了变压器冷却系统和主变流器冷却系统。气流储油箱储水箱水泵变流器水冷却器油冷却器油泵变压器冷却塔冷却系统示意图冷却塔通风机由变流器提供变频、变压电源。机车控制系统根据变压器支路的油温和主变流支路的水温，自动调节其运行电压和频率，来改变风机的转速，以使风量适合于变压器和主变流器当时的冷却需要。主变流支路中，使用水/防冻剂的混合物作为传热介质；主变压器支路中，使用矿物油为传热介质。水泵和油泵的运行转速是固定的。 复合散热器是本支路的专用热交换设备，主变流器的冷却水进入散热器上层，主变压器油进入散热器下层，主变流器和主变压器的热量，在复合散热器中与空气进行交换，使水、油冷却到要求的温度。被冷却后的水和油，分别进入主变流器和主变压器，对主变压器和主变压器进行降温。主冷风机主要技术参数：频率60Hz，额定转速1760r/min，最大功率34kW。3辅助变压器柜及车内通风支路辅助变压器柜和车内通风支路冷却空气的走向如下：环境空气空气进口侧墙过滤器风道辅助变压器柜风机辅助变压器旋风除尘器过滤机械间车内设备空气出口侧墙过滤器车外大气车底大气。 空气制动系统（间歇工作）辅助变压器柜通风支路示意图见图。图3.21辅助变压器柜通风支路示意图由于辅助变压器柜风机的作用，车内保持正压，本通风支路给机车提供一个车内的空气循环，以保证车内温度、压力、风速等参数满足设计值，给机车内的设备提供一个适当的运行气候环境。送入机械室的空气，略大于从排风口排出的空气，送入空气量与排风口和制动系统所消耗的空气量之和的风量之差，通过机械室不严密处渗出，机械室的正压等于排风的阻力。辅助变压器风机以恒定频率工作，因此其风量是恒定的，有利于保证车内空气正压。辅助变压器风机主要技术参数：额定频率60Hz，最大功率8.5kW，额定转速3520r/min。 第五节HXD2型机车设备布置与通风系统HXD2型机车的设备布置是按照标准化、模块化的设计理念和上述设备布置总要求，结合国内机车设备的外形特点而完成的，机车的总体结构与PRIMA机车基本相同。考虑到机车重量平衡的要求，总体设备布置中机车主传动系统、辅助传动系统、空气制动系统、通风系统集成的模块安装位置保持整体准斜对称的原有特点不变。由于HXD2型机车为再生制动，没有制动电阻柜，故在其对应位置替换成无线电台柜并预留了预加热柜的空间；原型车通用柜集中布置了多流制机车交直交中间回路和直流斩波回路的电器元件，HXD2机车为单流制机车，故对其柜体进行了优化设计，缩短柜体长度，并安装了具有中国铁路特点的工具柜。HXD2型机车取消原型机车端司机室，布置了供司机餐饮和休息的独立的生活间。一HXD2机车设备布置特点HXD2型机车设备布置的特点是：采用2（B0-B0）轴式，由双节机车联挂组成。车内设备沿宽度达700mm的中间走廊两侧准斜对称布置，牵引变压器为下挂式安装。其技术的先进性、成熟性，具体体现在以下几个方面：（1）机车最重的设备主变压器安装在机车中部车下，在降低了机车重心的同时有利于机车重心的位置的调整，为合理的轴重分配和机车牵引力的充分发挥奠定了基础。（2）主变压器油散热器与变压器集成于一体，最大限度地减少了油路泄漏，简化了管路布置。（3）变流变压通风系统采用串联风路，及主变流柜的水散热器与主变流柜集成一体，冷却风机冷却水散热器后再冷却油散热器。此系统在国际及国内均属首创，其先进性体现在合理的利用空间，缩短油路、水路走向，减少泄漏。（4）变压器储油柜与变压器连接在一起，布置在制动柜后部，合理地利用了机车的空间，方便了安装。变压器设备安装（5）机车设有维修门，变流柜模块的检修与维护能够保证在不拆卸机车顶盖的情况下进行。（6）从结构上分，机车设备布置大致可分为司机室设备布置、机械间设备布置、车顶设备布置、车端设备布置和车下设备布置等部分。HXD2机车设备布置图如图3.3所示。 图3.3HXD2型机车设备布置总图1-司机室设备布置；2-机械间设备布置；3-车顶设备布置；4-车端设备布置；5-车下设备布置（7）机车通风系统采用侧墙进风的独立通风，主变流柜、辅助变流柜、主变压器、压缩机、牵引电机等均采用独立通风进行冷却。为了保证机械间的正压和清洁，设有机械间风机，而且在过隧道时，控制回路会自动关断机械间风机。另外在与通用柜对应的机车顶盖上，设有一个气动伸缩杆，当机械间温度达到一定温度时，气动伸缩杆动作，打开通风口进行散热，这样既可以使通用柜中主回路中间回路电阻的热量在夏季时散发到车外，又可以在冬季时利用主回路中间回路电阻的热量给机械间供热。（8）为了给司乘人员提供一个方便、安全的操纵条件和舒适的工作环境，在司机室的设计上除符合单司机值乘外又要求人机之间的作业范围合适，操纵方便，视线角度合理，有良好的了望和采光条件，容易正确观察仪表、显示屏、信号灯、开关的指示，并尽量使噪声源远离司机室。二HXD2型机车的重要设备组成1司机室设备布置HXD2型机车司机室内设备布置，满足人机工程学的要求，对各种操纵监控设备合理布置，为司乘人员提供舒适的工作环境。司机室设备主要包括操纵台、司机室前墙设备、司机室顶棚设备和其它设备。司机室设备布置如图所示。 司机室设备布置1-司机操纵台；2-司机柜；3-司机座椅；4-添乘座椅；5-刮雨器；6-司机室后墙；7-语音箱；8-灭火器；9-遮阳帘；10-刮雨器紧急操纵杆；11-司机室顶灯；12-阅读灯；13-TG400扬声器；14-电加热器（预选项）；15-八显灯；16-网兜。为了便于夜间作业，在司机室入口门附近设有照明灯及其控制按钮，它由蓄电池直接供电。（1）司机操纵台司机操纵台上的设备环绕司机座椅布置，符合铁道部提出的的单司机值乘的要求。从结构方面划分，操纵台主要由控制台和箱体两部分组成，整体采用铝合金材料，箱体的盖板为玻璃钢材料。从功能方面划分，主要由控制模块面板、左控制面板、右控制面板、操纵台面板、操纵台箱体等组成。在司机座椅的360空间范围内都设置有空调通风口，为司乘人员提供了一个舒适的工作环境。人机界面沿袭PRIMA系列机车操纵台的结构设计，界面功能区域划分清晰、合理。操纵台上的设备主要包括主司机控制器，自动制动控制器，单独制动控制器，两个微机显示屏、速度表、风压表以及其它整备控制开关如受电弓、主断、司机室控制等。操纵台上还设有无线通讯装置以及监控显示屏、重联电话等中国机车采用的设备。司机操纵台布置图如图所示。司机操纵台布置1模块1；2自动制动控制器；3主显示屏；4模块3；5辅助显示屏；6司机控制器；7模块5；8紧急制动按钮；9右控制模块；10脚踏开关；11左控制模块；12打印机和扬声器。 （2）操纵台面板操纵台面板主要由左侧控制面板、辅助控制模块和右侧控制面板组成。左侧控制面板安装有自动制动控制器、单独制动控制器、紧急按钮、无人警惕按钮、高音风笛按钮和制动缓解按钮。辅助控制模块安装有主断路器、受电弓、前窗除霜、前照灯、辅照灯、信号灯、后辅照灯和后照灯的扳键开关。右侧控制面板安装有主司机控制器、无人警惕按钮、高音风笛按钮和撒砂切除按钮。（3）操纵台箱体操纵台箱体内部主要安装了空调控制箱、文件箱、状态显示屏CPU主机、脚踏开关、制动系统阀板、端子排以及空调通风管路。司机室前墙设备布置主要包括遮阳帘、前窗玻璃、刮雨器和八显灯。HXD2司机室前窗安装在司机室钢结构前墙上，每个司机室前窗只有一块玻璃,它是机车的重要部件，机车在寒冷季节运行时，将前窗电加热玻璃通电加热，融化玻璃上的霜雪，并利用刮雨器清扫，使之不妨碍司机的视线；其结构与韶山7系列电力机车完全不同，主要由承载框、前窗玻璃组成（电加热玻璃和玻璃框）、垫片、螺孔盖帽、螺栓及弹性垫圈等组成。前窗安装时，磷化处理的承载框利用垫片、螺栓、弹性垫圈以及车体预安装活动螺母紧固在车体上，调整四周间隙均匀后，承载框与表面经过SIKA205清洁、SIKA206G+L底涂处理的车体之间用黑色SIKA265粘接；前窗玻璃组成是电加热玻璃粘接在玻璃框上构成的，前窗玻璃组成通过螺栓及弹性垫圈与承载框上螺孔，紧固在承载框上。前窗玻璃组成四周与车体之间的间隙用黑色抗紫外线SIKA222UV密封，之后安装螺孔盖帽；此外，承载框和前窗玻璃组成安装螺栓紧固后，均用SIKA710密封以有效地防止雨水和寒气侵入。其中承载框属于前窗和车体之间的过渡性装置，可以调整前窗玻璃框和车体之间的配合误差。2机械间设备布置机械间设备按功能斜对称均衡布置，机械间设备具体布置如图所示。在每节机车的机械室内设有700mm宽的中间通道，在通道左右两侧布置有：主变流柜、牵引通风机、机械间通风机、辅助变流柜、系统柜、信号柜、工具柜、通用柜、制动柜、风源柜、无线电台柜等。用于提供司机休息的生活间安装在机械间后部，生活间的前后门分别通向机械间的中间走廊和与两节机车的连接处。A节车和B节车的工具柜、无线电台柜和生活间尺寸相同，但内部安装的设备略有不同。布置在机械间的设备分属于机车各系统，各柜内设备的功能与技术特性将通过其它各章的系统描述详细介绍。下面重点介绍各柜柜体结构及柜内设备、单元的安装位置以及在系统描述中较少关注的系统柜、通用柜、工具柜、生活间等的详细情况。 系统柜系统柜安装在机械间内，每台车2个，是HXD2机车的核心控制部件之一，主要承担了整车逻辑控制、输入输出管理、机车网络管理、机车110V电源分配等功能。系统柜内主要安装了MPU、RIOM、继电器、断路器、24V电源、12V电源、滤波器等部件。柜内设备复杂、电气接点多，但通过设备的分区布置和预布线工艺，使设备布置紧凑且规整。大部分电气连 接主要采用快插拔连接方式，包括使用多芯连接器和快速接头，大大减少了部件制造和维护的工作量。（1）主要参数输入电压：输出电压：直流110V直流110V，24V、12V系统柜总重：344kg防护等级：外形尺寸：IP20703mm971mm2163mm（2）结构及主要设备系统柜柜体采用镀锌钢板，铆接结构，其结构可靠性在PRIMA机车系列上得以验证。TM系统柜门设置在柜体右侧，柜门上不但安装了很多电气部件，还提供了维修的通道。系统柜与机车的电气接口分为两个部分，一部分位于正面的顶部，另一部分位于右侧顶部，这两个部分都可以打开，便于接线和维护。柜内设备的安装与紧固符合机车冲击振动的要求。系统柜门主要由门板和电气件构成。在系统柜柜门从上至下依次安装了开关、按钮、微断路器和继电器等部件。系统柜门的开关主要承担了控制系统的功能切换和故障隔离。按钮则为110V电源开断和电源状态监测。柜门中部的微型断路器为各控制电路输入侧提供了过流保护，当回路电流过高时，自动断开电路，在司乘人员确认故障后，可以恢复。微断路器包括：0.1A、0.5A、1A、5A、8A、10A、16A、20A等电流等级，共计101个，安装在门中部，微断路器布置如图3.25所示。柜门下部安装了33个继电器，该继电器采用快插拔技术，使维修容易。不同型号的继电器定位码不同，可以防止继电器的误插。（3）电源系统柜直接从蓄电池柜获得110V电源。对于110V电源的输入，系统柜有控制和保护器件，包括：接触器、熔断器、浪涌吸收器等部件。系统柜上部安装了一个110V电压表，用于监测控制电源电压。系统柜内部安装有3个电源：2个24V电源，每个功率为1kW，为机车前照灯照明、副前灯照明、后视镜除霜、空调控制、操纵台照明等提供电源。另一个为12V电源，为机车新增的无人警惕和火灾报警提供电源。（4）机箱系统柜内包括三种机箱：MPU、RIOM、电子插件箱。MPU机箱和RIOM机箱可以直接推进相应的机箱内，二者与外部的电气连接通过机箱实现。系统柜柜内机箱位置如图3.27所示。（5）继电器系统柜内部还安装了5个继电器，：能实现蓄电池电压监测(两个继电器)、紧急制动、显示屏供电和空调的控制等功能。（6）滤波器为安全设备和电台设备设置了专用滤波器，分为3A和16A两种规格共计13个，为这些设备提供稳定、可靠的电源。其布置如图3.29所示。（7）接触器为了保证电源输出的安全和稳定，并保证电源的可控性，在系统柜电源输出电路增加了两种接触器各9个，主要为灯照明控制和其他控制单元（TCU、ACU、RIOM）提供电源。（8）连接器 系统柜对外电气接口包括13个矩形和9个圆形连接器：13个矩形连接器主要用于控制信号和电源的输入输出；8个圆形连接器用于FIP网络的通信：其中4路列车网络、4路车辆网络；1个圆形连接器用于与Locotrol的通信。通用柜原型机车的通用柜是为满足多流制式而设计的一个电气屏柜，主要安装交直交中间回路电阻和接触器、直流斩波回路的部件。由于HXD2型机车是25kV50Hz供电，因此取消了直流回路的部件，但增加了库用动车变压器、接触器来满足库内动车的要求。HXD2型机车每节设置一个通用柜，A、B节完全相同。外形如图3.37所示。通用柜外形图通用柜主要部件有牵引变流器中间回路放电电阻：1轴和2轴的放电电阻分别在通用柜中的上排和下排位置；3轴和4轴上的放电电阻安装位置同1轴和2轴上的放电电阻位置相反，安装在另一个面板上，放电电阻的功能是保证在少于5分钟的时间内，即使少了一个电阻，也可以将牵引变流器中间回路并联的的所有电容放电至50V以下。库用变压器在通用柜中的下部，库用变压器的功能是将地面的三相AC380V电源转换为三相AC693V，提供库内动车电源。 库内动车三相整流器在通用柜中的放电电阻下方。库内动车三相整流器的功能是将库用变压器输出的三相AC693V整流为直流770V，提供库内动车电源。库用接触器和库用预充电接触器在通用柜中的左下层。库用接触器的功能控制库内动车电源的投入和切除，接触器吸合后