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--课件

装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型机车总体介绍目目 录录概述机车主要特点技术参数设备布置子系统简介机车主要屏柜生活设施及新增设备Page 2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装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1HXD1型电力机车型电力机车Page 3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装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1HXD1型电力机车型电力机车Page 4装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1HXD1型电力机车型电力机车Page 5概述一Page 6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。u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Page 7深度国产化的特点n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n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Page 8与既有与既有HXD1型电力机车主要差异点型电力机车主要差异点 序号既有既有HXD1HXD1型电力机车型电力机车深度国产化深度国产化HXD1HXD1型型电力机车电力机车备注1机车轴重为23t和25t轴重可调模式机车轴重为25t模式原轴重调节压车铁的重量主要用于增加车体强度2机车头型为西门子传统头型新设计头型根据中国铁路特点优化3进口西门子主变流器，架控方式国产主变流器，轴控方式参数与接口基本保持一致；变流器模块在HXD1C型机车上有成熟应用4控制系统采用进口的西门子SIBAS32系统控制系统采用国产DTECS网络控制系统在HXD1C型机车上有成熟应用5车体纵向压缩载荷和拉伸载荷均为2500kN车体纵向压缩载荷为3000kN，纵向拉伸载荷为2500kN车体强度提高6操纵台采用西门子传统模式采用符合规范化司机室要求的操纵台全新司机室725KV高压电缆总成采用双T型头连接方式25KV高压电缆总成采用单T型头连接方式在HXD1B、HXD1C型机车上有成熟应用Page 9与既有与既有HXD1型电力机车主要差异点型电力机车主要差异点 序号既有既有HXD1HXD1型电力机车型电力机车深度国产化深度国产化HXD1HXD1型型电力机车电力机车备注7变压器无防落装置、无压力释放阀变压器设置防落装置、有压力释放阀保护提升安全性、增加变压器安全保护功能，在HXD1B、HXD1C型机车上有成熟应用8DC24V头灯DC110V 250W 双氙气灯已在HXD1B、HXD1C型机车成熟运用9紧急放风阀为按钮式，安装在副司机侧窗下紧急放风阀采用机械式，安装在司机室后墙。更符合运用习惯，已在HXD1B、HXD1C型机车成熟运用10无司机室风扇安装司机室风扇根据现场运用需求增加11卫生间为真空抽吸式卫生间为重力冲水式已在HXD1B、HXD1C型机车成熟运用12机车安装远程无线重联装置预留远程无线重联装置接口13无6A系统安装6A系统新增安全监控防护设备Page 10机车主要特点二Page 11用途与环境u用途：铁路干线用牵引货物列车。u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2500 m 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。Page 12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Page 13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IEC 61375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Page 14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Page 15技术参数三Page 16机车主要技术参数u 电流制：25kV、50Hz网压在17.5kV31 kV范围内，机车功率发挥情况见下图。Page 17机车主要技术参数u轨距:1435mmu轴式:2(Bo-Bo)u机车整备重量:2100+1-3%tu轴荷重:25tu尺寸限界：符合GB146.1-83标准轨距铁路机车车辆限界的要求u车钩中心线距轨面高度为(新轮)880mm 10 mmPage 18机车主要技术参数u受电弓降下时距轨面高度4690mm(新轮)u受电弓工作高度满足 5200mm 6500mmu齿轮箱底面距轨面高度不小于（新轮）120mmu机车排障器距轨面高度110mm10mm(在踏面允许磨耗范围内可调)u转向架扫石器距轨面高度30mm(在踏面允许磨耗范围内可调)Page 19机车主要技术参数u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2800mmPage 20机车牵引特性u 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461kNPage 21机车牵引特性牵引特性曲线Page 22机车电制特性电制动特性曲线Page 23坡道（千分数）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。可坡起；均衡速度120km/h。可坡起；均衡速度116km/h。可坡起；均衡速度111km/h。可坡起；均衡速度106km/h。可坡起；均衡速度102km/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。可坡起；均衡速度88km/h。可坡起；均衡速度79km/h。可坡起；均衡速度71km/h。可坡起；均衡速度65km/h。可坡起；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。可坡起；均衡速度81km/h。可坡起；均衡速度71km/h。可坡起；均衡速度60km/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可坡起；均衡速度81km/h。可坡起；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。可坡起；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。可坡起；均衡速度56km/h。不能坡起；均衡速度27km/h。牵引能力分析牵引能力分析Page 24机车主要技术参数u功率因数()：0.98u机车总效率0.85u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。u 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。Page 25设备布置四Page 26机车设备布置机车设备布置 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。Page 27机车设备布置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Page 28车顶设备布置n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。Page 29车顶高压设备Page 30机械间设备布置Page 31司机室设备布置n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n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n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。Page 32司机室设备布置司机室设备布置 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。Page 33司机室设备布置司机室设备布置Page 34Page 35Page 36司机室设备布置司机室设备布置Page 37车下设备布置车下设备布置n1）B0转向架（2台）；n2）主变压器（1台）；n3）蓄电池柜（2个）；n4）控制回路库用插座（1个）；n5）辅助回路库用插座（2个）；n6）行灯插座（2个）；n7）车底灯（4个）；n8）机车电子标签（1个）。Page 38车下设备布置车下设备布置Page 39子系统简介五Page 40电气系统u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Page 41电气系统u 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。Page 42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。Page 43主变流系统主变流系统 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：n变流器模块采用IGBT模块(3.3kV/1200A)；n采用轴控方式，具有良好的粘着性能；n过分相时辅助电源系统正常工作；n完全主辅集成的一体化设计；n通用模块化设计，水冷散热。Page 44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。Page 45辅助电气系统n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；n440V/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；n230V/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；n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Page 46电气系统u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Page 47电气系统u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。u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。Page 48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Page 49电气系统控制方式：u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MVBu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u通过MVB与传动控制单元TCU、制动控制单元BCU等进行通信Page 50控制系统拓扑图电气系统Page 51u采用整体承载的框架式焊接结构。u顶盖为可拆卸顶盖。u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。u车内中央走廊宽度不小于600mm。u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Page 52车体车体Page 53车体车体Page 54转向架Page 55u 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Page 55转向架组成转向架Page 56制动系统Page 57uCCB/DK-2机车电空制动系统u紧急制动距离要求在平直道上，时速120km/h时：1100mu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。Page 57制动系统Page 58u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u基础制动采用轮盘制动方式。u机车每台转向架有4 个砂箱，每个砂箱容量为100 L。u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。Page 58n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Page 59DK-2制动机制动机Page 60Page 61 总风风缸Page 61通风系统Page 62u机车采用独立通风形式，机械间保证微正压。Page 62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Page 63通风系统机械间通风设备 机械间通风机从车顶侧吸入冷却空气，冷却辅助变压器的同时，并向机械间充风，保持机械间的微正压。Page 64Page 65通风系统n每节机车装备有1个冷却塔，位于机械间内。冷却塔冷却牵引变流器和主变压器中相应的冷却剂 n冷却塔有两个独立的冷却回路，用于牵引变流器水冷却液回路，主变压器油冷却液回路。n空气走向如下：n车外内空气车顶过滤网冷却塔风机油水散热器车底大气内。Page 66机车主要屏柜六Page 67低压电器柜Page 68第三方设备柜Page 69蓄电池充电机Page 70Page 71衣帽柜Page 71 生活设施及新增设备七Page 72生活设施及新增设备微波炉/冷藏箱（仅B节）Page 73生活设施卫生设施Page 74新增设备新增设备 Page 75Page 76Page 76