1、HXD1C机车总体设计说明南车株洲电力机车有限公司2009-10Page 2总体设计说明总体设计说明 Page 3总体设计说明总体设计说明 大功率交流传动HXD1C型六轴7200kW交流传动电力机车在HXD1型机车和HXD1B型机车设计制造的基础上，采用由IGBT变流元件组成的模块，单轴控制技术，适应中国使用环境的交流传动六轴7200kW干线电力机车。机车设计使用寿命30年。该型机车是我国目前自主化程度最高的电力机车，国产化率高达90%，具有极优的性价比，是我国铁路目前及未来的主型电力机车。Page 4总体设计说明总体设计说明主要特点一Page 5总体设计说明总体设计说明n 主电路：机车牵引电
2、路采用由IGBT模块(3.3kV/1200A)组 成的四象限整流器和逆变器，采用牵引电机轴控技术。n 辅助电路：机车辅助电路采用独立的辅助逆变器供电，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。n 控制网络：机车采用微机控制系统，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的标准要求。n 重联控制：机车具有通过WTB总线进行多机(最多三台)重联控制及显 示功能，并预留了远程重联控制系统的软件、硬件接口及安装平台。主要特点Page 6总体设计说明总体设计说明n 设备布置：机车总体结构为双司机室
3、、机械间设备按斜对称原则布置、中间走廊、采用预布线和预布管设计。n 通风方式：机车采用独立通风方式，增加了机械间冬夏季温度调节模式转换设计，更好的改善了机车运用环境。n 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。车体纵向压缩载荷取3000kN，纵向拉伸载荷取2500kN。n 转向架：机车采用两台C0转向架。驱动系统采用滚动抱轴承传动的抱轴悬挂驱动，构架为箱形梁焊接构架，齿轮箱采用了高强度铝合金；一系悬挂采用轴箱拉杆螺旋钢弹簧方式；二系悬挂采用高挠螺旋钢弹簧结构；牵引装置采用低位牵引。n 空气制动系统：机车采用KNORR公司或法维莱公司产品。n 其它：机车预留
4、有信息系统的安装位置和接口。主要特点Page 7总体设计说明总体设计说明环境条件二Page 8总体设计说明总体设计说明n 用途：铁路干线用机车。n 机车在下列条件下，能按机车额定功率正常工作。n 海拔高度：不超过2500 mn 在海拔高于1400m、环境温度接近+40、连续在最大功率状态下运行时可能出现功率限制。n 环境温度（遮荫处）：-25+40 机车基础结构按照-40运用环境设计，并预留加强防寒设备安装接口和布线空间。机车能够在-40 环境下存放，加强防寒后能够在-25-40环境下正常运用。n 月平均最大相对湿度（该月月平均最低温度不低于25）：95%n 环境条件：能承受风、雨、雪、盐雾、
5、煤尘和偶有沙尘暴。环境条件Page 9总体设计说明总体设计说明基本技术参数三Page 10总体设计说明总体设计说明n 电流制:25kV/50Hzn 网压在17.5kV31 kV范围内，机车功率发挥情况见曲线图：n 在22.5kV到30kV网压下，功率为7200kW;22.5kV到19kV，功率从7200kW线性减小到6080kW；30kV到31kV，功率从7200kW线性减小到0；19kV到17,5kV，功率从6080kW线性减小到0。在网压允许波动范围内，辅助功率一直有效。Page 11总体设计说明总体设计说明功率发挥曲线%功率发挥网压Page 12总体设计说明总体设计说明n 轨距:1435
6、 mmn 轴式:Co-Con 机车整备重量:无配重：138 +3-1%t 加配重后：150 +1-3%tn 轴荷重:无配重：23 t 加配重后：25 t 机车可以从23 t轴重转换成25 t，也可以从25 t轴重转换成23t，机车交车时轴重为25t(包括轴重转换所有需要的配件)。轴重转换过程中，除拆装配重块以外，仅需增减悬挂系统的垫片厚度。Page 13总体设计说明总体设计说明机车主要尺寸n 机车前后车钩中心距22670 mmn 机车车体宽度 3100 mmn 机车最大宽度（后视镜处于打开工作状态）3329mmn 机车车顶距轨面高度 4040mm车体机械间底架上平面距轨面高 1600mmn 机
7、车转向架中心距 11760 mmn 机车转向架固定轴距1轴到2轴 2250 mm2轴到3轴 2000 mmPage 14总体设计说明总体设计说明机车主要尺寸机车主要尺寸n 车钩中心线距轨面高度为(新轮)880 10 mmn 受电弓降下时受电弓滑板距轨面高度 4750mm(新轮)n 在牵引时，受电弓滑板距轨面工作高度 5200 6500mmn 齿轮箱底面最低点距轨面高度不小于（新轮）120 mmn 机车排障器距轨面高度：100（+10 0）mmn 转向架扫石器距轨面高度 30 mm Page 15总体设计说明总体设计说明主要技术参数n 机车轮周牵引功率（持续制）7200 kW机车轮周电制动功率（
8、持续制）7200 kWn 机车起动牵引力（05 km/h速度范围内半磨耗的轮周平均牵引力，干燥无油轨面）23t轴重时520 kN 25t轴重时570 kNn 机车速度机车最高运营速度 120 km/h最高试验速度（新轮）1322 km/hPage 16总体设计说明总体设计说明n 持续速度 23t轴重时 70 km/h 25t轴重时 65 km/hn 机车持续制牵引力 23t轴重时 370 kN 25t轴重时 400 kNn 机车最大制动力 23t轴重时 370 kN 25t轴重时 400 kNPage 17总体设计说明总体设计说明Page 18总体设计说明总体设计说明Page 19总体设计说明
9、总体设计说明n 功率因数()0.98 条件是接触网电压在22.527.5kV（正弦网压）范围内，且机车牵引功率在额定牵引功率的20%至100%范围内。n 等效干扰电流（Jp）机车在满功率牵引工况下，距牵引变电所10km处测量，接触网每公里0.83，65222.5An 机车电传动型式：采用“交-直-交”电传动形式。电源侧采用四象限斩波整流器，电机侧采用变压变频式逆变器，向三相异步牵引电动机供电。每个电机由各自的逆变器供电（轴控）。n 机车总效率:机车在额定网压下，在牵引工况下发挥持续额定功率时，机车总效率 0.85Page 20总体设计说明总体设计说明n 机车动力学性能机车动力学性能试验最高试验
10、速度：1322km/h线路最小曲线半径为30020m，其它试验线路和试验测量工况方面j均满足 TB/T2360。n 机车能以5 km/h速度安全通过R=125m的曲线。机车能够通过R=500的竖曲线，并能在R=250m的曲线上进行正常摘挂作业。n 机车安全性指标包括脱轨系数、轮重减载率等，其中脱轨系数应不大于0.9；轮轴横向力按TB/T2360评定，其系数不大于1.0；轮重减载率满足GB5599。n 机车舒适度指标包括车体垂向和横向振动加速度、垂向和横向平稳性指标，舒适度指标满足TB/T2360。n 机车在整个试验速度范围内是稳定的，机车的横向失稳采用构架上的横向加速度进行评判，满足滤波 0.
11、5 10 Hz 下连续出现6次以上的横向加速度值不超过 10 m/s2。Page 21总体设计说明总体设计说明n 在机车起动时单轴的轴重减少不大于10%n 机车具有轴重转移的电气补偿功能。n 机车重联控制功能 机车具有通过WTB总线进行多机(最多三台)重联控制及显示功能。n 机车预留有安装无线远程动力分布式控制系统的功能接口，在并预留了安装位置和布线空间。n 机车自动过分相控制机车具有自动通过分相区的功能，在自动过分相装置故障时，可采用手动或半自动方式通过分相区。Page 22总体设计说明总体设计说明n 防火及安全 机车具有良好的防火性能，能最大限度地防止火灾发生。机车的设计、制造及所选用的材
12、料、部件的防火要求符合GB6771标准或等效国际标准的相应等级(DIN5510 class 2 2003版)。机车采用了非延燃性材料和防火材料，未使用燃烧后产生足以影响人体健康和对环境有害的毒气的材料。机车所使用的电线和电缆均是无卤低烟阻燃或无卤低烟耐火电缆。高压电气设备具有人身安全防护措施和警示标识。机车必配有灭火器，且灭火器的数量满足相关要求。Page 23总体设计说明总体设计说明n 外部噪声 机车采取措施来降低机车附近的噪音等级至最低。并满足：距轨道中心线7.5米及轨道上方1.2米处，轨道条件符合ISO 3095的相关条款要求。静态：75dbA(牵引风机频率25Hz,制动压缩机关闭)速度
13、120km/h：93 dbA(机车单独在正常条件运行，用保持该速度的最小牵引力，制动压缩机关闭)无论静止还是运行，外部噪音都应没有任何听得见的异常的刺耳声。当通过曲率小到只有125m水平路轨曲线时，噪音辐射能减至最小。当机车静止时，已尽可能的自动降低噪音设备的影响。Page 24总体设计说明总体设计说明设备布置四Page 25总体设计说明总体设计说明设备布置设备布置n HXD1C机车采用双司机室、机械间为贯穿中间走廊结构（宽度600mm），机械间设备按照斜对称布置的原则进行布置。n 全车设备布置可分为：车顶设备布置 司机室设备布置 机械间设备布置 车下设备布置 辅助设备布置等Page 26总体
14、设计说明总体设计说明n2个受电弓及绝缘子 n2个高压隔离开关n1个高压电压互感器n1个真空主断路器n1个接地开关n1个避雷器n1个登顶门n1个高压电缆组成n母线及支撑绝子n天线车顶设备布置Page 27总体设计说明总体设计说明车顶设备布置Page 28总体设计说明总体设计说明n整个司机室布置满足UIC651的要求 n司机室及司机台的设计大量借鉴了HXD1B型机车的布置方案和成熟部件司机室设备布置Page 29总体设计说明总体设计说明机械间设备布置Page 30总体设计说明总体设计说明车下设备布置车下设备布置Page 31总体设计说明总体设计说明子系统简介五Page 32总体设计说明总体设计说明
15、车体车体 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。车体纵向压缩载荷取3000kN，纵向拉伸载荷取2500kN。车体侧下设有4个架车支承座和供检修用的四个支承点。车体侧梁外侧设有4个检修作业用的吊车销孔，车体前后牵引梁两旁分别设有救援用的吊车销孔（共计 4个）。车体与转向架间设有连接装置，可使车体转向架一并起吊。n车体主要参数：车体总宽度 3100 mm 车体宽度（扶手杆处）3248 mm 车体长度（两端面间）22010 mm 车体底架长度 21885 mm 车钩纵向中心线距离 22670 mm 车钩中心距轨面高 88010 mm 底架上平面距轨面高 1600 m
16、m 车体顶盖距轨面高 4040 mm 司机室尾部距车钩中心距离 3300 mm 机械间净空间长度 16070 mm Page 33总体设计说明总体设计说明转向架转向架n机车采用2个CO转向架。转向架主要由构架、轮对、驱动装置、一二系悬挂装置、牵引装置（转向架与车体联接装置）、基础制动装置和附属装置等部件组成。n构架为“目”型结构。n轮对采用整体碾钢车轮。n驱动系统采用带抱轴承的抱轴式驱动。n一二系悬挂装置采用钢簧结构。n牵引装置采用低位牵引杆。n基础制动装置采用轮盘制动方式。n转向架主要参数：运行速度 120 km/h驱动系统 带抱轴承的抱轴式驱动轴距 2250 mm+2000 mm轨距 14
17、35 mm轮径（新/磨耗）1250/1150 mm车轮允许磨耗量 50 mmPage 34总体设计说明总体设计说明空气制动与风源系统空气制动与风源系统n 制动及供风系统包括风源系统、制动机、基础制动以及管路系统。n 风源系统主要包括：主空气压缩机 主空气干燥器 主风缸 辅助空气压缩机等。n 制动机部分分为两个阶段：n 第一阶段：采用基于AAR标准的CCBII制动机。n 第二阶段：采用法维莱公司制动机Page 35总体设计说明总体设计说明通风系统通风系统n 整车通风系统采用独立通风方式，独立通风方式是指机车通风系统各通风支路都有其独立的进风风道，经风机送入到各需冷却部件进行强迫通风冷却。机械间内
18、车内通过机械间通风机向车内送风维持正压，可以有效防止车外灰尘、雨雪等杂物进入车内。n 整车通风系统分成以下五个支路：牵引电机通风支路 冷却塔通风支路 机械间散热通风支路 主压缩机散热器通风支路 辅助变流器通风支路Page 36总体设计说明总体设计说明电气系统电气系统n 主电路 机车的主电路系统由主变压器原边电路以及主变压器次变牵引电路组成。受电弓从接触网接受AC25kV,50Hz电源，经高压隔离开关，主断路器输入主变压器，原边电流经轴端接地装置返回大地。主变压器原边电路设有避雷器、高压电压互感器、高压电流互感器、回流电流互感器。机车的微机控制系统对原边具有过压、欠压、过流的检测和保护功能、变压
19、器原边具有差动保护功能。主变压器的6个次边绕组给两个主变流器供电，主变流器采用3.3kV 电压等级的IGBT变流元件，给6个牵引电机提供变频变压交流电源，牵引电机采用三相交流异步电机，主电路具有过压、过流、接地保护功能。Page 37总体设计说明总体设计说明电气系统电气系统n辅助电路 机车装有两组辅助变流器，分别集成在两个柜体中，分别由牵引变压器辅助绕组供电。其中1台辅助变流器以定频方式工作，为恒频恒压工作的负载供电，另一台辅助变流器以变频方式工作，为有变频变压要求的负载，如牵引风机电机供电 机车辅助电源系统采用冗余设计，当一组电源故障时，另一组电源能维持全车辅助系统供电。辅助电源系统具有完备
20、的保护，包括过电压、欠电压、过载、接地、过热等保护项目。n控制电路及微机控制系统 控制电路系统由蓄电池充电机、蓄电池、各种操控开关、接触器、断路器、指示器件、继电器等电气元件组成，与微机通讯控制系统一起完成机车的控制功能。Page 38总体设计说明总体设计说明机车布线机车布线 机车布线主要包括机车主电路布线、辅电路布线及控制电路布线。n 主电路布线：主电路布线是指车顶高压设备、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机、主库用插座及轴端接地装置之间的布线。车顶高压设备采用导电杆及软编织线连接，车顶穿墙套管与牵引变压器的连接采用T型头电缆单独布置，牵引变压器与牵引变流器的连接采用软铜母排或电力电缆等，牵引
21、变流器与牵引电机、牵引变压器与轴端接地装置之间均采用软铜母排或电力电缆进行连接。母排和电缆均有固定夹对其进行固定。Page 39总体设计说明总体设计说明机车布线机车布线n 辅助电路布线 机车辅电路布线主要是对辅助回路的电气设备进行连接，包括牵引变流器、辅助滤波柜、电器柜、辅助机组、空调及采暖设备、蓄电池充电机、库用插座之间的连接布线。n 控制电路布线 控制电路布线主要指蓄电池充电机、司机操纵台、电器柜、变流器、制动柜、通讯信号柜、电台柜及所有电器的控制设备及通讯网络间的连接 机车控制电路布线采用预布线工艺，这样大大减少了机车上的作业强度，提高了产品的质量。Page 40总体设计说明总体设计说明
22、主要屏柜主要屏柜n 低压电器柜 低压电器柜主要装有如下功能电路的电器元件：辅助回路1、2电源接触器 故障联络接触器 库内动车切换开关 压缩机接触器等 DC110V配电单极断路器 控制牵引风机、压缩机、水泵、油泵等辅助设备的过 流、短路保护的三相断路器 用于机车控制的CCU和MIO模块、电度表 Page 41总体设计说明总体设计说明主要屏柜主要屏柜n蓄电池柜 蓄电池柜装有48节DM170型蓄电池，为6轴交流传动电力机车提供110V控制电源。蓄电池柜结构分为三层，每层摆放三组蓄电池组。三个门关上是门，打开是工装，更方便在车上对蓄电池进行维护，同时通风散热效果也更好n控制电源柜 控制电源柜主要装有如
23、下功能电路的电器元件：1）110V电源模块，将3相440V交流转换成110V直流，为机车提供110V电源；2）24V电源模块，将110V直流转换成24V直流，为机车提供24V电源；3）监控单元模块，对机车蓄电池进行充电管理，如均充、浮充、恒流充电；并显示、记录模块的运行状态；4）用于交流440V回路的滤波器等电器元件。Page 42总体设计说明总体设计说明主要屏柜主要屏柜n第三方设备柜 第三方设备柜是在HXD1B机车第三方设备柜的基础上作局部优化设计，第三方设备柜主要预留有如下用途的部件：1）用于远程监控发送的TSC1型列车运行数据无线传输跟踪查询系统主机、TAL93型通讯接线盒；2）用于机车信号车载系统设备的JT-C型机车信号主机；3）用于列车无线调度电台（CIR）的机车综合无线通信主机以及多频段合路器空间；4）用于机车安全信息综合监测装置（含TMIS车号识别系统）的TAX箱；5）用于LKJ2000列车运行监控记录装置的LKJ2000型监控主机，数模转换盒，调车灯显接口盒、本/补切换装置，机车鸣笛记录接口装置，GPS-2000控制盒，总线扩展盒，事故状态记录器。Page 43总体设计说明总体设计说明油漆标记六Page 44总体设计说明总体设计说明油漆颜色与标记是以HXD1B机车为基础进行设计 Page 452009年中国南车工作会议年中国南车工作会议谢谢 谢！谢！
