和谐3型电力机车.docx

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和谐3型电力机车

HXD3型电力机车（“和谐”电3型），最初曾称SSJ3型、DJ3和神龙1型，是中国铁路的干线货运用电力机车车型之一，是“和谐型”大功率交流电力机车系列其中一型。

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∙1 概要

o1.1 SSJ3型机车

o1.2 HXD3型机车

∙2 技术特点

o2.1 机车微机控制功能

o2.2 机车动力学性能

∙3 主要结构尺寸

∙4 机车主要技术性能指标

o4.1 工作电源

o4.2 牵引性能参数

o4.3 动力制动性能参数

∙5 机车总体结构/布置

o5.1 机车设备布置

o5.2 司机室设备布置

o5.3 车顶设备布置

o5.4 机车冷却系统

∙6 机车主要部件介绍

o6.1 真空断路器结构特点及优点

o6.2 牵引电动机

o6.3 受电弓

o6.4 驱动装置

o6.5 制动系统

o6.6 主变压器特点

o6.7 变流装置

o6.8 复合冷却器

∙7 车辆配属

∙8 发现问题

∙9 事故记录

∙10 其他

∙11 同级产品

∙12 参考资料

∙13 外部链接

[编辑]概要

在2006年“和谐型”系列交流电力机车投产以前，中国铁路普遍缺乏大功率电力机车，当时只有韶山4型重联直流电力机车能达到总功率6400千瓦（2×3200千瓦）。

随着中国经济持续增长，铁路货运需求也随之增加，在2002年，时任铁道部副部长刘志军提出铁路“跨越式”发展大纲，其中一项是实现技术装备现代化，对重载货运机车技术进行整体引进；并向货运重载化发展，提高列车牵引重量（牵引定额5,000吨以上），以求保持铁路在货物运输市场的优势。

铁道部的《铁路机车车辆工业科技发展“十五”计划纲要》中明确指出，第十个五年计划期间，要研制最高速度120km/h的货运用电力机车，并采用国外流行的交流电传动技术，提升国产机车的设计制造水平。

于是铁道部决定订购能单机牵引5,000吨级重载列车的大功率交流电力机车，以应付中国铁路货运需求。

[编辑]SSJ3型机车

大连机车于2001年起就开发大功率交流电传动货运电力机车进行研究，2001年6月正式申报开发项目并获铁道部批准，最初定型为SSJ3，总体主管设计师是刘会岩[1]。

由于当时中国缺乏制造IGBT VVVF牵引逆变器等技术，因此大连机车选择与日本东芝合作研制新型机车，并于2002年9月成立合资公司[2]，由东芝提供机车牵引逆变器及控制系统。

SSJ3型交流电力机车在研制过程中采用了集成化、模块化的设计，车体采用框架式整体承载结构和标准化司机室，车体外观是在韶山7E型电力机车基础上略作调整。

走行部为两个三轴转向架，轴式Co-Co，使用东芝的大功率逆变器，六轴每轴装有一台1,200kW交流电牵引电动机，整车输出功率为7,200kW。

技术上，SSJ3型机车是中国铁路机车首次采用轴控技术，而非架控技术。

架控方式即是当转向架中有一台牵引电动机出现故障时，机车只能关闭整个转向架上的所有牵引电动机，并损失一半牵引力，但采用轴控技术的机车在同样情况下就可以单单关闭故障电动机，三轴转向架其它未故障的两台电动机继续运作，机车牵引力仅损失六分之一[3]。

另外其较长的固定轴距令机车通过较小曲线半径线路时也能发挥较好的性能。

机车制动系统基础制动使用盘式制动、电制动采用再生制动。

首台原型车编号SSJ3-0001，于2003年年底完成，2004年4月26日由大连厂下线，并先后前往同蒲铁路和北京铁道科学研究院环形线进行一系列试验[4]，试验于7月4日完成。

至2005年5月至6月间，SSJ3-0001车前往遂渝铁路参与“遂渝线200km/h提速综合试验”，负责货物列车试验、双层集装箱列车试验和5000吨货物列车制动试验，其中试验时牵引3100吨货车最高速度达到136km/h[5]。

及后这辆机车一直待在北京环铁，至2008年送回大连厂。

[编辑]HXD3型机车

2004年6月，铁道部进行“大功率交流传动电力机车采购和技术引进项目”招标。

同年10月27日，铁道部与大连机车签订合同，订购60辆新型机车，新车以试验型SSJ3-0001号车及日本货物铁道使用的EH500型作为技术平台[6]。

其中首4辆（30001-30004）整车进口，12辆（30005-30016）散件进口组装，东芝提供原装部件，包括牵引电动机等，由大连机车组装；其后44辆通过技术转让，由大连机车厂制造，并进行“国产化”[7]。

新车使用东芝提供的TT-78型转向架及4,500V/900A IEGT牵引变流器[8]。

单机功率7,200千瓦。

网络控制技术可实现机车重联运行，微机控制技术实现实时监控以及故障报警。

用于牵引货运列车的HXD3型机车

首辆机车于2006年出厂，编号DJ3-0001。

[9] 首辆国产化机车于2006年12月8日出厂及交付使用。

[10] 大连机车开始交付首批编号由30017号车起始的44台机车为“国产化”车辆，使用国产异步牵引电动机等部件，指其国产化比率达80%以上。

首辆机车出厂曾被改称为“神龙1型”（SL1），之后不久铁道部将通过引进技术制造的国产化大功率机车统一改称为“和谐型”，而原来的神龙1型也改称“和谐型”，编号改为HXD3xxxx（HXD之后的第一个数字是生产厂商代号：

3代表大连机车）。

2006年，铁道部追加订购了180台HXD3型机车，其总数量增至240台[10]，当中有部份机车由北京二七机车厂协助制造，二七厂制造的首辆该型机车（编号HXD30061）于2006年12月28日出厂[11]。

这批180台机车已于2008年4月完成生产。

2008年2月18日，铁道部再向大连机车增购400台HXD3（HXD 30241-HXD 30640），总值近60亿元人民币[12]。

于同年8月起陆续交付。

第500辆HXD3型机车于2009年4月完成[13]。

这批机车全部于2009年交付完毕。

由于大连机车需同时应付HXN3型内燃机车和HXD3B型电力机车的研制和生产，生产能力紧张，而大同电力机车的HXD2型电力机车的生产任务在2008年12月15日完成，因此部分HXD3型机车的生产任务将交给大同厂负责。

大同厂生产的首台HXD3型机车（HXD 38001）在2009年7月底下线。

2009年10月，另外400台订单，从09年10月到10年6月期间交付。

2010年7月，大同机车（220台）和大连机车（390台），2011年7月以前交付完毕。

据报道，大连机车的订单中有350台为HXD3C。

[编辑]技术特点

HXD3型机车的转向架

轴式为C0-C0，电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。

辅助电气系统采用2组辅助变流器，能分别提供VVVF和CVCF三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。

该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。

采用微机网络控制系统，实现了逻辑控制、自诊断功能，而且实现了机车的网络重联功能。

总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电气屏柜和各种辅助机组分功能斜对称布置在中间走廊的两侧；采用了规范化司机室，有利于机车的安全运行。

车体的主要作用是承受上部载荷和传递机车牵引力；同时车体又是机车各动力机组和设备的安装基础；并要为乘务人员提供工作场所，因此，要求为乘务员提供良好的工作环境的同时，更为重要的是要求车体钢结构具有足够的强度和刚度。

采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构，有利于提高车体的强度和刚度。

转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推挽式低位牵引杆等技术。

采用下悬式安装方式的一体化多绕组（全去耦）变压器，具有高阻抗、重量轻等特点，并采用强迫导向油循环风冷技术。

采用独立通风冷却技术。

牵引电机采用由顶盖百叶窗进风独立通风冷却方式；主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式铝板冷却器，由车顶直接进风冷却；辅助变流器也采用车外进风冷却的方式；另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压。

采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。

机械制动采用轮盘制动。

采用了新型的模式空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。

[编辑]机车微机控制功能

▪机车预备的顺序逻辑综合控制

▪机车牵引力和制动力控制

▪机车空电联合制动控制

▪机车主、辅电路过流、过压、欠压、接地等保护控制

▪机车空转/滑行保护控制

▪机车重联控制

▪机车轴重转移补偿控制

▪机车定速控制

▪停车状态下，微机控制系统自诊断功能

▪行驶过程中对被控对象进行实时在线监测诊断功能

▪故障信息的记录、保存和显示功能

▪故障记录的转储功能

[编辑]机车动力学性能

▪机车能以5km/h速度安全通过半径为125m的曲线，并应能在半径250m的曲线上进行正常摘挂作业。

▪机车单机以120km/h速度于平直道上施行紧急空气制动时，最大制动距离≤800m（23t轴重）/≤900m（25t轴重）

[编辑]主要结构尺寸

▪轨距：

1435mm

▪轴式：

Co-Co

▪机车总重：

138t %t（23t轴重）/150t %t（25t轴重）

▪轴重：

23+2t

▪机车前、后车钩中心距：

20846mm

▪车体底架长度：

19630mm

▪车体宽度：

3100mm

▪车体高度：

4100mm（新轮）

▪机车全轴距：

14700mm

▪转向架固定轴距：

2250+2000mm

▪车轮直径：

1250mm（新轮）/1200mm（半磨耗）/1150mm（全磨耗）

▪受电弓落下时，滑板顶面距轨面高度：

4775±30mm

▪受电弓滑板距轨面的工作范围：

5200～6500mm

▪车钩中心线距轨面高度（新轮）：

880±10mm

▪排障器距轨面高度：

110±10mm

[编辑]机车主要技术性能指标

[编辑]工作电源

电流制：

单相交流50Hz

额定电压：

25kV

在22.5kV～31kV之间时，机车能发挥额定功率，在22.5kV～17.5kV和17.5kV～17.2kV范围内机车功率按不同斜率线性下降，在17.2kV时功率为零；在31kV～31.3kV范围内机车功率线性下降至零。

[编辑]牵引性能参数

▪电传动方式：

交－直－交传动

▪持续功率：

7200kW

▪机车速度：

▪持续速度：

70km/h（23t轴重）/65km/h（25t轴重）

▪最高速度：

120km/h

▪起动牵引力：

520kN（23t轴重）/570kN（25t轴重）

▪持续牵引力（半磨耗轮）：

370kN（23t轴重）/400kN（25t轴重）

▪恒功率速度范围：

65km/h～120km/h（25t轴重）/70km/h～120km/h（23t轴重）

[编辑]动力制动性能参数

▪电制动方式：

再生制动

▪电制动功率：

7200kW（70km/h～120km/h）（23t轴重）/7200kW（65km/h～120km/h）（25t轴重）

▪最大电制动力：

370kN（15km/h～70km/h）（23t轴重）/400kN（15km/h～65km/h）（25t轴重）

[编辑]机车总体结构/布置

[编辑]机车设备布置

在机车的两端各设有一个司机室，两个司机室的中间是机械室。

在机械室内设有600mm宽的中央通道，在通道左右两侧设有主变流装置、通风机、压缩机等设备。

在车体下设有2台3轴的转向架及主变压器，在顶盖上设有高压电器。

车内设备布置以平面斜对称布置为主，设备成套安装，有利于机车的重量分配和机车的制造、检修和部件的互换等。

[编辑]司机室设备布置

司机室内设有操纵台、八灯显示器、司机座椅、端子柜、热水器、紧急放风阀、灭火器等设备。

司机室顶部设有空调装置（冷热）、风扇、头灯、司机室照明等设备。

司机室前窗采用电加热玻璃，窗外设有