TJJW 012HXD3B型电力机车总体技术规范报批稿.docx

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TJJW012HXD3B型电力机车总体技术规范报批稿

TJ/JW012—2014

HXD3B型电力机车总体技术规范

目次

前  言

本标准性技术文件参照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准性技术文件由中国铁路总公司提出并归口。

本标准性技术文件由中国北车集团大连机车车辆有限公司负责起草。

本标准性技术文件主要起草人：

代兴军、李群锋、杨守君、高洪光、臧玉军、慕元鹏。

HXD3B型电力机车总体技术规范

1　范围

本文件规定了HXD3B型电力机车（以下简称为机车）的用途及应用环境、基本技术要求、电气部分技术要求、机械部分技术要求、制动及供风系统技术要求、司机室技术要求、其他技术要求、检验要求、RAMS要求等要求。

本文件适用于轨距1435mm，单相交流25kV/50Hz的新造HXD3B型电力机车。

2　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB146.1—1983标准轨距铁路机车车辆限界

GB/T700—2006碳素结构钢

GB/T1591—2008低合金高强度结构钢

GB/T3323—2005金属熔化焊焊接接头射线照相（EN1435:

1997，MOD）

GB5068—1999铁路机车、车辆车轴用钢

GB/T5118—1995低合金钢焊条

GB/T5599—1985铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范

GB5914.1—2000机车司机室了望条件

GB5914.2—2000机车司机室前窗、侧窗及其他窗的配置

GB/T6417.1—2005金属溶化焊接头缺欠分类及说明

GB/T6417.2—2005金属压力焊接关缺欠分类及说明

GB6770—2000机车司机室特殊安全规则（idtUIC617-5OR:

1977）

GB6771—2000电力机车防火和消防措施的规程

GB/T11345—1989钢焊缝手工超声波探伤方法和控伤结果分级

GB/T25333—2010内燃、电力机车标记

TB/T304—2011机车用总风缸技术条件

TB/T449—2003机车车辆车轮轮缘踏面外形

TB/T1463机车轮对组装技术条件

TB/T1979—2003铁道车辆用耐大气腐蚀钢订货技术条件

TB/T2011—1987机车司机室照明测量方法

TB/T2072—198950钢车轴技术条件

TB/T2325.1—2006机车、动车组前照灯、辅助照明灯和标志灯技术条件第1部分：

前照灯

TB/T2325.2—2006机车、动车组前照灯、辅助照明灯和标志灯技术条件第2部分：

辅助照明灯和标志灯

TB/T2360—1993铁道机车动力学性能试验鉴定方法及评定标准

TB/T2368—2005动力转向架构架强度试验方法

TB/T2393—2001铁路机车车辆用面漆

TB/T2541—2010机车车体静强度试验规范

TB/T2879—1998（所有部分）铁路机车车辆涂料及涂装

TB/T2942—1999铁路用铸钢件采购与验收技术条件

TB/T3044—200213号车钩基本尺寸和性能

TB/T3046—200215号车钩基本尺寸和性能

TB/T3051.1—2013机车、动车用电笛、风笛第1部分：

电笛

TB/T3051.2—2013机车、动车用电笛、风笛第2部分：

风笛

TB/T3138—2006机车车辆阻燃材料技术条件

TB/T3254—2011机动、动车用撒砂装置

TJ/JW001—2011机车车载安全防护系统（6A系统）总体暂行技术条件

TJ/JW001-A～G—2012机车车载安全防护系统（6A系统）中央处理平台及六个子系统暂行技术条件

ISO1940:

2003机械振动恒态刚性转子平衡品质要求（Mechanicalvibration.Balancequalityrequirementsforrotorsinaconstant（rigid）stateSpecificationandverificationofbalancetolerances）

ISO3095:

2005铁路设施声学有轨车辆发出的噪音的测量（Railwayapplications—acoustics—Measurementofnoiseemittedbyrailboundvehicles）

ISO3381:

2005铁路设施声学有轨车辆车内的噪声（Railwayapplications—Acoustics—Measurementofnoiseinsiderailboundvehicles）

ISO8573-1:

2010压缩空气第1部分杂质和质量等级（Compressedair—Part1:

Contaminantsandpurityclasses）

IEC60296:

2012电工用液体变压器和开关设备用的未使用过的矿物绝缘油（Specificationforunusedmineralinsulatingoilsfortransformersandswitchgear）

IEC60300-3-3可靠性管理第3-3部分：

应用指南生命周期成本（Dependabilitymanagement—Part3-3:

Applicationguide—Lifecyclecosting）

IEC60310:

2004铁路应用铁路机车用牵引变压器和电感器（Railwayapplication—Tractiontransformersandinductorsonboardrollingstock）

IEC60349-2:

2002铁路机车车辆和公路车辆用旋转电机第2部分：

电子变流器供电的交流电动机（Electrictraction—Rotating—Part2：

Electronicconverter-fedalternatingcurrentmortors）

IEC60571:

2012铁路机车车辆电子装置（Electronicequipmentusedonrailvehicles）

IEC61287-1:

2005铁路应用安装在铁路机车上的电力变流器第1部分：

特性和试验方法（Railwayapplications—Powerconvertorsinstalledonboardrollingstock—Part1：

Characteristicsandtestmethods）

DINEN10084:

2008渗碳钢技术交货条件（Casehardeningsteels—Technicaldeliveryconditions）

EN1563:

2005铸造球墨铸铁（Founding—Spheroidalgraphitcastirons）

EN13104铁路应用轮对和转向架动轴设计方法（Railwayapplications-Wheelsetsandbogies-Poweredaxles-Designmethod）EN14420-7:

2007带夹头的软管配件第7部分：

凸轮锁紧接头（Hosefittingswithclampunits—Part7：

Camlockingcouplings） 

EN50121-1:

2008铁路设施电磁兼容第1部分：

总则（Railwayapplications—Electromagneticcompatibility—Part1：

General）

EN50121-2:

2008铁路设施电磁兼容第2部分：

整个铁路系统对外界的辐射Railwayapplications—Electromagneticcompatibility—Part2：

Emissionsofthewholerailwaysystemtotheoutsideworld ）

EN50121-3-1:

2008铁路设施电磁兼容第3-1部分：

机车车辆火车和设备完整的车辆（Railwayapplications—Electromagneticcompatibility—Part3-1：

Rollingstock—Trainandcompletevehicle ）

EN50121-3-2:

2008铁路设施电磁兼容第3-2部分：

机车车辆装置（Railwayapplications—Electromagneticcompatibility—Part3-2：

Rollingstock—Apparatus）

EN50126:

1999铁路设施可靠性、可用性、可维修性和安全性的规范和论证（Railwayapplications—ThespecificationanddemonstrationofReliability,Availability,MaintainabilityandSafety（RAMS））

EN55015:

2006电子照明和类似设备的无线电干扰特性测量方法和限值（Limitsandmethodsofmeasurementofradiodisturbancecharacteristicsofelectricallightingandsimilarequipment）

UIC564-2国际载客轨道车辆防火和消防规范（Coacheswindowsmadefromsafetyglass）

UIC651:

2002机车、动车、动车组和驾驶拖车的司机室设计（Layoutofdriver'scabsinlocomotives,railcars,multiple-unittrainsanddrivingtrailers）

UIC617-6:

1977机车动车司机室布置规则（Regulationsgoverningthelayoutofdriverscabsoflocomotives）

UIC812-3:

1984非合金钢整体车轮技术规范（Technicalspecificationforthesupplyofsolidwheelsinrollednon-alloysteelfortractiveandtrailingstock）

3　用途及应用环境

3.1用途

铁路干线牵引货运列车。

3.2环境温度

环境温度（遮荫处）为-40℃～+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。

机车能在-40℃环境下存放，加强防寒后能够在-40℃环境下正常运用，但是在运用前需要预热。

机车蓄电池充电器、微机控制系统、主辅变流器及其控制单元、升弓系统部件、空气制动系统等在满足-25℃～+40℃环境下正常运用的前提下，可通过应用加强防寒和预热（可以采用蓄电池供电和接触网供电两种方式）的可选配置方案使机车达到-40℃～-25℃环境下正常运用的要求。

3.3海拔

海拔不超过2500m。

在海拔高于1200m、环境温度接近+40℃且连续在最大功率状态下运行时允许出现功率限制。

3.4湿度

月平均最大相对湿度95%（该月月平均最低温度不低于25℃）。

3.5其他

能适应风、沙、雨、雪、盐雾、粉尘、偶有雾霾的侵袭。

4　基本技术要求

4.1　电流制式

单相25kV，50Hz，网压波动范围17.5kV～31kV。

4.2　机车功率发挥基本要求

机车功率发挥不低于图1所示的曲线。

在22.5kV～29kV网压下，功率为9600kW;在19kV网压下，功率为8064kW；在网压低于19kV直到17.5kV时，牵引功率线性降为0，但辅助功率仍然有效。

网压高于29kV直到31kV时，牵引功率线性地降为0。

图1机车功率发挥曲线

4.3　轨距

机车轨距为1435mm。

4.4　轴式

机车轴式为Co-Co。

4.5　机车重量及要求

4.5.1　机车整备重量为150t，允差为-3%～1%。

4.5.2　机车轴重为25t。

4.5.3　同一机车，每根动轴的实际轴重与该机车实际平均轴重之差，不大于该机车实际平均轴重的±2%。

4.5.4　各个车轮轮重与该轴平均轮重之差不超过该轴平均轮重的±4%。

4.5.5　整车左右两侧轮重差之代数和不超过机车总重的±1%。

4.6　尺寸限界

机车在受电弓完全降弓状态时，在平直道上，其外界尺寸符合GB146.1—1983的电力机车限界要求，具体尺寸如下：

•车钩中心线距轨面高度（新轮）为880mm±10mm；

•受电弓降弓状态时滑板距轨面高度（新轮）为不大于4622mm；

•受电弓降下时机车最高处距轨面工作高度为5200mm～6500mm；

•齿轮箱最低点距轨面高度不小于（新轮）为120mm；

•车排障器距轨面高度（在踏面允许磨耗范围内可调）为110

mm；

•转向架扫石器距轨面高度（在踏面允许磨耗范围内可调）为30mm。

4.7　主要技术参数

4.7.1　机车主要尺寸

符合下列要求：

•机车前后车钩中心距为22781mm；

•机车车体宽度为2950mm；

•机车最大宽度（车体外附属设备处于工作状态）为3270mm；

•机车车顶距轨面高度为4250mm；

•机车转向架中心距为12950mm；

•机车转向架固定轴距为2×1950mm。

4.7.2　机车速度

符合下列要求：

•机车最高运营速度为120km/h；

•恒功区最低速度为68.2km/h；

•机车最高试验速度为132km/h。

4.7.3　机车轮周牵引功率

机车轮周牵引功率（持续制，车轮半磨耗）为9600kW。

4.7.4　机车再生制动轮周功率

机车再生制动轮周功率（持续制，车轮半磨耗）为9600kW。

4.7.5　牵引特性

牵引曲线见图2，制动曲线见图3。

图2牵引曲线

图3制动曲线

•起动牵引力为570kN；

•恒功率速度范围（轴功率1600kW）为68.2km/h～120km/h；

•最大再生制动力（车钩处）为最大480kN；

•速度低于5km/h时，再生制动力线性下降至0。

4.7.6机车功率因数

当接触网电压不高于27.5kV、机车功率大于10%额定功率时，机车功率因数（λ）不小于0.98。

4.7.7　等效干扰电流和谐波含量

机车在持续工况下，距离牵引变电所10km处测量，接触网每公里0.83Ω，65°22'。

4.7.7.1机车正常工作时等效干扰电流：

•等效干扰电流不大于0.8A；

•谐波含量不大于0.4%。

4.7.7.2一台电机被切除时等效干扰电流：

•等效干扰电流不大于2.6A；

•谐波含量不大于1.5%。

4.7.7.3一台变流器被切除时等效干扰电流：

•等效干扰电流不大于2.5A；

•谐波含量不大于1.3%。

4.7.8　机车传动型式

机车采用“交-直-交”电传动型式，电源侧采用四象限斩波型变流器，电机侧采用变压变频式逆变器向三相交流异步牵引电机供电。

每个电机由各自的逆变器供电（轴控）。

4.7.9　机车总效率

机车设备的重量、容量、成本将进行经济的优化设计，机车总效率值将会变化，最大可达到0.88。

这个参数依赖于不同的工作条件，如原边电压、实际功率和速度。

最佳值在额定点70km/h附近，原边电压范围为25kV～28kV。

4.7.10　动力学性能

4.7.10.1机车动力学性能试验最高试验速度为132km/h。

4.7.10.2线路最小曲线半径为300m±20m，试验线路和试验测量条件的其它要求按TB/T2360—1993执行。

4.7.10.3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，条件为滤波0.5Hz～10Hz下连续出现6次以上的横向加速度值不超过10m/s2。

4.7.10.4机车安全性指标包括脱轨系数、轮重减载率等，其中脱轨系数不大于0.9；轮轴横向力等按TB/T2360—1993评定，轮重减载率按GB/T5599—1985评定。

4.7.10.5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，舒适度指标按TB/T2360—1993中合格指标评定。

4.7.10.6机车起动状态下轴重转移不大于±10%。

4.7.10.7机车具有轴重转移的电气补偿功能（电机转矩不超过电机启动转矩限值）。

4.7.10.8机车能以5km/h速度安全通过半径为125m的曲线；并能在半径为250m的曲线上进行正常摘挂作业。

4.7.11　机车重联控制

机车能够由TCN/WTB列车控制总线来实现3台机车的重联控制。

在本务机车上能够显示重联机车的状态。

机车预留安装远程控制系统（LOCOTROL）的安装位置和布线空间。

机车制动机应具备重联功能，并可与各型制动系统兼容。

4.7.12　机车过分相控制

机车装有自动通过分相区的设备。

4.7.13　机车电源

机车具有采用外接电源的功能。

4.8　防火及安全

4.8.1　机车的设计有良好的防火性能，以便最大限度地防止火灾发生。

机车的设计、制造及所选用的材料、部件的防火要求符合GB6771—2000。

4.8.2机车安装车载安全防护系统（6A系统），包含中央处理平台（含音、视频终端）和空气制动安全监测、防火监控、高压绝缘检测、列车供电监测、走行部故障监测、自动视频监控及记录六个子系统。

总体技术条件符合TJ/JW001的要求。

平台及子系统符合TJ/JW001A～D、F、G的要求。

4.8.3　机车上采用非延燃性材料和防火材料，不允许使用燃烧后产生毒气的材料。

4.8.4　机车所使用无卤低烟阻燃的电线和电缆。

4.8.5　高压电气设备具有人身安全防护措施和警示标识。

4.8.6　机车配有灭火器，每个司机室采用两个MSWZC3型手提式水雾灭火器。

4.9　外部噪声要求

测量采用的标准为ISO3095:

2005和ISO3381:

2005。

所有的外部测量在距轨道中心7.5m处进行。

4.9.1机车应采取措施来降低机车附近的噪音等级至最低。

4.9.2　机车符合TSI噪声要求，按照ISO3095:

2005要求进行测量。

4.9.3　无论静止还是运行，外部噪音都没有任何听得见的异常的刺耳声。

4.9.4　当通过曲率小到只有80m水平路轨曲线时，噪音辐射减至最小。

4.9.5　当机车静止时，尽可能的自动降低噪音设备的影响。

4.10　风笛和电笛

4.10.1机车每端安装电笛和高低音风笛，并可单独控制。

4.10.2机车电笛和风笛均分别符合TB/T3051.1—2009、TB/T3051.2—2009的规定。

4.11　其他

机车具有地面电源移车功能。

5　电气部分技术要求

5.1　综述

5.1.1　机车主电路采用由IGBT模块组成的四象限变流器和逆变器对牵引、再生制动实行连续控制。

主电路原理框图见图4。

图4主电路原理框图

5.1.2　机车辅助电源为三相交流460V/60Hz，采用由IGBT元件组成的辅助变流机组。

机车控制电源为直流110V。

机车主电路、辅助电路、控制电路在各种工况下均有完善而可靠的短路、过载、接地、过电压、欠压、过热、空转、滑行以及通风、油流系统的故障保护装置，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。

5.1.3　机车上保护装置和变流机组的变流元件能承受从故障发生时起到其保护装置起作用时止，这段时间内短路电流的冲击。

5.1.4　当机车局部发生故障时，可自动或在司机室内方便地手动切除有关电路，维持运行。

5.1.5　机车具有智能化诊断功能，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，故障信息通过TCN-WTB由受控机车传送到主控司机室。

5.1.6　机车保证只有当主断路器断开，受电弓已降弓以及接地开关处于接地位置才能接近高压区域。

5.1.7　机车设有联锁控制系统，其作用为：

当高压间的门打开或者可接近高压设备时防止升起受电弓或闭合主断路器。

5.2　电磁兼容

5.2.1　机车电磁兼容满足EN50121-1:

2008、EN50121-2:

2008、EN50121-3-1:

2008的要求。

机车保证不会干扰铁路沿线的通信、信号等设备的正常工作。

机车车载电子设备和电气设备满足EN50121-3-2:

2008的要求，避免相互干扰。

5.2.2　车载信号设备满足EN50121-3-2:

2008的要求，不受由机车设备产生的任何磁场的影响。

5.2.3　机车的所有部件不受任何干扰地发挥其功能，符合IEC60571:

2012的要求。

5.3　高压电器

5.3.1　受电弓

每台机车装有两架相同的单臂受电弓，具备弓网故障自动降弓保护装置及快速分断主断路器的保护功能，受电弓升降弓时对接触网和车顶不能造成有害冲击。

机车采用单弓受流运行，当运行的受电弓故障时，可通过受电弓隔离开关切除，用另一架受电弓维持运行。

受电弓主要技术参数如下：

•额定电压为25kV；

•正常工作电压范围为17.5kV～31kV；

•额定电流为1000A；

•最大速度为200km/h；

•静态接触压力（调整量±5N）为70N；

•最大升弓高度（带绝缘子）为3081

mm；

•工作高度（包括绝缘子）为969mm～2881mm；

•弓头长度为1950mm；

•滑板有效长度为1250mm；

•滑板类型为碳滑板；

•工作空气压力为4bar～10bar；

•升弓时间不大于5.4s或6s～10s；

•降弓时间不大于4s。

5.3.2　主断路器

机车主断路器采用真空主断路器，主断路器的分断容量和动作时间在所有条件下提供相关设备的保护，带有动作次数计数器。

主要技术参数如下：

•额定电压为25kV；

•正常工作电压范围为17.5kV～31kV；

•额定电流为1000A；

•最大分断电流为20kA；

•辅助触点数为7个；

•20℃时固有分闸时间25ms～60ms；

•工作压力为4.5bar～10bar。

5.3.3　高压电压互感器

主要参数为：

•输入电压为25kV/50Hz；

•正常工作电压范围为17.5kV～31kV；

•输出电压为200V；

•容量为3×15VA；

•精度等级为0.5；

•次边额定电流为0.05A。

5.3.4　高压电流传感器

主要参数为：

•原边名义电流为1000A；

•正常工作电压范围为17.5kV～31kV

•原边电流测量范围为0～±1600A；