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1、1、国外现代电力机车主要技术特征、国外现代电力机车主要技术特征l高速、大功率化，单轴功率高速、大功率化，单轴功率16001800KW。l货运机车大轴重、大牵引力，单轴起动牵引力货运机车大轴重、大牵引力，单轴起动牵引力90KN，全部采用交流传动技术。交流传动技术日，全部采用交流传动技术。交流传动技术日臻完善，已达到了炉火纯青的地步。臻完善，已达到了炉火纯青的地步。l分布式微机控制系统日趋成熟，各分散的总线站贴分布式微机控制系统日趋成熟，各分散的总线站贴近所要控制的设备，并通过光纤或双绞电缆传递数近所要控制的设备，并通过光纤或双绞电缆传递数据和命令。带有专家系统的运行诊断装置不仅提高据和命令。带有
2、专家系统的运行诊断装置不仅提高了机车的利用率，也降低了维修费用。了机车的利用率，也降低了维修费用。l径向转向架径向转向架的采用提高了粘着利用率、降低了轮轨的采用提高了粘着利用率、降低了轮轨磨耗，显著改善了机车的运行品质和稳定性。磨耗，显著改善了机车的运行品质和稳定性。l良好的可靠性、可维护性及经济性。良好的可靠性、可维护性及经济性。由于减少了磨耗件的种类及数量，提高了无故障运由于减少了磨耗件的种类及数量，提高了无故障运行的公里数。国外运用表明，在相同条件下，交流行的公里数。国外运用表明，在相同条件下，交流传动电力机车维修费用仅为相控电力机车的传动电力机车维修费用仅为相控电力机车的1/3，每，每
3、年的运营费用仅为相控电力机车年的运营费用仅为相控电力机车70左右。左右。1、国外现代电力机车主要技术特征、国外现代电力机车主要技术特征l株洲电力机车厂株洲电力机车厂西门子合作，研制西门子合作，研制HXD1l大同机车厂大同机车厂阿尔斯通合作，研制阿尔斯通合作，研制HXD2 l大连大连东芝公司合作，研制东芝公司合作，研制HXD3 l大连大连庞巴迪合作，研制庞巴迪合作，研制HXD3B l大连大连美国美国EMD公司合作，研制公司合作，研制HXN3l戚墅堰戚墅堰美国美国GE公司合作，研制公司合作，研制HXN52、我国新型交流传动电力机车技术合作、我国新型交流传动电力机车技术合作3、我国新型交流传动电力机
4、车基本情况、我国新型交流传动电力机车基本情况lHXD1：轴功率轴功率1200KW 2(B0B0) 9600/10000KW 架控架控lHXD2：轴功率轴功率1200KW 2(B0B0) 9600/10000KW 轴控轴控 lHXD3：轴功率轴功率1200KW C0C0 7200KW 轴控轴控 lHXD3B：轴功率轴功率1600KW C0C0 9600KW 轴控轴控 lHXN3：6000马力马力 电喷电喷 C0C0 4474KW 架控架控lHXN5：6000马力马力 电喷电喷 C0C0 4474KW 轴控轴控4、电传动技术发展趋势、电传动技术发展趋势1）交流传动技术是发展趋势）交流传动技术是发展
5、趋势异步型交流传动技术是当今铁路电力牵引传动系统异步型交流传动技术是当今铁路电力牵引传动系统的核心技术，但随着稀土永磁材料技术的突破和普的核心技术，但随着稀土永磁材料技术的突破和普及，采用新型稀土永磁材料钴、钐制成的交流同步及，采用新型稀土永磁材料钴、钐制成的交流同步永磁电机将对交流异步鼠笼电机产生严重挑战。永磁电机将对交流异步鼠笼电机产生严重挑战。2）模块化设计、制造技术使内燃、电力机车）模块化设计、制造技术使内燃、电力机车生产平台通用生产平台通用如庞巴迪的如庞巴迪的TRAXX平台，平台，TRAXXDE内燃机车有内燃机车有70的部件与的部件与TRAXXAC电力机车相同。电力机车相同。3）双动
6、力通用机车适应性更强）双动力通用机车适应性更强所谓双动力机车是指一台机车上同时设置牵引变压所谓双动力机车是指一台机车上同时设置牵引变压器和柴油发电机组。器和柴油发电机组。庞巴迪研制的第一台双动力机车已在北美地区使用，庞巴迪研制的第一台双动力机车已在北美地区使用，2011年将交付年将交付46台双动力通用机车在北美地区投入台双动力通用机车在北美地区投入运营。运营。4、电传动技术发展趋势、电传动技术发展趋势5、各型、各型HXD机车总体布置特点机车总体布置特点l均采用中间走廊方式均采用中间走廊方式600700（走廊宽度（走廊宽度:mm）l均采用独立通风方式均采用独立通风方式侧墙、侧墙、侧顶盖侧墙、侧墙
7、、侧顶盖l均采用单司机驾驶舱均采用单司机驾驶舱HXD3机车总体布置机车总体布置lHXD1转向架转向架lHXD2转向架转向架lHXD3转向架转向架HXD2型机车转向架简介型机车转向架简介l一系悬挂一系悬挂23t/25t转转向架在一系悬向架在一系悬挂装置的区别挂装置的区别是有无轴重调是有无轴重调整垫，整垫，通过改通过改变变轴重调整垫轴重调整垫而适应不同的而适应不同的轴重要求轴重要求。 HXD2型机车转向架简介型机车转向架简介l二系悬挂二系悬挂23t/25t转向转向架在二系悬挂装架在二系悬挂装置的区别是有无置的区别是有无轴重调整垫，轴重调整垫，通通过改变过改变轴重调整轴重调整垫而适应不同的垫而适应不
8、同的轴重的要求轴重的要求。 HXD2型机车转向架简介型机车转向架简介l轮对轮对每组轮对由车每组轮对由车轴、车轮、抱轴轴、车轮、抱轴承箱装配、左轴承箱装配、左轴箱、右轴箱和标箱、右轴箱和标牌等组成牌等组成 。 HXD2型机车转向架简介型机车转向架简介l轴箱轴箱轴箱通过轴箱拉杆与构架连接，轴箱通过轴箱拉杆与构架连接，轴箱拉杆两端配有弹性部件，轴箱拉杆两端配有弹性部件，可容许轮对和构架之间相对位可容许轮对和构架之间相对位移。移。轴箱轴承为轴箱轴承为全密封型圆锥全密封型圆锥滚子轴承滚子轴承 。各型轴箱免维护行程：各型轴箱免维护行程：HXD1120万万KMHXD2100万万KMHXD33040万万KMH
9、XD2型机车转向架简介型机车转向架简介l牵引电机及牵引电机及驱动装置驱动装置 采用抱轴驱采用抱轴驱动，主要由电动，主要由电机、抱轴箱、机、抱轴箱、传动齿轮箱等传动齿轮箱等组成。传动轴组成。传动轴承采用滚动抱承采用滚动抱轴承轴承HXD1、HXD3均采用轮盘式制动方式均采用轮盘式制动方式l基础制动装置基础制动装置 HXD2型机车转向架简介型机车转向架简介l自自20世纪世纪60年代末轮轨蠕滑理论有了突破性的进展以来，机年代末轮轨蠕滑理论有了突破性的进展以来，机车车辆径向转向架的发展是轮轨蠕滑理论在曲线通过领域应车车辆径向转向架的发展是轮轨蠕滑理论在曲线通过领域应用的重要成果。用的重要成果。l在通过曲
10、线时，转向架轮对可自行朝曲线半径方向调整的转在通过曲线时，转向架轮对可自行朝曲线半径方向调整的转向架向架径向转向架径向转向架l径向转向架可分为径向转向架可分为自导向自导向、迫导向迫导向两大类：两大类：自导向径向转向架自导向径向转向架 转向架内前后两轮对通过导向杆、刚性或弹性相互连接，相转向架内前后两轮对通过导向杆、刚性或弹性相互连接，相互作用。利用轮轨间的纵向蠕滑力，使前后两轮对接近或占互作用。利用轮轨间的纵向蠕滑力，使前后两轮对接近或占据径向位置，利于曲线通过。据径向位置，利于曲线通过。径向转向架技术径向转向架技术l径向转向架可分为自导向、迫导向两大类：径向转向架可分为自导向、迫导向两大类：
11、迫导向径向转向架迫导向径向转向架 利用车辆通过曲线时转向架与车体间的相对转角，通过杠杆系利用车辆通过曲线时转向架与车体间的相对转角，通过杠杆系统的作用，迫使轮对占据径向位置。统的作用，迫使轮对占据径向位置。l迫导向径向转向架在转向架与车体之间增加了杠杆系统的联系，迫导向径向转向架在转向架与车体之间增加了杠杆系统的联系，结构较复杂，给换修转向架增加了麻烦。自导向径向转向架所结构较复杂，给换修转向架增加了麻烦。自导向径向转向架所增添的机构全在转向架上，结构相对简单，发展较快，各国采增添的机构全在转向架上，结构相对简单，发展较快，各国采用较多。用较多。l普通转向架与径向转向架普通转向架与径向转向架机
12、车轮对定位的纵向刚度很大，这机车轮对定位的纵向刚度很大，这是为了传递纵向的牵引力所必须的。是为了传递纵向的牵引力所必须的。因此，转向架内的几根车轴总是保因此，转向架内的几根车轴总是保持平行，即使进入曲线也是如此。持平行，即使进入曲线也是如此。图图1为普通三轴转向架通过曲线的为普通三轴转向架通过曲线的情况，第情况，第1轴的车轮平面与轮轨接轴的车轮平面与轮轨接触点轨道切线的夹角称为前轴的冲触点轨道切线的夹角称为前轴的冲角。由于冲角的存在，增大了轮轨角。由于冲角的存在，增大了轮轨间的横向作用力、使车轮易于爬轨，间的横向作用力、使车轮易于爬轨，而且使轮缘和轨侧磨耗增加。而且使轮缘和轨侧磨耗增加。图图1
13、普通三轴转向架普通三轴转向架通过曲线的情况通过曲线的情况 径向转向架技术径向转向架技术l普通转向架与径向转向架普通转向架与径向转向架图图2为径向三轴转向架通过曲线的为径向三轴转向架通过曲线的情况，前轴和后轴都向曲线半径情况，前轴和后轴都向曲线半径方向偏斜而占据径向位置，使冲方向偏斜而占据径向位置，使冲角为零。冲角为零的好处是减少角为零。冲角为零的好处是减少了轮缘的磨耗，减小了轮轨横向了轮缘的磨耗，减小了轮轨横向作用力，减小了车轮爬轨的危险作用力，减小了车轮爬轨的危险性，减少了踏面与轨面间的滑动，性，减少了踏面与轨面间的滑动，从而改善曲线上机车的粘着性能。从而改善曲线上机车的粘着性能。图图2径向
14、三轴转向架径向三轴转向架通过曲线的情况通过曲线的情况 径向转向架技术径向转向架技术l机车径向转向架机车径向转向架对机车径向转向架来说，轴箱纵向定位装置已不能对机车径向转向架来说，轴箱纵向定位装置已不能用来传递牵引力了，而要另外增加一套牵引装置，用来传递牵引力了，而要另外增加一套牵引装置，称为牵引与导向功能的分离。称为牵引与导向功能的分离。l车辆径向转向架车辆径向转向架车辆径向转向架结构及作用相对比较简单，其在车辆径向转向架结构及作用相对比较简单，其在70年代初便开始出现并陆续投入运用，目前已有年代初便开始出现并陆续投入运用，目前已有不少国家将其作为货车转向架的一种重要形式。不少国家将其作为货车
15、转向架的一种重要形式。 径向转向架技术径向转向架技术l机车径向转向架机车径向转向架基于上述原因，机车径向转向架比较复杂，机车基于上述原因，机车径向转向架比较复杂，机车径向转向架的实际应用比车辆的晚了径向转向架的实际应用比车辆的晚了10多年。多年。机车径向转向架分也为机车径向转向架分也为自导向自导向及及迫导向迫导向两类。自两类。自导向结构相对简单，应用较广。导向结构相对简单，应用较广。机车自导向径向转向架，是靠内外轮纵向蠕滑力机车自导向径向转向架，是靠内外轮纵向蠕滑力形成的力偶来实现轮对的径向调节，与车辆自导形成的力偶来实现轮对的径向调节，与车辆自导向转向架机理相同，但具体实现方法有极大差异。向
16、转向架机理相同，但具体实现方法有极大差异。 径向转向架技术径向转向架技术美国美国GM公公司推出的自司推出的自导向径向转导向径向转向架向架径向转向架技术径向转向架技术机车三轴径向转向架径向调整装置结构机车三轴径向转向架径向调整装置结构 1导向梁；导向梁；2扭筒；扭筒；3支承关节；支承关节；4转臂；转臂；5中间连杆；中间连杆；6拉杆座。拉杆座。 径向转向架技术径向转向架技术与常规转向架相比，机车径向转向架有下述优点：与常规转向架相比，机车径向转向架有下述优点：曲线通过性能大大改善，轮缘及轨侧磨耗大大减曲线通过性能大大改善，轮缘及轨侧磨耗大大减轻，防止脱轨的安全性明显提高；轻，防止脱轨的安全性明显提
17、高；直线运行横向稳定性与曲线通过性能达到良好的直线运行横向稳定性与曲线通过性能达到良好的协调；协调；曲线上的粘降减少，机车牵引性能明显提高。曲线上的粘降减少，机车牵引性能明显提高。 径向转向架技术径向转向架技术l机车径向转向架在我国的发展前景机车径向转向架在我国的发展前景 我国铁路曲线所占比例较大，轮轨磨耗非常突出，严重影响我国铁路曲线所占比例较大，轮轨磨耗非常突出，严重影响着铁路运输能力。发展机车径向转向架不仅有利于提高山区铁着铁路运输能力。发展机车径向转向架不仅有利于提高山区铁路、繁忙干线的列车速度和运能，也有利于提高运能。机车径路、繁忙干线的列车速度和运能，也有利于提高运能。机车径向转向
18、架在我国有良好的发展前景，应用范围包括：向转向架在我国有良好的发展前景，应用范围包括：用于重载牵引，特别是多曲线区段的重载牵引；用于重载牵引，特别是多曲线区段的重载牵引；用于多小半径曲线的山区线路；用于多小半径曲线的山区线路；用于提高既有线路的列车速度，特别是曲线半径较小区段的用于提高既有线路的列车速度，特别是曲线半径较小区段的提速；提速；地铁及轻轨线路的曲线半径较小，机车径向转向架可用于地地铁及轻轨线路的曲线半径较小，机车径向转向架可用于地铁及轻轨车辆的动车转向架。铁及轻轨车辆的动车转向架。径向转向架技术径向转向架技术l主动悬挂是指需要依靠附加的能源提供能量来支主动悬挂是指需要依靠附加的能源
19、提供能量来支持机车车辆悬挂系统的工作的悬挂系统。又称有持机车车辆悬挂系统的工作的悬挂系统。又称有源悬挂。源悬挂。l主动悬挂系统根据机车车辆在轨道上的运行状态主动悬挂系统根据机车车辆在轨道上的运行状态实时地主动改变其悬挂特性，使机车车辆在各种实时地主动改变其悬挂特性，使机车车辆在各种线路激扰作用下保持最优的动力学性能。线路激扰作用下保持最优的动力学性能。l主动悬挂系统根据其所在位置的不同，可以分为主动悬挂系统根据其所在位置的不同，可以分为一系主动悬挂、二系主动悬挂；根据其作用方向一系主动悬挂、二系主动悬挂；根据其作用方向的不同又可分为横向主动悬挂、垂向主动悬挂、的不同又可分为横向主动悬挂、垂向主
20、动悬挂、纵向主动悬挂。纵向主动悬挂。主动悬挂技术主动悬挂技术l主动悬挂系统主要由机械悬挂单元、传感单元、主动悬挂系统主要由机械悬挂单元、传感单元、控制单元和作动单元四大基本部分组成。控制单元和作动单元四大基本部分组成。机械单元：与传统的机车车辆悬挂系统一样，由机械单元：与传统的机车车辆悬挂系统一样，由弹性元件和阻尼元件组成。弹性元件和阻尼元件组成。传感单元：包括传感器及其放大调理电器，主要传感单元：包括传感器及其放大调理电器，主要用于检测机械单元的输出，如加速度、速度和位用于检测机械单元的输出，如加速度、速度和位移等，给控制单元提供整个车辆系统的状态信息。移等，给控制单元提供整个车辆系统的状态
21、信息。主动悬挂技术主动悬挂技术l主动悬挂系统主要由机械悬挂单元、传感单元、主动悬挂系统主要由机械悬挂单元、传感单元、控制单元和作动单元四大基本部分组成。控制单元和作动单元四大基本部分组成。控制单元：一般采用数字计算器，对传感单元提供的信息控制单元：一般采用数字计算器，对传感单元提供的信息根据一定的控制策略进行分析处理，给作动单元提供控制根据一定的控制策略进行分析处理，给作动单元提供控制指令。它是主动悬挂系统的核心或指令。它是主动悬挂系统的核心或“大脑大脑”。作动单元：根据控制单元的指令，作动单元输出相应的物作动单元：根据控制单元的指令，作动单元输出相应的物理量，如力、位移等，直接作用于机械悬挂
22、单元，使车辆理量，如力、位移等，直接作用于机械悬挂单元，使车辆悬挂系统的特性保持最优。作动单元一般采用电动伺服、悬挂系统的特性保持最优。作动单元一般采用电动伺服、液压伺服和机电伺服装置。液压伺服和机电伺服装置。主动悬挂技术主动悬挂技术l不同作动单元特点不同作动单元特点电动伺服装置可直接利用压缩空气作为能源，实施方便，电动伺服装置可直接利用压缩空气作为能源，实施方便，但由于气体的可压缩性，系统响应较慢；但由于气体的可压缩性，系统响应较慢；液压伺服装置响应快，出力大，但需要增加液压站，投资液压伺服装置响应快，出力大，但需要增加液压站，投资大；大；机电伺服装置以电为能源，体积小，维修最小，但系统响机电伺服装置以电为能源，体积小，维修最小，但系统响应较慢。应较慢。l主动悬挂系统是一门结合计算机技术、控制技术、主动悬挂系统是一门结合计算机技术、控制技术、机车车辆技术的综合技术，正在不断地发展。机车车辆技术的综合技术，正在不断地发展。l典型应用：摆式列车典型应用：摆式列车主动悬挂技术主动悬挂技术被动摆式列车（被动摆式列车（TALGO）主动摆式列车主动摆式列车主动摆式列车主动摆式列车
