作业帮HXD3电力机车牵引特性计算与分析
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：综合作业 时间：2024/04/30 00:37:21
HXD3电力机车牵引特性计算与分析
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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.
编辑本段概要
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型电力机车能达到总功率6400千瓦（2 × 3200千瓦）.随着近年中国经济持续增长,铁路货运需求也随之增加,铁道部有见及此,便需要订购能单机牵引5,000-5500吨货物的大功率机车,以应付货运需求.
大连机车于2001年起就开发大功率交流传动货运电力机车进行研究,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,东芝提供机车的牵引逆变器及控制系统. 这款机车使用了Co-Co六轴,即前后各一三轴转向架、每轴装有一台1,200 kW交流牵引电动机,整车输出功率为7,200 kW.首台原型车编号SSJ3-0001,后改名为DJ3,于2003年年底完成,2004年4月26日由大连厂房驶出,前往北京铁道科学研究院环形线进行试验,试验于7月4日完成,及后这辆机车一直待在大连机车厂停放至今. 2004年10月27日,铁道部与大连机车签订合同,订购60辆该型机车,新车以试验车SSJ3-0001及日本货物铁道使用的EH500型作为技术平台,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,包括牵引电机等,由大连组装；其后44辆透过日本技术转移,由大连机车厂制造达至“国产化”.新车使用东芝提供的TT-78型转向架及4,500 V 900 A IGBT牵引逆变器,首辆机车于2006年出厂,编号DJ3-0001. 大同厂生产的HXD38001
编号由30017开始的机车为“国产化”车辆,使用永济YJ85A型牵引电机,首辆机车出厂曾被改称为“神龙1型”（SL1）,不久即改称为“和谐型”,编号改为HXD30xxx.首辆国产化机车于2006年12月8日出厂及交付使用. 2006年,铁道部加订了180台HXD3型机车,使其数量增至240台.截至2008年1月,大连厂及二七厂已合计生产了200多台HXD3.当中有部份机车由二七厂协助制造,二七厂制造的首辆该型机车（编号HXD30061）于2006年12月28日出厂,这批180台机车已于2008年4月完成生产. 2008年2月18日,铁道部再向大连增购400台HXD3,总值近60亿元人民币.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,而大同电力机车有限责任公司的HXD2型电力机车的生产任务在2008年 正在组装的HXD3机车
12月15日完成,因此根据北车集团的统一部署,北车集团下属大同电力机车有限责任公司(大同机车厂)开始按照由大连厂提供的图纸生产HXD3型电力机车,编号为HXD38xxx. 2009年10月22日,中国北车集团在前三次与铁道部签署640台大功率交流传动和谐D3型电力机车的基础上,再次获得400台和谐电3型大功率交流传动6轴7200千瓦电力机车采购合同,合同总金额57.1亿元.截至目前,中国北车已累计获得1040台HXD3型电力机车订单.
编辑本段SSJ3型机车
SSJ3是韶山交3的意思,交代表交流电力,是HXD3型电力机车的前身. SSJ3型电力机车
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.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,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1,200 kW 交流电牵引电动机,整车输出功率为7,200 kW.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.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,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.及后这辆机车一直待在北京环铁,至2008年送回大连厂.
编辑本段车辆配属
现时这些机车大多数均配属上海铁路局及武汉铁路局、北京铁路局、济南铁路局、西安铁路局等, HXD3型电力机车正在牵引5500吨重载货运列车
2007年4月起投入货运服务,主要行走京沪线、京广线等. 另外,为了缓解目前我国铁路电力客车运力不足的状况,部分HXD3开始于2009年担当客运牵引任务,并且部署到某些客运机务段,如上海铁路局上海机务段等. 首240辆HXD3型机车分别配属上海铁路局南京东机务段（125台）及武汉铁路局江岸机务段（115台）,2007年4月起投入服务,成为中国铁路第六次大提速中干线货运重载、快捷运输的主型电力机车,主要担当牵引京沪线、京广线上的5500吨重载货物列车,并接替了一些由美国制ND5型柴油机车牵引的货运车次. 在2008年8月起出厂的第三批新机车（HXD 30241～）中,目前已出厂的大多数被分配予上海铁路局南京东机务段和北京铁路局丰台机务段,一部分配属于郑州铁路局郑州机务段、武汉铁路局江岸机务段和济南铁路局济南西机务段青岛运用车间. 2008年12月10日起,上海铁路局上海机务段开始支配少部分南京东机务段的HXD3型机车,担当部分沪昆铁路上海南 - 株洲间的旅客列车机车交路. 由大同厂制造的首批机车（HXD 38001～）会于2009年底起配属济南铁路局. 目前HXD3所配属的机务段有：上局宁东段、武局江段、郑局郑段、京局丰段、济局西段、广铁株段、西局新段、西局西段、兰局兰段、南局向段.
编辑本段车辆技术
牵引电动机
HXD3型机车使用六台YJ85A型交流电牵引电动机,该型电机由东芝负责设计,永济电机引进相关技术进行生产,每台输出功率1,200 kW.首批永济厂批量生产的YJ85A电动机为数312台,于2006年12月完成交付. 至2007年12月20日,永济厂在2007年全年共生产了1158台YJ85A型牵引电动机供193辆HXD3机车使用. 由于日本的新型电力机车主要使用功率较小的牵引电动机,负载轴重相对较轻,对轨道的压力比较小,所以路况不好的线路上也可以营运.
驱动装置
HXD3型电力机车均装配了六组由德国福伊特提供的SET-553型驱动装置.2006年,铁道部向福伊特批出总值1,450万欧元的合同,订购1,440组驱动装置,供首240辆机车使用.其中驱动装置的从动及主动齿轮已先后于2007年及2008年实现国产化.
编辑本段技术指标
传动方式 交直交 轴式 Co-Co 轴重 23+2t 总重 138t（+3%,-1%,23t轴重） 150t（+3%,-1%,25t轴重） 轨距 1435mm 机车前后轴中心距 20846mm 车体底架长度 19630mm 机车宽度 3100mm 机车高度 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） 受电弓滑板工作范围 5200mm~6500mm 功率因数 （机车发挥10%以上功率时）≥98% 启动牵引力 520kN(23t轴重) 570kN(25t轴重) 最高速度 120km/h 持续功率 7200kW 持续速度 70km/h(23t轴重) 65km/h(25t轴重) 持续牵引力 （半磨耗轮） 370kN(23t轴重) 400kN(25t轴重) 电制动方式-再生制动 电制动功率 7200kW（65km/h或70km/h~120km/h) (23t/25t轴重） 最大电制动力 370kN（65km/h~120km/h）（23t轴重） 400kN（70km/h~120km/h）（25t轴重）
编辑本段运用情况
配属上海铁路局的HXD3型机车多次被发现牵引旅客列车,其中包括知名的1461/2次(上海-北京).因
此,有消息推测,部分上海铁路局所属HXD3将把机车厕所改造为向客运列车供电的供电柜,以改善韶山7E型、韶山8型、韶山9型等准高速机车供电机车不足的问题.已有部分新造HXD3机车配属沈阳铁路局沈阳机务段,牵引接触网下部分限速120km/h车辆(绿皮车).
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.
编辑本段概要
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型电力机车能达到总功率6400千瓦（2 × 3200千瓦）.随着近年中国经济持续增长,铁路货运需求也随之增加,铁道部有见及此,便需要订购能单机牵引5,000-5500吨货物的大功率机车,以应付货运需求.
大连机车于2001年起就开发大功率交流传动货运电力机车进行研究,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,东芝提供机车的牵引逆变器及控制系统. 这款机车使用了Co-Co六轴,即前后各一三轴转向架、每轴装有一台1,200 kW交流牵引电动机,整车输出功率为7,200 kW.首台原型车编号SSJ3-0001,后改名为DJ3,于2003年年底完成,2004年4月26日由大连厂房驶出,前往北京铁道科学研究院环形线进行试验,试验于7月4日完成,及后这辆机车一直待在大连机车厂停放至今. 2004年10月27日,铁道部与大连机车签订合同,订购60辆该型机车,新车以试验车SSJ3-0001及日本货物铁道使用的EH500型作为技术平台,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,包括牵引电机等,由大连组装；其后44辆透过日本技术转移,由大连机车厂制造达至“国产化”.新车使用东芝提供的TT-78型转向架及4,500 V 900 A IGBT牵引逆变器,首辆机车于2006年出厂,编号DJ3-0001. 大同厂生产的HXD38001
编号由30017开始的机车为“国产化”车辆,使用永济YJ85A型牵引电机,首辆机车出厂曾被改称为“神龙1型”（SL1）,不久即改称为“和谐型”,编号改为HXD30xxx.首辆国产化机车于2006年12月8日出厂及交付使用. 2006年,铁道部加订了180台HXD3型机车,使其数量增至240台.截至2008年1月,大连厂及二七厂已合计生产了200多台HXD3.当中有部份机车由二七厂协助制造,二七厂制造的首辆该型机车（编号HXD30061）于2006年12月28日出厂,这批180台机车已于2008年4月完成生产. 2008年2月18日,铁道部再向大连增购400台HXD3,总值近60亿元人民币.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,而大同电力机车有限责任公司的HXD2型电力机车的生产任务在2008年 正在组装的HXD3机车
12月15日完成,因此根据北车集团的统一部署,北车集团下属大同电力机车有限责任公司(大同机车厂)开始按照由大连厂提供的图纸生产HXD3型电力机车,编号为HXD38xxx. 2009年10月22日,中国北车集团在前三次与铁道部签署640台大功率交流传动和谐D3型电力机车的基础上,再次获得400台和谐电3型大功率交流传动6轴7200千瓦电力机车采购合同,合同总金额57.1亿元.截至目前,中国北车已累计获得1040台HXD3型电力机车订单.
编辑本段SSJ3型机车
SSJ3是韶山交3的意思,交代表交流电力,是HXD3型电力机车的前身. SSJ3型电力机车
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.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,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1,200 kW 交流电牵引电动机,整车输出功率为7,200 kW.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.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,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.及后这辆机车一直待在北京环铁,至2008年送回大连厂.
编辑本段车辆配属
现时这些机车大多数均配属上海铁路局及武汉铁路局、北京铁路局、济南铁路局、西安铁路局等, HXD3型电力机车正在牵引5500吨重载货运列车
2007年4月起投入货运服务,主要行走京沪线、京广线等. 另外,为了缓解目前我国铁路电力客车运力不足的状况,部分HXD3开始于2009年担当客运牵引任务,并且部署到某些客运机务段,如上海铁路局上海机务段等. 首240辆HXD3型机车分别配属上海铁路局南京东机务段（125台）及武汉铁路局江岸机务段（115台）,2007年4月起投入服务,成为中国铁路第六次大提速中干线货运重载、快捷运输的主型电力机车,主要担当牵引京沪线、京广线上的5500吨重载货物列车,并接替了一些由美国制ND5型柴油机车牵引的货运车次. 在2008年8月起出厂的第三批新机车（HXD 30241～）中,目前已出厂的大多数被分配予上海铁路局南京东机务段和北京铁路局丰台机务段,一部分配属于郑州铁路局郑州机务段、武汉铁路局江岸机务段和济南铁路局济南西机务段青岛运用车间. 2008年12月10日起,上海铁路局上海机务段开始支配少部分南京东机务段的HXD3型机车,担当部分沪昆铁路上海南 - 株洲间的旅客列车机车交路. 由大同厂制造的首批机车（HXD 38001～）会于2009年底起配属济南铁路局. 目前HXD3所配属的机务段有：上局宁东段、武局江段、郑局郑段、京局丰段、济局西段、广铁株段、西局新段、西局西段、兰局兰段、南局向段.
编辑本段车辆技术
牵引电动机
HXD3型机车使用六台YJ85A型交流电牵引电动机,该型电机由东芝负责设计,永济电机引进相关技术进行生产,每台输出功率1,200 kW.首批永济厂批量生产的YJ85A电动机为数312台,于2006年12月完成交付. 至2007年12月20日,永济厂在2007年全年共生产了1158台YJ85A型牵引电动机供193辆HXD3机车使用. 由于日本的新型电力机车主要使用功率较小的牵引电动机,负载轴重相对较轻,对轨道的压力比较小,所以路况不好的线路上也可以营运.
驱动装置
HXD3型电力机车均装配了六组由德国福伊特提供的SET-553型驱动装置.2006年,铁道部向福伊特批出总值1,450万欧元的合同,订购1,440组驱动装置,供首240辆机车使用.其中驱动装置的从动及主动齿轮已先后于2007年及2008年实现国产化.
编辑本段技术指标
传动方式 交直交 轴式 Co-Co 轴重 23+2t 总重 138t（+3%,-1%,23t轴重） 150t（+3%,-1%,25t轴重） 轨距 1435mm 机车前后轴中心距 20846mm 车体底架长度 19630mm 机车宽度 3100mm 机车高度 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） 受电弓滑板工作范围 5200mm~6500mm 功率因数 （机车发挥10%以上功率时）≥98% 启动牵引力 520kN(23t轴重) 570kN(25t轴重) 最高速度 120km/h 持续功率 7200kW 持续速度 70km/h(23t轴重) 65km/h(25t轴重) 持续牵引力 （半磨耗轮） 370kN(23t轴重) 400kN(25t轴重) 电制动方式-再生制动 电制动功率 7200kW（65km/h或70km/h~120km/h) (23t/25t轴重） 最大电制动力 370kN（65km/h~120km/h）（23t轴重） 400kN（70km/h~120km/h）（25t轴重）
编辑本段运用情况
配属上海铁路局的HXD3型机车多次被发现牵引旅客列车,其中包括知名的1461/2次(上海-北京).因
此,有消息推测,部分上海铁路局所属HXD3将把机车厕所改造为向客运列车供电的供电柜,以改善韶山7E型、韶山8型、韶山9型等准高速机车供电机车不足的问题.已有部分新造HXD3机车配属沈阳铁路局沈阳机务段,牵引接触网下部分限速120km/h车辆(绿皮车).