《機(jī)車新技術(shù)（第四版）》 課件 1第二講 電力機(jī)車發(fā)展概況與新技術(shù)

機(jī)車新技術(shù)第二講電力機(jī)車發(fā)展概況與新技術(shù)我國(guó)電力機(jī)車發(fā)展概況01典型電力機(jī)車車型簡(jiǎn)介02動(dòng)車組發(fā)展概況及我國(guó)主要?jiǎng)榆嚱M03CONTENTS壹我國(guó)電力機(jī)車發(fā)展概況一、電力機(jī)車發(fā)展的總體概況我國(guó)的電力機(jī)車的研究始于1958年。經(jīng)歷了近60年的不懈努力，我國(guó)的電氣化鐵路得到迅速發(fā)展，電力機(jī)車的研究、生產(chǎn)已成為世界上一支不可忽視的力量。已形成4軸、6軸、8軸的韶山型系列電力機(jī)車型譜，擁有4軸、6軸、8軸交流傳動(dòng)系列客貨運(yùn)車型。已經(jīng)有SS1、SS3、SS4(SS4B、SS4改)、SS6(SS6BSS7(SS7B、SS7C、SS7D、SS7E)、SS8、SS9(SS9改)等交直傳動(dòng)系列干線客貨運(yùn)電力機(jī)車在線運(yùn)營(yíng)，還有HXD1、HXD2、HXD3型等交流傳動(dòng)機(jī)車也陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)。據(jù)2018年鐵道統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示，全國(guó)鐵路全國(guó)鐵路機(jī)車擁有量為2.1萬(wàn)臺(tái)，其中，內(nèi)燃機(jī)車0.8萬(wàn)臺(tái)，電力機(jī)車1.3萬(wàn)臺(tái)。全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到13.1萬(wàn)公里，高速鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到2.9萬(wàn)公里；復(fù)線里程7.6萬(wàn)公里，復(fù)線率58.0%；電氣化里程9.2萬(wàn)公里，電化率70.0%；居世界第一。我國(guó)電力機(jī)車發(fā)展四個(gè)階段1958-1979：起步階段1979-1989：成長(zhǎng)階段20世紀(jì)90年代中期-21世紀(jì)初：全盛時(shí)期2004年至今：升級(jí)換代新變革二、我國(guó)電力機(jī)車發(fā)展的四個(gè)階段第一階段：電力機(jī)車發(fā)展的起步期(1958年-20世紀(jì)70年代末)這一階段從模仿前蘇聯(lián)的技術(shù)入手，經(jīng)過三次大的技術(shù)改造，生產(chǎn)出了性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠的SS1型電力機(jī)車，作為客貨牽引動(dòng)力的第一代主型干線電力機(jī)車。6Y1型電力機(jī)車6Y1型的原型車——蘇聯(lián)H60（VL60）型電力機(jī)車韶山1008號(hào)車是首臺(tái)量產(chǎn)的韶山1型電力機(jī)車，目前保存于中國(guó)鐵道博物館韶山1型309號(hào)電力機(jī)車轉(zhuǎn)向架機(jī)車走行部為兩臺(tái)完全相同的三軸轉(zhuǎn)向架，車輪直徑為1250毫米；制動(dòng)裝置采用由制動(dòng)橫梁和制動(dòng)拉桿的組合式基礎(chǔ)制動(dòng)裝置，車輪的兩側(cè)都設(shè)有閘瓦?？傮w結(jié)構(gòu)六軸干線客貨運(yùn)通用電力機(jī)車，采用雙邊內(nèi)走廊，設(shè)兩端司機(jī)室。主要電器設(shè)備以機(jī)車最重設(shè)備主變壓器為中央，分平面斜對(duì)稱布置為主，有利于重量平衡。車頂兩端相對(duì)車底轉(zhuǎn)向架處各有一臺(tái)受電弓；中部有一臺(tái)空氣斷路器；車頂兩端還裝有制動(dòng)電阻柜。車體為全金屬箱式承載結(jié)構(gòu)，由型鋼與鋼板焊接而成。通風(fēng)系統(tǒng)采用車體通風(fēng)方式。傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)車采用交—直流電傳動(dòng)，接觸網(wǎng)上的25千伏單相交流電通過受電弓、主斷路器和電流互感器引入機(jī)車，電能經(jīng)主變壓器降壓，通過整流器整流直流電后，再經(jīng)平波電抗器濾波，供給兩臺(tái)轉(zhuǎn)向架上六臺(tái)并聯(lián)連接的直流牽引電動(dòng)機(jī)，從而使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩并驅(qū)動(dòng)輪對(duì)。SS1型電力機(jī)車技術(shù)特點(diǎn)：第二階段：電力機(jī)車發(fā)展的成長(zhǎng)期(1979年-1989年)這一階段主要目標(biāo)是：研制我國(guó)自己的相控機(jī)車，提高機(jī)車功率和可靠性，充分發(fā)揮電力機(jī)車的優(yōu)越性。這時(shí)期的代表機(jī)型是SS3型和SS4型電力機(jī)車。韶山3型電力機(jī)車韶山4型電力機(jī)車韶山4型改進(jìn)型電力機(jī)車第三階段：電力機(jī)車發(fā)展的全盛時(shí)期(20世紀(jì)90年代中期—21世紀(jì)初)在這一階段，通過消化吸收和應(yīng)用6K型、8K型等國(guó)外電力機(jī)車的先進(jìn)技術(shù)，開始自主研發(fā)交流傳動(dòng)技術(shù)，我國(guó)電力機(jī)車的研發(fā)水平在這一階段有了長(zhǎng)足進(jìn)步。在這一階段，電力機(jī)車的開發(fā)年年出新，機(jī)型全面換代。所采用的新技術(shù)主要有：①8K型機(jī)車的電子控制柜、大功率晶閘管及硅機(jī)組、受電弓、空氣斷路器，預(yù)布線、預(yù)布管工藝，單邊剛性齒輪傳動(dòng)及滾動(dòng)抱軸承結(jié)構(gòu)；②6K型機(jī)車的3B0轉(zhuǎn)向架；③SS6B型機(jī)車的ZD114型牽引電動(dòng)機(jī)；④8G型車的牽引裝置；⑤車載計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；⑥列車供電技術(shù)；⑦輪對(duì)空心軸高速傳動(dòng)技術(shù)；LCU邏輯控制單元等8K型電力機(jī)車6K型電力機(jī)車韶山5型電力機(jī)車韶山8型電力機(jī)車韶山9型電力機(jī)車AC4000型電力機(jī)車DJ1型電力機(jī)車第四階段：電力機(jī)車升級(jí)換代時(shí)期(2004年至今)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)，打造中國(guó)品牌”的發(fā)展思路，積極采用“先進(jìn)、成熟經(jīng)濟(jì)、適用、可靠”的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。大連機(jī)車車輛有限公司與日本東芝公司、株洲與德國(guó)西門子公司、大同與法國(guó)阿爾斯通等公司合資研發(fā)生產(chǎn)出我國(guó)新一代大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車，即最大持續(xù)功率為9600~10000kW、軸重23+2、牽引定數(shù)2萬(wàn)t、最高時(shí)速為120km的大功率交流傳動(dòng)重載電力機(jī)車，命名為和諧型(HXD型)HXD3型為我國(guó)大連機(jī)車車輛有限公司與日本東芝公司聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的6軸交流傳動(dòng)機(jī)車，HXD1、HXD2為我國(guó)株洲機(jī)車廠與德國(guó)西門子公司、大同機(jī)車廠與法國(guó)阿爾斯通公司聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的8軸交流傳動(dòng)機(jī)車。和諧1型電力機(jī)車和諧2型電力機(jī)車和諧3型電力機(jī)車三、我國(guó)電力機(jī)車發(fā)展的技術(shù)特點(diǎn)(1)取消調(diào)壓開關(guān)，采用相控?zé)o級(jí)調(diào)壓。(2)采用功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。(3)動(dòng)力制動(dòng)采用再生制動(dòng)或加饋制動(dòng)代替純電阻制動(dòng)，增大了低速制動(dòng)力。(4)采用防空轉(zhuǎn)、防滑行、軸重轉(zhuǎn)移補(bǔ)償控制技術(shù)，使整車粘著系數(shù)利用率達(dá)95%以上。(5)實(shí)現(xiàn)了恒流準(zhǔn)恒速特性控制。(6)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制與LCU相結(jié)合的現(xiàn)代控制技術(shù)。(7)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)滾動(dòng)抱軸承、單邊剛性齒輪傳動(dòng)，架懸式全懸掛、輪對(duì)空心軸六連桿。(8)采用低位斜桿或低位平桿牽引裝置。(9)牽引電機(jī)的絕緣等級(jí)從B級(jí)上升到F級(jí)、H級(jí)以至C級(jí)。(10)引進(jìn)世界先進(jìn)技術(shù)聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)，解決了大功率變頻調(diào)速技術(shù)問題(12)批量應(yīng)用真空主斷路器代替空氣斷路器。(13)采用獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)冷卻技術(shù)替代傳統(tǒng)車體通風(fēng)系統(tǒng)。(14)采用集成化氣路的空氣制動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械制動(dòng)采用輪盤制動(dòng)。(15)電力機(jī)車功率大幅度提高。(16)機(jī)車最高運(yùn)行速度從100km/h提高到170km/h。貳典型電力機(jī)車車型簡(jiǎn)介交直流傳動(dòng)-韶山9改型機(jī)車SS9型電力機(jī)車技術(shù)創(chuàng)新：(1)輪對(duì)空心軸六連桿彈性傳動(dòng)系統(tǒng)和牽引電動(dòng)機(jī)架承式全懸掛三軸轉(zhuǎn)向架的研制，確保機(jī)車運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性。(2)采用8668kVA大容量牽引變壓器，實(shí)現(xiàn)了六軸電力機(jī)車主變壓器與平波電抗器及濾波電抗器的一體化。(3)采用LCU邏輯控制單元及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，使機(jī)車控制系統(tǒng)具有控制、診斷、監(jiān)測(cè)功能。(4)車體及輔機(jī)系統(tǒng)采用輕量化設(shè)計(jì)。(5)機(jī)車頭形采用圓弧微流線型設(shè)計(jì)及側(cè)壁承載式全鋼焊接結(jié)構(gòu)。(6)機(jī)車空氣制動(dòng)系統(tǒng)增加了機(jī)車電制動(dòng)與列車制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的功能以及列車平穩(wěn)操縱功能及列車電空制動(dòng)功能。(7)采用DC600V列車供電裝置。交流傳動(dòng)-和諧3型電力機(jī)車(1)起動(dòng)(持續(xù))牽引力大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、功率因數(shù)高等特點(diǎn)。(2)輔助電氣系統(tǒng)能分別提供VVVF和CVCF三相輔助電源進(jìn)行分類供電。(3)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)車的網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)功能。(4)總體設(shè)計(jì)采用高度集成化、模塊化的設(shè)計(jì)思路。(5)轉(zhuǎn)向架采用滾動(dòng)抱軸承半懸掛結(jié)構(gòu)，二系采用高圓螺旋彈簧；采用整體軸箱、推挽式低位牽引桿等技術(shù)。(6)采用下懸式安裝方式的一體化多繞組變壓器，具有高阻抗、重量輕等特點(diǎn)，并采用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷技術(shù)。(7)采用獨(dú)立通風(fēng)冷卻技術(shù)。(8)空氣制動(dòng)系統(tǒng)采用集成化氣路。HXD3型電力機(jī)車技術(shù)特點(diǎn)：叁動(dòng)車組發(fā)展概況及我國(guó)主要?jiǎng)榆嚱M簡(jiǎn)介一、動(dòng)車組主要特點(diǎn)動(dòng)車組的結(jié)構(gòu)特征是：①車組內(nèi)包含可操縱的動(dòng)力車和各種功能的車輛；以固定編組進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，運(yùn)用時(shí)不能解編；②往返運(yùn)行不需換頭，只需改變操縱端；③某些動(dòng)車組允許重聯(lián)按照牽引動(dòng)力的分布方式，分為動(dòng)力分散型動(dòng)車組和動(dòng)力集中型動(dòng)車組。動(dòng)力分散型動(dòng)車組的優(yōu)點(diǎn)是：①動(dòng)力裝置分布在列車不同的位置上，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的牽引力，編組靈活；②由于采用動(dòng)力制動(dòng)的輪對(duì)多，制動(dòng)效率高，且調(diào)速性能好，制動(dòng)減速度大，適合用于限速區(qū)段較多的線路；③列車中一節(jié)動(dòng)車的牽引動(dòng)力發(fā)生故障對(duì)全列車的牽引力影響不大。動(dòng)力分散型動(dòng)車組的缺點(diǎn)是：牽引力設(shè)備的數(shù)量多，總質(zhì)量大