HX D 3B 型交流传动电力机车车体
王淑荣，王明岩，崔
笛
（中国北车集团大连机车车辆有限公司，辽宁大连
116022）
摘要：主要介绍HX D 3B 型大功率交流传动电力机车车体的结构特点和各主要部件的设计结构，并对该车的结构、静强度进行了简要的有限元分析和总结。
关键词：大功率机车；车体；结构；强度中图分类号：U260.32
文献标识码：A
文章编号：1672-1187（2010）02-0029-04
Car body for type HX D 3B AC drive electric locomotive
WANG Shu-rong ，WANG M ing-yan ，CUI Di
（Dalian Locomotive and Rolling Stock Co.，Ltd.，CNR Group ，Dalian 116022，China ）
Abstract ：This paper mainly presents the structural characteristics of the car body for type HX D 3B high-power AC drive electric locomotive and the design structure of main parts ，and makes finite element analysis and conclusion regarding to the structure static strength.
Key words ：high-power locomotive ；car body ；structure ；strength
研究开发
收稿日期：2009-12-14
作者简介：王淑荣，工程师，1997年毕业于大连铁道学院金属材料与热处理专业，从事机车机械设计工作。
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电力机车与城轨车辆
Electric Locomotives ＆Mass Transit Vehicles 第33卷第2期2010年3月20日
Vol.33No.2M ar.20th ，2010
0引言
为满足我国铁路货物运输高速、重载的要求，HX D 3B 型机车车体的设计充分考虑了高速、重载、高强度等性能要求，并根据承载情况进行强度分析，通过分析结果采用相应的结构和板厚，使整个车体钢结构的应力分布尽可能均匀，以满足铁道部的采购技术规范和新型机车各系统的要求。
1车体结构概述
1.1车体总体结构特点
HX D 3B 型机车车体为双司机室内走廊框架承载结
构，车体钢结构由司机室、侧墙和底架组成，车体顶盖由3个独立的活动顶盖组成，为满足高速重载的要求，车体钢结构的强度和刚度达到了目前国内货运电力机车的最高标准。
重载电力机车车体主体承载结构以底架为主，为了保证结构强度满足要求，重量分配时底架重量明显高于其它承载结构部件。在国外，重载货运机车均采用以底架为主、其它部件共同参与的整体承载结构，例如，西门子公司生产的EG3100型机车车体底架中的侧梁采用整块钢板结
构，这不仅使底架结构强度高，而且其比重的增加能降低车体整体重心高度，有利于改善机车动力学性能。HX D 3B 型机车底架总质量为31.6t ，占车体总质量的56％。1.2车体主要技术参数
车体宽度/mm
2950车体总长（车钩衔接线间距离）/mm 22781车钩中心线距轨面高度/mm 880±10前后旁承座中心距离/mm 13280车体顶盖距轨面高度/mm 4249排障器距轨面高度/mm 110+10
1.3车体结构材料
车体选材方面，设计以往考虑的指标主要是钢材的抗拉强度及屈服强度，随着车体对钢材性能要求的提高，重载机车车体仅仅考虑这些是远远不够的，还需对钢材的其余性能作综合考虑。
例如，对于要求在低温环境（-20℃以下）使用的机车，其钢材的韧脆转变温度就必须考虑在内。HX D 3B 型机车车体钢结构在选材时，
通过对相关欧洲标准的研究以及国内常用钢材性能的对比分析，选择了与欧洲标准相对应的、具有低温性能好的Q345E 国产钢材，使车体能满足-40℃环境下的运行要求。
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电力机车与城轨车辆·2010年第2期
1.4车体结构强度要求
为适应提速重载运输需要，车体必须具有足够的强度和刚度。随着近几年铁路货运向重载方向发展，特别是大秦线开行2万t牵引列车，货运机车车体所受的载荷较以往要复杂得多。在运用中机车车体局部结构也出现过一些问题，如车钩箱从板座、变压器安装梁等开裂，特别是在钩缓系统中出现车钩裂纹、缓冲器失效等问题，这些问题的出现和解决为后续研制重载机车车体提供了很好的借鉴。
尽管GB3317-82、TB1335与EN12663、UIC566等国外相关标准规定的载荷接近，但这些标准所规定的部分载荷条件已不能满足重载机车车体承载要求。HX D3B型机车车体纵向压缩载荷为3000kN，拉伸载荷为2500kN，其它载荷条件参照EN12663及UIC566。从强度计算、试验及实际线路运行状况来看，按照这种载荷条件及标准确定的设计载荷是比较科学的，既考虑了重载运输的实际运营条件，又避免了载荷取值过大而增加设计难度及制造成本。
2车体结构的设计
HX D3B型机车车体为双司机室内走廊框架承载结构，由车体钢结构及牵引缓冲装置、排障器、走廊地板、顶盖、踏板及扶手、司机室后墙、车体附件等组成，并配有空调系统、卫生间、风喇叭及变压器防护等设施。承载可分为底架和车上两大部分，车上部分分为三块，两端为司机室，中间为机械间，机械间与司机室之间是可拆卸的司机室后墙。
2.1司机室的设计
司机室的设计首先考虑其承载及抗碰撞要求，然后要使其具有外形简洁美观、瞭望方便，空间宽敞、环境舒适等特点。
对该型机车而言，司机室钢结构需合理布置结构梁，使底架纵向力流沿钢结构两侧及中部合理传递，最大程度地发挥其承载作用。整个司机室钢结构主要由纵向、水平、横向梁结构及两侧的门立柱等槽形梁组成，并尽可能与其它结构形成封闭断面环结构，使司机室具有足够的强度和刚度，其中左右侧墙的门框、窗框、平行布置的两道顶梁、顶梁间发射状分布的短梁及窗框下方的斜梁构成司机室两侧主要的承载结构，均按车体纵向力的传递特点布置。
此外，司机室前部设计一处结构强化区域（主要通过前窗下的加强梁装配来实现），使其能承受300kN的均布压力载荷，在司机室受到撞击时起到对司乘人员的安全保护作用。根据车体纵向力的传递特点和司机室保护工况的要求，相对于传递纵向力和提高车体整体刚度的前墙、左侧墙和右侧墙，司机室顶盖的布梁比较简单，只要求满足结构最轻，且具有较高的结构刚度。
2.2底架结构的设计
底架是机车车体的主要承载部件，它不仅承受垂向载荷，而且还传递机车的纵向牵引力及承受各种复杂的运动力，因此HX D3B型机车对底架强度及刚度的要求较高。底架主要是由前端梁、旁承梁、中梁、变压器梁、后端梁、边梁组成的一个整体承载结构（如图1所示），所有承载零部件全部采用Q345E材料。
1—左侧端部及牵引梁；2—左旁承梁；3—边梁；4—变压器梁；5—盖板；6—中梁（共4段）；7—右旁承梁；8—右侧端部及牵引梁。
图1底架结构图
底架采用框架式带贯通式中梁的主承载结构，通过中梁承担的部分纵向和垂向载荷，不仅能有效改善底架的受力状况，减缓边梁及边梁与两端牵引梁连接处的受力和应力集中，而且也能减少司机室和侧墙的局部应力。贯通式中梁承载结构设计使该车底架的刚性和强度大大提高，端部牵引梁也采用刚性很大的框架结构，旁承座采用厚板箱型焊接结构，整个底架的刚性和强度非常高。由此可见，底架结构的设计对该车车体钢结构的强度和刚度达到设计要求起到了至关重要的作用。
2.3侧墙结构的设计
侧墙蒙皮为14mm厚板，上弦梁为12mm厚矩形管，蒙皮内侧衬上下通长角钢作为框架，与传统的几种侧墙结构均不同，这种侧墙结构主要靠蒙皮承载。整车两侧加厚侧墙蒙皮的设计大大提高了车体整体的垂向刚度，并保证车体两侧应力分布均匀。在焊接变形方面，该结构完全避免了因大量结构梁的焊接而引起的变形，使侧墙很容易保证平整度。
2.4顶盖结构的设计
该车顶盖的设计与HX D3型机车基本相同，其特点为：1）将主电机进风道由传统的车体侧面进风改为车顶进风；2）每台机车车体设有3个可拆卸的活动顶盖和2根在各顶盖间起连接作用的连接横梁；3）根据车顶电气设备安装需要，各顶盖上设有相关的安装支座（如受电弓、主断路器等支座）；4）在I、II端顶盖侧斜面设有进风口，顶盖骨架里设有独立通风道；5）顶盖（中央）设有辅助变流器通风口，并设有人孔盖，可以通过梯子上车顶检修作业。
3车体静强度计算
该车体结构包含90多个组件和将近500个零件，其
中绝大部分零件均为薄板和由薄板组焊或压型而成的构
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件。针对此类结构，应基本上采用壳体单元建模进行有限元分析。为了保证计算精度，车体结构的有限元模型主要采用四边形壳体单元和少量的三角形壳体单元。考虑到车体侧墙、顶部和司机室侧壁上的立柱和横梁都比较细长，所以采用梁单元模拟。牵引梁内从板座处的4个缓冲块则采用8节点等参块体元模拟。
机车上部载荷是通过旁承及其下面的高圆簧传给转向架的。车体底架上共设置有4个旁承，每个旁承下面有2个高圆簧。高圆簧采用与其中径相等且刚度等效的圆柱壳模拟。
3.1垂直载荷工况
垂直载荷主要包含机车各设备的重量以及车体的自重。该工况中考虑了动载系数k d=1.3，并将二系弹簧等效为圆柱壳以简化计算。计算中，机车各设备的重量，均以力的形式，按照实际支座在车体上的位置和大小，施加到相应的车体部位。
该工况下，车体的最大挠度为－2.1mm，发生在中梁中部附近。最大M ises应力为64M Pa，发生在司机室侧门后下角处，如图2所示。
图2垂直载荷工况应力分布图
3.2压缩工况
机车车体在承受垂直载荷的同时，在牵引梁两端的板座位置施加大小为3000kN的相向作用的压缩力。
压缩工况是车体所有载荷工况中最恶劣的一种，这时车体两端下挠－14mm，车体最大应力达到334.297M Pa，发生在司机室侧窗前上角处，如图3所示。3.3拉伸工况
机车车体在承受垂直载荷的同时，在牵引梁两端的板座位置施加大小为2500kN的反向作用的拉伸力。车体两端的最大上挠为10.6mm，最大应力为274M Pa，发生在司机室侧窗后上角处，如图4所示。
图4拉伸工况应力分布图
3.4牵引工况
机车车体在承受垂直载荷的同时，考虑了机车线路运行时的振动载荷，计算时取k d=1.3。此时车体还承受因570kN启动牵引力产生的大小相等、方向相反、作用于后牵引梁外从板座的牵引列车的反作用力。启动牵引力由2个转向架通过各自的牵引拉杆作用于车体变压器梁，即每个变压器梁的牵引销需承受285kN的水平作用力。
该工况下，车体最大上挠为1.5mm，产生在牵引端；最大下挠为-3mm，发生在中梁靠近变压器梁附近。车体最大应力发生在变压器梁上，为82M Pa，如图5所示。
3.5单端起吊（救援）工况
机车车体承受垂直载荷，计算中不考虑动载系数（即k d=1），但要考虑单端起吊时有约29t的脱轨转向架悬挂在旁承附近边梁下面的吊座上。
该工况下，车体的最大下挠为-6mm，发生在救援座与变压器梁之间的中梁上。车体的最大应力达到235M Pa，发生在起吊端司机室侧门后下角的位置，如图6所示
。
王淑荣等·HX D3B型交流传动电力机车车体·2010年第2
期
图3压缩工况应力分布图
图5牵引工况应力分布图
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图6单端起吊工况应力分布图
3.6整体起吊工况
与单端起吊工况不同的是：1）车体在承受垂直载荷的同时，还需要承受2个转向架的重量，作用位置与单端起吊工况相同；
2）整体起吊时车体变形的挠度相对较小，最大挠度仅为-1.8mm ，产生在车体中部；车体的最大应力仅为67M Pa ，发生在车体吊座部位，如图7所示。
图7整体起吊工况应力分布图
3.7碰撞工况
按照标书要求，需对车体碰撞工况进行计算。此时，机车车体在承受垂直载荷的同时，在司机室前窗下框以下部位承受大小为300kN 的均布作用力。但不考虑动载系数，即取k d =1。
该工况下，最大的总位移（主要是纵向位移）产生在车体前窗中部的下方，为2.4mm 。最大应力达到166M Pa ，发生在标志灯外上角与前窗之间的部位，如图8所示。
对HX D 3B 型机车车体而言，垂直载荷工况中，底架中梁中部最大下挠为-2.1mm ，
它与转向架中心距的比值为2.1/12810=0.0001639，
因此车体有足够的刚度。车体计算的强度判据由构件材料的屈服点和安全系数决定。
不同工况的安全系数是不同的，对垂直载荷工况和牵引工况，安全系数取2；对其他工况，安全系数取1。车体上所有的梁与钢板的材质均为Q345E ，其屈服点为345M Pa 。因此对垂直载荷工况和牵引工况，许用应力为
[σ]=172.5M Pa ；对其他工况，许用应力为[σ]=345M Pa 。由计算结果可知，车体结构在进行了局部优化后，垂直载荷工况、压缩工况、拉伸工况、牵引工况、单端起吊（救援）工况、整体起吊工况和碰撞工况7种工况的最大应力均小于许用应力，满足强度设计要求。
车体的要害部位是牵引梁，它在压缩和拉伸工况下的最大应力不超过231M Pa ，小于许用应力，其余5个工况下应力更远低于相应的许用值，设计满足强度要求。
通过对车体静强度试验所获得的数据进行分析可知：受检车体纵向拉伸载荷试验、纵向压缩载荷试验、救援强度试验、司机室安全压力试验工况中，各应力测点的应力值均小于其位置的材料屈服极限；检验项目垂向载荷试验、
扭转载荷试验工况中，各应力测点的应力值均小于其位置的材料屈服极限的60%。
试验结果与计算结果基本吻合，车体钢结构的静强度满足TB/T2541-1995
《内燃、电力机车车体静强度试验方法》的要求，满足设计的要求。
4结论
随着我国铁路的大发展和重载运输及其技术的提
高，特别是近年来公司在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上进行了卓有成效的技术创新，高速、重载电力机车车体技术得到了进一步发展，HX D 3B 型机车车体就是在此基础上应运而生。
参考文献：
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图8
碰撞工况应力分布图
电力机车与城轨车辆·2010年第2
期
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《电力牵引交流传动及其控制系统》报告——交流传动与直流传动优劣的比较
1.电力传动的发展 从十九世纪七十年代开始,人们就一直努力探索机车牵引动力系统的电传动技术。1879年的世界第一台电力机车和1881年的第一台城市电车都在尝试直流供电牵引方式。1891年西门子试验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车, 1917年德国又试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。这些技术探索终因系统庞大、能量转换效率低、电能转换为机械能的转换能量小等因素,未能成为牵引动力的适用模式。 1955年,水银整流器机车问世,标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。1957年,硅可控整流器( 即普通晶闸管) 的发明, 标志着电力牵引跨入了电力电子时代。大功率硅整流技术的出现，使电传动内燃机车和电力机车的传动型式从直-直传动(直流发电机或直流供电-直流电动机)，很自然地被更优越的交-直传动(交流发电机或交流供电-硅整流-直流电动机)所取代。1965年,晶闸管整流器机车问世, 使牵引动力电传动系统发生了根本性的技术变革, 全球兴起了单相工频交流电网电气化的高潮。随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管(GTO)的出现和微机控制技术等的发展，20世纪70年代以后出现了交-直-交传动(交流发电机或交流供电-硅整流-逆变器-交流电动机)，即所谓的交流传动，又很自然地取代了交-直传动。 与直流传动机车相比，交流传动机车具有启动牵引力大、恒功率范围宽、粘着系数高、电机维护简单、功率因数高、等效干扰电流小等诸多优点，是目前我国铁路发展的必然趋势。
2．交流传动与直流传动的比较 2.1 机车工作原理的比较 2.1.1 直流传动电力机车工作原理 直流传动电力机车包括直直型电力机车和交直型整流器电力机车。 直直型电力机车是由直流电源供电，直流串励牵引电机驱动，通过串并联切换加凸轮变阻或晶闸管斩波器调阻（调压)方式进行调速和控制的机车。一般工矿用4轴电力机车串并联切换加凸轮变阻的电传动装置工作过程为:机车由受电弓从接触网取得直流电，经断路器QF，启动电阻R，向4台直流牵引电动机M1-M4供电，牵引电流经钢轨流回变电所。随着4台牵引电动机接通电源即行旋转，电能转变为机械能，分别通过各自的齿轮传动装置，驱动机车动轮实现牵引运行。 交直型整流器电力机车的能量传递是将接触网供给的单相工频交流电，经机车内部的牵引变压器降压，再经整流装置将交流转换为直流，然后向直流（脉流）牵引电动机供电，从而产生牵引力牵引列车运行。如图所示。
填空 2电力机车机械部分包括车体转向架车体与转向架连接装置和牵引缓冲装置组成。 3电力机车电气部分的主要功用是将来自接触网的电能变为牵引列车所需要的机械能实现能量转换，同时实现对机车的控制。 9排障器的作用主要是排除线路上的障碍物确保列车运行安全。排障器底面距轨面的高度是110+—10mm。 10SS4改电力机车单节车共有4个车顶盖，从前至后依次为第一高压室顶盖变压器室第二高压室顶盖和辅助室。 11车体按不同用途可分为工业用电力机车和干线运输大功率电力机车。 12某机车走行部为三台六轴转向架，各轴为单独驱动，其轴列式用字母法表示为Bo-Bo-Bo. 17机车设备布置要求重量分配均匀，目的是减少机车轴重保持平合保证牵引力的充分发挥。 18机车设备布置必须保持重量分配均匀，目的是在于使机车车轴重保持均衡，以利于牵引力的充分发挥 1按工作原理分电力机车通风机分为离心式通风机和轴流式通风机。 2SS4改电力机车通风系统设有牵引通风系统主变压器油散热器通风系统和制动通风系统。 3SS4改电力机车牵引通风系统的冷却对象为牵引电动机PFC电容柜和整流硅机组。 5电力机车空气管路系统包括风源系统辅助系统控制管路系统和制动机四大部分组成。 7空气干燥器是风源系统中用来清除机车压缩空气中的油分水分尘埃等机械杂质，它具有再生作用。9风缸系统由高压控制阀（517KF）来自动控制压缩机电机电路的闭合和断开工作从而达到调节总风缸内空气压力的目的。 11SS4改电力机车控制管路系统主要由主断路器受 电弓门联锁阀和高压电气柜等设备提供压缩空气。 12控制风缸102的设置是为了稳定控制管路系统内 的风压，防止分合闸操作时引起的压力波动。 13在机车受电弓升起时，为了保证与高压区隔离， 在升弓通路中设置了保护电空阀（287YV）和门联 锁阀（37、38） 16机车停放前，为了保证下次使用时的升弓合闸操 作，应将控制风缸内的压缩空气充至大于900KPa， 然后关闭塞门97. 5转向架的作用是传力承受转向和缓冲. 9机车轮对的轮箍由轮缘和踏面组成 10轮箍与轮心套装过紧，会引起轮箍崩裂套装过松 容易引起轮箍弛缓 12轮箍外表面与钢轨顶面接触的部分称为踏面，与 钢轨内侧面接触的部分称为轮缘 15轴箱与转向架构架的连接方式称为轴箱定位 18轴向定位起到了固定轴距和限制轮对活动范围 的作用 20机车上常用的弹性元件有板弹簧圆弹簧和橡胶 弹簧三种 21主悬挂设置在转向架构架和轴箱之间 22次悬挂设置在车体底架和转向架之间 23对于速度低的机车其悬挂装置的特点是一系软 二系硬 24对于速度高的机车其悬挂装置的特点是一系硬 二系软 30牵引电机的悬挂方式大致可分为轴悬式架悬式 和体悬式三种 31电机悬挂中，架悬式和体悬式又称全悬式 34机车每走行（40~50）*104km时需对轴箱进行一 次全面检查。 35轴箱容许温升30℃ 36机车每走行（8~10）*104km需对轴箱进行一次中 检 3降低机车牵引点可以减少转向架轴重转移提高机 车的粘着牵引力 4车体支承装置是转向架和车体的连接部分 9电力机车牵引缓冲装置包括车钩缓冲器和车钩复 原装置 10车钩的三态作用包括闭锁开锁和全开三种作用 12自动车钩就是具有自动连接性能并具有三态作 用的车钩 选择 1SS4改电力机车的轴列式用字母表示2（Bo-Bo） 4SS4改电力机车的持续功率是6400KW 6SS4改电力机车平波电抗器采用油冷方式冷却。 8SS4改电力机车的一号端子柜在1端电器室。 9SS4改电力机车的劈相机在辅助室。 10SS4改电力机车车体采用整体承载式车体。 13下列不属于车体的是车轮。 1SS4改电力机车制动通风的冷却风从车底大气吸入。 4SS4改电力机车单节牵引通风系统使用了2台离心 式通风机。 5SS4改电力机车通风系统使用了3台轴流式通风机。 6SS4改电力机车用空气干燥器对压缩空气进行干燥 处理。 8总风缸压力大于450KPa后，停止辅助压缩机的工 作。 9SS4改电力机车共装有8个砂箱和撒砂器。 11辅助压缩机是由机车蓄电池供电，直流电动机驱 动。 12SS4改电力机车库停后由辅助压缩机工作的条件 是总风缸和控制风缸的压力均低于450KPa。 3转向架的功用之一是在轮轨接触点产生粘着力并 传给车体底架车钩牵引列车前进或对机车实行制动 4不属于轮对组成的部件是心盘 7SS4改电力机车动轮踏面锥度为1：20的一段经常 与钢轨接触 8SS4改电力机车动轮踏面为1:10的一段只在曲线 半径很小时才与钢轨接触 12SS4改电力机车的车轮直径在半磨耗状态下为 1200MM 13SS4改电力机车的车轮直径在新轮下为1250MM 14在长大下坡道，连续实施空气制动时轮箍发热容 易发生轮箍弛缓 19节流孔的孔径愈大，油压减震器的流动阻力反而 愈小 20活塞的速度愈小会使油压减震器的流动阻力减 小 21油液的粘度越大油压减震器的流动阻力也越大 22减震器所用的油液是变压器油和透平油各占50% 的混合液 24机车上的油压减震器和圆弹簧组采用并联 26SS4改电力机车牵引电机抱轴端支承在车轴上 30活塞部是减震器中产生阻尼的主要部分 1SS4改电力机车牵引点距轨面高度为12MM 2SS4改电力机车采用中央斜单杆推挽式的牵引装置 3在转向架和车体底架左右俩侧装有横向油压减震 器，用以衰减车体的摇摆运动 5在转向架和车体之间，装有摩擦减震器，其作用 是衰减车体的蛇形震动 7SS4改电力机车在转向架与车体之间采用橡胶堆来 支承车体 8SS4改电力机车采用13号自动车钩 9车钩中心线距轨面高度是880+-10（815~890）mm 12车钩连挂时至少有一个车钩处于全开位置 判断
2012年“”列车停于无电区一般D15事故概况 事故概况： 2012年10月14日，我段XX运用车间XXX机班HXD3-8123机车，值乘DH41087次列车，兖北四场开车经一场走白兖联络线方向，由于司机精力旁顾，在兖北一场出站前错过支线号输入时机后，未及时采取补救措施盲目运行，导致出站后装置默认外包线自动闭塞数据，机车信号双黄转白限速递减装置常用动作，机车停于分相无电区，被迫请求救援，构成铁路交通一般D15事故。 事故原因： 1、非正常情况下司机操纵不科学、不合理，在未判明列车前方进路时盲目加速。下行兖北一场出站后有三个进路方向，司机在无法车机联控确认列车运行方向时，没有适时降低列车速度，而是盲目提手柄加载运行，未给采取补救措施留出操作时间，为事故的发生埋下隐患。 2.关键地点、重点作业环节主次不分，精力不集中，错过输入时机。在距出站信号机约70米处，司机已确认进路表示器显示方向，但却将精力旁顾，在仅有的十几秒操作时间内没有完成输入步骤，耽误了操作时机。 3.发生错漏输后没有正确处理，分相前未采取补救措施。司机发现错误后没有执行“乘务员在出现错漏输时，必须在发现后
及时进行监控装置参数修正”要求，未及时采取停车措施对LKJ 降级重新输入站号操作；而是错误考虑前方有电分相，想提高速度先闯过电分相，期间盲目多次进行无效的支线号输入操作，导致在机车信号停车模式下继续运行，装置触发常用动作列车停在无电区，从而导致错误加大，问题升级，是造成本次事故的重要原因。 2013年“”事故因素概况 基本概况： 2013年2月24日，我段XX运用车间XXX机班，使用HXD2C-0127机车，DH38215次，由于机班对弓网异常信息不敏感，没有及时向车站反馈信息；对弓网故障后的应急处置能力差，应急处置措施不正确，造成接触网故障持续存在，导致接触网故障信息不能及时反馈，为后续列车运行带来了较大隐患，构成段定事故因素。 原因分析 1、对弓网异常信息不敏感。接到车站注意观察接触网运行的通知后，未降低运行速度，以75km/h的速度常速运行通过观察地点，对接触网状态确认不彻底，接触网吊悬故障未发现。 2、对弓网故障后的应急处置能力差，应急处置措施不正确。在机车出现只有感应网压、自动降弓动作后未果断采取停车措施。 3、对自动降弓故障不能做出正确判断。对接触网故障导致的机车受
毕业设计任务书 一、课题名称： 电力机车交流传动系统分析 二、指导老师： 三、设计内容与要求： 1、课题概述: 早期电力机车常采用直流电机来实现牵引系统，随着电力电子技术的进步，VVVF逆变器控制的异步电机牵引系统得到了广泛的应用，替代了直流电机牵引系统。采用交流传动技术的电力机车具有性能好、可靠性高、驱动功率大、维护工作量小等直流传动无法比拟的优越性。因此，电力牵引交流传动已经取代了直流电机牵引系统，成为轨道交通实现高速和重载的唯一选择和发展方向。 本课题主要分析电力机车交流传动系统的组成结构和常见的主电路拓扑结构，交流传动系统各主要部件的功能和原理，以及各种交流传动控制技术的对比分析。 2、设计内容与要求： 1)设计内容 a)电力机车交流传动系统的发展现状分析 b)电力机车交流传动系统组成和各种主电路拓扑结构分析 c)电力机车交流传动系统各主要部件功能和原理分析 d)各种交流传动控制技术的对比和分析 e)结论 2)要求 a)通过检索文献或其他方式，深入了解设计内容所需要的各种信息； b)能够灵活运用《电力电子技术》、《交流调速技术》、《电力机车总体》 等基础和专业课程的知识来分析电力机车交流传动系统。 c)要求学生有一定的电力电子，轨道交通专业基础。 四、设计参考书 1、《现代变流技术与电气传动》 2、《HXD1型电力机车》
3、《HXD2型电力机车》 4、《HXD3型电力机车》 5、《电力牵引交流传动与控制》 五、设计说明书内容 1、封面 2、目录 3、内容摘要(200-400字左右，中英文) 4、引言 5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说 明及特点） 6、结束语 7、附录(参考文献、图纸、材料清单等) 六、设计进程安排 第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。 第2-3周: 设计要求说明及课题内容辅导。 第4－7周：进行毕业设计，完成初稿。 第7-10周：第一次检查，了解设计完成情况。 第11周：第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。 第12周：毕业答辩与综合成绩评定。 七、毕业设计答辩及论文要求 1、毕业设计答辩要求 1)答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报 告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。 2)学生答辩时，自述部分内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的 原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。 3)答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知 识、设计方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新 能力。 2、毕业设计论文要求 文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。 3、图纸要求: 按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接
第二章 电力机车车体 第二章 电力机车车体 电力机车从侧面来看，分为上下两大部分结构。上部称为车体，下部称为转向架。 车体由底架、侧墙、车顶和车顶盖及司机室构成的壳形结构，在车体的内部，安放着各 种机械、电气设备。因此车体不仅需要足够的刚度和强度，以便承受各个方向的静载荷和冲 击载荷，而且在结构上要力求满足整齐、通畅，从而为机务乘务人员和检修工作人员提供安 全、方便的工作场所。 本章以SS4改和HXD1、HXD3型电力机车为主型机车，除了对车体的功能、要求和类型 作必要的阐述外，将重点介绍上述3种车型车体的结构组成和特点。 第一节 车体概述 一、车体的功能 车体就是电力机车上部的车厢部分，如图2-1所示。它的用途主要表现在以下几个方面：（1）用来安装各种电气设备和机械设备，并保护车体内各种设备不受雨、雪、风沙的 侵袭。 （2）是乘务人员操纵、维修、保养机车的场所。 1
电力机车构造 2 （3）传递垂向力：承受车体内各种设备的重量，并经支承装置传给转向架以至钢轨。 （4）传递纵向力：接受转向架传来的牵引力、制动力，并传给设在车体两端的牵引缓冲装置，以便牵引列车运行或实行制动。 （5）传递横向力：机车在运行时，还要承受各种原因形成的横向力的作用，如离心力、风力等。 图2-1 电力机车结构图 二、对车体的要求 由于车体的作用和工作时受力的复杂性，为了使电力机车安全平稳的运行，车体必须满足以下几点： （1）车体尺寸应纳入国家规定的机车车辆限界尺寸内。 （2）有足够的强度和刚度：即在机车允许的设计结构速度内，保证车体骨架结构不发生破坏和较大变形，以确保行车安全和正常使用。 （3）适当减轻自重。重量分布均匀，重心尽量低，以适应高速行车的需要。 （4）结构要合理。车体结构必须保证设备安装、检查、保养以及检修更换的便利。 （5）作为先进的动力，车体应尽量改善乘务员的工作条件，完善通风、采光、取暖、瞭望、降噪、乘凉等措施。
查阅资料，画出ss4机车主电路原理图，简述其基本特点，如：调压方式、整流方式、供电方式、制动方式等 一、SS4改型电力机车主电路的特点： 1. 传动方式为交—直传动，串励脉流牵引电动机牵引； 2. 转向架供电为独立供电方式； 3. 不等分三段半控整流调压电路，有级磁场削弱； 4. 加馈电阻制动，最大制动力延伸至11.5 km/h； 5. 直流电流、电压测量传感器化； 6. 双接地继电保护； 7. 增设PFC功补装置。 二、主电路构成 （一）网侧高压电路（25KV电路） 主要设备： 1.高压部分有受电弓1AP、高压连接器2AP、空气断路器4QF、避雷器5F、高压电压互感器6TV、高压电流互感器7TA、主变压器8TM原边绕组。 2.低压部分有自动开关102QA、网压表103PV、PFC用电压互感器100TV、PFC用电流互感器109TA、电度表105PJ，以及接地回流电刷110E、120E、130E、140E。
： 3.电流回路： 高压连接器2AP→另一节车的车顶母线 主断路器4QF→高压电流互感器7TA→主变压器原边绕组A—X →PFC用电流互感器109TA→低压电流互感器9TA→车体→转向架构架→接地回流电刷 （二）整流调压电路（Ⅰ架）
采用转向架独立供电：a1-b1-x1，a2-x2供电给整流器70V ，70V 给并联的第1、2位牵引电机供电；a3-b3-x3，a4-x4供电给整流器80V ，80V 给并联的第3、4位牵引电机供电。 额定网压时：2211111133332222695.4a x a x a b b x a b b x U U U U U U V ====== 不等分三段半控桥式整流电路工作顺序（Ⅰ架为例）： 首先投入4臂桥，触发T5和T6，投入a2-x2段绕组,T5和T6顺序移相。整流输出电压0～12 d U 变化，D1和D2续流。正半周：a2（正）→D3→71号母线→平波电抗器→牵引电机线路接触器→牵引电机→牵引电机故障隔离开关→72号母线→D2→D1→73号母线→T6→x2（负）。负半周：x2（正）→T5→71号母线→平波电抗器→牵引电机线路接触器→牵引电机→牵引电机故障隔离开关→72号母线→D2→D1→73号母线→D4→a2（负）。 当T5和T6满开放后，六臂桥投入，维持T5和T6满开放，触发T1和T2，在原有a2-x2 段绕组的基础上再串联a1-b1段绕组。整流电压12d U ～34 d U 变化。正半周：a2（正）→D3
机车交流传动技术 一、简要的历史回顾 人所共知，机车发展按其动力来分，最早出现的是蒸汽机车，以后由蒸汽机车发展到内燃机车和电力机车。在电传动内燃机车和电力机车中，开始是直-直传动，尔后是交-直传动，70年代以后又出现要交-直-交传动，即所谓的交流传动。这种传动型式被认为是现代机车的标志，日益风靡世界。这样的发展道路是由客观规律所决定的，是历史发展的必然，是机车由低级向高级逐渐演变的必然结果。每种机车的出现和存在都是与当时的技术发展相适应的。比如随着大功率硅整流技术的出现，直-直传动很必然地被更优越的交-直传动所取代。同样，随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管（GTO）的出现和微机控制技术等的发展，交直传动很自然地被交-直-交传动所取代。 二、交流传动技术的特点和优点 人们很早地认识到交流传动的优越性。交流传动技术是一门综合技术，但其本质的特点是牵引电动机采用了交流异步电动机，其一系列的优点都是由此而表现出来的。交流传动机车所以成为现代机车发展的方向，正是由异步电动机的特点和优点所决定的。和传统的串激直流电动机驱动系统相比，交流异步电动机驱动系统的优越之处表现在机械、绝缘、耐热、耐潮、粘着、维修、效率、重量尺寸等诸多方面。 1、构造简单 异步电动机是所有电机中结构最简单的电动机，除轴承外，没有其他机械接触部分。串激直流电动机则不然，结构复杂。定子、转子都有绝缘要求很高的绕组，有换向器装置和电刷机构，磨擦部分多，接线复杂，机械转速受换向条件和机械强度的限制，只能达到2500r/min左右。而交流异步电动机转速可达4000r/min 以上，试验转速甚至可达6000r/min，这是直流电机所忘尘莫急的。 2、粘着性能好 （1）异步电动机有很硬的机械特性，所以当某电机发生空转时，随着转速的升高，转矩很快降低，具有很强的恢复粘着的能力。空转发生时，转速上升值不大，即使是同步转速，与原工作点的转速差不会超出5%以上。串激电动机则不然，转矩变化一点，转速就有很大的变化。 （2）异步电动机的工作点可以很方便地进行平滑调节，以实现最大可能的粘着利用，不会出现粘着中断情况。根据检测有关粘着控制的信号，准确、迅速地改变逆变器输出的电压和频率，寻求最佳工作点，使驱动系统既不能发生空转，又能充分发挥最大的牵引力。 （3）可实现各轴单独控制。当某台电机发生空转时，可调节该台电机，这样能充分利用机车的粘着性能。在交—直传动系统中，某轴空转时，需要使所有各轴电机卸载，这样就大大降低了机车的牵引能力。 由于上述特性和良好的控制功能，交—直流传动系统的粘着系数可以利用得很高。1992年美国铁路协会（AAR）在向四家机车制造厂提出的26台交流传动机车投标建议书中提出的粘着指标是：起动粘着系数45%，全天候牵引粘着系数是32%（GE公司在交—直传动机车上，采用“SENTRY”粘着控制装置后，全天候粘着系数是0.25~0.30）。如此之高的粘着利用，正是针对交流机传动机车所具有的良好的粘着控制而提出的，这对于交—直传动系统是不可想象的。德国四轴120型机车，可满足以往六轴机车的全部要求。 3、功率大，牵引力大 这个概念是指在其它条件大致相同的前提下，在机车结构所提供的空间条件下，可以装更大功率的异步电动机。如加拿大改造的CP4744号机车，在给定的设计空间条件下，直流电动机的功率大约被限制在600~700kW/轴。装用BBC6FRA40B异步牵引电动机，其功率可达1492kW/轴以上。正因如此，才可使机车的牵引功率大大提高。牵引功率大导致牵引力大，而又由于粘着性能好，大的牵引力能充分发挥其牵引能力。我们可以比较一下ND5型交直流传动机车和SD60MAC交流传动机车的牵引力情况：ND5机车的柴油机的标定功率为2940kW，起动牵引力为533.6kN，持续速度为22.2km/h时的持续牵引力为359.8kN；SD60MAC机车的柴油
电力机车总体及走行部习题1 一、填空题 电力机车由电气部分、机械部分和空气管路系统三大部分组成。 机械部分包括车体、转向架、车体与转向架的连接装置和牵引缓冲装置。 空气管路系统包括风源系统、制动机管路系统、控制管路系统和辅助管路系统。电力机车电气部分的主要功用是将来自接触网的电能变为牵引列车所需要的机械能，实现能量转换，同时还实现机车的控制。 电力机车的空气管路系统作用是产生压缩空气供机车上的各种风动器械使用，并实现机车及列车的制动。 司机室是乘务人员操纵机车的工作场所。 机器间用于安装各种电器和机械设备。 转向架是机车行走部分，它是电力机车机械部分中最重要的组成部分。 轴向悬挂装置也成一系弹簧。 齿轮传动装置将电能转变成机械能转矩，传给轮对。 车体与转向架连接装置也称二系弹簧悬挂。 牵引缓冲装置即指车钩和缓冲器。 机车在运行中所受空气阻力在中低速时往往并不明显，但当速度达到一定值时，空气阻力就成为阻碍机车速度提高的重要制约因素。 SS4改型电力机车车体首次采用16mm低合金高强度钢板压型梁与钢板焊成整体承载式车体结构，既满足了强度和刚度的要求，又达到了轻量化的目的。 车体按不同用途分类可分为工业电力机车和干线运输大功率电力机车。 车体按承载结构分类可分为底架承载式车体、底架和测量共同承载式车体和整体
承载车体。 SS4改型电力机车车体由底架、侧墙、车顶盖、司机室、台架、排障器等组成。SS4改型电力机车单节车共分5个室，从前至后依次为：司机室、I端电器室、变压器室、Ⅱ端电器室、辅助室。 SS4改型电力机车单节车共有4个顶盖，从前至后依次为变压器室、机械室I端、机械室II端、高压室上方。 SS4改型电力机车车体底架牵引梁呈T形。 台架是为安装车内除变压器以外的其他电气和机械设备而设置。 排障器底部距轨面高度为（110+10）mm 按工作原理，电力机车的通风风机分离心式通风机和轴流式通风机两大类。 电力机车的空气管路系统包括风源系统、控制管路系统、辅助管路系统和制动机管路系统四大部分。 空气干燥器是风源系统中用来清洗压缩空气中的油水、杂质、尘埃去掉。 为了减轻辅助压缩机96的工作负担，应在启动辅助压缩机组前，关闭膜板塞门97，切除控制风缸102。 SS4改型电力机车控制管路系统中，除主断路器外，其余设备工作风压需经调压阀调压至500kPa 在机车受电弓升起时，为了保证与高压区的隔离，在生弓通路中设置了保护电空阀和门联锁阀。 SS4改型电力机车设有牵引通风系统、主变压器通风系统和制动通风系统三大通风系统 SS4改型电力机车制动通风系统冷却对象为制动电阻柜
交流电力传动技术的现状和发展 内容摘要 为了资源能效并保护环境，实现高速和重载运输，促进国民经济的可持续发展，在轨道交通运输领域，具有优异运行性能和显著节能效果的电力牵引交流传动系统应用越来越普遍，而交流传动传动控制技术是高速和重载车辆必须的技术配置，是高速铁路和重载货运发展的基础，也已成为衡量一个国家铁路技术水平的重要标志。 本论文从电力牵引交流传动系统的基本结构出发，大致介绍了国内外交流电力传动技术的发展历程，详细分析了系统核心部件牵引变压器、变流器、牵引电动机以及对之进行控制的控制系统的的研究现状和发展历程，最后研究了我国的交流传动控制技术发展及未来展望。 关键词：交流传动与控制结构与原理现状与发展 ABSTRACT In order to improve the efficiency of resource，protect the environment，realize the high-speed and heavy transportation，and promote the sustainable development of domestic economy，in the area of rail transportation，the electric traction AC drive system，which has excellent core component and eminent effect of energy-saving，is being increasingly prevalent applied in practical condition .Meanwhile，AC drive control technology，a imperative technology about high-speed and heavy transportation and a fundamental of high-speed train and heavy freight transportation，becomes a significant sign to judge a country’s ability of transportation. This essay is base on the basic structure of electric traction AC drive system，and，roughly，introduces the development about electric traction AC drive system all over the world . also，it explicitly analyses the core components，including transformer, converter, and traction motor，and the related current research and development about its control system. At last，it discusses the development and prospect about AC drive control technology in our country. KEY WORDS: AC drive and control structure and principle current status and development 目录
填空 2电力机车机械部分包括车 体转向架车体与转向架连接装置和牵引缓冲装置组成。3电力机车电气部分的主要 功用是将来自接触网的电能变为牵引列车所需要的机械能实现能量转换，同时实现对机车的控制。 9排障器的作用主要是排除 线路上的障碍物确保列车运行安全。排障器底面距轨面的高度是110+—10mm。 10SS4改电力机车单节车共 有4个车顶盖，从前至后依次为第一高压室顶盖变压 器室第二高压室顶盖和辅 助室。 11车体按不同用途可分为 工业用电力机车和干线运输大功率电力机车。 12某机车走行部为三台六 轴转向架，各轴为单独驱动，其轴列式用字母法表示为 Bo-Bo-Bo. 17机车设备布置要求重量 分配均匀，目的是减少机车轴重保持平合保证牵引力的充分发挥。 18机车设备布置必须保持 重量分配均匀，目的是在于使机车车轴重保持均衡，以利于牵引力的充分发挥 1按工作原理分电力机车通 风机分为离心式通风机和轴流式通风机。 2SS4改电力机车通风系统 设有牵引通风系统主变压器油散热器通风系统和制动通风系统。3SS4改电力机车牵引通风 系统的冷却对象为牵引电动 机PFC电容柜和整流硅机组。 5电力机车空气管路系统包 括风源系统辅助系统控制管 路系统和制动机四大部分组 成。 7空气干燥器是风源系统中 用来清除机车压缩空气中的 油分水分尘埃等机械杂质， 它具有再生作用。 9风缸系统由高压控制阀 （517KF）来自动控制压缩机 电机电路的闭合和断开工作 从而达到调节总风缸内空气 压力的目的。 11SS4改电力机车控制管路 系统主要由主断路器受电弓 门联锁阀和高压电气柜等设 备提供压缩空气。 12控制风缸102的设置是为 了稳定控制管路系统内的风 压，防止分合闸操作时引起 的压力波动。 13在机车受电弓升起时，为 了保证与高压区隔离，在升 弓通路中设置了保护电空阀 （287YV）和门联锁阀（37、 38） 16机车停放前，为了保证下 次使用时的升弓合闸操作， 应将控制风缸内的压缩空气 充至大于900KPa，然后关闭 塞门97. 5转向架的作用是传力承受 转向和缓冲. 9机车轮对的轮箍由轮缘和 踏面组成 10轮箍与轮心套装过紧，会 引起轮箍崩裂套装过松容易 引起轮箍弛缓 12轮箍外表面与钢轨顶面 接触的部分称为踏面，与钢 轨内侧面接触的部分称为轮 缘 15轴箱与转向架构架的连 接方式称为轴箱定位 18轴向定位起到了固定轴 距和限制轮对活动范围的作 用 20机车上常用的弹性元件 有板弹簧圆弹簧和橡胶弹簧 三种 21主悬挂设置在转向架构 架和轴箱之间 22次悬挂设置在车体底架 和转向架之间 23对于速度低的机车其悬 挂装置的特点是一系软二系 硬 24对于速度高的机车其悬 挂装置的特点是一系硬二系 软 30牵引电机的悬挂方式大 致可分为轴悬式架悬式和体 悬式三种 31电机悬挂中，架悬式和体 悬式又称全悬式 34机车每走行（40~50） *104km时需对轴箱进行一 次全面检查。 35轴箱容许温升30℃ 36机车每走行（8~10）*104km 需对轴箱进行一次中检 3降低机车牵引点可以减少 转向架轴重转移提高机车的 粘着牵引力 4车体支承装置是转向架和 车体的连接部分 9电力机车牵引缓冲装置包 括车钩缓冲器和车钩复原装 置 10车钩的三态作用包括闭 锁开锁和全开三种作用 12自动车钩就是具有自动 连接性能并具有三态作用的 车钩 选择 1SS4改电力机车的轴列式用 字母表示2（Bo-Bo） 4SS4改电力机车的持续功率 是6400KW 6SS4改电力机车平波电抗器 采用油冷方式冷却。 8SS4改电力机车的一号端子 柜在1端电器室。 9SS4改电力机车的劈相机在 辅助室。 10SS4改电力机车车体采用 整体承载式车体。 13下列不属于车体的是车 轮。 1SS4改电力机车制动通风的 冷却风从车底大气吸入。 4SS4改电力机车单节牵引通 风系统使用了2台离心式通 风机。 5SS4改电力机车通风系统使 用了3台轴流式通风机。 6SS4改电力机车用空气干燥 器对压缩空气进行干燥处理。 8总风缸压力大于450KPa后， 停止辅助压缩机的工作。 9SS4改电力机车共装有8个 砂箱和撒砂器。 11辅助压缩机是由机车蓄 电池供电，直流电动机驱动。 12SS4改电力机车库停后由 辅助压缩机工作的条件是总 风缸和控制风缸的压力均低 于450KPa。 3转向架的功用之一是在轮 轨接触点产生粘着力并传给 车体底架车钩牵引列车前进 或对机车实行制动 4不属于轮对组成的部件是 心盘
铁路机车基本知识概述 机车是铁路运输的基本动力。客货列车的牵引和车站上的调车作业，都由机车来承担。机车对铁路运输的安全正点、多拉快跑、优质低耗起着重要的作用，也是发展铁路运输业的关键设备。因此，车站与行车有关的计划与指挥人员，对各种类型机车的基本性能和运用常识应有一定的了解。 一、机车的种类 机车按原动力的不同可分为蒸汽机车、内燃机车(内燃动车组)和电力机车(电力动车组)三种。 机车按用途的不同可分为运行速度较高的客运机车、牵引力较大的货运机车和机动灵活的调车机车。 1．蒸汽机车 蒸汽机车的应用，已有170多年的历史。它是通过蒸汽机，把燃料(煤、油、木材)的热能转变成机械能，用来牵引列车运行的一种机车。蒸汽机车主要由锅炉、汽机、走行部、车架、煤水车、车钩及缓冲装置和制动装置等部分组成。 蒸汽机车热效率低、能源消耗大、输送能力小，所以，目前在我国已逐步被淘汰。 2．内燃机车 内燃机车是以柴油机为原动力的机车。它的特点是热效率高，持续工作时间长，适合长交路运行。
目前，我国运用的内燃机车，按其传动方式的不同，可分为电传动和液力传动两种类型。 电传动内燃机车是由柴油机带动发电机，把柴油机的机械能转变成电能，将电能供给牵引电动机，再经齿轮传递给机车轮对使机车运行。 液力传动内燃机车是在柴油机与机车动轮之间装有一套液力传动装置，柴油机输出的扭矩通过传动装置传递到机车的轮对上，使机车产生牵引力。 目前，我国生产的几种内燃机车的概况如表1－4所示。 表1－4几种国产内燃机车概况表
3．电力机车 电力机车本身不带能源，是依靠从沿途接触网导线上获取电能，通过牵引电动机而驱动的机车。 发电厂将110～220kV的三相工频交流电经输电线送往铁路牵引变电所，由牵引变电所分别向与其两边相邻区间的接触网上供给25～27．5kV的单相工频交流电，供电力机车使用。 电力机车主要由车体、走行装置、车底架、车钩及缓冲装置、制动装置和一整套电气设备组成。 电力机车具有功率大、起动速度快、善于爬坡、便于实施高速重载等优点。目前国产主要型号电力机车的技术性能如表1-5所示。 表1-5几种韶山系列电力机车概况表
中国南车集团株洲电力机车有限公司 设计文件 HXD1B型大功率交流传动电力机车 总体说明书 更改单编号 版本0.1 编 制 日 期 审 核 日 期 批 准 日 期
大功率交流传动9600kW六轴货运电力机车总体说明书 1 概述 大功率交流传动HX D1B型六轴9600kW交流传动电力机车在引进、消化、吸收HX D1型机车基础上进行自主再创新的成果，该型机车研制时紧紧围绕机车九大关键技术和十项主要配套技术，遵循先进、成熟、经济、适用、可靠的技术原则，按照模块化、标准化、系列化的要求，优化设计和制造，研制的适应铁路运输需要的六轴交流传动7200kW干线电力机车。机车设计、制造和试验等采用的技术标准是IEC、UIC、EN、DIN、GB及TB等相关标准。该型机车设计使用寿命30年。机车主要特点是： 采用模块化、标准化、通用化设计，并充分考虑噪音、防火、安全及维护等设计要素。 主电路：机车设有2个水冷牵引变流器，每个变流器包含2个四象限整流器以及3个为相应3台牵引电动机供电的主逆变器和1个为辅助设备供电的辅助逆 变器。整流器和逆变器均采用 6.5kV/600A IGBT。逆变器电机控制上采用单轴 控制技术，粘着利用率高；轴牵引功率1600kW，电制动采用再生制动。 辅助电路：机车辅助采用主辅一体化设计，辅助逆变器供电（集成在主逆变器中），可实现在过分相时不间断供电。辅助变流器分别由恒频恒压变流器（CVCF）与变频变压变流器（VVVF）两个模块构成，实现100%故障冗余。辅机采用无级 闭环控制，效率高，节能降噪。 控制网络：机车采用SIBAS 32微机控制系统，实现网络化、模块化，使机车控制系统具有控制、诊断、监测、传输、显示和存储功能，控制网络应符合IEC 61375 的标准要求。机车内部的通讯通过MVB总线实现，机车间的通讯通过WTB总线 实现，通过WTB总线进行多机(最多三台)重联控制及显示功能，CCU采用双套 热备冗余，具有当代机车微机网络控制的先进性； 设备布置：机车总体结构为双司机室、机械间设备按斜对称原则布置、中间走廊、采用预布线和预布管设计。 通风方式：机车采用独立通风方式，具有先进的冬夏季转换功能，保证机车内部清洁的环境和良好的通风效果。 车体：车体采用整体承载结构型式，全部由钢板及钢板压型件组焊而成的全钢焊接结构，车体纵向压缩载荷取3000kN，纵向拉伸载荷取2500kN。以中央纵梁 作为主要传递牵引力的构件，具有高强度低重量的优点，适合重载牵引。
电力机车机械部分 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
填空 2电力机车机械部分包括车体转向架车体与转向架连接装置和牵引缓冲装置组成。 3电力机车电气部分的主要功用是将来自接触网的电能变为牵引列车所需要的机械能实现能量转换，同时实现对机车的控制。 9排障器的作用主要是排除线路上的障碍物确保列车运行安全。排障器底面距轨面的高度是110+—10mm。10SS4改电力机车单节车共有4个车顶盖，从前至后依次为第一高压室顶盖变压器室第二高压室顶盖和辅助室。 11车体按不同用途可分为工业用电力机车和干线运输大功率电力机车。 12某机车走行部为三台六轴转向架，各轴为单独驱动，其轴列式用字母法表示为Bo-Bo-Bo. 17机车设备布置要求重量分配均匀，目的是减少机车轴重保持平合保证牵引力的充分发挥。 18机车设备布置必须保持重量分配均匀，目的是在于使机车车轴重保持均衡，以利于牵引力的充分发挥 1按工作原理分电力机车通风机分为离心式通风机和轴流式通风机。 2SS4改电力机车通风系统设有牵引通风系统主变压器油散热器通风系统和制动通风系统。3SS4改电力机车牵引通风 系统的冷却对象为牵引电动 机PFC电容柜和整流硅机 组。 5电力机车空气管路系统包 括风源系统辅助系统控制管 路系统和制动机四大部分组 成。 7空气干燥器是风源系统中 用来清除机车压缩空气中的 油分水分尘埃等机械杂质， 它具有再生作用。 9风缸系统由高压控制阀 （517KF）来自动控制压缩 机电机电路的闭合和断开工 作从而达到调节总风缸内空 气压力的目的。 11SS4改电力机车控制管路 系统主要由主断路器受电弓 门联锁阀和高压电气柜等设 备提供压缩空气。 12控制风缸102的设置是 为了稳定控制管路系统内的 风压，防止分合闸操作时引 起的压力波动。 13在机车受电弓升起时， 为了保证与高压区隔离，在 升弓通路中设置了保护电空 阀（287YV）和门联锁阀 （37、38） 16机车停放前，为了保证 下次使用时的升弓合闸操 作，应将控制风缸内的压缩 空气充至大于900KPa，然 后关闭塞门97. 5转向架的作用是传力承受 转向和缓冲. 9机车轮对的轮箍由轮缘和 踏面组成 10轮箍与轮心套装过紧， 会引起轮箍崩裂套装过松容 易引起轮箍弛缓 12轮箍外表面与钢轨顶面 接触的部分称为踏面，与钢 轨内侧面接触的部分称为轮 缘 15轴箱与转向架构架的连 接方式称为轴箱定位 18轴向定位起到了固定轴 距和限制轮对活动范围的作 用 20机车上常用的弹性元件 有板弹簧圆弹簧和橡胶弹簧 三种 21主悬挂设置在转向架构 架和轴箱之间 22次悬挂设置在车体底架 和转向架之间 23对于速度低的机车其悬 挂装置的特点是一系软二系 硬 24对于速度高的机车其悬 挂装置的特点是一系硬二系 软 30牵引电机的悬挂方式大 致可分为轴悬式架悬式和体 悬式三种 31电机悬挂中，架悬式和 体悬式又称全悬式 34机车每走行（40~50） *104km时需对轴箱进行一 次全面检查。 35轴箱容许温升30℃ 36机车每走行（8~10） *104km需对轴箱进行一次中 检 3降低机车牵引点可以减少 转向架轴重转移提高机车的 粘着牵引力 4车体支承装置是转向架和 车体的连接部分 9电力机车牵引缓冲装置包 括车钩缓冲器和车钩复原装 置 10车钩的三态作用包括闭 锁开锁和全开三种作用 12自动车钩就是具有自动 连接性能并具有三态作用的 车钩 选择 1SS4改电力机车的轴列式 用字母表示2（Bo-Bo） 4SS4改电力机车的持续功 率是6400KW 6SS4改电力机车平波电抗 器采用油冷方式冷却。 8SS4改电力机车的一号端 子柜在1端电器室。 9SS4改电力机车的劈相机 在辅助室。 10SS4改电力机车车体采用 整体承载式车体。 13下列不属于车体的是车 轮。 1SS4改电力机车制动通风 的冷却风从车底大气吸入。 4SS4改电力机车单节牵引 通风系统使用了2台离心式 通风机。 5SS4改电力机车通风系统 使用了3台轴流式通风机。 6SS4改电力机车用空气干 燥器对压缩空气进行干燥处 理。 8总风缸压力大于450KPa 后，停止辅助压缩机的工 作。 9SS4改电力机车共装有8个 砂箱和撒砂器。 11辅助压缩机是由机车蓄 电池供电，直流电动机驱 动。 12SS4改电力机车库停后由 辅助压缩机工作的条件是总 风缸和控制风缸的压力均低 于450KPa。
电力机车总体及走行部 一、填空题 1、电力机车由电气部分、机械部分和空气管路系统三大部分组成。 2、电力机车机械部分包括车体、转向架、车体与转向架的连接装置和牵引缓冲装置四大部分组成。 3、电力机车车体多采用底架承载式车体结构、整体承载车体结构、侧壁承载结构 底架承载式车体结构由底架承担所有载荷，侧墙、车顶均不承载。侧墙结构较为轻便。由于底架需要承受车体的所有载荷，即要有足够的强度和刚度，所以底架结构比较笨重。这种车体主要用于工业用电力机车车体以及客车车箱。 侧壁承载结构侧墙和底架共同承载，侧墙骨架较为坚固，外蒙钢板也较厚，与车体底架焊成一个牢固的整体。侧墙骨架采用型钢材或压型钢板制成框架式或桁架式两种结构形式。桁架式侧墙骨架有斜拉杆，强度、刚度高于框架式侧墙骨架，但开设门窗不便，多用于货车，电力机车车体以及客车车箱的骨架多采用框架式侧墙结构。 整体承载车体结构底架、侧墙、车顶组成一个坚固轻巧的承载结构，使整个车体的强度、刚度更大，而自重较小。 4、工矿用电力机车重量轻、车速低，故多采用工业电力机车车体结构。 5、ＳＳ４改电力机车车体采用１６Ｍｎ低合金高强度钢板压型梁与钢板焊接整体承载结构。 6、每节ＳＳ４改型电力机车的压缩空气由一台ＶＦ３／９空压机供风，该空压机为四缸Ｖ形排列两级压缩活塞式压缩机。 7、电力机车主断最低工作风压为４５０ＫＰａ． 8、电力机车转向架的作用有承重、传力、转向、缓冲功能。 9、机车转向架的车轴数越小在小半径曲线运行性能越高。 10、三轴转向架固定轴距大，仅适合在大半径曲线运行。 11、ＳＳ４改电力机车轴重２３ｔ总重为１８４ｔ，故仅用于货运。 12、ＳＳ９改电力机车轴重２１ｔ总重为１２６ｔ，故仅用于客运。 13、机车转向架按制造工艺分类，可分为焊接构架和铸钢构架。 14、JM3型轮对踏面轮缘原始厚度为 15、JM3型轮对踏面轮缘最小厚度为 16、为减小磨损，齿轮传动比应选择无理数（无限不循环小数）或是无限不循环的无理数。 17、电力机车构架清洗，一般选用７０～８０ｃ的碱水冲洗，然后漂净。 18、机车中修时，轴颈拉伤深度不得大于１ｍｍ。 19、轮毂过盈量不足加热时，其垫板厚度不得大于１．５ｍｍ。 20、轮毂过盈量不足加热时，其垫板厚度数不得大于４。 二、简答题 1、空气管路中，启动电空阀有什么作用？ 答：在机车受电弓升起时，为保证与高压区的隔离，在升弓通路中设置了保护电空阀和门连锁阀，起到连锁保护作用，压缩空气由风缸经保护电空阀送到门联锁阀时，由于保护电空阀是一个闭式电空阀只要线圈有电就能使电空阀保持开启状态，保证供给门联锁阀压缩空气。 2、电力机车止回阀有什么作用？ 答：为了防止控制系统压缩空气逆流，同时替代换向阀实现风源转换而设置的。 3、电力机车压力控制器有什么作用？ 答：为保证安全和将具有稳定压力的压缩空气供给各个系统工作使用，必须使总风缸的压力空气保持在一个规定的范围之内。风源系统由压力控制器来自动空气压缩机电动机电路的闭