第一章　机车总体、走行部和车体

第一节　机车总体

HXD3型交流大功率电力机车是按我国铁路重载运输要求设计的机车。HXD3型机车轴式为C0-C0，机车全长约20.846m，机车输出功率7200kW，最大启动牵引力为570kN，最高运行速度为120km/h。

和谐型电力机车的工作原理：机车由50Hz的25kV单相交流接触网供电，经过受电弓输送到机车主变压器，经变压器变压后送给机车牵引变流器，机车牵引变流器输出的是频率和电压均可调的三相交流电，然后送给车下三相交流牵引电动机，三相交流牵引电机把电能转化为机械能，使机车牵引运行。

HXD3型机车由转向架、车体、电传动装置、高压电器部分、通风系统、辅助系统、空气与制动系统、微机控制系统等组成。

一、机车技术特点

1.轴式为C0-C0，电传动系统为交—直—交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩异步牵引电动机，具有启动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、黏着性能好、功率因数高等特点。

2.辅助电气系统采用2组辅助变流器，能分别提供VVVF和CVCF三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。

3.采用微机网络控制系统，实现了逻辑控制、自诊断功能，而且实现了机车的网络重联功能。

4.总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电气屏柜和各种辅助机组分功能斜对称布置在中间走廊的两侧；采用了规范化司机室，有利于机车的安全运行。

5.采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构，有利于提高车体的强度和刚度。

6.转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推挽式低位牵引杆等技术。

7.采用下悬式安装方式的一体化多绕组（全去耦）变压器，具有高阻抗、重量轻等特点，并采用强迫导向油循环风冷技术。

8.采用独立通风冷却技术。牵引电机采用由顶盖百叶窗进风的独立通风冷却方式；主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式铝板冷却器，由车顶直接进风冷却；辅助变流器也采用车外进风冷却的方式；另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压。

9.采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。

10.采用了新型的模式空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。

二、机车主要技术参数

1.工作电源：

电流制　　单相交流50Hz

额定电压　　25kV

在22.5～31kV之间时，机车能发挥额定功率。

2.牵引性能参数：

电传动方式　　交-直-交传动

持续功率　　7200kW

机车速度：

持续制速度　　70km/h（23t轴重）

　　　　　　　65km/h（25t轴重）

最高速度　　120km/h

启动牵引力　　520kN（23t轴重）

　　　　　　　570kN（25t轴重）

持续牵引力（半磨耗轮）　370kN（23t轴重）

　　　　　　　　　　　　400kN（25t轴重）

恒功率速度范围　　65～120km/h（25t轴重）

　　　　　　　　　70～120km/h（23t轴重）

3.动力制动性能参数：

电制动方式　　再生制动

电制动功率　　7200kW（70～120km/h）（23t轴重）

　　　　　　　7200kW（65～120km/h）（25t轴重）

最大电制动力　　370kN（15～70km/h）（23t轴重）

　　　　　　　　400kN（15～65km/h）（25t轴重）

4.主要结构尺寸：

轨距　　1435mm

轴式　　C0-C0

机车总重　　（23t轴重）

　　　　　　　（25t轴重）

轴重　　（23+2）t

机车前、后车钩中心距　　20846mm

车体底架长度　　19630mm

车体宽度　　3100mm

车体高度　　4100mm（新轮）

机车全轴距　　14700mm

转向架固定轴距　　（2250+2000）mm

车轮直径　　1250mm（新轮）

　　　　　　1200mm（半磨耗）

　　　　　　1150mm（全磨耗）

受电弓落下时，滑板顶面距轨面高度　（4775±30）mm

受电弓滑板距轨面的工作范围　　5200～6500mm

车钩中心线距轨面高度（新轮）　　（880±10）mm

排障器距轨面高度　　（110±10）mm

5.功率因数：

当机车发挥10％及以上额定功率时≥0.98。

6.等效干扰电流（JP）：

额定功率时，机车在持续制牵引工况下，在距牵引变电所10km处测量≤2.5A。

7.额定网压下，在牵引工况发挥持续功率时的机车总效率≥0.85。

8.机车采用微机控制：

（1）车微机控制功能

①机车预备的顺序逻辑综合控制。

②机车牵引力和制动力控制。

③机车空电联合制动控制。

④机车主、辅电路过流、过压、欠压、接地等保护控制。

⑤机车空转/滑行保护控制；机车轴重转移补偿控制。

⑥机车重联控制；车定速控制。

（2）机车动力学性能

机车应能以5km/h速度安全通过半径为125m的曲线，并应能在半径250m的曲线上进行正常摘挂作业。

以120km/h速度于平直道上施行紧急空气制动时，最大制动距离：23t轴重时≤800m，25t轴重时≤900m。

三、机车牵引特性及其特性曲线

（一）机车牵引特性及其特性曲线概念

1.机车牵引特性

机车牵引力随着机车速度变化的关系，称为机车牵引特性。

2.机车牵引特性曲线

在坐标图上用线条表示机车牵引力随着机车速度变化关系的图像，称机车牵引特性曲线。

（二）和谐型电力机车牵引特性及其特性曲线

HXD3型电力机车的牵引控制采用恒牵引力，准恒速特性控制方式，手柄级位设定为13级，级间平滑调节。

1.25t轴重时的牵引力特性控制

（1）25t轴重，限制及牵引特性控制函数关系见式（1-1）。

式中　F——机车轮缘牵引力（kN）；

v——机车速度5km/h；

N——机车司机控制器手柄级位。

公式（1-1）中前三项中为机车的牵引力限制曲线，当机车速度小于等于10km/h时，机车最大牵引力限制为570kN；当机车速度大于10km/h小于等于65km/h时，机车最大牵引力限制按线段F=600.9-3.09v线性限制，机车进入加速区；当机车速度大于65km/h时，机车最大牵引力限制按曲线F=26000/v进行限制，当机车速度达到120km/h时，进行速度限制，此区段为机车功率限制区。

公式1-1中后两项为机车特性控制曲线，包括恒牵引力启动阶段和准恒速运行阶段。

①恒牵引力启动阶段

机车司机控制器每个级位的牵引力变化设定为80kN。机车按F=80N关系启动，输出牵引力与级位成正比例关系，司控器每增加1级位，牵引力相应增加80kN，当级位增加到7级以上时，输出牵引力受最大牵引力限制，输出570kN。

②准恒速运行阶段

机车运行阶段按F=640N-64v关系运行，牵引力随着速度的增加线性下降，牵引力不能为负值，当计算结果为负值时，输出牵引力为零。机车每级速度变化范围为10km/h。当机车速度达到120km/h时，将进行速度限制。25t轴重限制及牵引特性控制曲线见图1-1。

（2）23t轴重时的牵引力特性控制

与25t轴重时的牵引力特性控制类似，不再叙述。

四、机车电制动特性及其特性曲线

（一）机车电制动特性及其特性曲线概念

1.机车电制动特性

机车电制动力随着机车速度变化的关系，称为机车电制动特性。

2.机车电制动特性曲线

在坐标图上用线条表示机车牵引力随着机车速度变化关系的图像，称机车电制动特性曲线。

（二）和谐型电力机车电制动特性及其特性曲线

25t轴重时，制动力限制及制动特性控制函数关系见式（1-2）。

取最小值作为输出值。

B——机车轮缘制动力（kN）；

v——机车速度（km/h）；

N——机车司机控制器手柄级位。

公式（1-2）中前三项中为机车的制动力限制曲线，当机车速度小于等于65km/h时，机车最大制动力限制为400kN；当司控器手柄级位为1时，机车电制动力进入低速限制区，机车速度从15km/h按36.4v-145.6限制线性下降，当机车速度小于4km/h时，机车将无制动力输出；当机车速度大于65km/h时，机车最大制动力按曲线B=26000/v进行限制，此区段为机车功率限制区。

公式（1-2）中最后一项为制动特性控制函数，机车制动力在上述限制曲线范围内按B=36.4v-364（N-1）函数关系进行控制，制动力随着速度的增加线性下降，制动力不能为负值，当计算结果为负值时，输出制动力为零。机车每级速度变化范围为10km/h。25t轴重制动力限制及制动特性控制曲线见图1-2。

23t轴重时制动力限制及制动特性控制曲线与25t轴重机车类似，不再叙述。