作者：荣林
出版社：中国铁道出版社
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神华八轴交流电力机车试读：
前言
神华八轴交流电力机车是由株洲电力机车有限公司根据神华集团公司需要而研制、生产的具有自主知识产权的大功率、深度国产化交流传动电力机车，其在系统集成技术、交流传动技术、网络控制技术、重载制动技术等方面，均达到了世界先进水平，代表了世界铁路机车技术的发展方向。
神华八轴交流电力机车采用水冷IGBT模块的变流器、大功率异步牵引电机、卧式牵引变压器、微机网络控制系统、DK-2型机车制动系统、抱轴悬挂转向架、独立通风系统、无线重联系统、舒适的司机室等技术，是一种用于牵引速度120km/h重载长大列车的8轴9600kW干线货运交流传动电力机车。
本书主要从概述、设备布置与通风、牵引电传动、高压电器、辅助电气系统、网络控制系统、微机显示屏、司机室电器、车体、转向架、空气管路系统、DK-2型机车制动系统、列车运行控制车载设备、机车操纵与日常保养十四章对神华八轴交流电力机车进行系统描述。可作为神华八轴交流电力机车司乘、检修人员的技术培训和提高素质教育的技术资料，也可供大专院校相关专业师生、有关业务部门技术管理人员学习参考。《神华八轴交流电力机车》一书由中国神华集团神朔铁路分公司组织编写；主编：荣林；副主编：王飞宽、姚述贤；主审：刘广兴、樊运新、金希红、刘华伟；编写组成员：付广增、吴利锋、张必翔、周勇、王健、张发强、杨少辉、杨耀辉、李博、李杰。审核组成员：王俊宇、常建和、单俊强、白栋、张全明、乔小平、薛亚波、马全军、郭钰泽、屈春华、颜罡、陈国胜、陈哲、刘泉、温中建、贺白涛、李锦辉、张奕奕、杨相建、邹焕青等。编写过程中得到了南车株洲电力机车有限公司、株洲南车时代电气股份有限公司、株洲南车电机股份有限公司等相关单位的大力支持和帮助，在此一并致谢。
由于时间仓促，水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者提出宝贵意见和建议，以便进一步修订完善。
编写组2014年8月第一章概述
神华八轴交流电力机车是为适应神华铁路运输需求，在南车株洲电力机车有限公司现有大功率交流传动电力机车平台的基础上进行研制，进一步优化了机车性能。机车采用水冷IGBT模块的变流器、大功率异步牵引电机、卧式牵引变压器、微机网络控制系统、DK-2型微机网络模拟控制空气制动系统、抱轴悬挂转向架、独立通风系统、无线重联系统、舒适的司机室等技术。该机车是一种用于牵引速度120km/h、重载长大列车的8轴9600kW干线货运交流传动电力机车，完全能满足神华铁路长距离区间、长大坡道上牵引重载长大编组货运列车运行的需要。第一节机车主要性能
一、神华八轴交流电力机车主要技术特点（1）轴牵引功率1200kW，总功率9600kW，为大功率交流电力机车。（2）采用水冷IGBT模块的牵引变流器，其中含有4个四象限整流器供两个单独的中间直流电压环节，4个牵引逆变器，每个牵引逆变器供电给一台牵引电机。辅助逆变器集成在牵引变流器柜中，牵引变流器柜的集成度高，冗余性好，电制动采用再生制动。（3）车体采用整体承载结构，并以中央梁为主要传递牵引力构件，具有高强度、低重量的优点，适合重载牵引。（4）重载牵引的转向架，采用低位牵引杆，构架强度高，结构合理，基础制动采用轮盘制动。（5）采用标准化、模块化设计，便于维护检修。（6）采用DK-2型微机网络模拟控制空气制动系统，适合重载列车制动。（7）装有无线重联控制系统，适合于多机重载牵引。（8）机械室采用独立的通风系统，使得机车的内部环境清洁，通风效果好。
二、神华八轴交流电力机车主要技术参数（表1-1）
表1-1 机车主要技术参数
续上表
三、神华八轴交流电力机车牵引力、电制动力特性曲线及计算公式
1.神华八轴交流电力机车牵引力、电制动力特性曲线
神华八轴交流电力机车牵引力、电制动力特性曲线如图1-1所示。
图1-1 牵引力、电制动力特性曲线
2.牵引力、电制动力计算公式
神华八轴交流机车牵引力、电制动力计算公式见表1-2。
表1-2 牵引力、电制动力计算公式第二节机车保护清单
一、网压保护
1.断开主断路器保护
网压在17.5～31kV范围内，允许闭合主断路器。（1）欠压保护
如果网压低于17kV且超过1s，主断路器断开。只有在网压高于17.5kV且超过1s后，主断路器才允许重新闭合。
如果在主断路器闭合之后的0～0.6s之内网压低于15kV，主断路器断开，并锁定主断路器2min；如果30min之内发生了2次，主断路器将被锁定。（2）过压保护
如果网压高于31.5kV且超过40s，主断路器将断开；如果网压高于32kV，主断路器立刻断开。只有当网压低于31kV且超过20s后，主断路器才允许重新闭合。
2.减载保护
当网压欠压或者超压时，牵引变流器会降低输出功率（减载）进行保护。其输出功率与网压的对应关系如图1-2所示。
图1-2 输出功率与网压对应关系（1）网压在22.5～30kV之间，牵引变流器输出额定功率（9600kW）。（2）网压在30～31kV之间，牵引变流器输出功率由额定功率按线性减载到0。（3）网压在22.5～19kV之间，牵引变流器输出功率由额定功率按线性减载到额定功率的84％（8064kW）。（4）网压在19～17.5kV之间，牵引变流器输出功率由额定功率的84％按线性减载到0。
二、原边电流和回流电流保护（表1-3）
表1-3 电流保护
三、牵引变压器保护
1.油温保护（表1-4）
表1-4 油温保护
2.油流保护
牵引变压器冷却回路中安装有1个油流继电器，对油流情况进行监测。
正常运行时，油流继电器的常开接点闭合。如果油流继电器检测到无油循环，则断开本节机车主断路器。
在主变流器完成启动60s后才开始油流监测。
当油温低于+25℃时，不检测油流信号。
3.气压保护
牵引变压器安装布赫继电器和压力释放阀，用于牵引变压器内部的气体压力保护。
布赫一级警告：微机显示屏IDU上给出警告信息，中央控制单元CCU延迟5min动作。
布赫二级保护：硬线电路断开主断路器，中央控制单元CCU延迟2s动作。
如果布赫二级保护出现2次，本节机车主断路器将被锁定。
压力释放阀动作，中央控制单元CCU控制断开主断路器。
四、牵引电机温度保护
如果牵引电机的定子最高温度高于230℃，机车将降功率运行。第二章设备布置与通风第一节概述
一、设备布置原则
电力机车的设备布置是将机车上各种电气屏柜及部件进行合理布置，由于这些部件结构复杂、体积差异大、重量不相等，故设备布置主要需要考虑以下原则。（1）重量均匀分布。目的在于使机车的轴重均匀分布，尽量使机车牵引力充分发挥，通常首选两端对称或斜对称布置。（2）安装和维护方便。设备应尽量采用标准化、模块化的设计原则进行设计和布置。便于车下组装和车上吊装，且结构紧凑，易于接近，维护方便。特别是在运用过程中需要经常接近的设备，应该留有足够的作业空间。（3）安全性考虑。凡危及人身安全的设备，例如，高压设备，要有相关的防护措施及警示标志，不耐热的设备和部件，应远离或隔离热源。（4）经济性考虑。设备布置应充分利用空间，缩短车体长度，按电路走向布置相应设备，电缆、母线、风管、风道尽可能集约化设计，以简化施工，节约用料。（5）舒适性考虑。对于司机室设备布置，在设计上应符合造型设计和人机工程的要求，人机之间的作业范围合适，操作方便，视线角度合理，有良好的瞭望和采光条件，易于正确观察显示屏、仪器、仪表及信号灯指示。留出必要的工作和生活空间，尽量减少司机室噪声。对于某些部件需兼顾机车维修时检修人员的操作舒适性。
二、神华八轴交流电力机车设备布置特点
神华八轴交流电力机车是由两节完整的单司机室四轴机车通过机械和电气重联的形式组成的八轴机车，故机车的设备布置与通风系统以单节车为单元。其设备布置采用中间走廊、先进的模块化结构设计，以便有效地缩短组装时间，使系统和部件能独立的在机车外进行预组装和预试验，设备布置的主要特点如下：（1）牵引通风机采用斜对称布置，便于均衡机车轴重。（2）机车的电气柜采取了适当集中、合理化布置的方式。（3）机车的牵引变压器、滤波电抗器置于同一油箱内，位于机车中部，下悬于底架下，以降低机车重心。（4）蓄电池安装在牵引变压器的两侧，便于检修和维护。（5）机车采用先进的油水冷却设备来冷却牵引变压器油和牵引变流器水，散热器采用共体分层模式，充风利用空间并提高了冷却效率。（6）机车机械间内布管和布线采用先进的预布式中央管排和中央线槽方式，中央管排和线槽安装在中央走道下，美观且便于安装和维护。驱动系统的动力线则安装在走道两边的设备安装架内，使动力电缆与控制及信号线有效地分离，以保证控制系统的可靠性。（7）机车通风系统为独立式通风系统，机车运行时机械间保持微正压工况，各通风系统相互独立，互不影响。（8）机车上装备有冷藏箱、微波炉、床等必要的生活设施。第二节车顶设备布置
一、车顶设备布置
神华八轴交流电力机车每节机车车顶安装的设备有受电弓、主断路器、高压接地开关、避雷器（两台，主断路器两侧各设一台）、高压电压互感器、高压隔离开关（受电弓高压隔离开关Q04、机车高压隔离开关Q03）、高压穿墙套管、高压连接跳线、母线及支持绝缘子。另外，还装设有登车顶窗、通信用的天线、冷却塔进风口及喇叭（风笛）。如图2-1所示。
图2-1 车顶设备布置
1—机车高压隔离开关；2—主断路器；3—高压接地开关；4—避雷器；5—高压穿墙套管；6—受电弓高压隔离开关；7—高压电压互感器；8—避雷器；9—受电弓；10—扩频式列尾通话装置400kHz天线；11—GPRS无线信息传输天线；12—车顶射频识别器；13—万吨无线同步操控系统400kHz天线；14—列尾装置400kHz天线；15—扩频式列尾通话装置450MHz天线；16—列尾装置450MHz天线；17—列车无线调度通信设备450MHz天线；18—万吨无线同步操控系统800MHz天线
二、车顶主要设备功能
1.受电弓
受电弓升起时，滑板与接触网接触，从接触网汲取电流供机车使用或将机车再生制动产生的电能送回接触网。
神华八轴交流电力机车的A、B节车顶各装有一台受电弓。
2.主断路器
主断路器是电力机车的总开关，用于开通、断开电力机车25kV高压电路，同时也是机车总保护，用于电力机车过载、短路等多种保护。
3.高压接地开关
正常情况下，高压接地开关在“运行”位；需要登上机车车顶作业或需对牵引变流器柜进行检修时，将高压接地开关置“接地”位，使主断路器两侧接地，以保证工作人员的安全。
4.避雷器
避雷器安装在机车车顶，主要用于保护机车牵引变压器，使其免受大气过电压及操作过电压侵害。
5.高压电压互感器
高压电压互感器安装在机车车顶，为干式结构，主要用于测量接触网电压，为机车提供网压信号，同时也用于机车能耗测量。
6.高压隔离开关
高压隔离开关属于车顶保护电器。主要作用是优化配置25kV电路高压设备的运行工况、当车顶设备发生故障（或某节机车发生严重故障）时，能将故障部分（或故障节）隔离，以使机车得以维持运行。
7.高压穿墙套管
高压穿墙套管安装在车顶，用来把机车从接触网获得的电流引入车内或把机车电制动产生的电能送出车外。
8.高压连接跳线
安装在两节机车连接处的车顶，如图2-2所示，用来连接两节机车车顶的高压电路。
图2-2 高压跳线第三节机械间设备布置
一、机械间设备布置
机车机械间设备布置采用贯穿中间走廊结构（宽度≥600mm），原则上两侧设备斜对称分布。
神华八轴交流电力机车机械间设备布置如图2-3所示。
图2-3 机车机械间设备布置
机车机械间还设有喇叭及前撒砂模块、轮缘喷油器及后撒砂控制模块、受电弓气阀板、接地棒1根、登顶梯1套、机械室灯6个、压车铁等辅助设施。
1.喇叭及前撒砂模块（图2-4）
2.轮缘喷油器及后撒砂控制模块（图2-5）
图2-4 喇叭及前撒砂模块
1—高音喇叭电空阀=74-A02；2—低音喇叭电空阀=74-A01；3—压力传感器=43-S15/=43-S16/=43-S17；4—低音喇叭总风塞门135；5—前撒砂电空阀=72-Y41/=72-Y51；6—前撒砂调压阀149；7—前撒砂塞门131；8—高音喇叭总风塞门136
图2-5 轮缘喷油器及后撒砂控制模块
1—后撒砂电空阀=72-Y40/=72-Y50；2—轮喷电空阀=73-Y01/=73-Y02；3—轮喷总风过滤器173；4—后撒砂调压阀148；5—后撒砂塞门132；6—轮喷调压阀175；7—轮喷总风塞门171
3.受电弓气阀板（图2-6）
图2-6 受电弓气阀板
1—升弓电空阀；2—空气过滤器；3—单向升弓节流阀；4—调压阀；5—安全阀；6—调压阀压力表；7—单向降弓节流阀；8—压力开关；9—压力表
二、机械间设备功能
1.牵引风机（数量为4台）
装有轴向离心式风机，牵引风机通过相应风道从侧墙小斜面吸风，然后将冷风吹入牵引电机，带走牵引电机工作时产生的热量，起到冷却牵引电机的作用。
2.牵引变流器柜（数量为1台）
牵引时将定频的单相交流电变压、变频后给三相异步牵引电机供电，以满足机车运行的需要；再生制动时将牵引电机发出的三相交流电变换成单相交流电后通过牵引变压器反馈回接触网；同时将定频的单相交流电变压、变频后向辅助电路供电。
3.冷却塔（数量为1台）
冷却塔包含轴向离心式风机、水泵和复合冷却器，其主要作用是冷却牵引变流器的水散热器和牵引变压器的油散热器，从而带走牵引变流器和牵引变压器工作时产生的热量，起到冷却牵引变流器和牵引变压器的作用。
4.低压电器柜（数量为1个）
装设微机网络控制单元和机车控制用的接触器、继电器、辅机自动开关、转换开关等部件，其为机车控制的主要部分。
5.控制电源柜（数量为1个）
将3AC 440V交流电转换成110V直流电，为机车提供110V直流电源，并为蓄电池充电；将110V直流电转换成24V直流电，为机车提供24V直流电源；并对机车蓄电池进行充电管理及对110V输出和24V输出进行一定的低压配电。
6.制动柜（数量为1个）
装设DK-2型制动机及管路系统的相关部件，是机车空气制动机的核心部件。
7.信号柜（数量为1个）
用于安装TAX2型机车安全信息综合监测装置、LKJ2000列车运行监控记录装置、机车综合无线通信设备（CIR）主机、JT-C系列机车信号车载系统设备主机，调车监控主机等部件。
8.压缩机及干燥器
负责压缩空气并进行干燥和过滤处理。
9.综合柜
装设无线同步操控系统设备及高压绝缘监测主机等设备。
10.储物柜
用于安装冷藏箱、微波炉，以及存放随车工具和机车乘务员个人用品。
11.辅助变压器柜
将牵引变流器中辅助变流器模块输出的三相交流电进行电压调整和滤波后，为机车辅助系统所有负载提供三相电源。其冷却通风机除冷却辅助变压器外，还向机械间送风以保持机械间微正压。
12.空调
提高司机室的空气洁净度，改善司机室的工作环境，使司机室达到一个合适的温度，为司机提供一个舒适的工作环境。第四节司机室设备布置
司机室及操纵台的设计考虑了人机工程学，既保证机车乘务人员有舒适的工作环境，又能清楚地瞭望信号和观察仪表、显示屏，且方便操作。在司机室内布置有两个司机座椅供乘务人员使用，座椅具有前后调节、体重调节、角度旋转等功能。司机室的设备布置基本可以分为6个部分：司机操纵台、前墙设备布置、左侧墙设备布置、右侧墙设备布置、后墙设备布置、顶棚设备布置。
一、司机操纵台
司机操纵台的设计符合人体工程学原理，布置为左手控制空气制动，右手控制牵引和电制动，主司机侧设有主台面板及主台脚踏开关，副司机侧设有副台面板，如图2-7所示。
图2-7 司机操纵台
1—视频显示屏；2—面板1（机车综合通信设备）；3—面板2（均衡/总风压力表、制动缸Ⅰ/Ⅱ压力表、列车管压力表）；4—微机显示屏；5—主台面板（单缓按钮、主台高音风笛按钮、制动指示灯、无人警惕按钮、机车重联开关、列车管泄漏检查按钮、停放施加按钮、停放缓解按钮、制动控制器、主台扳键开关组、司机控制器）；6—监控显示屏；7—面板3（双针速度表、网压/控制电压表；微机复位按钮、手动过分相按钮、紧急制动按钮、巡检按钮；受电弓模式、警惕故障隔离开关）；8—制动显示屏；9—副台面板（副台扳键开关组、副台高音风笛按钮）；10—左柜（后备制动控制器、刮雨器水箱、刮雨器控制器、烟灰缸等）；11—主台脚踏开关（撒砂装置、无人警惕安全装置和风笛）；12—中柜（司机室温度控制面板、控制系统输入/输出模块、加热水壶等）；13—右柜（视频系统主机、控制系统调试插座、烟灰缸、五孔插座、行灯插座等）；14—智能总线显示屏；15—列尾控制盒
1.视频显示器（图2-8）
实时显示摄像机所采集的图像信号，包括路况、弓网状态、后视、机械间等状态信息。并可通过显示屏上的功能按键进行指令输入。视频主机具有自动复位功能（当遇到冲突或者死机的情况会进行自动重启复位），当视频主机出现故障，且没有自动复位时，可断开再闭合低压电器柜“视频系统”自动开关=45-F02使视频系统重新启动。
2.机车综合通信设备
如图2-9所示，司机、副司机侧各设一块，通过其可与车站、列调、非操纵节、重联机车进行通信。通过按压“主控”键可进行工作模式转换；通过按压“设置”“∧”“∨”“确认”键可进行机务段、神朔线选择。其由低压电器柜“机车综合无线电”自动开关=45-F01供电，若机车综合通信设备故障，可断开再闭合“机车综合无线电”自动开关使机车通信设备重新启动。
3.面板2（图2-10）
4.微机显示屏（图2-11）
微机显示屏的主要功能是显示机车的列车级、机车级运行状态数据和故障信息；在参数设置界面可实现机车部分参数的设定；在维护界面可以对部分机车设备进行检查。其由低压电器柜“HMI电源”自动开关=42-F01供电，若微机显示屏显示不正常，可断开再闭合“HMI电源”自动开关使微机显示屏重新启动。
图2-8 视频显示器
图2-9 机车综合通信设备
图2-10 面板2
1—总风管/均衡风缸压力表；2—制动缸Ⅰ/Ⅱ压力表；3—列车管压力表
图2-11 微机显示屏
5.主台面板（1）司机控制器（图2-12）
图2-12 司机控制器
1—方向手柄（“向前”位、“0”位、“向后”位）；2—牵引/制动手柄（牵引区、“0”位、电制动区）（2）制动控制器（图2-13）
图2-13 制动控制器
1—自动制动手柄（“紧急”位、“重联”位、“制动”位、“中立”位、“运转”位、“过充”位）；2—单独制动手柄（“制动”位、“中立”位、“运转”位、“缓解”位）；3—制动器钥匙手柄（开位、关位）（3）主台扳键开关组（图2-14）
图2-14 主台扳键开关组
1—机车电钥匙（0位、合位）；2—主断路器扳键开关（合位、0位、分位）；3—受电弓扳键开关（升位、0位、降位）；4—空压机扳键开关（强泵位、合位、0位）；5—司机室灯扳键开关（弱位、强位、0位）；6—仪表灯/记点灯扳键开关（全位、记点位、0位、仪表位、全位）；7—走廊灯扳键开关（1位、0位）（4）按钮
按钮包括单缓按钮、主台高音风笛按钮、无人警惕按钮、列车管泄漏检查按钮、停放施加按钮、停放缓解按钮，如图2-15所示。
图2-15 主台面板按钮
1—单缓按钮；2—主台高音风笛按钮；3—无人警惕按钮；4—制动指示灯；5—列车管泄漏检查按钮；6—停放施加按钮；7—停放缓解按钮（5）指示灯
制动指示灯，如图2-15所示。
6.监控显示屏（图2-16）
监控显示屏采用高亮度彩色液晶显示屏，以屏幕滚动方式显示实际运行速度轨迹曲线及模式限制速度（或线路允许速度）曲线，以图形、符号和文字形式显示地面信号机的位置、种类以及运行线路的曲线、坡道、桥梁、隧道及道口等信息，同时可显示指导性机车优化操纵运行速度曲线和手柄级位曲线，以便提示或引导乘务员操作。显示屏内部采用PC104模块结构，并具备语音提示功能以及大容量IC卡数据读写功能。
7.面板3（图2-17）
图2-16 监控显示屏
图2-17 面板3
1—双针速度表；2—网压/控制电压表；3—紧急制动按钮；4—受电弓模式选择开关（前弓位、自动位、后弓位、单机位）；5—警惕故障隔离选择开关（正常位、隔离位）；6—巡检按钮；7—手动过分相按钮；8—微机复位按钮
8.制动显示屏（图2-18）
实时显示BCU钮子开关及重联阀93的状态信息；以风表和数值的形式显示总风风压值、列车管风压值、均衡风缸风压值、前后制动缸风压值；以流量计的形式动态显示列车管的充风流量值；显示制动机操作的提示信息和故障信息；提供机车号、时间日期、软件版本号的显示及设置功能；单机自检、事件记录和传感器校准等列车诊断功能。其由低压电器柜“DK2LCDM”自动开关=28-F04供电，若制动显示屏显示不正常，可断开再闭合“DK2LCDM”自动开关使制动显示屏重新启动。
图2-18 制动显示屏
9.副台面板（图2-19）
10.左柜（图2-20）
11.主台脚踏开关（图2-21）
图2-19 副台面板
1—前照灯扳键开关（弱位、强位、0位）；2—辅照灯扳键开关（全位、前位、0位、后位、全位）；3—标志灯扳键开关（全位、前位、0位、后位、全位）；4—尾端辅照灯扳键开关（开位、0位）；5—尾端标志灯扳键开关（开位、0位）；6—调车灯显插座；7—副台高音风笛按钮
图2-20 左柜
1—刮雨器控制面板；2—后备制动手柄（制动位、中立位、缓解位，制动、缓解位均为自复式）；3—送话器
图2-21 主台脚踏
1—撒砂脚踏开关；2—无人警惕脚踏开关；3—低音风笛脚踏开关
12.中柜
司机室温度控制面板如图2-22（a）所示。
电热水壶如图2-22（b）所示。
13.右柜（图2-23）
14.智能总线显示屏
如图2-24所示，主要用于诊断机车中与智能总线通信的第三方设备的当前状态；用于显示轴温以及所有轴温报警信息；在自动过分相时，显示屏会自动跳入自动分相页面，用于显示自动分相过程信息；用于显示牵引电能和反馈电能大小及显示监控数据。其由低压电器柜“智能总线及交换机”自动开关=44-F02供电，若智能总线显示屏显示不正常，可断开再闭合“智能总线及交换机”自动开关使智能总线显示屏重新启动。
15.列尾控制盒
如图2-25所示，列尾控制盒主要用于列尾指令的收发控制、警报信息的语音提示、设置控制盒的参数及重联机车间的语音通信。
二、前墙设备布置
在前墙布置有遮阳帘、前窗玻璃（前窗玻璃加热器）、机车信号机等设备。
前墙设备布置如图2-26所示。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]