電力機車設(shè)計標準及建議

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1大功率重載電力機車技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與特點

現(xiàn)階段的大功率重載電力機車的主電路為交直交電形式，安全系數(shù)較高并且方便保養(yǎng)與養(yǎng)護。車體設(shè)計中應(yīng)用了中央梁進行承載，能夠采用模塊化的方式進行大批量生產(chǎn)。電力機車包括直流與交流兩種。直流機車將SS4系列作為示例進行說明。將對稱三段半控橋作為主電路，在牽引時能夠以恒定的電流與速度進行。機車采用電子或微機控制系統(tǒng)，在機車空轉(zhuǎn)滑行時能夠提供必要的保護，并且具有功率因數(shù)補償、傳送與顯示主要信息數(shù)據(jù)的功能。在布置設(shè)備時，該種系列的機車仍然沿用雙邊走廊，呈斜對稱方向，設(shè)備屏柜化。在設(shè)置通風系統(tǒng)時，使用車體通風，從車體一側(cè)的大型百葉窗進風，給機械件營造微負壓的環(huán)境。交流電機將DJ1系列作為示例進行說明。主電路利用具有明顯優(yōu)勢的GTO器件給三相異步牽引電動機來提供電力。機車利用TCN系統(tǒng)來提供空轉(zhuǎn)與滑行保護，并具有軸重轉(zhuǎn)移補償、診斷故障等功能。在進行設(shè)備布置時，利用模塊化，進行導(dǎo)軌安裝、設(shè)備成套化等。采用的通風系統(tǒng)與直流電機不同，獨立通風，送風由獨立的機械間風機進行，給機械間營造微正壓的環(huán)境。為滿足重載運輸?shù)囊螅鲜鰞蓚€系列的機車都安裝了國外先進的LOCOTROL系統(tǒng)。該系統(tǒng)的基本運行原理是前部的機車向其他部分機車做出同步牽引、制動的指示。另外，利用制定管壓力自動檢測系統(tǒng)能夠監(jiān)控系統(tǒng)的無線通訊是否處于正常狀態(tài)。使用該系統(tǒng)的優(yōu)點為：能夠減輕牽引車鉤力，在轉(zhuǎn)彎時減弱車受到的阻力，減輕車輪的損耗。機車的中部與后部同樣參與排風與充風，提高排風與充風的速度，加快制動波傳送，減小制動產(chǎn)生的縱向力，避免斷鉤。

2大功率重載電力機車的設(shè)計

設(shè)計重載電力機車時仍然使用傳統(tǒng)的機車設(shè)計平臺，但在選用零部件上需要保證滿足重載運輸?shù)男枰褐剌d電力機車牽引質(zhì)量大、編組長，需要先進行機車牽引特性的計算，再確定主傳動選用何種系統(tǒng)；需要將縱向動力學對重載列車的影響考慮在內(nèi)，車鉤力與縱向沖動要保持在極限之內(nèi)。針對強度進行設(shè)計時，要將車體的承載能力考慮在內(nèi)；在計算沖擊載荷時，需要考慮重載電力機車編組對車鉤緩沖器的要求；近年來重載電力機車的編組長度逐漸增加，單臺的重聯(lián)機車已經(jīng)滿足不了牽引、制動的需要，采用分布式控制系統(tǒng)具有一定的作用。2.1機車總體與電氣設(shè)計技術(shù)相較于直流傳動系統(tǒng)，交流的恒定功率范圍更廣，并且具有較高的黏著利用率。在設(shè)計傳動系統(tǒng)時，采用具有優(yōu)勢的交流傳動系統(tǒng)，能夠滿足重載電力機車的牽引質(zhì)量大的特點，并且能夠結(jié)合具體的實際情況選用適合的牽引變壓器等。由于重載電力機車在實際運行中對線路環(huán)境有要求，所以需要電氣部件具有一定的防護等級，并且能夠在一定程度上抵御寒冷。例如，在氣溫很低的環(huán)境中進行重載運輸?shù)碾娏C車，對這類機車進行設(shè)計時要保證屏柜的防護等級達到IP54級以上，并且需要增設(shè)加熱電阻來減弱低氣溫對電力機車的影響。一些關(guān)鍵部位的設(shè)備需要進行封裝，減少故障發(fā)生的概率。重載機車的運輸路程一般很長，為保證駕駛員基本的生活需要，要設(shè)計洗手間、床鋪等基本的生活設(shè)施。現(xiàn)階段的重載電力機車在進行系統(tǒng)集成設(shè)計時，通常采用LOCOTROL系統(tǒng)進行無線分布式控制，能夠滿足牽引、制動的需要。2.2車體設(shè)計技術(shù)車體的設(shè)計都是將底架作為主要部分、其他輔助部件進行協(xié)助，能夠共同承載整體的重力，在一定程度上提高底架重量占的比例，能夠在增強底架結(jié)構(gòu)承載能力的基礎(chǔ)上降低電力機車車體的高度，提高機車性能。由于重載電力機車在行進中受到較大的縱向牽引力與瞬時沖擊力，車體受到較大的縱向荷載，在設(shè)計時需要充分考慮這些因素，將車體的承載能力作為重點。保證每個部件與結(jié)構(gòu)的科學合理性，促使縱向荷載更加合理地傳遞，其他承載零部件也能夠參與其中，減少車體在巨大作用下產(chǎn)生的形變。在設(shè)計中，只滿足車體的結(jié)構(gòu)靜強度是遠遠不夠的，還要將車體剛度對車體承載結(jié)構(gòu)的疲勞強度考慮在內(nèi)。如果局部的剛度太大或者不協(xié)調(diào)會影響車體的疲勞強度。所以，為解決這類問題，需要在降低應(yīng)力強度的同時保證剛度的協(xié)調(diào)性。另外，需要在設(shè)計中引進有關(guān)疲勞強度的理念，保證局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力盡量分散。

3大功率重載電力機車的發(fā)展

重載鐵路運輸對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要影響，國家對該行業(yè)的投入力度一直在加強，所以重載電力機車的技術(shù)與設(shè)計也取得了一系列的進展。具體表現(xiàn)在：不斷加強對牽引變流器的可靠性研究；三相異步牽引電動機的設(shè)計與制造水平在不斷提高，現(xiàn)有等級已經(jīng)逐步趕超國際先進水平；微機網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)不斷提高，微機故障技術(shù)也更為完善，現(xiàn)階段有關(guān)方面的技術(shù)與國際先進水平還存在一定的差距，需要借鑒、吸收、消化、改進，進一步提高；在車體技術(shù)方面，需要在車體結(jié)構(gòu)的強度符合要求的基礎(chǔ)上進行；有關(guān)大功率重載電力機車的技術(shù)規(guī)范將逐漸完善，對車體的強度進行計算、分析的水平有所提高；重視車體碰撞的吸能技術(shù)的發(fā)展；加強輪軌關(guān)系的重視，減少車輪的磨損程度，延長使用壽命；加強三軸徑向轉(zhuǎn)向架的開發(fā)與利用，為電力機車直線與曲線通行時提供重載牽引；為改善電力機車在制動后充風的問題，借鑒發(fā)達國家的先進經(jīng)驗，發(fā)展電力機車電空制動技術(shù)。

4結(jié)語

在我國經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，鐵路運輸仍然發(fā)揮著重要的作用。隨著科技的發(fā)展與國際競爭形勢的激烈，使得大功率重載電力機車的技術(shù)與設(shè)計日趨重要。尤其是近年來國內(nèi)制造企業(yè)針對我國的實際情況借鑒國外的先進技術(shù)并加以改善，使得電力機車的技術(shù)水平又上升了一個新的臺階，與國家先進水平的差距逐漸縮小。

參考文獻

[1]李時民，金希紅，朱茂華，陳露.鐵路重載大功率電力機車冷卻技術(shù)研究及發(fā)展[J].電力機車與城軌車輛,2015(6):30-32.

[2]劉憲.大功率重載貨運電力機車車軸在役超聲波探傷試驗[J].機車電傳動,2014(4):89-93.

[3]沈彩瑜，米彩盈.重載電力機車車體強度和剛度研究[J].計算機仿真,2014,31（2）:230-234.

[4]劉威.大功率重載電力機車的設(shè)計及技術(shù)發(fā)展[J].黑龍江科學,2016,7(9):28-29.

作者:解芳竹 單位:中鐵十六局