HXD3型电力机车空气系统说明

1、系统设计及特点
空气系统是依据《大功率交流传动电力机车采购和技术引进项目进口机车采购合同》的技术要求而设计的。

HX D3型电力机车空气系统采用了国外先进的电子、微机控制技术和先进的集成化安装工艺，便于检修和维护。

除空气管件外，其余各部分均为原装进口零部件。

HX D3型电力机车空气系统具有客运位和货运位的转换功能，并在与26-L、JZ-7、EL-14、DK-1型制动机重联时，其制动缓解作用完全一致。

并且此系统的制动机具有制动机状态自检测及必要的故障自诊断功能，并将故障按其严重程度进行分类，并提示司机进行故障处理的策略。

HX D3型电力机车空气系统按工作原理分为风源系统，辅助管路系统，制动机系统，防滑系统四大部分。

2、风源系统
机车风源系统负责生产并提供全列车气动器械以及机车、列车制动机所需要的高质量的清洁、干燥和稳定的压缩空气。

HX D3型电力机车风源系统由空气压缩机组（A1），高压安全阀(A3、A7)，空气干燥器(A4)，精油过滤器(A5)，低压维持阀(A6)，总风缸(A11、A15)，总风缸排水塞门(A12)，止回阀(A08)，调压器(K01、K02)，总风软管连接器(B83)，总风折角塞门(B80)等组成。

空气压缩机组（A1）
采用两台SL22-47型螺杆式空气压缩机组做为系统的供风设备。

空气压缩机额定流量2750L/min,转速2920 r/min,工作压力10 bar,设有无负荷启动装置，高温保护开关，低温加热装置。

注：部分机车采用国产的TSA-230AVI型螺杆式压缩机，其性能同上。

空气干燥器(A4)
采用型双塔干燥器，安装在空压机和总风缸之间，具有过滤压缩空气中油、水，降低压力空气露点的功能，使得空气系统在正常使用时，不会出现液态水。

注：部分机车采用TMG-Ⅲ型膜式干燥器，利用水分子的压力差，使水分子从湿度大的状态向湿度小的状态移动，达到降低空气露点的功能。

总风缸(A11、A15)
四个容积为400L的总风缸串联作为压缩空气的存储容器，采用直立车上安装方式。

高压安全阀(A3、A7)
在干燥器前后各有一个高压安全阀，A3高压安全阀的开启压力为11bar,A7高压安全阀的开启压力为,以确保机车空气系统的安全。

调压器(K01、K02)
根据总风缸压力来控制空压机的启停，当总风压力由900kPa 下降到825kPa时，其中一个空气压缩机启动打风；如果总风压
力继续下降到750 kPa以下，两个空气压缩机组同时启动打风。

低压维持阀(A6)
保证干燥器内部快速建立起压力，使干燥器可以进行再生、干燥工作。

3、辅助管路系统
机车辅助管路系统可以改善机车的运行条件，确保机车安全，包括升弓控制模块（U43）,踏面清扫模块（B50），弹簧停车模块（B40），撒砂模块（F41），警惕装置（Z10），鸣笛控制和辅助风源系统等部分。

3.1 升弓控制模块（U43）
为受电弓和主断路器提供干燥、稳定的压缩空气。

此模块包括双逆止阀（.04）、安全阀（.06）、压力开关（.02）、机械压力表（.05）、过滤器（.03）、减压阀（.07）、塞门（.08）和测试接口（.09、.10），它和辅助压缩机（U80），辅助压缩机用干燥器（U82），升弓风缸（U76），以及升弓电磁阀（U56）、升弓塞门（U98）共同工作。

3.1.1库停后使用辅助压缩机供风升弓
具体通路如下：
辅助压缩机（U80）→干燥器（U82）→双逆止阀（.04）
↗升弓风缸（U76）
↘过滤器（.03）→升弓塞门（U56）、电磁阀（U98）→阀板
↘减压阀（.07）→主断路器
启动辅助压缩机，压缩空气通过干燥器（U82），进入升弓模块，通过双逆止阀（.04）右侧的逆止阀后压缩空气分为两路，其中一路进入升弓风缸（U76），将压缩空气存储起来，另一路通过过滤器（.03），又将压缩空气分为两路，其中一路通过减压阀（.07）为主断路器提供风源，另一路通过升弓电磁阀（U56）和升弓塞门（U98）进入升弓阀板为受电弓提供风源。

当辅助空压机产生的压缩空气达到735kPa后，电磁阀(U84)动作，自动切断辅助压缩机，同时干燥风缸（U83）中的干燥空气将干燥器中的水和油污排出。

3.1.2正常运行时的总风缸供风
具体通路如下：
总风缸→双逆止阀（.04）
↗升弓风缸（U76）
↘过滤器（.03）→升弓塞门（U56）、电磁阀（U98）→阀板
↘减压阀（.07）→主断路器
总风缸的压缩空气直接进入升弓模块，通过双逆止阀（.04）左侧的逆止阀后压缩空气分为两路，其中一路进入升弓风缸（U76），将压缩空气存储起来，另一路通过过滤器（.03），又将压缩空气分为两路，其中一路通过减压阀（.07）为主断路器提供风源，另一路通过升弓电磁阀（U56）和升弓塞门（U98）进入升弓阀板为受电弓提供风源。

在机车退乘之前，应将升弓风缸内压缩空气充至900kPa,然
后关闭塞门（U77），以备机车再次使用时的升弓操纵。

弹簧停车制动装置控制模块（B40）
此模块接受司机控制指令，从而控制机车走行部弹簧停车制动缸压力。

当弹簧停车制动缸中的空气压力达到480kPa以上时，弹簧停车制动装置缓解，允许机车行车；机车停车后，将弹簧停车制动缸中的压力空气排空，弹簧停车装置动作，闸瓦压紧轮对，避免机车因重力或风力的原因溜走。

机车第一、第六轴上安装有四个弹停装置。

机车停车后通过操作司机室弹停旋扭，可使弹停脉冲电磁阀（.03）中的作用阀得电，然后将弹簧停车制动缸中的压力空气通过弹停脉冲电磁阀（.03）排出，弹簧停车制动装置作用。

如果需要走车，通过操作司机室弹停旋扭，可使弹停脉冲电磁阀（.03）中的缓解阀得电，总风将通过上述通路进入走行部的弹簧停车制动缸，使得弹簧停车制动缸缓解。

3.2.1弹簧停车制动缸缓解：
具体通路如下：
总风缸→逆止阀（.02）
↗弹停风缸（A13）
↘弹停脉动阀（.03）→双向止回阀（.04）→减压阀（.05）→弹停塞门（.06）→走行部弹停风缸
3.2.2弹簧停车制动装置作用后，机车制动缸作用时的工作状态
具体通路如下：
制动缸→双向止回阀（.04）→减压阀（.05）→弹停塞门（.06）→走行部的弹停风缸
制动缸风压进入弹停制动缸后，可以缓解部分弹簧压力，避免停车后或机车运行时制动缸产生的压力和弹停风缸产生的弹簧压力同时作用在制动盘上，造成制动盘的损伤。

注：当关闭弹停塞门（.06）后，弹簧停车装置动作，如果要缓解弹停动作，必须在走行部的弹停风缸上进行手动缓解。

踏面清扫器控制模块（B50）
此模块为机车走行部踏面清扫风缸提供风压。

每个车轮的踏面清扫器配合制动单元的动作，清扫车轮圆周表面的杂物及油污，增加机车和钢轨的粘着系数。

具体通路如下：
总风缸→踏面清扫塞门（.02）→清扫减压阀（.03）→清扫电磁阀（.04）→踏面清扫风缸
当制动缸压力高于100kPa时，通过压力开关K05使得清扫电磁阀（.04）得电，总风通过上述通路进入踏面清扫风缸，踏面清扫器动作。

撒砂控制模块（F41）
机车设有八个砂箱和撒砂装置，每个走行部上面四个砂箱，容积为100L/个，撒砂量可在~1L/min范围内调节。

撒砂动作与司机脚踏开关、紧急制动、防空转、防滑行等功能配合使用，撒
砂方向与机车实际运行方向一致。

具体通路如下：
总风缸→撒砂塞门（.02）→减压阀（.03）→加热电磁阀（.04）/撒砂电磁阀（.05）/撒砂电磁阀（.06）→砂箱
HXD3型电力机车撒砂装置具有砂子加热功能，加热装置在砂箱底和撒砂管喷嘴处。

警惕装置（Z10）
接受机车监控系统的指令，当监控系统发出指令后，电磁阀（.36）得电动作，引起机车的紧急制动。

机车制动缸控制塞门（.22）也在此模块中。

3.6 鸣笛控制
机车两端均设有两个高音喇叭、一个低音喇叭，由电空阀控制，电空阀由司机操纵台面板上的喇叭按钮、操纵台下的喇叭脚踏开关分别控制。

后视镜
采用四个气动式后视镜，由操纵台上的开关控制。

4、制动机系统
第二代微机控制制动系统(CCB II)为在干线铁路客运和货运机车上使用而设计。

该制动机符合AAR货车与客车标准并将
26-L型制动机和电子空气制动(EAB)设备兼容。

CCB II制动机是基于微处理器的电空制动控制系统，除了紧急制动作用外，所有的控制逻辑是由微机控制的。

CCB II 包括5
个主要部件
•LCDM- 制动显示屏（D40）
•EPCU- 电－空控制单元(B20)
•X-IPM- 集成处理器模块(B46)
•EBV- 电子制动阀(D39)
•RIM- 继电器接口模块(B47)
制动显示屏（D40）
LCDM安装在机车司机操纵台上，是CCB-II 的基本操作设备。

LCDM采用液晶显示屏，带8个功能键，按键为软键，用于菜单和功能选择。

通过LCDM可选择空气制动模式、列车管投入/切除、均衡风缸（ER）压力设置、列车管压力补风/不补风、客车/货车、CCBII 系统自检、空气制动诊断和记录、系统状态和报警显示等功能。

电－空控制单元EPCU(B20)
EPCU安装在空气制动柜里，配有气动阀，该气动阀用于控制和测量机车的空气制动功能。

这些阀已按其功能进行分类，并模块化成为8个“在线可更换单元” (LRU)。

这些“在线可更换单元”中有5个是“智能”的，通过网络与EBV和X-IPM 相互交换数据。

4.2.1 5个“智能”模块
4.2.1.1 列车管压力控制模块（BPCP）—
通过响应均衡风缸模块（ERCP）的压力来控制列车管压力并提供列车管的投入/切除功能以及紧急制动作用的控制；
在单机操纵（本机/列车管切除位）或补机状态时，列车管不受ERCP压力控制，但通过自动制动阀仍可产生紧急制动作用；
如果单机操纵状态时制动系统突然发生失电的故障，列车管会自动转到投入状态，以常用制动的速率将列车管压力排向大气，当列车管压力降到69kPa左右时，BPCP内部将再次自动切除列车管通路；
如果补机状态时制动系统失电，列车管仍保持切除状态；
列车管的补风/不补风功能也由此模块控制。

BPCP内部装有列车管压力传感器（BPT），通过LCDM显示屏操作者可以读出列车管的压力，如果此压力传感器发生故障，位于16号管控制模块（16CP）的列车管压力传感器（BPT备份）将被投入，代替BPCP模块中的列车管压力传感器，使得制动系统仍然可以正常使用。

4.2.1.2 均衡风缸控制模块(ERCP)—
本机状态时响应自动制动手柄指令控制均衡风缸的压力及列车管控制压力；
补机位和制动系统失电状态时均衡风缸压力将自动降为零；
内部装有均衡风缸（ERT）和总风(MRT)压力传感器，通过LCDM 显示屏可以读取均衡风缸压力以及总风压力,如果总风压力传感器（MRT）发生故障，位于列车管压力控制模块（BPCP）内部的总风压力传感器（MRT备份）将被投入，制动系统仍然可以正常使用；
无动力回送切除塞门和无动力回送调整器也位于ERCP上。

4.2.1.3 13号管控制模块(13CP)—
本机状态时，侧推单独制动手柄来实现单独缓解机车制动缸压力的功能，当单独手柄恢复后此功能解除。

在ER备份模式下，13号管控制16号管进入ERBU控制的ER压力。

在ER备份模式下，仍可实现机车的单独缓解功能。

4.2.1.4 16号管控制模块(16CP)—
本机状态时响应列车管的减压量来控制16号管压力，16号管压力控制位于制动缸控制模块（BCCP）中的制动缸中继阀从而产生制动缸压力；
在补机状态时，除了列车管压力降到140kPa以下和总风重联开关动作以外不再响应列车管的减压。

在本机/投入或本机/切除模式下，16号管增加的压力同列车管减少的压力的比率为：1，并且16号管增加的压力最大不超过450±15kPa。

失电状态下，16CP将把16号管压力排向大气，制动缸的控制压力由DBTV产生（本机状态），或是由20CP产生（补机状态）。

16CP内部装有制动缸压力传感器（BCT）和列车管压力传感器（BPT备份）。

16CP同时是ERCP的备用模块。

如果20号管控制模块（20CP）故障，16CP也会响应单独制动阀的制动指令，但此指令只能作用于本机。

4.2.1.5 20号管控制模块(20CP)—
本机状态时，通过响应列车管减压和单缓指令产生平均管压力；
在本机状态时，响应单独制动阀手柄的动作，产生制动缸及平均管压力（0~300kPa）；
由IPM控制的20CP同时响应动力制动信号，当有动力制动信号时，缓解平均管压力；
在重联模式时，20 CP响应平均管的压力变化；
失电时20CP将保持平均管的压力；
4.2.2 其它模块
4.2.2.1制动缸控制模块(BCCP)—
制动缸控制模块（BPCP）是一个制动缸中继阀，响应16号管压力变化，机车制动缸的压力完全由BCCP控制；
BCCP装有DBI-1型动力制动电磁阀，通过此电磁阀实现机车动力制动和空气制动的互锁功能；
4.2.2.2DB三通阀（DBTV）模块—
在CCB II系统诊断使制动系统工作于空气备份模式时，通过空气备用三通阀来控制16管的压力。

DBTV中的主要部件为气动三通阀，它与其它微机控制的模块一直同时在动作，但系统正常工作时，由于制动系统的微机的控制，其作用被屏蔽，不能制动缸控制模块的16号管的压力。

4.2.2.3电源接线盒(PSJB)—
电源连接盒位于EPCU所有节点和IPM的连接中心，PSJB内置电源，为CCB II系统供电（将110V转换到24V），在外部具有多个接插件，允许EPCU, EBV, X-IPM, 和 RIM相互连接。

集成处理器模块(B46)
安装在机车空气制动柜，执行所有到机车的微机接口。

通过网络和EPCU、EBV通讯，通过电缆线和LCDM通讯。

提供二进制输出，驱动机车继电器。

电子制动阀(D39)
是CCBII制动系统的人机接口(MMI)，包括自动制动手柄和单独制动手柄。

连接到LON网络，与EPCU的5个“智能”模块实时通信。

包括一个凸轮作用空气阀，不论制动系统或机车动力情况如何，当自动手柄扳到紧急位时，凸轮作用阀发起紧急制动，降低列车管压力。

自动制动手柄在左侧，单独制动手柄在右侧，中间有中文标注指示盘。

4.4.1自动制动手柄位置及作用
其手柄包括运转位、初制动、全制动、抑制位、重联位、紧急位。

初制动与全制动之间为常用制动区。

手柄向前推为常用制动或紧急作用，手柄向后拉为缓解作用。

在重联位时，通过固定销可将手柄固定在此位置，防止意外移动。

运转位——ERCP响应手柄位置，给均衡风缸充风到设定值；BPCP响应均衡风缸压力变化，列车管被充风到均衡风缸设定压力；16CP响应列车管压力变化，将作用管（16#管）压力排放；
BCCP响应作用管压力变化，机车制动缸缓解；同时车辆副风缸充风，车辆制动机缓解。

常用制动区——即初制动位与常用全制动位之间的位置。

手柄置于初制动位时，ERCP响应手柄位置，控制均衡风缸压力减少40kPa~60kPa（定压500kPa或600kPa）,；BPCP响应均衡风缸压力变化，列车管的压力也减少40kPa~60kPa；16CP响应列车管压力变化，作用管压力上升到70kPa~110kPa；BCCP响应作用管压力变化，机车制动缸压力上升到作用管压力。

手柄置于常用全制动位时，均衡风缸压力将减少140kPa（定压500kPa）或170kPa （定压600kPa），制动缸压力将上升到360kPa（定压500kPa）或420kPa （定压600kPa）。

手柄置于初制动位与常用全制动位之间时，均衡风缸将根据手柄的不同位置降低压力。

抑制位——机车产生常用惩罚制动后，必须将手柄放置此位置使制动机复位后，手柄再放置运转位，机车制动作用才可缓解。

在抑制位，机车将产生常用全制动作用。

重联位——当制动机系统在补机或断电状态时，手柄应放此位置。

在此位置，均衡风缸将按常用制动速率减压到0。

紧急位——在此位置，自动制动阀上的机械阀动作，列车管压力排向大气，触发EPCU中BPCP模块及机车管路中的紧急排风阀（D41、N97）动作，产生紧急制动作用。

4.4.2 单独制动手柄位置及作用
其手柄包括运转位，通过制动区到达全制动位。

手柄向前推
为制动作用，向后拉为缓解作用。

20CP模块响应手柄的不同位置，使制动缸产生作用压力为0~300kPa.当侧推手柄时，13CP模块工作，可以实现缓解机车的自动制动作用,保留单独制动作用。

继电器接口模块RIM(B47)
RIM位于机车空气制动柜，是IPM与机车通讯的继电器接口。

4.5.1 信号输入部分包括：由行车安全监控装置产生的常用制动和紧急制动指令，A/B端司机室操作激活信号，动力制动投入信号，MREP压力开关工作状态信号，机车速度信号等；
4.5.2 信号输出部分包括：紧急制动，机车动力切除PCS开关，撒砂开关动作，动力制动切除，重联机车故障等信号。

5、防滑系统
采用德国KNORR公司生产的MGS2型防滑系统。

本系统由控制单元ESRA（G1）、速度传感器(G6/G7)、防滑电磁阀GV12-ESRA(G5)等部件组成。

基本逻辑：速度传感器的脉冲信号传输到电子控制单元，控制单元对本车或本转向架的速度进行处理，对已经发生滑行情况发出防滑控制指令，操纵防滑电磁阀，控制制动缸的压力。

以保证最佳利用有效粘着，最短的制动距离。

控制单元ESRA（G1）
本控制单元安装在空气制动柜里，有两块110V的电源模块安装在控制单元左侧，有三块芯片主板（EB01B-3、MB04B-1、MB03B-2）安装在控制单元右侧。

电源模块为控制单元提供稳定的电源；芯片EB01B-3处理防滑系统与机车微机系统的数据传输信号；芯片MB04B-1接受第一转向架的三个速度信号，并对控制第一转向架的三个防滑电磁阀发出控制指令；芯片MB03B-2接受第二转向架的三个速度信号，并对控制第二转向架的三个防滑电磁阀发出控制指令。

速度传感器(G6/G7)
本系统采用六个速度传感器，安装在机车六根车轴的端部，通过磁场脉冲信号将采集到的机车速度信号传送到防滑系统控制单元，为控制单元进行计算提供数据。

防滑电磁阀GV12-ESRA(G5)
防滑阀是防滑行保护系统中的动作部件，装有防滑阀之后，可控制制动缸压力逐步降低。