和谐HXD1型大功率交流电力机车空气制动系统

和谐HXD1型大功率交流电力机车空气制动系统

班级：电1406-4

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和谐HXD1型大功率交流电力机车空气制动系统

0 概述

HXD1型机车是引进德国西门子技术, 由中国南车集团株洲电力机车有限公司制造的新一代交流传动重载货运电力机车。该型机车的空气制动系统采用了成熟而较先进的技术, 如KNORR公司的CCBII制动机、空电联合制动控制技术、制动防滑控制技术等, 这些先进技术的采用保证了机车在重载牵引条件下以较高的速度安全运行。HXD1型机车制动系统在设计中贯彻模块化、信息化的设计理念, 并充分考虑了管路集成与部件集中安装技术的实施。HXD1型机车制动系统主要包括风源系统、制动控制系统及其他辅助气动控制装置。

1 引言

HX D 1 型机车是引进德国西门子技术，由南车株洲电力机车有限公司制造的新一代交流传动重载货运2B0轴式电力机车。该机车的转向架采用了德国成熟而比较先进的技术，如轮盘制动、滚动抱轴承传动、二系高挠钢弹簧、单轴箱拉杆轮对定位、整体免维护轴箱轴承、砂箱加热及计量等, 这些先进技术的采用保证了机车在重载牵引条件下以较高的速度运行。其中转向架结构设计上的显著特点有：二系悬挂横向布置、二系横向减振器安装在构架端梁上，采用双牵引杆端梁辅助吊挂牵引等。国内对2C0 轴式机车二系悬挂三组集中布置在构架侧梁和其中两组与一组分开布置，以及悬挂参数对改善机车动力学性能的影响进行过研究。针对横向减振器的特性和位置，分析认为横向减振器的悬挂位置对于车体的运行平稳性几乎没有影响。针对HX D 1 型机车的结构设计特点进行理论分析，可以提升我国重载牵引机车转向架的设计思路。

2 风源系统

机车风源系统分为两个相对独立的部分: 一部分为由主空气压缩机组、主空气干燥器、总风缸等组成的主风源系统;另一部分为由辅助压缩机组、辅助干燥系统、风缸及连接管路等组成的辅助风源系统。

2.1 主风源系统

主风源系统负责在机车正常运行时, 生产并提供机车、车辆的气动器械以及机车、车辆制动机所需的高质量、洁净、干燥和稳定的压缩空气。HXD1型机车主风源系统与国内其他各型电力机车主风源系统基本相同, 其原理见图1。压缩机排出的压力空气经连接管路进入空气

干燥器, 压缩机与干燥器之间设有安全阀, 干燥器处理后的压力空气经止回阀进入总风缸备用。两个总风缸串连布置, 总风联管设在两个总风缸之间, 并且总风缸之间设有止回阀, 可防止断钩时总风风源全部流失, 保证机车制动系统停车所需风源。与以往机车不同,HXD1型机车主风源系统止回阀与总风缸之间设有高压安全阀, 用于总风缸压力过高时起保护作用。

2.1.1 主压缩机组

HXD1型机车每单节车采用一台BT-3.0/10AD或TSA-230AD型号的螺杆空气压缩机组, 螺杆空气压缩机组由4大主要部件构成:驱动装置、空气压缩机组体、风冷却装置和底座。它们用螺栓连接在一起, 组成一个紧凑的机组, 底座以上的设备通过弹性减振器平稳地固定在

这个钢制的共用底座上。共用底座将这些部件连成一个整体, 通过其下方的4个安装孔固定在机车上。其主要技术参数见表1。

2.1.2 主干燥器

HXD1型机车每单节车采用一台TAD-4.8-H型空气干燥器, 用来清除压缩空气中水、油、尘埃等杂质, 其空气处理量为4.8m3/min。TAD-4.8-H空气干燥器是一种两室吸附式双塔干燥器, 并带有自动排水功能的冷凝器和干燥器控制单元。空气干燥器由2个干燥塔、进气阀、排气阀、出气止回阀、电控器、离心式油水分离器及安装架等组成。通过电控器和电控阀对进气阀、排气阀和出气止回阀的控制, 使2个干燥塔定时在吸附、再生和充气3种状态下周期性地转换, 保证处理后的空气达到相应指标, 满足机车、车辆用风要求。其主要技术参数见表2。

2.2 辅助风源系统

在机车库停时间较长、总风缸中压缩空气压力不够的情况下, 由辅助风源系统负责给机车供电系统从电网取电提供初始风源。HXD1型机车辅助风源系统原理与国内其他各型电力

机车辅助风源系统基本相同, 其原理见图2。HXD1型机车辅助风源系统与以往机车辅助风源系统相比, 增设了辅助空气干燥系统, 并将辅助压缩机组、辅助干燥系统布置在一个结构紧凑的柜体内, 形成辅助风源系统模块。辅助压缩机组压缩后的压缩空气, 经辅助空气干燥系统处理后, 然后通过止回阀送入用风设备。辅助风源系统还设有安全阀用以控制辅助风源系统压力不超过最大限定值。

辅助压缩机组采用无油活塞式压缩机, 其起停受机车控制电路控制。压缩机组的气缸盖上还设有温度传感器用以控制辅助压缩机组在规定温度范围内正常运行。辅助干燥系统主要包括吸附式单塔干燥器、再生风缸、过滤器、自动排水阀、加热装置、消音器等。吸附式单塔干燥器再生方式为无热再生, 当压缩机组停机时, 再生风缸内干燥的压缩空气经过干燥筒和消音器后排入大气, 同时将干燥处理积累的水自动排出, 空气干燥器完成再生。加热装置用来防止干燥器在工作过程中出现冻结现象。过滤器用来过滤干燥后空气中的粉尘。经辅助干燥

系统处理后的压缩空气质量满足ISO8573含尘埃等级3、含油等级4和含水等级3的标准要求。

3 制动控制系统

HXD1型机车的制动控制主要通过计算机控制技术实现, 其控制原理见图3。CCBII制动机是制动控制系统的核心, 制动控制系统还具备空电联合控制、防滑控制、停放制动控制及其他附加控制功能。

3.1 CCBII制动机

CCBII制动机是一种符合AAR标准要求基于微机网络的适用于干线货运机车的制动机, 具备自动制动、单独制动、后备空气制动、列车管流量检测等功能。CCBII制动机主要由司机室电子制动阀( EBV)、空气制动阀、紧急阀、制动显示单元( LCDM)等操作与显示设备及机械间制动柜中的中央处理模块( MIPM)、中继接口模块( RIM)、电空控制单元( EPCU)等组成。