電力機車設計標準及建議

導語：電力機車設計標準及建議一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1大功率重載電力機車技術的發展現狀與特點

現階段的大功率重載電力機車的主電路為交直交電形式，安全系數較高并且方便保養與養護。車體設計中應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。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，在機車空轉滑行時能夠提供必要的保護，并且具有功率因數補償、傳送與顯示主要信息數據的功能。在布置設備時，該種系列的機車仍然沿用雙邊走廊，呈斜對稱方向，設備屏柜化。在設置通風系統時，使用車體通風，從車體一側的大型百葉窗進風，給機械件營造微負壓的環境。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系統來提供空轉與滑行保護，并具有軸重轉移補償、診斷故障等功能。在進行設備布置時，利用模塊化，進行導軌安裝、設備成套化等。采用的通風系統與直流電機不同，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境。為滿足重載運輸的要求，上述兩個系列的機車都安裝了國外先進的LOCOTROL系統。該系統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能夠監控系統的無線通訊是否處于正常狀態。使用該系統的優點為：能夠減輕牽引車鉤力，在轉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，減小制動產生的縱向力，避免斷鉤。

2大功率重載電力機車的設計

設計重載電力機車時仍然使用傳統的機車設計平臺，但在選用零部件上需要保證滿足重載運輸的需要：重載電力機車牽引質量大、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；需要將縱向動力學對重載列車的影響考慮在內，車鉤力與縱向沖動要保持在極限之內。針對強度進行設計時，要將車體的承載能力考慮在內；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，單臺的重聯機車已經滿足不了牽引、制動的需要，采用分布式控制系統具有一定的作用。2.1機車總體與電氣設計技術相較于直流傳動系統，交流的恒定功率范圍更廣，并且具有較高的黏著利用率。在設計傳動系統時，采用具有優勢的交流傳動系統，能夠滿足重載電力機車的牽引質量大的特點，并且能夠結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，在氣溫很低的環境中進行重載運輸的電力機車，對這類機車進行設計時要保證屏柜的防護等級達到IP54級以上，并且需要增設加熱電阻來減弱低氣溫對電力機車的影響。一些關鍵部位的設備需要進行封裝，減少故障發生的概率。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，要設計洗手間、床鋪等基本的生活設施。現階段的重載電力機車在進行系統集成設計時，通常采用LOCOTROL系統進行無線分布式控制，能夠滿足牽引、制動的需要。2.2車體設計技術車體的設計都是將底架作為主要部分、其他輔助部件進行協助，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，能夠在增強底架結構承載能力的基礎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。保證每個部件與結構的科學合理性，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生的形變。在設計中，只滿足車體的結構靜強度是遠遠不夠的，還要將車體剛度對車體承載結構的疲勞強度考慮在內。如果局部的剛度太大或者不協調會影響車體的疲勞強度。所以，為解決這類問題，需要在降低應力強度的同時保證剛度的協調性。另外，需要在設計中引進有關疲勞強度的理念，保證局部結構應力盡量分散。

3大功率重載電力機車的發展

重載鐵路運輸對國民經濟的發展具有重要影響，國家對該行業的投入力度一直在加強，所以重載電力機車的技術與設計也取得了一系列的進展。具體表現在：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計與制造水平在不斷提高，現有等級已經逐步趕超國際先進水平；微機網絡的技術不斷提高，微機故障技術也更為完善，現階段有關方面的技術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；在車體技術方面，需要在車體結構的強度符合要求的基礎上進行；有關大功率重載電力機車的技術規范將逐漸完善，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的發展；加強輪軌關系的重視，減少車輪的磨損程度，延長使用壽命；加強三軸徑向轉向架的開發與利用，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，借鑒發達國家的先進經驗，發展電力機車電空制動技術。

4結語

在我國經濟高速發展的今天，鐵路運輸仍然發揮著重要的作用。隨著科技的發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與設計日趨重要。尤其是近年來國內制造企業針對我國的實際情況借鑒國外的先進技術并加以改善，使得電力機車的技術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研究及發展[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計及技術發展[J].黑龍江科學,2016,7(9):28-29.

作者:解芳竹 單位:中鐵十六局