电力机车设计标准及建议

1大功率重载电力机车技术的发展现状与特点

现阶段的大功率重载电力机车的主电路为交直交电形式，安全系数较高并且方便保养与养护。车体设计中应用了中央梁进行承载，能够采用模块化的方式进行大批量生产。电力机车包括直流与交流两种。直流机车将SS4系列作为示例进行说明。将对称三段半控桥作为主电路，在牵引时能够以恒定的电流与速度进行。机车采用电子或微机控制系统，在机车空转滑行时能够提供必要的保护，并且具有功率因数补偿、传送与显示主要信息数据的功能。在布置设备时，该种系列的机车仍然沿用双边走廊，呈斜对称方向，设备屏柜化。在设置通风系统时，使用车体通风，从车体一侧的大型百叶窗进风，给机械件营造微负压的环境。交流电机将DJ1系列作为示例进行说明。主电路利用具有明显优势的GTO器件给三相异步牵引电动机来提供电力。机车利用TCN系统来提供空转与滑行保护，并具有轴重转移补偿、诊断故障等功能。在进行设备布置时，利用模块化，进行导轨安装、设备成套化等。采用的通风系统与直流电机不同，独立通风，送风由独立的机械间风机进行，给机械间营造微正压的环境。为满足重载运输的要求，上述两个系列的机车都安装了国外先进的LOCOTROL系统。该系统的基本运行原理是前部的机车向其他部分机车做出同步牵引、制动的指示。另外，利用制定管压力自动检测系统能够监控系统的无线通讯是否处于正常状态。使用该系统的优点为：能够减轻牵引车钩力，在转弯时减弱车受到的阻力，减轻车轮的损耗。机车的中部与后部同样参与排风与充风，提高排风与充风的速度，加快制动波传送，减小制动产生的纵向力，避免断钩。

2大功率重载电力机车的设计

设计重载电力机车时仍然使用传统的机车设计平台，但在选用零部件上需要保证满足重载运输的需要：重载电力机车牵引质量大、编组长，需要先进行机车牵引特性的计算，再确定主传动选用何种系统；需要将纵向动力学对重载列车的影响考虑在内，车钩力与纵向冲动要保持在极限之内。针对强度进行设计时，要将车体的承载能力考虑在内；在计算冲击载荷时，需要考虑重载电力机车编组对车钩缓冲器的要求；近年来重载电力机车的编组长度逐渐增加，单台的重联机车已经满足不了牵引、制动的需要，采用分布式控制系统具有一定的作用。2.1机车总体与电气设计技术相较于直流传动系统，交流的恒定功率范围更广，并且具有较高的黏着利用率。在设计传动系统时，采用具有优势的交流传动系统，能够满足重载电力机车的牵引质量大的特点，并且能够结合具体的实际情况选用适合的牵引变压器等。由于重载电力机车在实际运行中对线路环境有要求，所以需要电气部件具有一定的防护等级，并且能够在一定程度上抵御寒冷。例如，在气温很低的环境中进行重载运输的电力机车，对这类机车进行设计时要保证屏柜的防护等级达到IP54级以上，并且需要增设加热电阻来减弱低气温对电力机车的影响。一些关键部位的设备需要进行封装，减少故障发生的概率。重载机车的运输路程一般很长，为保证驾驶员基本的生活需要，要设计洗手间、床铺等基本的生活设施。现阶段的重载电力机车在进行系统集成设计时，通常采用LOCOTROL系统进行无线分布式控制，能够满足牵引、制动的需要。2.2车体设计技术车体的设计都是将底架作为主要部分、其他辅助部件进行协助，能够共同承载整体的重力，在一定程度上提高底架重量占的比例，能够在增强底架结构承载能力的基础上降低电力机车车体的高度，提高机车性能。由于重载电力机车在行进中受到较大的纵向牵引力与瞬时冲击力，车体受到较大的纵向荷载，在设计时需要充分考虑这些因素，将车体的承载能力作为重点。保证每个部件与结构的科学合理性，促使纵向荷载更加合理地传递，其他承载零部件也能够参与其中，减少车体在巨大作用下产生的形变。在设计中，只满足车体的结构静强度是远远不够的，还要将车体刚度对车体承载结构的疲劳强度考虑在内。如果局部的刚度太大或者不协调会影响车体的疲劳强度。所以，为解决这类问题，需要在降低应力强度的同时保证刚度的协调性。另外，需要在设计中引进有关疲劳强度的理念，保证局部结构应力尽量分散。

3大功率重载电力机车的发展

重载铁路运输对国民经济的发展具有重要影响，国家对该行业的投入力度一直在加强，所以重载电力机车的技术与设计也取得了一系列的进展。具体表现在：不断加强对牵引变流器的可靠性研究；三相异步牵引电动机的设计与制造水平在不断提高，现有等级已经逐步赶超国际先进水平；微机网络的技术不断提高，微机故障技术也更为完善，现阶段有关方面的技术与国际先进水平还存在一定的差距，需要借鉴、吸收、消化、改进，进一步提高；在车体技术方面，需要在车体结构的强度符合要求的基础上进行；有关大功率重载电力机车的技术规范将逐渐完善，对车体的强度进行计算、分析的水平有所提高；重视车体碰撞的吸能技术的发展；加强轮轨关系的重视，减少车轮的磨损程度，延长使用寿命；加强三轴径向转向架的开发与利用，为电力机车直线与曲线通行时提供重载牵引；为改善电力机车在制动后充风的问题，借鉴发达国家的先进经验，发展电力机车电空制动技术。

4结语

在我国经济高速发展的今天，铁路运输仍然发挥着重要的作用。随着科技的发展与国际竞争形势的激烈，使得大功率重载电力机车的技术与设计日趋重要。尤其是近年来国内制造企业针对我国的实际情况借鉴国外的先进技术并加以改善，使得电力机车的技术水平又上升了一个新的台阶，与国家先进水平的差距逐渐缩小。

参考文献

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作者:解芳竹 单位:中铁十六局