HXD2型电力机车1

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意义

我国能源大部分依靠煤炭，随着经济发展加快，全国煤电油运全面紧张，大幅提高运输能力迫在眉睫，经过论证列车重量提高到2万t，可大幅提高运输能力。

在上述情况下，中国北车集团大同电力机车专门针对重载运输需要研制生产出了最高试验速度132km/h、最高运行速度120km/h、总功率为10MW的HXD2型大功率交流传动货运电力机车。

2006年和谐型大功率交流传动机车诞生及批量投入使用，标志我国铁路机车行业实现了由直流传动向交流传动的转化，机车技术达到世界先进水平。

优势

采用大功率交-直-交传动方式，牵引电机为交流异步电机；牵引变流器采用IGBT器件；采用先进的车载计算机网络控制系统；重载车体、转向架、车钩与缓冲器、轮轴驱动系统以及计算机控制的制动系统充分满足牵引重载列车的需要；司机室按照人体工程学理论设计；轮轨关系、车网关系、车载通讯信号等系统技术与我国铁路基础设施具有良好的匹配性；电力机车的功率因数大于0.98，谐波含量大幅降低；电力机车传动效率大于0.85，同时采用制动能量反馈电网的再生制动方式，节能效果显著；

型号

株洲电力机车：HXD1和HXD1b
大同电力机车：HXD2和HXD2b
大连机车车辆和北京二七轨交交通装备：HXD3
大连机车车辆和：HXD3b和HXN3内燃
戚墅堰机车：HXN5

功率

  • HXD1和HXD2为轴功率1200千瓦的八轴电力机车
  • HXD3为轴功率1200千瓦的六轴电力机车
  • HXD1b，2B，3B为1600千瓦的六轴电力机车
  • HXN3和HXN5都是6000马力等级的内燃机车

HXD2型电力机车概述

针对铁路重载运输而设计。适用于国内大部分线路情况，完全满足国内铁路气候，和煤尘污染严重的环境要求。机车材料在-40低温条件下仍有良好韧性。

机车采用交-直-交电传动系统、25kV/50Hz的电压制式，可实现单机牵引1万t重载列车，通过远程重联可实现双机牵引2万t重载组合列车的运行模式。

机车主要子系统

  • 由受电工、真空主断路器、避雷器、高压隔离开关、高压电压互感器、高压电流互感器、主变压器、IGBT四象限整流逆变装置、交流异步电机等组成的主电路系统。
  • 由辅助变流装置、充电器、辅助电机等构成的辅助电路系统。
  • 基于WorldFIP网络通信技术的微机网络控制控制系统。
  • Eurotrol电空制动系统。
  • 贯穿在各子系统内的独立通风冷却系统。
  • 由机车运行监控装置、信号设备、Locotrol远程重联控制装置和可控列尾装置、无线电台等组成的列车安全运行控制和检测设备。
  • 高强度车体及附属装置。
  • 高黏着、低动力作用转向架。
  • 机车独立生活间、工具柜、压车铁等附属装置。

在机车的标准配置中，机车整备重量为184t，对应轴重23t，加上压车铁达到25t，机车整备重量为200t。

HXD2采用2(B0-B0)轴式(即两台机车，每台两个转向架，转向架为2轴，单独驱动)

主要技术参数

参考P9

牵引性能

参考P11

微机网络控制系统

微机网络控制系统以一节机车为一个单元，包括2组主处理单元MPU1和MPU2，2组远程输入输出模块RIOM1和RIOM2，4组牵引控制单元TCU1~TCU4，两组辅助控制单元ACU1和ACU2，两组司机显示单元DDU1和DDU2，1组制动控制单元BCU组成。

WorldFIP网络通信的原理和结构

分级

FIP车辆网(FIPV)

车辆级通信使用该网络，主要有主处理单元MPU、远程输入输出模块RIOMcar、牵引控制单元TCU、辅助控制单元ACU、制动控制单元BCU、司机显示单元DDU。
每节列车的FIPV采用两路介质冗余设置，以保证网络通信的正常。

FIPV网的主要特点

  1. 每节机车都拥有一个带冗余介质的FIPV网，HXD2有两节机车，有两套相互独立的FIPV网。
  2. FIPV网是一个静态地址网，需要人为设置地址进行通信。
  3. FIPV网是一个冗余功能的网络，使用双线介质冗余方案。
  4. FIPV网最多允许接入的节点是32个。
  5. FIPV网和一套主控一套从控装置一起工作，主控设备具有总线仲裁功能(BA)，FIPV采用双总线仲裁器冗余方式。
  6. 总线仲裁器功能由MPU管理(主MPU负责计算机冗余管理)。
  7. FIPV网采用变压器隔离。
  8. FIPV网的传输速度为铁路机车车辆的专用速率1Mbit/s。
  9. FIPV采用曼彻斯特编码。
  10. FIPV网络使用一个16位的多项式CRC校验。
  11. FIPV网的交换周期为40ms。
  12. FIPV网的总线电阻120欧。
  13. FIPV网的主控设备为MPU1或MPU2。
  14. FIPV网的网络终端放置有终端电阻，可以使网络终端匹配电缆的阻抗特性、固定导线的电势和消除对线路的影响。
  15. 可以使用反射仪来检验机车FIPV网络的质量。

FIPV网的信息类型

FIPV网的接入只有总线仲裁器管理。交换信息包括周期性变量和非周期信息。

  • 对于周期性数据，其大小在1~128字节之间，数据在预定的时间传送到网络，以安排数据交换。
  • 对于非周期性数据，在周期性数据交换的网络空闲时间内转送，数据大小不超过256字节，通过点到点识别。

FIPV网的传输介质

有冗余设计：

  • 对于生产者，所有数据按两种介质系统发送。
  • 对于消费者，考虑第一个到达的数据。
  • 有重传机制，失效后将被重制为安全值。

数据的传输有效性

除了CRC校验，还有数据状态。

  • 敏感机制：检测数据是否超时，通知消费者数据以及很久没更新了，此时消费者使用安全值。
  • 刷新机制：生产者的数据发送到FIPV网络前可以由应用软件更新。

FIPV网络地址

P185

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