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第三章国内货运机车发展概况1、国内货运机车现状长期以来，在调速传动的生产领域内，大多采用直流电动机传动系统，如目前货运机车主力机型SS3B、SS4、SS7等均采用直流电动机传动。因为直流电动机的磁场电流和电枢电流可以独立控制，其起动、调速性能和转矩控制特性都比较理想，并容易获得良好的动态响应。但是，直流电动机在结构上存在接触式的机械换向器，它不仅工艺复杂、价格昂贵，而且在运行中很容易产生换向火花和发生环火故障。另外，由于换向问题的存在，要求电动机各换向片之间的电压不能过高，这样，使得直流的设计容量和高速时的利用功率都受到限制。远远不能适应现代生产向高转速、大容量化方向发展的要求。随着我国铁路飞速发展，进一步发挥机车效率，提高列车牵引质量和运行速度，以更先进的移动设备适应更复杂的地形工程条件成为研发大功率交流传动机车的指导思想。2、我国国内货运机车的发展为满足国内铁路重载、快捷货运的需要，快速提高铁路运输能力和运输质量，铁道部已采取积极行动，拟通过大功率交流传动电力机车项目，促使中国制造企业全面引进国外先进成熟的机车设计和制造技术，推进对引进技术的消化吸收和自主创新，逐步提高国产化率，形成中国大功率交流传动电力机车的自主研发、制造能力及其自有品牌，加速实现中国铁路的装备现代化和装备制造业现代化。株洲、大连、大同等主要机车生产厂家积极引进国外机车制造先进技术，研发大功率交流机车。主要机车有：大连厂（日本东芝）的HXD3型；株洲厂（德国西门子）的HXD1、HXD5型；大同厂（法国阿尔斯通）的HXD2型。大同厂计划2006年至2008年交车180台，其中整车进口12台，散件组装36台，引进技术国内制造132台。机车国产化率预计可达到68%。规划生产能力：14台/月。株洲厂已生产DJ1机车20台（已在大秦线上使用），180台DJ4机车正在生产中，年生产能力约为120台，在这批机车全部交付后，国产化率可超过60%。HXD3型120km/h六轴大功率交流传动货运电力机车，由中国北车集团大连机车车辆有限公司和日本东芝公司、永济电机厂等部件厂商联合研制，是我国首台自主研发的交流传动重载货运牵引电力机车。该机车研制过程中，大量采用了国内外成熟、可靠的先进技术，整车采用了PRO/E三维设计，机车部分性能达到了国际先进水平。该车采用了网络控制等10余项先进技术，关键部件实行全球采购，具有牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等主要特点。该机车的研制成功为中国铁路提供了急需的120km/h单机牵引5000吨货运电力机车，对缓解我国铁路运能紧张状况具有积极意义。2004年l2月7日，中国南车集团株洲电力机车有限公司和西门子联合体在北京与铁道部签订了180台HXD1大功率交传电力机车采购合同，合同总价值达73.4亿元人民币，其中中国南车集团株洲电力机有限公司占全部合同份额的52.6％，约38.6亿元人民币。根据该合同，株机公司通过引进消化吸收德国西门子公司先进的“欧洲短跑手”系列电力机车的设计与制造技术，向大秦铁路提供时速120km的HXD1大功率交流传动电力机车。2006年10月阿尔斯通与铁道部签署的关于向中国提供500台最大功率货运电力机车“CO-CO”（六轴）HXD2的生产合作意向书。该批机车源于阿尔斯通最先进的PRIMA6000车型。合同总额约为11亿欧元，阿尔斯通份额约为3.1亿欧元，中方合作伙伴——大同电力机车厂约占８亿欧元。阿尔斯通将负责该批车辆的机车设计和工业化生产。阿尔斯通将在其机车设计制造中心——法国贝尔福工厂生产前10台机车，并生产用于集成到后续190台机车中的零部件，这190台机车将由大同电力机车厂完成国产化生产。2007年8月18日，铁道部与中国南车集团株洲电力机车有限公司在湖南长沙签署了总金额近300亿元的1200台六轴大功率交流传动电力机车HXD5购销协议。此次购销协议中的六轴大功率交流传动电力机车，单轴功率1600千瓦、总功率9600千瓦，是株机公司在既有八轴大功率交流电力机车设计制造技术平台上的创新之作，具有完全自主知识产权。该型机车是目前世界上技术先进、单轴功率最大、性价比最优的铁路牵引动力装备，不仅将成为我国铁路干线重载运输的主型机车之一，而且将在国际市场上显示出强大竞争力。3、我国主力电力机车比较目前国内生产的设计速度为120km/h的主力机车主要有HXD1、HXD2、HXD3、HXD5。HXD1、HXD2轴式为2（BO-BO），HXD3、HXD5轴式为CO-CO。直流电力机车主要为SS4型。几种主要大功率电力机车的技术参数见表3-1。大功率交流传动电力机车主要技术参数表表3-1机型HXD1HXD2HXD3HXD5SS4改用途干线货运干线货运干线货运干线货运干线货运轨距1435mm1435mm1435mm1435mm1435mm传动方式交-直-交交-直-交交-直-交交-直-交交-直轴式2（B0-B0）2（B0-B0）C0-C0C0-C02（B0-B0）机车重量(t)184（200）184（200）138（150）150184轴重(t)23（25）23（25）23（25）2523持续功率9600kW10000kW7200kW9600kw6400kW最高运行速度120km/h120km/h120km/h120km/h100km/h持续速度70km/h70km/h70km/h81.9km/h51.5km/h动力制动力最大速度范围10～70km/h10～70km/h10～70km/h10～81.9km/h10～50km/h持续牵引力494kN514kN370kN422kN450kN起动牵引力700kN700kN520kN570kN628kN电制动方式再生制动再生制动再生制动再生制动加馈电阻制动电制动功率9600kW10000kW7200kW9600kw5570kW电制动力461kN470kN370kN－382kN从上表可以看出，交流传动电力机车除功率大外，还具有运行速度高，牵引力大，采用再生制动等特点。同SS4机车相比，在持续速度提高20km/h的情况下，其持续牵引力仍约可提高10～20%；交流传动电力机车最高运行速度可达到120km/h，能够满足货运重载化和快捷化。机车牵引性能的改善和机车车辆制动装置的改善，为提高牵引质量和运输能力创造了条件，而且提高了大坡度运营的安全性。过去我国铁路移动设备落后，在复杂地形条件下，不得不以提高固定设备（土建工程）标准为代价来迁就移动设备，以满足运能需要。目前，移动设备性能的提高已为铁路建设提供了雄厚的物质基础，传统的设计思路也应不失时机地转变为：线路标准适应地形，移动设备（机车车辆）与固定设备（线桥隧等）协调配套的新思路。