和諧1C型電力機車
| 和諧1C型電力機車 | |
|---|---|
.jpg) HXD1C型0571號機車 | |
| 概覽 | |
| 類型 | 電力機車 |
| 原產國 |  中國 |
| 生產商 | 中車株洲電力機車 中車資陽機車 中車戚墅堰機車 |
| 序列編號 | 0001～0910；6001～6445 3001～3080（高原型） 7001～7010 8001～8052 EPR 0001-EPR 0032（亞吉鐵路） |
| 生產年份 | 2009年至今 |
| 產量 | 1556台以上（含出口型） |
| 主要用戶 | 中國鐵路總公司 亞吉鐵路 北馬其頓鐵路 塞爾維亞電力工業公司 金台鐵路 |
| 暱稱 | 中國鐵路迷暱稱為「大螃蟹」。 |
| 技術數據 | |
| 華氏輪式 | 0-6-6-0a |
| UIC軸式 | Co'Co'（北馬其頓：Bo'Bo'） |
| 軌距 | 1,435毫米 |
| 輪徑 | 1,250毫米（新輪） |
| 軸重 | 23（25）噸 |
| 軸距 | 2,250+2,000毫米 |
| 機車長度 | 22,670毫米（車鈎中心距） |
| 機車寬度 | 3,100毫米 |
| 整備重量 | 138（150）噸 |
| 受流電壓 | AC 25 kV 50 Hz |
| 傳動方式 | 交—直—交流電 |
| 調速方式 | 中車時代電氣制 IGBT-VVVF
|
| 牽引電動機 | JD160A × 6 |
| 最高速度 | 120公里/小時 |
| 持續速度 | 70（65）公里/小時 |
| 牽引功率 | 7,200千瓦（持續） 7,500千瓦（最大） |
| 牽引力 | 520（570）千牛（起動） 370（400）千牛（持續） |
| 設計加速度 | 0.700（0.648）km/h/s |
| 制動方式 | 輪盤制動、再生制動 |
| 制動功率 | 7,200千瓦（電制動） |
| 制動力 | 370（400）千牛 |
| 列車制動 | 空氣制動 |
和諧1C型電力機車（HXD1C）是中國鐵路的電力機車車型之一，由南車株洲電力機車有限公司開發研製，是在HXD1、HXD1B型電力機車設計製造技術平台的基礎上，為滿足中國鐵路重載貨運需要而研發的大功率交流傳動幹線貨運用六軸電力機車，持續功率為7200千瓦，最高運行速度為120公里/小時。
發展歷史
背景
2004年，中華人民共和國國務院常務會議通過了《中長期鐵路網規劃》，並對研究通過的鐵路機車車輛裝備現代化實施方案明確指出，「加快我國鐵路運輸裝備現代化，要按照引進先進技術、聯合設計生產、打造中國品牌的總體要求」。根據國務院確立的上述方針，國家發改委與中華人民共和國鐵道部於2004年7月聯合下達了《大功率交流傳動電力機車技術引進與國產化實施方案》，正式開始了新型交流傳動電力機車的採購過程。2004年12月，南車株洲電力機車有限公司和德國西門子交通集團獲得了180台HXD1型雙節八軸9600千瓦大功率交流傳動電力機車的訂單。2007年8月，南車株洲電力機車公司和西門子公司再次合作，獲得了500台HXD1B型單節六軸9600千瓦交流傳動貨運電力機車的訂單。
南車株洲電力機車公司通過HXD1、HXD1B型電力機車的技術引進，掌握了大功率交流傳動機車的系統集成技術和車體、轉向架、輪軸驅動、電機、變壓器等九大關鍵技術及相關配套技術，形成了一套適應中國鐵路運輸需要的技術體系，同時搭建了具有國際先進水平的製造和產品技術平台，為自主研製的HXD1C型六軸7200千瓦交流傳動貨運電力機車奠定了基礎[1]。
研製
2008年10月，中國鐵道部正式向南車株洲電力機車公司下達了六軸7200千瓦交流傳動貨運電力機車的研製任務，新機車被定型為HXD1C型，其中「HX」是「和諧」的漢語拼音首字母縮寫、「D」代表電力機車、「1」代表株洲電力機車公司的生產廠商代號，通稱為「和諧」1C型電力機車。HXD1C型電力機車是在HXD1、HXD1B型電力機車設計製造技術平台的基礎上，為滿足中國鐵路重載貨運需要而研發的大功率交流傳動幹線貨運用六軸電力機車，牽引系統採用交—直—交流電傳動、水冷IGBT牽引逆變器、變頻異步牽引電動機、分布式網絡控制系統，單軸功率1200千瓦，額定總功率為7200千瓦，能夠在線路坡度不超過12‰的平原地區單機牽引5000～5500噸貨物列車，最高運行速度為120公里/小時。HXD1C型電力機車採用了中國自主研製的國產牽引變流系統，其中牽引變流器、輔助變流器及網絡控制系統均由株洲南車時代電氣股份有限公司、南車株洲電力機車研究所開發研製，機車國產化率超過90%[1]。
2009年4月30日，首台HXD1C型電力機車在南車株機公司落車[2]；同年6月12日正式下線，機車從設計到竣工用了不到6月，鐵道部部長劉志軍並出席了機車下線典禮儀式[3][1]。2009年6月22日，中國鐵道部與中國南車集團在四川成都簽訂了400台HXD1C型大功率交流傳動電力機車的購銷合同，合同總金額為58億元人民幣。其中280台機車由南車株洲電力機車有限公司生產，其餘120台由南車資陽機車有限公司分包生產，車號由6001起排序。根據中國鐵道部與四川省政府於2008年7月2日簽署的《加快推進四川省災後鐵路恢復重建部省會談紀要》，確定支持資陽機車生產和諧型大功率交流傳動電力機車，中國南車集團投資約5.2億元人民幣，將南車資陽機車有限公司具有國際先進水平的電力機車生產基地[4]；至2009年4月底，HXD1C型電力機車技術圖紙完成轉移到資陽機車公司；同年5月底，六軸電力機車項目生產平台基礎建設基本完工，同年6月底投入使用。2013年起，南車戚墅堰機車有限公司也開始承擔HXD1C型電力機車生產任務，首台由南車戚墅堰機車有限公司生產的HXD1C型機車於2013年8月正式下線。
首兩台HXD1C型機車（0001、0002）出廠後被送往中國鐵道科學研究院北京環形鐵道試驗基地，於2009年6月26日開始進行型式試驗和綜合性能試驗。2009年9月，兩台機車在成都鐵路局管內成渝鐵路進行了動力學性能試驗，機車在成渝線上300多個急彎的複雜線路條件下，完成通過23、25噸軸重狀態下的試驗，總試驗運行里程達7000公里。2009年9月27日，首台由南車資陽機車公司生產的HXD1C型機車（6001）竣工下線[5]。
運用
首批2台HXD1C機車於2009年9月30日正式交付成都鐵路局重慶機務段，至同年年底重慶機務段已接收60台機車[6]。按照鐵道部安排，重慶機務段的HXD1C型機車主要用於擔當襄渝鐵路的貨運牽引任務，以應付襄渝鐵路二線開通後運量增長的需要，而替換下來的韶山3型電力機車調撥到成都機務段並投入達成鐵路使用。西安鐵路局安康機務段和武漢鐵路局襄樊北機務段（2011年6月改稱襄陽機務段）也分別2009年10月和11月起，開始支共同配運用重慶機務段的HXD1C型機車。
2009年10月31日，襄渝鐵路二線全線通車[7]。襄渝鐵路為山區鐵路，部分路段曲線半徑小、線路坡度大，麻柳至巴山之間更有長達23公里的持續大坡道，最大坡度達到13‰，為此鐵道部決定在襄渝線使用HXD1C型電力機車雙機重聯的牽引方式。2009年11月7日至8日，鐵道部運輸局組織成都鐵路局、西安鐵路局、武漢鐵路局，在襄渝線進行跨局長交路貨物列車牽引試驗，測試HXD1C型電力機車的牽引性能、制動性能和動應力，並將試驗列車各區間運行時分與現行標尺比較，以驗證HXD1C型機車在襄渝線牽引4500噸貨物列車的可行性[8]。2011年12月15日，襄渝鐵路襄陽北至達州間成功進行貨物列車提噸牽引試驗，列車重量由以往的3500噸提高到4500噸[9]。同月底，襄渝鐵路襄陽北至達州、重慶西間正式開行4500噸貨物列車，初期每日開行20對，由襄陽機務段支配重慶機務段的HXD1C型電力機車雙機牽引，乘務交路實施跨局輪乘，武漢、西安、成都三個鐵路局的司機在安康東、達州站換乘，分別值乘襄樊北至安康東、安康東至達州、達州至重慶西區段[10]。
2010年7月28日，南車株洲電力機車有限公司與成都鐵路局在北京正式簽署了590台HXD1C型電力機車的購銷合同，總額近86億元人民幣，其中170台機車由南車資陽機車公司分包生產[11]。2012年8月，南車株洲電力機車有限公司與蘭州鐵路局簽訂了50台HXD1C型電力機車的購銷合同，總金額為7.30億元人民幣。另外根據運輸生產和優化機車配置的需要，按照2012年10月8日在北京召開的機車調配協調會議協商結果，將鄭州鐵路局HXD1C型機車0462--0495、0518--0525、6179--6238號計102台，調撥烏魯木齊鐵路局擔當蘭新線烏魯木齊西--哈密間貨運任務。 截至2012年10月，HXD1C型電力機車已配屬到重慶、株洲、鷹潭、蘭西、洛陽、西寧、襄陽、向塘、嘉峪關、烏魯木齊等機務段，共計1041台。
高原型
為適應青藏鐵路的高原環境，南車株洲電力機車公司為青藏鐵路公司開發了HXD1C高原型電力機車，車號由3001起排序。相對於平原運用的HXD1C型機車，高原型機車加強了電氣絕緣性能、散熱性能、耐低溫性能和材料抗腐蝕性能等環節。
首兩台高原型機車（3001、3002）於2012年初下線，同年2月送往北京環形鐵道進行型式試驗；同年3月23日，高原型機車在青藏鐵路西寧至格爾木區段完成了環境適應性試驗，通過了溫升試驗、輔助電源試驗、自動過分相等試驗項目。完成試驗後，兩台機車均配屬西寧機務段，開始投入10萬公里運用考核。
2014年，南車株機接到了青藏鐵路公司購進同型的八十台HXD1C的訂單，代表高原型HXD1C圓滿通過了10萬公里考核，新購車的編號從3003到3080。
原服役於西寧機務段的91台機車有部分已有部分轉配南寧鐵路局南寧機務段，但仍有少量在西寧機務段繼續服役[12]。
出口國外
EPR0000系
2016年中國援建非洲的亞吉鐵路通車，35台株洲廠的HXD1C貨運型機車出口到亞吉鐵路使用，採用衣索比亞國旗顏色塗裝（其中三輛添加了機車向列車供電裝置，用作客運機車）[13]，成為EPR0000系機車。由此，亞吉鐵路是繼神華能源、白俄羅斯鐵路後，第三個「和諧」系列機車在中國國鐵以外的使用者。
亞吉鐵路機車編號由EPR 0001-EPR 0035，並仿傚中國國內電力機車，標明車頭I、II端。
430系
2018年，中車株機為北馬其頓鐵路生產的HXD1C機車下線，並命名為430型貨運機車，於同年5月在北京環行鐵道首次曝光。該等車輛改用UIC標準駕駛室門鎖，並改為Bo-Bo軸式，與原型車出入較大。
塞爾維亞電力專用機車
2016年3月，塞爾維亞電力工業公司向中車株機訂購本型機車，負責牽引煤炭列車供轄下尼古拉特斯拉火電廠使用，於2017年10月18日投入服務。該等車輛改用歐洲TSI標準設計。[14]
技術特點
總體結構
HXD1C型電力機車是六軸大功率幹線貨運用電力機車，車體採用整體承載結構及模塊化設計，兩端各設有一個司機室，司機可在任何一端司機室對機車進行控制；車內設備採用兩側屏櫃化斜對稱布置，並設中間貫通走廊。每台機車車頂設有兩台由株洲九方電器設備有限公司製造的TSG15B型單臂式受電弓，其他車頂外置設備包括真空斷路器、接地開關、避雷器、高壓連接器等高壓設備。牽引變壓器採用臥式懸掛結構，與蓄電池、總風缸一同吊裝於車底中部。機車採用車體獨立通風方式，從側牆上部進風百葉窗吸入冷風，向發熱部件冷卻後從車底排出，並維持機械間呈微正壓，改善機車防塵效果及防寒性能。機車軸式為Co-Co，持續功率為7200千瓦；機車標準軸重為23噸，並可以通過增加壓鐵提高到25噸[15]。空氣制動系統採用克諾爾公司的「CCB II」微機控制電空制動系統，或法維萊公司的「Eurotrol」微機控制電空制動機；而0831號機車後來改為試用國產的DK-2制動機。
電氣系統
HXD1C型電力機車是交—直—交流電傳動的單相工頻交流電力機車，機車主電路由主變壓器、牽引變流器、牽引電動機三大部分構成。接觸網導線上的25千伏工頻單相交流電電流，經受電弓、主斷路器進入機車後再輸入主變壓器，交流電經過主變壓器次邊的6個牽引繞組降壓後，為2組牽引變流器供電。單相交流電經過四象限脈衝整流器整流為直流電，然後向電壓為1800伏的中間直流迴路供電，再由逆變器轉換成頻率和電壓可變的三相交流電輸出，每組逆變器向一台異步牽引電動機供電，實現機車的軸控驅動，使牽引電動機產生轉矩，將電能轉變為機械能，經過齒輪的傳遞驅動輪對[15]。
機車主變壓器型號為TBQ35-8900/25，為一體化多繞組（全去耦）變壓器，變壓器採用下懸式安裝、強迫導向油循環風冷卻。每台機車設有兩台由株洲南車時代電氣股份有限公司研製的TGA9型VVVF牽引變流器，是在HXD1、HXD1B型電力機車牽引變流器的基礎上改進而成，其核心部件如變流器模塊的主體結構完全相同，單台設計功率為3600千瓦。每台牽引變流器由三重四象限整流器、一個中間直流迴路和三個PWM逆變器三者組成，每台牽引變流器向一個轉向架上的三台牽引電動機供電，而每個牽引電動機由各自的逆變器供電，四象限整流器和PWM逆變器均由相同的水冷IGBT變流模塊（3300V/1200A）組成。牽引電動機採用由株洲南車電機股份有限公司研製的JD160A型鼠籠式三相異步牽引電動機，額定功率為1225千瓦，冷卻方式為強迫通風，採用直接轉矩控制（DTC）。
HXD1、HXD1B型機車的輔助變流器均採用由中間直流環節供電的主輔一體化集成結構，但HXD1C型機車並沒有採用這種結構。每台HXD1C型機車上配有2台株洲南車時代電氣股份有限公司開發的TGF54型輔助變流器，為機車輔助設備供應三相交流電源，由主變壓器的輔助繞組供電。正常情況下其中一個為恆頻恆壓變流器（CVCF），為牽引電動機通風機和油水冷卻塔風機供電；另一個為變頻變壓變流器（VVVF），向水泵、油泵、蓄電池充電機等設備供電[15]。
控制系統
HXD1C型電力機車裝載了株洲南車時代電氣股份有限公司開發的「列車分布式網絡通信和控制系統」（Distribute Train Electric Control System，DTECS），該系統基於列車通信網絡（TCN）國際標準協議，當中包括了不同功能模塊，例如車輛控制單元（VCM）、網關模塊（GWM）、事件記錄模塊（ERM）、智能顯示裝置（IDD）等，不同模塊通過兩級網絡控制系統進行數據通信，由絞線列車總線（WTB）和多功能車輛總線（MVB）兩級網絡構成，機車內所有電子控制裝置、顯示器等都通過MVB相連，WTB容許進行多機（最多三台機車）重聯控制及顯示功能[15]。
轉向架
機車走行部為兩台完全相同的三軸轉向架，轉向架構架採用鋼板焊成箱形結構的「目」字型構架，輪對軸箱採用單拉杆定位。一系懸掛採用螺旋彈簧配垂向油壓減震器；二系懸掛為高撓螺旋圓彈簧及橡膠墊，配垂向、橫向油壓減振器。牽引力或制動力通過中間低位推挽式雙斜拉杆牽引裝置傳遞。驅動系統結構與HXD1型機車相同，牽引電動機採用滾動軸承抱軸式半懸掛、單邊剛性斜齒傳動。基礎制動裝置為輪盤制動；停放制動裝置為單元制動器，能保證機車在30‰的坡道上實現停放制動。此外，並設有輪緣潤滑裝置和砂箱加熱烘乾裝置[15]。
重大事故
- 2011年1月14日晚上10時，武漢鐵路局襄樊北機務段的HXD1C型0007號機車，附掛HXD1C型0036號機車，擔當5096次單機經由襄渝鐵路運行至襄陽市穀城縣五山鎮境內黃家營站附近、K41+530M處時，突然實施緊急制動停車。但由於機車在緊急制動中大量撒砂，機車制動後也未按規定前移15米，導致軌道電路分路不良，防護該閉塞分區的通過信號機仍顯示綠燈。後續由襄樊北機務段HXD1C型0035號機車牽引的10906次貨物列車，按機車信號和地面信號顯示的綠燈運行，進入該閉塞分區，由於制動不及，以68公里/小時的速度與前方的機車追尾相撞。事故造成三台機車脫軌，經修復後正常運行。此次事故性質與2009年6月發生的京包鐵路列車追尾事故相同，均由於機車撤砂後軌道電路失效造成。
- 2014年11月24日下午15時許，成都鐵路局重慶機務段的HXD1C型0033號機車，牽引的75228次貨物列車（列車編組50輛，總重1,356噸）經由襄渝鐵路運行，當列車運行至旬陽至棕溪間上行線K250+400～K249+870處（安康市旬陽縣棕溪鎮境內），因列車行駛方向右側發生山體滑坡導致小棕溪隧道口塌方，造成75228次列車的機車和機後1～13位車輛脫軌，機車撞上隧道內壁，駕駛室嚴重變形，導致2名機車乘務員死亡。根據後續新聞報道，由於機車重量大，加之地形因素影響，為方便儘快清理現場打通線路，經成都鐵路局同意，該台機車被就地拆解，之後機車得以從隧道中拖出。[16]。
參見
參考文獻
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- ^ 铁道部“和谐型”大功率电力机车新造订单落户中国南车. 中國南車股份有限公司. 2009-06-23 [2012-09-03]. （原始內容存檔於2009-08-30）.
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- ^ 襄阳北站全力保障襄渝线“提吨”试验顺利完成. 湖北新聞網. 2011-12-16 [2012-09-03]. （原始內容存檔於2016-03-05）.
- ^ 襄渝线成功开行4500吨重载列车. 新華網. 2011-12-30 [2012-09-03]. （原始內容存檔於2013-04-28）.
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- ^ 中国南车——高原7200kW货运电力机车通过高海拔“环境适应考验”. 中國南車股份有限公司. 2012-03-29 [2012-09-03]. （原始內容存檔於2012-04-13）.
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外部連結
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