改革開放以來,國民經濟高速發展,運輸需求急劇增大,鐵路運輸能力不能滿足經濟高速發展的需求,其中運輸裝備尤為突出。鐵路牽引動力一直采用交直流傳動機車,機車牽引能力小、運行速度低,單軸最大牽引功率800kW、貨運機車構造速度100km/h。2004年鐵道部根據國務院《機車車輛裝備現代化會議紀要》提出了研制開發大功率交流傳動機車的要求,中國北車集團承擔了研制6軸7200kW大功率交流傳動貨運電力機車(HXD3型)的任務。
該機車牽引功率7200kW,軸功率1200kW,最大運用速度120km/h,起動牽引力570kN,再生制動功率7200kW,最大電制動力400kN,功率因數≥0.98。機車具有結構強度高、控制功能完善、安全可靠、節能環保、維護量少等特點,作為貨運牽引的主力機型,單機牽引5000～5500噸。
項目主要技術創新點:
(1)建立了6軸7200kW交流傳動貨運電力機車的技術創新平臺。為建立我國交流傳動機車的技術創新體系奠定了基礎,實現了鐵路牽引動力由直流傳動向交流傳動的歷史性轉換;
(2)研制了軸控模式的6軸交流傳動系統和車載計算機控制及通訊網絡系統。實現了機車的智能化控制與信息化,提高了機車安全性,降低了乘務、檢修人員勞動強度;
(3)研制了適應重載輪軌關系的轉向架、高強度車體及車體過載保護結構。實現良好的機車動力學性能,有效利用了輪軌粘著,提高了承載部件強度,實現了車體過載保護,保障了司乘人員安全;
(4)研制了大容量的牽引變壓器和大功率交流異步牽引電機。使單軸功率由過去直流傳動機車最大800kW提升到1200kW,同時還實現了免維護或少維護;
(5)研制了具有計算機控制網絡和大功率輪盤制動裝置的空氣制動系統。該系統與再生制動技術配合使用,提高了列車制動的準確性和安全可靠性,減少車輪踏面磨耗、延長車輪壽命。
項目形成1部著作,17篇學術論文,2項發明專利,6項實用新型專利。
截止2009年12月,大連機輛公司累計銷售HXD3型電力機車715臺,實現銷售收入917,931萬元,產生利潤26,444萬元,累計上繳各項稅費達到16,150萬元。從2007年1月至 2009年12月,有805臺機車在9個鐵路局17個機務段投入運用。累計完成貨物運輸64574000萬噸公里,運送旅客2884萬人次,最先配屬的武漢、上海、北京、西安鐵路局已創經濟效益286.3億元。該機車已成為鐵路貨運牽引的主力機型。至2010年6月,該機車將累計交付1040臺,成為世界上單品種應用數量最多的交流傳動電力機車。機車的制造技術由大連機車車輛有限公司向大同電力機車有限責任公司和北京二七軌道有限公司推廣。同時,還拉動了機車制造企業相關的電力電子、冶金、機械制造等相關產業的技術進步,帶動了地方經濟的快速發展。
該項目榮獲2010年度國家科技進步一等獎,主要完成單位有中國北車集團大連機車車輛有限公司,永濟新時速電機電器有限責任公司,中國北車股份有限公司,大連理工大學,西南交通大學,大連交通大學,中國鐵道科學研究院,主要完成人有孫喜運,崔殿國,楊紹清,高洪光,奚國華,張大勇,查廣軍,孫永才,劉會巖,李群鋒,程 強,何福漢,姚陶生,楊守君。
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