王 威，李 新，張 律

（中國北車集團 大連機車車輛有限公司 技術(shù)開發(fā)部，遼寧大連110621）

和諧型交流傳動電力機車自技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收再創(chuàng)新以來已批量生產(chǎn)接近四千臺，配屬在我國各機務(wù)段作為貨運與客運列車的牽引動力。機車在檢修過程中需要在無網(wǎng)區(qū)移動機車時，除采用調(diào)車機車移車外還可以由機車上庫用插座連通地面電源進(jìn)行移車。但由于各型機車的移車插座不統(tǒng)一，以及受地面電源分布位置的限制，不便于移車操作。受機車控制電源充電設(shè)備特性以及整車設(shè)備布置空間等因素影響，電力機車控制電源通常由48節(jié)蓄電池組組成，容量僅為170 Ah。以HXD3型電力機車為例介紹了在不連接外部電源和降弓狀態(tài)下，通過車載蓄電池進(jìn)行低速移車的可行性進(jìn)行分析以及試驗驗證結(jié)果。

1 蓄電池移車原理

使用機車第2軸的牽引電機作為移車的動力源，將QS3（庫內(nèi)動車轉(zhuǎn)換開關(guān)）轉(zhuǎn)換值蓄電池移車位后，將蓄電池接入機車第2軸變流器中的主回路。通過微機控制km1（蓄電池移車接觸器）閉合，變流器得到蓄電池的電源后，將110 V直流電轉(zhuǎn)換成交流電，驅(qū)動交流牽引電動機，完成移車動作。蓄電池移車原理見圖1。當(dāng)機車處于蓄電池移車狀態(tài)時，微機系統(tǒng)對蓄電池電壓、蓄電池放電電流進(jìn)行檢測。為了保證機車蓄電池移車后，機車能夠升弓、合主斷，當(dāng)蓄電池端電壓下降至88 V時，系統(tǒng)進(jìn)行報警，并斷開蓄電池移車接觸器。

圖1 機車蓄電池移車相關(guān)原理圖

2 主要部件及功能

（1）庫內(nèi)動車轉(zhuǎn)換開關(guān)：庫內(nèi)動車轉(zhuǎn)換開關(guān)是將蓄電池與變流器連接到一起的開關(guān)轉(zhuǎn)換設(shè)備。

（2）蓄電池移車接觸器：將蓄電池的電能輸送到變流器中的連接主線上的接觸器。

（3）微機顯示屏：通過微機顯示的操作，控制機車進(jìn)行蓄電池移車操作，及相關(guān)保護(hù)功能。

（4）變流器：將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換為可變頻率的交流電的裝置。

（5）牽引電動機：用于牽引機車運行。

3 分析計算

機車按起動阻力5 N／k N計算，HXD3機車蓄電池移車輸出牽引力曲線如圖2。

圖2 蓄電池動車的輸出牽引力曲線

按上述曲線機車軸功率為17.5 k W，考慮蓄電池的內(nèi)阻65 mΩ左右，機車的電流和速度關(guān)系如圖3。

圖3 機車電流、速度關(guān)系

考慮到移車時蓄電池比額定容量要低（按80%），同時動車后蓄電池要留有足夠容量用于升弓等（20%），蓄電池最大放電效率95%以及溫度的影響（－40℃時只能發(fā)揮35%）等因素。機車如使用現(xiàn)有的170 Ah蓄電池組，按1小時率容量102 Ah，理論上機車可以移動約3 km的距離。

4 試驗驗證

蓄電池電壓94 V開始的運行機車庫內(nèi)動車模式試驗性能見圖4、圖5，目標(biāo)性能特性維持固定扭矩至1 km／h，為確保機車的加速性能，機車速度由1 km／h至5 km／h時牽引力線性降為零。試驗中當(dāng)檢測到蓄電池電壓下降至約70 V時，電機逆變器停止輸出。

圖4 蓄電池電壓94 V移車試驗

圖5 試驗時特性模式

圖6為機車采用庫用插座以及車載蓄電池組進(jìn)行移車時的特性曲線，可以看出兩種驅(qū)動方式性能相當(dāng)，均可以滿足移車要求。

圖6 兩種模式下庫內(nèi)移車加速特性

6 結(jié)束語

通過與機車采用庫內(nèi)移車插座方式的運行性能進(jìn)行對比，采用蓄電池驅(qū)動方式也可以得到相同的運行性能。為了達(dá)到移車時距離要求，運用前應(yīng)確保機車蓄電池組狀態(tài)良好，初始電壓應(yīng)達(dá)到94 V以上。由于低溫時的蓄電池放電特性將發(fā)生很大改變，短時間內(nèi)蓄電池電壓會顯著下降，會縮短實際移車距離。

［1］李 揚，張大勇，李曉春，等.大功率重載電力機車的設(shè)計及技術(shù)發(fā)展［J］.電力機車與城軌車輛，2009，32（2）：5－HXD39.

［2］邱關(guān)源.電路（第4版）［M］.北京：高等教育出版社，1999.

［3］連級三.電力牽引控制系統(tǒng)［M］.北京：中國鐵道出版社，1996.

［4］趙樹東.交－直電力機車主電路參數(shù)計算及選擇［J］.電力機車技術(shù)，1994，（2）：27，1994，（3）：30.