1.绪论
1。
1课题背景
随着近年中国经济持续增长，铁路货运需求随之大幅增加，铁道部有鉴于此，订购能单机牵引5,000吨的大功率机车，以应付货运需求。
大连机车于2001年起就开发大功率交流电传动货运电力机车进行研究，2001年6月正式申报开发项目并获铁道部批准，最初定型为SSJ3,总体主管设计师是刘会岩。
由于当时中国缺乏制造IGBTVVVF牵引逆变器等技术，因此大连机车选择与日本东芝合作研制新型机车，并于2002年9月成立合资公司，由东芝提供机车牵引逆变器及控制系统。
这款机车是C0—C0六轴机车，采用了前后各一个三轴转向架、每轴装有一台1，200kW交流牵引电动机，整车输出功率为7,200kW。
首台原型车编号SSJ3—0001，0001,于2003年年底完成，2004年4月26日由大连厂下线，并先后前往同蒲铁路和北京铁道科学研究院环形线进行一系列试验，，试验于7月4日完成。
至2005年5月至6月间，SSJ3-0001车前往遂渝铁路参与“遂渝线200km/h提速综合试验"，负责货物列车试验、双层集装箱列车试验和5000吨货物列车制动试验，其中试验时牵引3100吨货车最高速度达到136km/h。
及后这辆机车一直待在北京环铁,至2008年送回大连厂.
首辆国产化机车于2006年12月8日出厂及交付使用.大连机车开始交付首批编号由30017起始的44台机车为“国产化”车辆，使用国产异步牵引电动机等部件,指其国产化比率达80%以上。
首辆机车出厂曾被改称为“神龙1型”（SL1），之后不久铁道部将通过引进技术制造的国产化大功率机车统一改称为“和谐型"，而原来的神龙1型也改称“和谐型”，编号改为HXD3xxxx（HXD之后的第一个数字是生产厂商代号：
3代表大连机车）。
HXD3型电力机车外观图如图1-1所示
图1-1HXD3型电力机车外观图
1。
2国内外电力机车运用检修
电力机车具有效率高、启动快、速度高、爬坡能力强等特点，运输能力很大，电源来自于水力发电，更为经济。
但电力机车在运行过程中由于高速运行收到冲击振动、摩擦及腐蚀，经过一段时间的运行后，各部分构件都会发生磨耗、变形、老化或者损坏。
而经常处于运动状态是,运动配合之间的构件或系统都有其出其故障极端、稳定工作阶段和磨耗损失阶段。
当机车的零部件出现耗损失效时,便会发生故障，影响机车的正常使用，严重者甚至会影响行车安全。
因此，为了保证机车正常工作，延长机车使用期限，对机车进行日常保养和检修是十分必要的。
电力机车的日常维护保养是把机车处于萌芽状态的故障现象及时发现并处理,目前，电力机车的维修制度有两种.一种是定期检查，根据机车运行的走行公里或者时间来安排检修周期和修程。
这种修程制度有利于检修部门有计划地组织生产，按照事先规定好的检修范围进行检修，便于管理；缺点是检修中盲目性很大，浪费人力、材料、设备较多.另一种是状态修，其主要依据是机车的实际技术状态，根据不同的技术状态确定检修周期和修程，这种检修制度的检修针对性强，能够节约检修成本，但必须有一个准确、及时的质量信息反馈系统,其管理难度也较高。
我国电力机车的发展速度较快，但运用检修较为落后。
机车发展成熟国家均已采用状态修，而目前在我国铁路各个机务段中主要采用的是定期检修制度，也有少数单位试行状态修制度.不过随着机车故障诊断记录系统的不断成熟以及机车功能模块化的逐步推广，配合更加全面的机车信息管理系统，我国未来逐步采取状态修的检修制度应该是完全可行的,它代表了机车检修管理发展的方向。
1。
3HXD3型电力机车的运用检修特点
HXD3型电力机车是我国铁路普遍缺乏大功率电力机车时应运而生的,其运用检修和以往我国电力机车检修大部相同，但也有略微差异.根据铁道部运输局和谐型大功率机车原型车的检修周期及有关技术资料，结合我国和谐型大功率机车长交路、轮乘制的运用实际，并充分考虑机车主要部件的设计寿命、机车实际日走行公里、机车负荷率情况及橡胶件等部件的可靠性时间等因素，将HXD3型大功率电力机车检修修程分为：
一级修、二级修、三级修和全面修四个等级。
其中三级和全面修为基地修修程，一级、二级修为段修修程。
检修周期：
和谐型电力机车检修周应按机车构造特点、运用条件、实际技术状态、走行公里和当时的生产技术水平及经验来确定,和谐型电力机车各部分零件寿命及使用期限都高于韶山型机车，其修期如下：
一级修:
4万～8万km；二级修:
16万～32万km;
三级修：
80万～120万km；全面修：
320万～360万km。
各修程关系如下：
全面修三级修三级修三级修全面修
三级修二级修二级修二级修三级修
二级修一级修一级修一级修二级修
图1—2HXD3机车修程关系
1。
4研究课题的内容及意义
随着我国铁路的不断发展，高速重载列车已经成为发展的一个趋势,而HXD3型电力机车作为大功率电机牵引机车的产生则迎合了这个趋势，其运用检修则成为一个新的课题出现在我们视线。
通过此次对HXD3型电力机车运用检修的设计，简单编制出HXD3型电力机车的检修手册和运用保养说明书,从而较为深入的了解机车车辆的故障理论及我国机车检修体制的优缺点，熟悉电力机车的检修规程，为以后走上工作岗位打下基础。
2。
HXD3型电力机车简介
2。
1HXD3型电力机车主要特点
HXD3型电力机车是用于干线牵引的货用电力机车，其最高速度为120km/h。
其主要特点如下：
1。
轴式为C0—C0，电传动系统为直流传动采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩异步电动机，具有启动（持续）牵引力大、持续速度高、黏着性能好、功率因数高等特点。
2。
每组变流柜内集成一台由中间直流回路供电的辅助变流器。
整车提供2组VVVF和1组CVCF三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。
该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。
3。
采用分布式微机网络控制系统，具备了完整的故障保护、故障记忆及显示功能，并具有一定程度上的故障自排除、自动切换和故障处理指导功能,实现了机车的网络重联功能。
4。
总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路,极大降低了雾、雪、粉尘等条件下的高压设备的故障率，提高机车的可靠性。
5。
车体采用整体承载的框架式焊接结构,有利于提高车体的强度和高度。
6.转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧，推挽式低位斜牵引技术，整体轴箱,小齿轮双端支撑驱动装置。
7.采用下悬式一体化多绕组牵引主变压器,除牵引绕组外，还集成3台谐振电抗器，冷却方式为强迫导向油循环风冷。
8.机车采用独立通风冷却技术，机车顶盖设有密闭风腔.每个转向架的3台牵引电机由1台通风机冷却；主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式冷却塔；另外还设置了车体通风机来保证机械间的微正压通风,以减少尘埃进入机械间。
9。
采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。
机械制动采用轮盘制动。
10.采用预布线、预布管技术，车内中间走廊的下层排列制动管路，中间层和上层排列动力电缆，控制导线及光缆排布在侧墙的线槽内。
动力电缆和控制导线的分别布设可降低电磁干扰，提高控制系统可靠性.
11。
采用了新型的模式空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。
2.2机车主要技术参数
2。
2。
1工作电源
电流制˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙单相交流50HZ
额定电压˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙25kV
在22。
5kV~31kV之间时，机车能发挥出额定功率，在22。
5kV～17.5kV和17.5kV～17.2kV范围内机车功率按不同斜率线性下降，在17.2kV时功率为0；在31kV~31。
3kV范围内机车功率线性下降至0。
其功率输出曲线如图2-1.
2.2。
2功率因数
当机车发挥10%及以上功率时功率因数≥0。
98。
μHOM—额定工况的调制度。
PHOMΨHOM—额定工况的功率和角度.
额定网压下，在牵引工况发挥持续功率时的机车总效率≥0。
85。
图2-1HXD3型机车功率特性曲线
2.2.3牵引性能参数
电传动方式˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙交—直—交传动
持续功率˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙7200kW
机车速度:
持续制速度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙70km/h（23t轴重）
˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙65km/h（25t轴重）
最高速度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙120km/h
启动牵引力˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙520kN（23t轴重）
˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙570kN（23t轴重）
持续牵引力（半磨耗轮）˙˙˙˙˙˙˙˙370kN（23t轴重）
˙˙˙˙˙˙˙˙400kN（25t轴重）
恒功率范围˙˙˙˙˙˙˙˙˙70km/h～120km/h（23t轴重）
˙˙˙˙˙˙˙˙˙65km/h～120km/h（25t轴重）
动力制动性能参数：
电制动方式˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙再生制动
电制动功率˙˙˙˙˙7200kW（70km/h～120km/h）（23t轴重）
˙˙˙˙˙7200kW（65km/h～120km/h）（25t轴重）
最大电制动力˙˙˙˙˙370kN（15km/h～70km/h）（23t轴重）
˙˙˙˙˙400kN（15km/h～65km/h）（25t轴重）
机车牵引特性为准恒速、恒牵引力控制（见图2-2）机车制动特性为恒制动力、准恒速特性控制（见图2—3）
图2—2牵引控制特性曲线（25t轴重）
图2-3制动特性控制曲线（25t轴重）
2.2。
4主要结构尺寸
轨距˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙1435mm
轴式˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙C0—C0
机车总重˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙138t（23t轴重）
˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙150t（25t轴重）
轴重˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙23+2t
机车前、后车钩中心距˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙20846mm
车体底架长度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙19630mm
车体宽度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙3100mm
车体高度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙4100mm（新轮）
机车全轴距˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙14700mm
转向架固定轴距˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙2250+2000mm
车轮直径˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙1250mm（新轮）
˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙1200mm（半磨耗）
˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙1150mm（全磨耗）
受电弓落下时,滑板顶面距轨面高度˙˙˙˙4775±30mm
受电弓滑板距轨面的工作范围˙˙˙˙˙˙5200～6500mm
车钩中心线距轨面高度（新轮）˙˙˙˙˙˙880±10mm
排障器距轨面高度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙110±10mm
HXD3型电力机车主要技术参数见下表：
表1HXD3型电力机车主要参数
HXD3型电力机车
动力种类
电力
车辆建造
大连机车、东芝、北京二七轨道交通装备
型号
HXD3
UIC轴式
C0—C0
轨距
1,435mm
轴重
23/25t
总重量
138/150t
电力系统
交流25kV；50Hz
牵引电动机
东芝/永济VJ85Ax6
传动
交—直-交
最高速度
132km/h（试验）
120km/h（营运）
输出功率
7，200Kw
牵引力
520/570kN
370/400kN
3HXD3型电力机车运用的常见故障及处理方法
3.1受电弓故障
现象：
升不起弓或自动降弓。
处理方法:
1．检查升弓气路风压是否低于600Kpa。
如低于此值应按压一下辅压机按钮SB95（在控制电器柜上），使用辅助压缩机泵风，当风压达到735Kpa时，辅助压缩机自动停打。
2.检查控制电器柜上的各种电器开关位置，应置于正常位置。
如有跳开现象，请检查确认后，重新闭合开关。
3。
换弓升弓试验。
4。
将微机显示屏翻到检修状态下信号输入输出画面，合升弓开关，观察501（601）、515（615）或514（614）、425颜色，绿色为正常；其中501（601）为电钥匙，515（615）、514（614）为升弓开关前弓和后弓，425为主断接地开关。
如在1端按下前弓开关，501、515、425为绿色,同时514、427为黑色。
427为1端受电弓隔离开关信号.
5。
检查升弓滑板上调压阀是否被关闭。
6.若故障在乘务员接乘时出现，检查管路柜内蓝色钥匙，应处于竖直位，即开放状态.
7.故障在接乘时出现，可以使用正常的受电弓运行，也可以按照下面的步骤查找故障受电弓的问题：
A.检查升弓塞门U98,应置于打开位置（顺位开通）。
B。
主断控制器，将其上面的开关置于“停用”位置，如能升起弓，说明主断控制器故障。
8.若机车运行中自动降弓，停车确认受电弓损坏程度,记录刮弓的地点。
通过低压电器柜上的开关SA96，控制隔离开关QS1或QS2隔离损坏的受电弓。
可以换弓继续运行.若刮弓导致受电弓破损严重，需要登车顶作业，请求停电，，做好必要的安全防护.
注意:
升弓前，必须确认TCMS显示屏启动完成后，方可闭合升弓扳键;运行中需要紧急降弓时，采用断蓝钥匙、断电钥匙（产生惩罚制动）或按紧急按钮（产生紧急制动）。
3。
2主断路器合不上
现象：
TCMS显示屏显示主断分，主断路器灯常亮.
处理方法：
1.检查气压正常，不低于650kPa，若不足开启辅助压缩机，将压力升到650kPa以上。
（保证风压继电器KP58闭合）。
2.检查司控器主手柄处于“0”位.
3。
检查两端司机室操纵台上的紧急制动按钮，应该在弹起位。
4。
半自动过分相按钮在正常弹起位.
5。
过分相后合不上主断,关闭全自动过分相装置.
6。
若故障在接乘时发生，检查各相应的塞门开关.检查主断路器气路塞门U94置开启位（顺位开通）。
检查CI试验开关SA75置“正常”位。
7.检查QS3、QS4、QS10、QS11处于正常位。
注意：
升受电弓合主断后，必须确认故障屏主断灯灭，空压机工作正常。
3.3牵引变流器故障
现象：
牵引变流器自动隔离.
处理方法：
1.查看变流器水泵或风机脱扣是否跳开，如跳开，断主断到辅助配电柜恢复脱扣.
2。
断主断,手动隔离故障的牵引变流器后手动恢复。
3。
若处理无效,维持运行至前方停车站，断开蓄电池脱扣开关,1min以上再闭合。
注意：
变流器故障需维持运行时，必须手动隔离故障变流器,并断开相应的变流器脱扣。
3。
4主变流器故障
现象：
跳主断，故障显示灯亮，微机显示主接地、牵引电机过流、主变压器牵引绕组过流、中间回路过电压、网压异常等信息。
处理方法：
1。
将司控器手柄回“0”位，按操纵台“复位”按钮，再合主断提手柄试验.此时注意TCMS提示的内容，包括故障信息和电机牵引力情况。
2.如合不上主断，或提手柄后就跳主断，应根据提示隔离相应的主变流器，然后再合主断试验牵引。
隔离操作需要在微机屏上手触进行。
隔离切除后,机车损失部分动力。
注意：
:
当故障严重时,在司机室有可能听到机械间里有很大的“放炮”声音,并可能有冒烟现象,司机室微机屏显示相应的主变流器故障。
3。
5辅助变流器故障
现象:
跳主断，故障显示灯亮，微机显示辅助变流器输入过流、辅助回路过载、中间回路过电压、辅助回路接地等故障信息。
处理方法：
1.辅助变流器有二组，当一组出现故障，微机会自动转换。
此时通过微机显示屏查看信息,KM20应闭合。
2.若微机转换异常,可以手触显示屏“开放"故障的一组辅助变流器，让TCMS切除转换;也可以断合低压电器柜上的辅助变流器自动开关QA47进行复位转换.
3.若还不能正常转换，需要停车降弓，断开蓄电池总电源1min以上进行复位。
注意:
当切除一组辅助变流器后，牵引风机将全速运转,只有一台空压机投入工作。
3。
6接触网停电引起的变流器隔离
现象：
接触网停电造成牵引变流器隔离。
处理方法:
1.牵引力允许的情况下，手动隔离故障的牵引变流器后维持运行。
2.若处理无效，断开蓄电池脱扣开关，1min以上再闭合.
3.7提牵引主手柄无牵引力输出
现象：
机车无法正常加载。
处理方法:
1.确认已经升弓、合主断。
2.确认各风机启动完毕（换向后，风机启动）。
3.确认停车制动在缓解位,操纵台停车制动红色指示灯应熄灭.
4.确认制动系统CCB-II显示幕不显示动力切除状态（即1804无电）.
5.监控未发出卸载信号（即962有电）。
6.通过TCMS显示屏查看机车部件的状态，发现异常，到低压电器柜检查对应的自动开关是否处于闭合位。
3.8预充电电阻过热
现象：
显示屏右下角提示预充电电阻过热。
处理方法：
1。
主断闭合情况下,提手柄有牵引力输出时，可以正常运行。
2。
若无牵引力输出,确认机车3个牵引变流器中间直流电压后按以下方法处理：
A.一个变流器的中间直流电压不起,需断主断，点控制-隔离把相应的牵引变流器故障隔离掉，然后马上合主断。
主断闭合后，可以4个电机维持运行。
B。
如4个电机牵引力能够满足牵引力的需要，可在前方停车站回复隔离的牵引变流器。
C.如4个电机不能满足牵引力需要时，待预充电电阻过热现象消除而机车速度起来之后（至少15min之后）乘务员可断主断,在控制-隔离界面,把隔离的变流器手动恢复，合主断后恢复正常。
D。
如3个变流器的中间直流电压有两个及以上的低于2,300V时,必须等预充电电阻故障消失后才能恢复运行。
注意：
防止产生预充电电阻过热故障时,非尽头线,使用停车位置功能换端。
3.9辅机不工作
现象：
主断闭合，所有辅机不工作。
处理方法：
点击过程数据-驱动界面，查看3个牵引变流器的中间直流电压，对中间直流电压不起作用的牵引变流器进行手动隔离.
注意：
确认牵引变流器工作状态异常变化。
3。
10主变流器水泵不工作
现象：
显示器提示牵引变流器水泵脱扣QA21、QA22、QA23断开。
处理方法：
1。
去辅助配电柜恢复相应的脱扣QA21、QA22、QA23。
2.脱扣不能恢复时维持运行，待脱扣温度降下后重新恢复脱扣。
注意：
闭合辅机脱扣时,需断主断路器,防止人身伤害。
3.11主变压器油泵不工作
现象：
显示器提示油泵非运用状态。
处理方法：
1。
点击过程数据—辅助界面，查看油泵脱扣QA17、QA18是否跳开，如跳开恢复脱扣。
2。
脱扣不能恢复时维持运行，待温度降下后重新恢复脱扣.
3.牵引力允许的情况下维持运行。
4.前方停车站停车后，检查机车两侧油流继电器接线是否松动。
注意：
闭合辅机脱扣时，需断主断路器,防止人身伤害。
3。
12牵引风机故障
现象：
机车降功1/6,故障显示灯亮，微机显示风机故障或风速故障。
处理方法:
1.当一组风机故障时，可断合几次相应的空气自动开关（低压电器柜上）。
2.若故障无法恢复,TCMS会自动将相对应的一组CI切除,也可在微机屏手触切除，即主变流器六组中有一组不工作，机车保持5/6的牵引力，可维持运行。
3。
12冷却塔风机故障处理
现象：
故障显示灯亮,微机显示冷却塔风机或风速故障
处理方法：
1。
当一组冷却塔风机故障时,可断合几次相应的空气自动开关（QA17、18）。
2。
如确实故障,只在TCMS显示器上报故障,机车仍能继续牵引.
注意：
虽然能正常工作，但变压器油温会逐渐升高，最终会因为油温高而停止动力输出。
司机可根据牵引吨位、行走路程，判断是否前方站停车.
3.13电机自动隔离
现象:
TMCS显示器提示电机自动隔离。
处理方法：
1。
点击控制-隔离界面，手动隔离故障的电机变流器后手动恢复。
2。
处理无效，维持运行至前方停车站,断开蓄电池脱扣开关QA80、QA81，1min以上再闭合。
注意：
微机自动隔离电机时，需进行两次手动恢复操作。
3.14DC110V电源装置不工作
现象:
机车控制电压过低、充电模块不工作或蓄电池电压低.
处理方法：
1.点击过程数据蓄电池后,查看蓄电池工作状态,黄色热备状态，红色故障状态；手动转换充电单元1或单元2后等待1min后确认充电状态。
2。
点击过程数据蓄电池后，查看QA29脱扣是否跳开，如跳开到去辅助配电柜恢复脱扣。
3.维持到前方站停车后，脱开脱扣QA80、QA81、CB1，1min后重新闭合，观察控制电压显示.
注意：
蓄电池单元转换开关自动位时,故障自动转换.
3.15空压机不工作
现象：
风压低于680kPa时空压机不工作。
处理方法:
1.点击过程数据—辅助界面，查看风泵脱扣QA15、QA16是否断开，如跳开到辅助配电柜恢复断开的脱扣。
2。
点击过程数据—辅助界面，查看风泵接触器KM15或KM16闭合状态,如都未闭合，点击过程数据-驱动界面，查看变流器的中间直流电压，如某个变流器的中间直流电压不起，点击控制—隔离界面，将相应的牵引变流器手动隔离。
注意：
闭合辅机脱扣时，必须在主断断开的情况下进行。
3.16机车运行过程中空转滑行灯常亮
现象：
机车发生惩罚制动、牵引封锁、操纵台空转滑行灯亮、TCMS显示屏显示空转滑行符号，点击过程数据-驱动界面查看6个电机轴速度全部显示为“一”。
处理方法:
1.断主断，点击控制—隔离界面将三个牵引变流器逐一手动隔离后再手动逐一恢复；操纵台空转滑行灯灭，重新闭合主断路器，维持运行.
2。
处理无效,断开蓄电池脱扣QA80、QA81，1min后闭合.
注意:
断蓄电池脱扣时，必须停车操作，注意监控器降级.
4.电力机车运用检修工艺分析
4。
1电力机车故障理论
能够正常工作的机车零部件，其工作能力下降的现象，称为零部件受到损伤;机车零部件的工作能力缓慢或突然下降到不能维持正常工作状态的现象,称为零部件发生故障。
损伤和故障发生的主要原因:
自然原因、人为原因。
电力机车及其零部
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