交流傳動電力機車采用蓄電池庫內移車的研究

王 威，李 新，張 律

（中國北車集團 大連機車車輛有限公司 技術開發部，遼寧大連110621）

和諧型交流傳動電力機車自技術引進、消化、吸收再創新以來已批量生產接近四千臺，配屬在我國各機務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區移動機車時，除采用調車機車移車外還可以由機車上庫用插座連通地面電源進行移車。但由于各型機車的移車插座不統一，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備特性以及整車設備布置空間等因素影響，電力機車控制電源通常由48節蓄電池組組成，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下，通過車載蓄電池進行低速移車的可行性進行分析以及試驗驗證結果。

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（庫內動車轉換開關）轉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直流電轉換成交流電，驅動交流牽引電動機，完成移車動作。蓄電池移車原理見圖1。當機車處于蓄電池移車狀態時，微機系統對蓄電池電壓、蓄電池放電電流進行檢測。為了保證機車蓄電池移車后，機車能夠升弓、合主斷，當蓄電池端電壓下降至88 V時，系統進行報警，并斷開蓄電池移車接觸器。

圖1 機車蓄電池移車相關原理圖

2 主要部件及功能

（1）庫內動車轉換開關：庫內動車轉換開關是將蓄電池與變流器連接到一起的開關轉換設備。

（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，控制機車進行蓄電池移車操作，及相關保護功能。

（4）變流器：將蓄電池的直流電轉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，考慮蓄電池的內阻65 mΩ左右，機車的電流和速度關系如圖3。

圖3 機車電流、速度關系

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℃時只能發揮35%）等因素。機車如使用現有的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動車模式試驗性能見圖4、圖5，目標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行移車時的特性曲線，可以看出兩種驅動方式性能相當，均可以滿足移車要求。

圖6 兩種模式下庫內移車加速特性

6 結束語

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

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