和諧 2C 型電力機車

和諧 2C 型電力機車（HXD2C），是用於中國鐵路的交流電傳動幹線貨運電力機車車型之一。

發展歷史

1.1 背景

自 2003 年劉志軍出任中華人民共和國鐵道部部長後，提出並實施鐵路 “跨越式發展”，以儘快縮小在鐵路機車車輛裝備上與國際先進水平的差距。2003 年 11 月，中國鐵道部與中國南車、北車集團及其重點企業共同制定了《加快鐵路機車車輛裝備現代化實施綱要》，並選擇了 6 家機車製造企業作為引進先進技術和自主創新依託的主體。2004 年 1 月，中國國務院常務會議通過了《中長期鐵路網規劃》；2004 年 4 月，國務院常務會議研究透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，力爭在較短時間內，使我國機車車輛生產能力達到世界先進水平”。2004 年，中國北車集團大同電力機車有限責任公司與法國阿爾斯通公司，引進了 HXD2 型雙節八軸 10000 千瓦交流傳動電力機車。2007 年，大同電力機車再次與阿爾斯通公司合作，引進了 HXD2B 型六軸 9600 千瓦電力機車。

1.2 研製

在 HXD2、HXD2B 型電力機車基礎上，大同電力機車有限責任公司於 2009 年開始著手研製六軸 7200 千瓦電力機車，新機車被定型為 HXD2C 型，其中 “HX” 是 “和諧” 的漢語拼音首字母縮寫、“D” 代表電力機車、“2” 代表大同電力機車公司的生產廠商代號，通稱為 “和諧” 2C 型電力機車。2009 年底，首臺 HXD2C 型機車完成組裝，並開始進行廠內除錯。2010 年 5 月 23 日，HXD2B、HXD2C 型電力機車下線剪彩儀式在大同電力機車公司舉行。2010 年 6 月，鐵道部向大同電力機車公司正式簽訂了 220 臺 HXD2C 型電力機車的採購合同，總值 58.5 億元人民幣。

HXD2C 型電力機車是在 HXD2 系列交流傳動機車設計製造技術平臺的基礎上，為滿足中國鐵路過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、變頻非同步牽引電機、分散式網路控制系統，單軸功率 1200 千瓦，額定總功率為 7200 千瓦，能夠在平原地區單機牽引 5000～6000 噸貨物列車，最高執行速度為 120 公里 / 小時。機車總體採用 “標準化、系列化、模組化、資訊化” 的設計原則，增加了裝置的通用性、互換性。HXD2C 型電力機車可根據使用者需要，選擇搭載不同供應商的牽引電傳動系統，包括基於 HXD3 型電力機車的東芝系統（A 方案）、基於 HXD1C 型電力機車的株洲南車時代系統（B 方案）、基於 HXD3B 型電力機車的龐巴迪系統（C 方案）、中國北車集團自主研發的 “北車心” 系統（D 方案）、以及基於 HXD2 系列電力機車的阿爾斯通系統（E 方案）。目前採用東芝系統、龐巴迪系統及 “北車心” 系統的 HXD2C 型機車已經實現投產。

首批 167 臺 HXD2C 型電力機車（0001～0167）採用東芝牽引系統，首臺機車於 2010 年 5 月正式下線後，被送往中國鐵道科學研究院北京環形鐵道試驗基地開始進行型式試驗。2009 年 8 月及 12 月，HXD2C 型 0001、0002 號機車赴鄭州鐵路局新鄉機務段，在京廣鐵路新鄉至安陽間和新焦鐵路新鄉至晉城北間進行 23、25 噸軸重狀態下動力學試驗和過載牽引試驗，機車在京廣線上的最高試驗速度達到 130 公里 / 小時。

第二批 50 臺 HXD2C 型機車（0168～0217）採用龐巴迪牽引系統。2010 年 10 月 17 日，大同電力機車公司與江蘇常牽龐巴迪牽引系統有限公司（BCP）簽訂了 7200 千瓦電力機車牽引及控制系統的採購合同，為 HXD2C 型機車提供主變流櫃、輔助變流櫃、輔助濾波櫃、牽引電動機和 “Mitrac” 微機控制系統等裝置。首批裝置於 2011 年 3 月開始交付同車公司。

首筆訂單的最後 3 臺 HXD2C 型機車（0218～0220）採用中國北車集團自主研發的牽引系統，俗稱 “北車心”。2010 年 10 月，中國北車集團開始立項研製 7200 千瓦電力機車電傳動系統，以 DJG2 型交流傳動高速客運電力機車牽引系統為研製技術平臺，研製單位包括大同電力機車公司、永濟電機公司、大連機車研究所和大連電力牽引研發中心，大連所和大連電牽研發中心主要負責網路控制系統、牽引變流控制單元、輔助變流器控制單元、輔助功率模組的研製；永濟電機公司負責牽引電機、變流器主電路、牽引功率模組、櫃體等的研製。2011 年 3 月，“北車心” 機車所使用的 NECT 牽引及網路控制系統透過技術評審。2011 年 5 月，首臺 “北車心” 機車的配套產品，包括電傳動系統、牽引輔助變流器、IGBT 功率模組、濾波櫃等，在永濟電機公司完成試製組裝及例行試驗。

1.3 運用

1.3.1 中國國鐵

2010 年 12 月，HXD2C 型電力機車投入批次生產，並開始配屬太原鐵路局（太原局集團）太原機務段；2010 年 12 月 20 日，HXD2C 型機車在石太鐵路正式投入運營。2011 年 5 月，根據鐵道部安排，將太原機務段所有 HXD2C 型電力機車陸續調撥給鄭州鐵路局新鄉機務段，擔當侯月鐵路貨運任務。此外，亦有部分 HXD2C 配屬太原局集團轄下非全資附屬機構 - 大同地方鐵路公司，而該等機車並無漆上國鐵路徽。

1.3.2 白俄羅斯鐵路機車

本型機車配備（不包括軌距）採用 C 方案（龐巴迪常牽製牽引系統），而制動系統則汲取了 BCG-1 型電力機車的經驗進行改進，以符合白俄羅斯相關規定。目前所有機車均已投入服務。

技術特點

2.1 總體結構

HXD2C 型電力機車是六軸大功率幹線貨運用電力機車，車體結構與 HXD2B 型電力機車完全相同，採用框架式整體承載全鋼箱型殼體焊接結構，車體側牆採用波紋鋼板，並設有寬度為 787 毫米的維修門。車體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。司機室採用框架式焊接鋼結構，前窗採用一整體電熱玻璃，為司乘人員提供了良好的視角，並滿足機車在寒冷季節使用的需要。車內裝置採用模組化結構、兩側屏櫃化佈置，並設寬 600 毫米的中間貫通走廊；車上並設有電水壺、冰箱、微波爐、衛生間等生活設施。每臺機車車頂設有兩臺 DSA-200 型單臂式受電弓，其他車頂外接裝置包括真空斷路器、接地開關、避雷器、高壓聯結器等高壓裝置。

機車採用獨立通風方式，從側牆過濾窗和車頂百葉窗吸入冷風，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效能。機車軸式為 Co-Co，持續功率為 9600 千瓦；機車標準軸重為 23 噸，並可以透過增加壓鐵提高到 25 噸。空氣制動系統採用法維萊公司的 “Eurotrol” 微機控制電空制動機，具有空電聯合制動、階段緩解、斷鉤保護、備用制動等功能。

2.2 電氣系統

HXD2C 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。機車設計採用 “標準化、系列化、模組化、資訊化” 的開發原則，可以實現搭載不同供應商的牽引電傳動系統。不論採用哪種牽引系統，所有 HXD2C 系列電力機車均採用單軸控制技術，每臺牽引電機對應一套獨立的四象限整流器和逆變器。

2.2.1 東芝牽引系統（COV094-A0/B0/C0/D0）

HXD2C-A 方案機車採用與 HXD3 型電力機車類似的東芝牽引傳動系統，每臺機車設有 6 套完全獨立而又相同的牽引變流單元，分別安裝在 2 個主變流器櫃內，分別為 2 臺轉向架上的 6 臺牽引電動機供電。每臺主變流器櫃內含有三組牽引變流器單元和一組輔助變流器；每組變流器單元由一個四象限脈衝整流器、一箇中間直流環節、一個兩點式電壓型 PWM 逆變器組成；功率控制模組採用水冷 IGBT 變流模組（4500V/900A），中間直流電壓為 2800V。

2.2.2 龐巴迪牽引系統（中國用 MITRAC TC3300 AC V18，白俄羅斯用 MITRAC TC3300 AC V29）

HXD2C-C 方案機車採用基於 HXD3B 型電力機車的龐巴迪牽引傳動系統，每臺機車設有 3 個主變流器櫃，每臺主變流器櫃由二個四象限脈衝整流器、一箇中間直流環節、二個兩點式電壓型 PWM 逆變器和一個輔助變流器組成；功率控制模組採用水冷 IGBT 變流模組，中間直流電壓為 2800 伏。

2.2.3 北車牽引系統（YGZN2Q234）

HXD2C-D 方案機車採用北車永濟電機自主研發的牽引傳動系統，充分考慮與既有機車實現部件簡統互換和核心關鍵部件完全自主化的要求，可實現主輔分體或一體化、冷卻系統獨立軸控水冷或架控水冷等方式的靈活組合。

2.2.4 輔助電路

HXD2C 型機車將輔助變流裝置整合在主變流櫃中，每臺機車設有兩個 IGBT 輔助變流器，由主變壓器二次側輔助繞組供電。輔助變流器透過使用 PWM 整流器單元把從主變壓器供電的單相交流電轉換為恆定電壓的直流電，再供透過逆變器單元轉換為三相交流電。正常情況下兩個變流器基本上以 50% 的額定容量工作，其中一個為恆頻恆壓變流器（CVCF），另一個為變頻變壓變流器（VVVF）。當某一套輔助變流器發生故障時，另一套輔助變流器可以承擔機車全部的輔助電動機負載，此時該輔助變流器按照 CVCF 方式工作，確保機車輔助供電系統的可靠性。

2.3 轉向架

機車走行部為兩臺三軸轉向架，其結構與 HXD2B 型電力機車的轉向架完全相同。轉向架構架採用鋼板焊成箱形結構的 “目” 字型構架，輪對軸箱採用拉桿定位。一系懸掛採用螺旋彈簧加雙軸箱拉桿配垂向油壓減震器；二系懸掛為橡膠堆。牽引力或制動力透過單推輓水平短牽引拉桿牽引裝置傳遞。牽引電動機採用滾動軸承抱軸式半懸掛、單邊剛性直齒傳動。基礎制動裝置為單側雙閘瓦踏面制動單元，並帶有閘瓦間隙調節器；其中三組制動單元具有停放制動功能。轉向架並設有輪緣潤滑裝置。