电力机车传动装置发展

❶ DJ型电力机车的发展历史

为了研究利用摆式列车在中国既有铁路上实施提速的可能性，中华人民共和国铁道部、广深铁路股份有限公司于1996年与Adtranz公司签订合作协议，中国向Adtranz公司租用一列X2000列车，并于1998年8月投入广深铁路运营。X2000型电力动车组采用交流传动、GTO牵引变流器、径向转向架和摆式车体，最高运行速度达到210公里/小时。
1998年8月，中国铁道部和株洲电力机车厂签订了研制交流传动高速客运电力机车的研究合同，并被列入国家重点科技攻关项目。株洲电力机车厂联合株洲电力机车研究所、铁道科学研究院、西南交通大学、湖南大学、中南大学等单位，开展了交流传动高速客运电力机车的研制；新型机车被定型为“DJ”，其中“D”代表电力机车、“J”代表交流传动。1998年12月，时任中国铁道部部长傅志寰提出了“加强自主开发研究，争取用10年左右的时间，完成电力机车直流传动到交流传动的转换”的任务；铁道部并根据国际潮流，提出2000年为中国铁路“高速、交传、发展”年，要求在引进、消化、吸收原则下，自行开发交流传动高速客运电力机车和高速电力动车组。
2000年6月25日，两台DJ型电力机车在株洲电力机车厂竣工，时任铁道部副部长孙永福、湖南省副省长郑茂清等领导出席了剪彩仪式 ，DJ型电力机车成为继AC4000型机车之后，第二种由中国自行制造的交流传动电力机车。
DJ型电力机车的最高运用速度为200公里/小时，可用于在既有铁路干线上牵引时速160公里/小时的准高速旅客列车，并在高速铁路客运专线上双机重联牵引时速200公里/小时的高速旅客列车。机车牵引功率为4800千瓦，单轴功率达到1200千瓦；单台机车牵引18节编组旅客列车，在平直道上的运行速度可达160公里/小时，在12‰上坡道仍可按100公里/小时运行 。DJ型机车采用关键部件国外采购、机车整机国内生产的方式，交流传动系统采用Adtranz公司的进口产品，包括大功率主变流器、异步交流牵引电动机、分散式“MITRAC”微机控制系统，每套交流传动系统进口价格达到166万瑞士法郎，约合100万美元。 两台DJ型电力机车出厂后，赴北京环形铁道试验基地进行安全评估试验，随后又在西南交通大学牵引动力国家重点实验室内的定置试验台上进行了高速滚动试验 。2000年12月，DJ型电力机车在广深铁路投入运用考核；2001年1月，DJ型机车在广深铁路进行了高速动力学性能试验，最高试验速度达到231公里/小时。2001年6月，两台DJ型电力机车改配属郑州铁路局郑州机务段京武快车队，担当京广铁路北京西—郑州—武昌（汉口）的客运交路。
DJ型电力机车从上线运行开始，虽然牵引性能达到设计要求，但运行情况一直不太稳定，其辅助变流系统、控制装置故障较多，并且多次发现牵引拉杆座裂纹。例如在2001年9月13日，DJ型0002号机车牵引由武昌开往北京的T80次旅客列车，停靠邯郸站时司机下车检查，发现机车二端牵引梁与牵引拉杆座安装焊接处四周开裂，防止了可能发生的脱轨事故 。此外，由于DJ型机车采用进口的交流传动系统和微机控制系统，当系统发生故障时检修较为困难并需要联系国外厂家跟进。
2004年底，两台DJ型电力机车完成运用考核后，封存于郑州机务北段报废线（郑州北站下行出发场附近）至今。 在研制DJ型电力机车的同时，株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所也开发了DJJ1型“蓝箭”交流传动高速客运电力动车组。“蓝箭”电力动车组在很多方面与DJ型电力机车具有共通性，例如均采用了相同的Adtranz交流传动系统和网络控制系统，两者的轻量化车体结构、车顶夹层独立通风、模块化屏柜设计大致相同。
由于DJ型电力机车的关键部件采用进口产品，因此生产成本较高，每台机车造价高达1500万元人民币。根据铁道部的要求，株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所在DJ型机车基础上，于2001年研制了DJ2型电力机车。DJ2型机车的车体结构、转向架、辅助系统等均沿用DJ型机车的设计，但以国产GTO水冷牵引变流器取代了进口IPM牵引变流器，牵引电动机、网络控制系统等均改用国产产品。

❷ DJ1型电力机车的发展历史

1990年代初起，随着世界上交流传动技术的成熟和所具有的优点，已经逐步成为国际上电力机车发展的必然趋势。为了加快中国电力机车从直流传动向交流传动的转换，中华人民共和国铁道部除了立项开发AC4000型交流传动电力机车，同时并考虑通过采用技贸结合、合资生产方式引进国外先进技术，尽快缩短中国与世界先进水平间的距离。早于1993年底，株洲电力机车厂已经与德国西门子交通集团开始就引进电力机车的技术、合作形式进行洽谈。
1997年3月底，中国机械进出口公司、中华人民共和国铁道部与西门子交通集团正式签订了20台交流传动电力机车的供货和技术转让合同，合同总值7000万欧元，由中国铁道部借用奥地利政府贷款支付 。该型机车被定型为DJ1型，其中“D”代表电力机车、“J”代表交流传动。DJ1型电力机车是由西门子公司以第二代“欧洲短跑手”（EuroSprinter）系列电力机车作为技术平台、在ES64F型电力机车（德国铁路152型电力机车）基础上，专门为中国铁路设计制造的双节重联八轴重载货运电力机车。机车采用交—直—交流电传动系统，采用了异步交流牵引电动机、水冷GTO牵引变流器、及“SIBAS 32”微机控制系统等技术。 根据合同规定，中国铁道部订购20台DJ1型电力机车，其中首3台（0001～0003）由奥地利西门子公司格拉兹工厂（Siemens SGP Verkehrstechnik GmbH）建造，并整车付运中国；其余17台（0004～0020）则由西门子公司和株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所合作，共同成立合资公司并通过技术转让负责本地组装生产。为此，株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所与德国西门子（中国）有限公司于1998年11月共同投资设立了株洲西门子牵引设备有限公司（STEZ），作为技术转让的承接单位，并负责生产交流传动牵引系统的关键部件，西门子公司向中方转让的技术主要涵盖车体、转向架、主变压器等部分 。DJ1型机车采用逐步提高国产化比率的方式，从第4台机车（首台国产化机车）开始采用国产化车体和屏柜组件；从第15台机车开始使用国产化的交流传动系统；最后一台机车尽量采用国产化零部件，包括转向架等。
首台DJ1型电力机车于2001年5月31日在格拉兹工厂竣工；三台进口机车于2001年底经海路运抵中国天津港。2002年7月8日，首台中国国内生产的DJ1型电力机车在株洲西门子牵引设备有限公司下线，时任中国铁道部总工程师王麟书和西门子交通集团机车部门总裁沃尔克·克费尔（Volker Kefer）出席了典礼 。至2003年7月，株洲西门子牵引设备有限公司生产的最后一台DJ1型机车出厂并交付使用。 2001年12月，首批三台从奥地利进口的DJ1型电力机车抵达中国后，其中0001号机车被送往中国铁道科学研究院北京环形铁道试验基地，进行各种型式和性能试验；0002号机车被送往株洲西门子牵引设备有限公司，用于生产技术的转让和培训工作；0003号机车配属郑州铁路局宝鸡机务段秦岭补机队，在宝成铁路秦岭北坡区段（宝鸡至秦岭）作为补机投入运用。根据机车在三年保修期内发现的故障和问题，西门子公司先后对机车车钩、齿轮箱、撤沙阀、控制线路、车顶渡板等部分进行改造，又改善了机车的控制软件。
为了缓解中国大陆煤电油运紧张的状况、使大秦铁路运煤专线尽快在2004年实现年运量1.5亿吨、2005年实现年运量2亿吨的目标，中国铁道部决定自2003年下半年开始在大秦铁路开行单元万吨重载列车，并进行了数次牵引运行试验；而在此前由于受到当时中国铁路技术条件限制，大秦线煤炭列车的牵引方式主要为韶山4型电力机车单机牵引5000～6000吨列车。2003年7月21日至27日，北京铁路局、中国铁道科学研究院合作，在大秦铁路使用两台DJ1型电力机车进行了万吨列车牵引及制动试验，对列车起动加速、紧急制动、坡停起动、列尾装置、变电所供电容量等各种方面进行测试；试验结果表明DJ1型电力机车具有双机牵引万吨列车的良好能力 。2003年8月，20台DJ1型电力机车全部改配属北京铁路局大同铁路分局湖东电力机务段；同年8月31日，DJ1型机车正式投入大秦铁路运用，担当万吨单元重载列车的牵引任务；2004年底，大秦线万吨单元重载空车车列的机车交路进一步延伸至北同蒲铁路和云岗支线。
2007年7月起，湖东机务段开始配属HXD1、HXD2“和谐”型大功率交流传动电力机车，担当大秦线2万吨组合重载列车的牵引任务。随着和谐型机车配属数量的增加，逐步替代了原来的DJ1、韶山4型电力机车，成为大秦线重载运输的主力车型。根据铁道部的安排，湖东机务段于2009年上半年间陆续调出所有DJ1型机车 ，改配属西安铁路局新丰镇机务段宝鸡运用车间（原宝鸡机务段）秦岭补机队，于2009年4月起再次在宝成铁路秦岭北坡区段投入运用，同时西安铁路局并调整了货物列车编组计划，使宝成线的货运牵引定数由2800吨提高到3500吨。
随着机车使用年限和运行公里数的增加，DJ1型机车从2009年开始陆续进入第一个大修周期。由于DJ1型机车并没有定点大修厂，其中修主要由宝鸡机车检修厂进行，而南车洛阳机车有限公司负责机车轮对大修。然而，由于DJ1型机车数量仅20台，造成小批量生产的国产零部件价格较高，而进口零件越趋缺乏的情况下，对机车检修造成困难，加之在大秦铁路中超负荷的运用，因此部分机车曾长期停机待修或封存。根据这一情况，宝鸡运用车间制定了“维持使用，损坏一台，报废一台”的原则，直至全部报废。截止2012年年底，共有12台机车封存并拆解部分零件供另外8台使用。尽管如此，8台在运用的机车依旧“带病工作”。
2013年3月末，DJ1型机车被全部停用封存（其中0015号机车封存于宝鸡电机段），补机任务全部由HXD3型电力机车以及少量SS4型电力机车担当。 DJ1型电力机车是双节重联的八轴大功率干线货运用电力机车，由两节完全相同的四轴机车通过中间车钩、橡胶联挂风挡、电气及空气重联管线等连接而成，之间并设有中间走廊连通，车顶设有25千伏高压连接线；每节机车是一个完整的独立系统；可由司机在任何一端司机室对两节机车进行控制。车体为焊接式整体承载结构，车内设备采用两侧屏柜化布置，并设中间贯通走廊。车顶外置设备较少，每节机车后部车顶设有一台单臂式受电弓，以及赛雪龙公司（Sécheron）的真空断路器、避雷器等高压设备。卧式牵引变压器安装于车底中部，与电抗器共用冷却油箱。司机室运用欧洲标准的人机工程学设计，适应单司机执乘，并成为了日后被中国铁道部广泛推广应用的标准化司机室设计基础。DJ1型机车采用了车体独立通风方式，从车顶顶盖夹层风道吸入冷风，向发热部件冷却后从车底排出，并维持机械间呈微正压，改善机车防尘效果及防寒性能。机车轴式为2×（Bo-Bo），持续功率为6400千瓦；机车标准轴重为23吨，并可以通过增加压铁提高到25吨；机车并设有“加速模式”，当牵引列车启动时机车最大功率可达到8100千瓦，使用时间限制为十分钟，以提高列车启动加速能力。
DJ1型机车出厂时均使用西门子8WL0-138-6YG69型受电弓。自2004年2月份起，运用单位发现一些受电弓出现裂纹及转轴弯曲等问题，为保障行车安全遂委托路外单位研制了国产的XD-200型受电弓。四台XD-200受电弓分别安装在4辆机车上进行运用试验；至2006年，所有DJ1型机车均在中修期间陆续改用XD-200型受电弓，并陆续被推广至后期的韶山4型、韶山8型、韶山9型等电力机车使用。 DJ1型电力机车是交—直—交流电传动的单相工频交流电力机车，每节四轴机车的主电路由主变压器、牵引变流器、牵引电动机三大部分构成。接触网导线上的25千伏单相工频交流电电流，经受电弓进入机车后经过主断路器再进入主变压器，交流电经过主变压器的三个牵引绕组后，分别向三组四象限脉冲整流器供电并整流为直流电，然后经过两组并联工作、电压为2400～2600伏的中间直流回路，再由两个牵引逆变器转换成三相交流电输出，分别向两台转向架上的四台异步牵引电机供电，使牵引电动机产生转矩，将电能转变为机械能，经过齿轮的传递驱动轮对。
机车采用了西门子公司开发的VVVF牵引变流器，每节机车均有一台牵引变流器柜，内部包含了3个四象限整流器、2个逆变器以及中间电路电容器、保护模块、牵引控制单元（TCU）等设备。其中四象限整流器和逆变器由相同的功率控制模块组成，采用了与ES64F型电力机车相同的水冷GTO模块（4.5kV/3kA）。DJ1型电力机车采用西门子公司的1TB2624型鼠笼式三相异步牵引电动机，额定功率为817千瓦，冷却方式为强迫通风，采用直接转矩控制（DTC）。此外，DJ1型机车也继承了西门子交流传动系统的特点，当机车起动加速时其GTO牵引变流器会发出音阶磁励音，与ES64U2型电力机车类似。 每节机车拥有两台二轴转向架，是以ES64F型电力机车的转向架为基础设计。转向架构架采用钢板焊成箱形结构的“H”型构架，轮对轴箱采用拉杆定位。一系悬挂采用螺旋弹簧；二系悬挂为高挠螺旋圆弹簧配橡胶垫，并设有垂向液压减振器。牵引力或制动力通过中间低位推挽式斜拉杆牵引装置传递。牵引电动机采用滚动轴承抱轴式半悬挂、单边刚性直齿传动。基础制动装置为轮盘制动；停放制动装置为蓄能制动。

❸ 机车传动装置的分类

利用原动机驱动离心泵，使获得能量的工作液体（机车用油）冲击涡轮从而驱动车轮来实现传递动力的装置。1902年德国的费廷格提出了液力循环元件（液力耦合器和液力变扭器）的方案，即将泵轮和涡轮组合在同一壳体内，工作液体在壳体内循环流动。采用这种元件大大提高了液力传动装置的效率。液力传动首先用于船舶。1932年制成第一台约60千瓦的液力传动柴油动车。
液力耦合器有相对布置的一个泵轮和一个涡轮。泵轮轴和涡轮轴的扭矩相等。涡轮转速略低于泵轮转速，二者转速之比即为液力耦合器的效率。液力耦合器用于机车主传动时，效率约为97%。液力变扭器除泵轮和涡轮外，还有固定的导向轮。涡轮与泵轮的扭矩之比称变扭比，转速比越小则变扭比越大。在同样的泵轮转速下，涡轮转速越低则涡轮扭矩越大。因此机车速度越低则牵引力越大，机车起动时的牵引力最大。液力变扭器的效率只在最佳工况下达到最大值。现代机车用的液力变扭器效率可达90%～91%。但当转速比低于或高于最佳工况时,效率曲线即呈抛物线形状下降。为使机车在常用速度范围内都有较高的传动效率，机车的液力传动装置一般采用不止一个简单的液力变扭器。机车液力传动装置如梅基特罗型、克虏伯型、苏里型、SRM型、ΓΤК型等，都是将一个液力变扭器与某种机械传动装置结合使用。福伊特型则是采用 2～3个液力变扭器(最佳工况点的转速比一般并不相同)或液力耦合器(图1),利用充油和排油换档，在各种机车速度下都使当时效率最佳的那一液力循环元件充油工作。换档时，前一元件排油和后一元件充油有一段重叠时间，所以换档过程中的机车牵引力只是稍有起伏而不中断。和其他类型相比，福伊特型液力传动装置的重量较大，但有结构简单、可靠性较高的优点。到60年代，经验证明：对于1500千瓦以上的液力传动装置，福伊特型较为适用。中国机车所用的液力传动装置都是这一类型的。
大功率增压柴油机车的液力传动装置都不用液力耦合器，但燃气轮机车的液力传动装置则用一个启动变扭器，并在高速时用一个液力耦合器。
液力循环元件传递功率P的能力也像其他液力机械一样，与工作液体重度r的一次方、泵轮转速n的三次方和元件尺寸D的五次方成正比，即P∝rnD。在柴油机车上,为了减小传动装置的尺寸,柴油机都不直接驱动液力循环元件的泵轮,而是通过一对增速齿轮,在轴承和其他旋转件容许线速度的限制范围内，尽可能提高泵轮转速。燃气轮机车由于转速很高，所以用一级甚至两级减速齿轮来驱动泵轮。同一种传动装置，只要改变这种齿轮的增速比或减速比，即可在经济合理的范围内应用于不同功率的机车。
液力传动装置通常包括一组使输出轴能改变转向的换向齿轮和离合器机构。输出轴通过适当的机械部件(万向轴和车轴齿轮箱,或曲拐和连杆等)驱动机车车轮。液力传动系统还可包括一组工况机构，使机车具有两种最高速度，在高速档有较高的行车速度，在低速档有较高的效率和较大的起动牵引力和加速能力。因此同一机车既可用于客运，也可用于货运，或者既可用于调车，也可用作小运转机车。而当调车工况的最高速度定得较低时，机车在起动和低速运行时的牵引力可以超过同功率的电力传动柴油调车机车。
1965年出现的液力换向柴油调车机车，传动装置有两组液力变扭器，每个行车方向各用一组，换向动作也用充油排油的方式来完成。当机车正在某一方向行驶时改用另一方向的液力变扭器充油工作，由于变扭器的涡轮转向与泵轮相反，对机车即起制动作用。机车换向不必先停车。只要司机改换行车方向手把的位置，机车即可自动地完成从牵引状态经过制动、停车，又立即改换行车方向的全部过程。
液力传动装置不用铜,重量轻,成本低,可靠性高,维修量少，并具有隔振、无级调速和恒功率特性好等优点，因而得到广泛采用。联邦德国和日本的柴油机车全部采用液力传动。 把机车原动机的动力变换成电能，再变换成机械能以驱动车轮而实现传递动力的装置。电力传动装置按发展的顺序有直-直流电力传动装置、交-直流电力传动装置、交-直-交流电力传动装置、交－交流电力传动装置四种。它们所用的牵引发电机、变换器（指整流器、逆变器、循环变频器等）和牵引电动机类型各不相同。
直-直流电力传动装置
1906年美国制造的150千瓦汽油动车最先采用了直-直流电力传动装置。1965年以前，世界各国单机功率75～2200千瓦的电传动机车都采用这种电力传动装置。这是因为同步牵引发电机无法高效变流，异步牵引电动机难于变频调速，只能采用直流电机。直－直流电力传动原理是基于直流电机是一种电能和机械能的可逆换能器，其原理见图 2。原动机G为柴油机,通过联轴器驱动直流牵引发电机ZF，后者把柴油机轴上的机械能变换成可控的直流电能,通过电线传送给1台或多台串并联或全并联接线的直流牵引电动机ZD，直流牵引电动机将电能变换成转速和转矩都可调节的机械能，经减速齿轮驱动机车动轮，实现牵引。此外设有自控装置。自控装置由既对柴油机调速又对牵引发电机调磁的联合调节器、牵引发电机磁场和牵引电动机磁场控制装置等组成,用来保证直-直流电力传动装置接近理想的工作特性。
交－直流电力传动装置
直流牵引发电机受整流子限制,不能制造出大功率电力传动装置。60年代前期,美国发明大功率硅二极管和可控硅，为制造大功率的电力传动装置准备了条件。1965年法国研制成 1765千瓦交-直流电力传动装置，它是世界各国单机功率 700～4400千瓦机车普遍采用的电力传动装置。
交-直流和直-直流电力传动原理相似。由图3可以看出两者差异在于柴油机 G驱动同步牵引发电机TF，经硅二极管整流桥ZL，把增频三相交流电变换成直流电，事实上TF和ZL组成等效无整流子直流电机。其余部分和自控装置主要工作原理与直-直流电力传动装置相同。
交-直-交流电力传动装置
异步牵引电动机结构简单，体积小，工作可靠，在变频调压电源控制下，能提供优良调速性能。联邦德国于 1971年研制成实用的交-直-交流电力传动装置，如图4所示。
交-直-交流电力传动原理如下：柴油机 G驱动同步牵引发电机TF，产生恒频可调压三相交流电（柴油机恒速时），经硅整流桥ZL变换成直流电，再经过可控硅逆变器 N（具有分谐波调制功能）再将直流电逆变成三相变频调压交流电，通过三根电线传输给多台全并联接线的异步牵引电动机AD。AD将交流电能变换成转速和转矩可调的机械能,驱动机车动轴,实现牵引。它的自控装置由联合调节器以及对同步牵引发电机磁场、变换器、异步牵引电动机作脉冲、数模或逻辑控制的装置组成，从而提供接近理想的工作特性。
交－交流电力传动装置
交-直-交变频调压电能经二次变换，降低了传动装置的效率，而且逆变器用可控硅需要强迫关断，对主电路技术有较高的要求。为提高效率,在交-交流电力传动装置中采用了自然关断可控硅相控循环变频器（图5）。60～70年代，美国在重型汽车上，苏联在电力机车上都采用了交-交流电力传动装置。不过美国用的是异步牵引电动机牵引，苏联用的是同步牵引电动机牵引。
交-交流电力传动原理如图5所示。柴油机G驱动同步牵引发电机TF,发出增频可调压交流电，经相控循环变频器FB变换成可变频调压的三相交流电（降频），输给多台全并联接线的异步牵引电动机AD。AD将交流电能变换成转速和转矩可调的机械能，驱动动轮实现牵引。它的自控装置也是由联合调节器、脉冲、数模、逻辑电路等装置构成（但对可控硅导通程序要求严格），同样能保证优良的工作特性。

❹ 有关电力电子及电力传动研究动态现状如何

随着电力电子技术及大规模集成电路、微处理器控制技术的发展，功率半导体电力变换技术也得到迅速发展。20世纪60年代后半段开始，功率半导体器件从SCR（普通晶闸管）、GTO（门极可关断晶闸管）、BJT（双极型晶体管）、MOSFET（金属氧化硅场效应管）、SIT（静电感应晶体管）、SITH（静电感应晶闸管）、MGT（MOS控制晶体管）、MCT（MOS控制晶闸管）发展到IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、HVIGBT（耐高压IGBT）。器件的每一次更新都为电力变换技术的发展注入新的活力。作为联系弱电与强电的纽带，电力变换技术提供了控制电功率流动与改变电能形态的有力手段，输出适合其负载的最佳电压和电流，以达到满足工业技术要求和节约能源的目的。电气传动是电力变换技术最重要的应用领域之一。电气传动装置的应用范围小至机器人中精密的、高精度的位置控制，大至流量可调的大型水泵、风机的调速驱动，功率范围从数瓦至数兆瓦。电力电子变流器作为输入功率与电动机之间的接口设备，控制电动机的转速或转子位置，以满足被电动机驱动的机械设备的需要。随着交流电动机调速理论的突破和调速装置（主要是变频器）性能的完善，电动机的调速从直流发电机-电动机组调速、晶闸管可控整流器直流调压调速逐步发展到交流电动机变频调速，而且随着控制技术和控制手段的不断提高，变频调速又由VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）控制的PWM（Pulse Width Molation）变频调速发展到矢量控制（Vector or Field-Oriented Control）、直接转矩控制（Direct Torque and Flux Control--DTC）变频调速，提高了变频器的动、静态特性，使得交流电动机变频调速性能大大提高。在高性能的变频调速控制系统里，转速（位置）闭环控制环节是必不可少的，通常采用与电动机同轴安装的机械式转子速度（位置）传感器，如光电编码器，旋转变压器等，但这些机械式转子速度（位置）传感器有机械安装、使用环境、电缆连接等诸多应用限制，其可靠性受到很大影响。为了克服机械式转子速度（位置）传感器安装带来的种种缺陷、简化硬件系统、减少设备故障率，在矢量控制、直接转矩控制变频调速的基础上又发展了无速度（位置）传感器的变频调速。近年来，这项研究已经成为交流传动领域的一个新的热点问题。
交流传动系统之所以发展得如此迅速，和一些关键性技术的突破性进展有关。它们是功率半导体器件（包括半控型和全控型）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机控制技术以及微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术。为了进一步提高交流传动系统的性能，国内外有关研究工作正围绕以下几个方面展开：
1. 采用新型功率半导体器件和脉宽调制（PWM）技术
功率半导体器件的不断进步，尤其是新型可关断器件，如BJT（双极型晶体管）、MOSFET（金属氧化硅场效应管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的实用化，使得开关高频化的PWM技术成为可能。目前功率半导体器件正向高压、大功率、高频化、集成化和智能化方向发展。典型的电力电子变频装置有电压型交-直-交变频器、电流型交-直-交变频器和交-交变频器三种。电流型交-直-交变频器的中间直流环节采用大电感作储能元件，无功功率将由大电感来缓冲，它的一个突出优点是当电动机处于制动（发电）状态时，只需改变网侧可控整流器的输出电压极性即可使回馈到直流侧的再生电能方便地回馈到交流电网，构成的调速系统具有四象限运行能力，可用于频繁加减速等对动态性能有要求的单机应用场合，在大容量风机、泵类节能调速中也有应用。电压型交-直-交变频器的中间直流环节采用大电容作储能元件，无功功率将由大电容来缓冲。对于负载电动机而言，电压型变频器相当于一个交流电压源，在不超过容量限度的情况下，可以驱动多台电动机并联运行。电压型PWM变频器在中小功率电力传动系统中占有主导地位。但电压型变频器的缺点在于电动机处于制动（发电）状态时，回馈到直流侧的再生电能难以回馈给交流电网，要实现这部分能量的回馈，网侧不能采用不可控的二极管整流器或一般的可控整流器，必须采用可逆变流器，如采用两套可控整流器反并联、采用PWM控制方式的自换相变流器（斩控式整流器或PWM整流器）。网侧变流器采用PWM控制的变频器称为双PWM控制变频器，这种再生能量回馈式高性能变频器具有直流输出电压连续可调，输入电流（网侧电流）波形基本为正弦，功率因数保持为1并且能量可以双向流动的特点，代表一个新的技术发展动向，但成本问题限制了它的发展速度。通常的交-交变频器都有输入谐波电流大、输入功率因数低的缺点，只能用于低速（低频）大容量调速传动。为此，矩阵式交-交变频器应运而生。矩阵式交-交变频器功率密度大，而且没有中间直流环节，省去了笨重而昂贵的储能元件，它为实现输入功率因数为1、输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径。
随着电压型PWM变频器在高性能的交流传动系统中应用日趋广泛，PWM技术的研究越来越深入。PWM利用功率半导体器件的高频开通和关断，把直流电压变成按一定宽度规律变化的电压脉冲序列，以实现变频、变压并有效地控制和消除谐波。PWM技术可分为三大类：正弦PWM、优化PWM及随机PWM。正弦PWM包括以电压、电流和磁通的正弦为目标的各种PWM方案。正弦PWM一般随着功率器件开关频率的提高会得到很好的性能，因此在中小功率交流传动系统中被广泛采用。但对于大容量的电力变换装置来说，太高的开关频率会导致大的开关损耗，而且大功率器件如GTO的开关频率目前还不能做得很高，在这种情况下，优化PWM技术正好符合装置的需要。特定谐波消除法（Selected Harmonic Elimination PWM--SHE PWM）、效率最优PWM和转矩脉动最小PWM都属于优化PWM技术的范畴。普通PWM变频器的输出电流中往往含有较大的和功率器件开关频率相关的谐波成分，谐波电流引起的脉动转矩作用在电动机上，会使电动机定子产生振动而发出电磁噪声，其强度和频率范围取决于脉动转矩的大小和交变频率。如果电磁噪声处于人耳的敏感频率范围，将会使人的听觉受到损害。一些幅度较大的中频谐波电流还容易引起电动机的机械共振，导致系统的稳定性降低。为了解决以上问题，一种方法是提高功率器件的开关频率，但这种方法会使得开关损耗增加；另一种方法就是随机地改变功率器件的导通位置和开关频率，使变频器输出电压的谐波成分均匀地分布在较宽的频带范围内，从而抑制某些幅值较大的谐波成分，以达到抑制电磁噪声和机械共振的目的，这就是随机PWM技术。

2. 应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代控制理论
交流传动系统中的交流电动机是一个多变量、非线性、强耦合、时变的被控对象，VVVF控制是从电动机稳态方程出发研究其控制特性，动态控制效果很不理想。20世纪70年代初提出用矢量变换的方法来研究交流电动机的动态控制过程，不但要控制各变量的幅值，同时还要控制其相位，以实现交流电动机磁通和转矩的解耦，促使了高性能交流传动系统逐步走向实用化。目前高动态性能的矢量控制变频器已经成功地应用在轧机主传动、电力机车牵引系统和数控机床中。此外，为了解决系统复杂性和控制精度之间的矛盾，又提出了一些新的控制方法，如直接转矩控制、电压定向控制等。尤其随着微处理器控制技术的发展，现代控制理论中的各种控制方法也得到应用，如二次型性能指标的最优控制和双位模拟调节器控制可提高系统的动态性能，滑模（Sliding mode）变结构控制可增强系统的鲁棒性，状态观测器和卡尔曼滤波器可以获得无法实测的状态信息，自适应控制则能全面地提高系统的性能。另外，智能控制技术如模糊控制、神经元网络控制等也开始应用于交流调速传动系统中，以提高控制的精度和鲁棒性。

3. 广泛应用微电子技术
随着微电子技术的发展，数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提高，这使得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。目前适于交流传动系统的微处理器有单片机、数字信号处理器（Digital Signal Processor--DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit--ASIC）等。其中，高性能的计算机结构形式采用超高速缓冲储存器、多总线结构、流水线结构和多处理器结构等。核心控制算法的实时完成、功率器件驱动信号的产生以及系统的监控、保护功能都可以通过微处理器实现，为交流传动系统的控制提供很大的灵活性，且控制器的硬件电路标准化程度高，成本低，使得微处理器组成的全数字化控制系统达到了较高的性能价格比。4. 开发新型电动机和无机械传感器技术
交流传动系统的发展对电动机本体也提出了更高的要求。电动机设计和建模有了新的研究内容，如三维涡流场的计算、考虑转子运动及外部变频供电系统方程的联解、电动机阻尼绕组的合理设计及笼条的故障检测等。为了更详细地分析电动机内部过程，如绕组短路或转子断条等问题，多回路理论应运而生。随着20世纪80年代永磁材料特别是钕铁硼永磁的发展，永磁同步电动机（Permanent-Magnet Synchronous Motor--PMSM）的研究逐渐热门和深入，由于这类电动机无需励磁电流，运行效率、功率因数和功率密度都很高，因而在交流传动系统中获得了日益广泛的应用。此外，开关变磁阻理论使开关磁阻电动机（Switched Reluctance Motor--SRM）迅速发展，开关磁阻电动机与反应式步进电动机相类似，在加了转子位置闭环检测后可以有效地解决失步问题，可方便地起动、调速或点控，其优良的转矩特性特别适合于要求高静态转矩的应用场合。
在高性能的交流调速传动系统中，转子速度（位置）闭环控制往往是必需的。为了实现转速（位置）反馈控制，须用光电编码器或旋转变压器等与电动机同轴安装的机械速度（位置）传感器来实现转子速度和位置的检测。但机械式的传感器有安装、电缆连接和维护等问题，降低了系统的可靠性。对此，许多学者开展了无速度（位置）传感器控制技术的研究，即利用检测到的电动机出线端电量（如电机电压、电流），估测出转子的速度、位置，还可以观测到电动机内部的磁通、转矩等，进而构成无速度（位置）传感器高性能交流传动系统。该技术无需在电动机转子和机座上安装机械式的传感器，具有降低成本和维护费用、不受使用环境限制等优点，将成为今后交流电气传动技术发展的必然趋势。

❺ 韶山8型电力机车的发展历史

1989年，中华人民共和国铁道部、中国铁道科学研究院和广州铁路局组成的联合专家组，对广深线旅客列车最高速度提高到160公里/小时进行了前期可行性研究。1990年，铁道部发布《铁计【1990】1号文》，正式将“广深铁路实现旅客列车最高速度160km/h的技术方案研究”列入1990年铁道部科学技术发展项目。同年，铁道部以《铁科技函【1990】474号文》下达了《广深线准高速铁路科研攻关及试验计划的通知》，至此，广深铁路准高速机车车辆、线路工程、信号系统、速度分级控制及安全评估试验等15重点技术攻关研究计划开始全面执行，并将韶山8型准高速电力机车以及东风11型准高速柴油机车、25Z型准高速双层客车、25Z型准高速客车、准高速旅客列车速度分级控制、旅客列车移动电话系统，准高速铁路接触网及受流技术等专题列入“八五”国家科技攻关计划。
1991年，铁道部以《铁科技函【1991】98号》文件下达“关于广深线准高速SS8型电力机车设计任务书的要求”，由株洲电力机车厂与株洲电力机车研究所共同设计，新型准高速电力机车定型为韶山8型电力机车，车型代号SS8。后根据广深铁路的实际要求，于1993年在韶山8型机车技术设计审查会上对设计任务书的细节进行了修正。1993年9月底，根据“客运电力机车转向架研讨会”的要求，经再次修正确定设计指标，机车功率从3200千瓦提高到3600千瓦。 1996年5月至10月期间，经改造后的韶山8型电力机车在铁科院北京环行铁道试验基地进行了型式试验，完成机车称重、受电弓特性、运行阻力、动力学性能、制动系统等方面的测试，最高试验速度达到了187公里/小时。1996年11月，韶山8型电力机车在京广铁路郑武段（郑州—漯河—武汉）间提速试验和动力学性能试验时，正线最高试验速度达到185.3公里/小时，创下当时中国铁路既有线最高运行速度。
1997年1月5日，在铁科院北京环行铁道试验基地进行中国铁路首次时速200公里以上的高速综合试验，由韶山8型机车牵引南京浦镇车辆厂研制的25Z型双层客车，创造了最高试验速度212.6公里/小时的记录，创造了当时的“中国铁路第一速”，时任铁道部副部长傅志寰亦参与了这次试验。1998年6月24日，SS8 0001机车于京广铁路许昌至小商桥区段的实验中达到240公里/小时的速度记录，创下了当时的“中国铁路第一速” 。其后这个纪录虽然在1999年被DDJ1型电力动车组打破，但韶山8型电力机车仍然是中国铁路机车中的最高速度记录保持者。 完成一系列的试验后，株洲电力机车厂在1996年10月至12月开始小批量生产。1997年2月，韶山8型机车通过了铁道部科技成果鉴定。由于当时广深铁路电气化提速改造工程尚未完成，因此首批35台韶山8型机车先于1997年3月交付郑州铁路局郑州机务段，担当京广铁路郑武段的客运列车牵引任务。株机厂根据机车实际运用情况，对机车存在问题进行了改进，提高了机车的可靠性，并于1997年7月正式批量生产。1998年根据《铁道部科技机函【1998】34号》文件的要求加装了DC600V列车供电装置，1999年进行机车双管供风改造。
韶山8型电力机车于2001年停产，共累计生产245台。 韶山8型电力机车是在韶山5型电力机车基础上研制的四轴准高速干线客运电力机车。机车车体采用框架式整体承载全钢焊接结构，车体蒙皮结构使用耐候钢，并使用了有限元分析法进行车体轻量化设计，韶山8型机车的车体重量从韶山5型机车的20.7吨减少到18.1吨。总体布置沿用“韶山”系列电力机车传统的双侧走廊、两端司机室，全车共分七个间隔室，中间为变压器室、然后向两侧依次为l、II端电气室，I、II端机械室，I、II端司机室。主要电器设备以机车最重设备主变压器为中央，其他设备分平面斜对称布置为主，有利于重量平衡。
两端司机室之后车顶各安装一台TSG3 630/25型或DSA-200型高速受电弓（原型车早期采用西门子8WLO126-6YH59型受电弓），其他车顶设备包括空气断路器、高压电流互感器、高压电感互感器、避雷器等。车体底架下安装有两台转向架、两个总风缸、空气干燥器及蓄电池箱。机车采用车体自然通风方式，冷风通过机车侧墙过滤器百叶窗进入车内，经四个风道系统对牵引电动机、变压器及硅整流机组进行冷却。制动系统采用DK-1型电控空气制动机，由机车电空制动机对列车电空制动系统直接控制，以保证列车制动时的平稳性。机车持续功率3600千瓦，最高运用速度170公里/小时，机车总重88吨，轴重22吨。
为减少机车高速运行时的空气阻力，韶山8型机车头型经风洞模拟试验，司机室正面为倾斜角达26.15°的倾斜平面。首130台韶山8型电力机车驾驶室挡风玻璃面积较大，使用厚度12毫米的玻璃。但由于多次发生机车高速行驶途中玻璃被异物击中爆裂，因此由0131号机车开始，两端车窗面积改小以减少受压面积，同时采用了更高强度、厚度达21毫米的玻璃，减低机车在高速行驶期间发生玻璃碎裂的机会，顶灯也作出一些改动以减少风阻。到后来早期出厂的大车窗机车也在厂修期间被改为小车窗。 主电路
韶山8型电力机车是交—直流电传动的单相工频交流电力机车。接触网导线上的25千伏工频单相交流电电流，经受电弓经过主断路器进入机车后，输入主变压器经牵引绕组降压后，由晶闸管相控整流电路转换成直流电，供给六台分两组并联的牵引电动机，使牵引电动机产生转矩，将电能转变为机械能，经过齿轮的传递驱动轮对。机车安装一台TBQ9-5816/25型主变压器，该型变压器采用一体化结构，与平波电抗器、限流电抗器合并安装并共用冷却系统，冷却方式为强迫油循环导向风冷冷却。
机车主电路设计借鉴了6K型电力机车，采用由大功率晶闸管和二极管组成的不等分三段半控桥式相控整流电路，而非韶山5型机车的两段串联（一段半控桥和一段全控桥）相控整流电路，并取消了原来的功率因数补偿装置。在引进8K型电力机车的同时，株洲电力机车研究所也从美国西屋电气公司引进大功率半导体制造技术，被应用于韶山8型机车的晶闸管元件。为扩大机车恒功速度范围，机车可采用晶闸管分路进行无级磁场削弱，实现机车全过程无级调速。由于整流电路不设全控桥，因此机车的动态制动方式由韶山5型机车的再生制动，改为加馈电阻制动，使机车在低速区可以保持较大的制动力，制动功率为2700千瓦。
每台机车装用四台直流牵引电动机，首两台原型车初期试验时采用与韶山5型电力机车相同的ZD107型六极串励直流牵引电动机，额定功率为800千瓦，采用半叠片机座技术、全H级绝缘、电机空心轴架承式悬挂。后来批量生产的韶山8型机车均采用ZD115型牵引电动机，该型电机是采用全叠片焊接机座机构、带有补偿绕组的六极串励直流电动机，额定功率为900千瓦，绝缘等级为全H级，采用轮对空心轴三支点弹性架承式悬挂，冷却方式为强迫风冷。
辅助电路
韶山8型机车的辅助电路采用单—三相交流电系统，使用旋转式劈相机为辅助电路供电，将主变压器辅助绕组供应单相交流电转换成三相交流电，车内各种辅助设备如变压器、整流装置、牵引电动机、制动电阻柜等装置的通风冷却，以及空气压缩机的驱动均采用三相交流异步电动机，电压制式为380伏三相交流电。
供电电路
韶山8型电力机车并设有列车供电功能，在设计时主变压器就预留了列车供电绕组，当初期由于列车供电的条件未成熟，因此早期出厂的机车并未设有供电设备，车头下方的供电插座亦被封闭。至1998年，株洲电力机车厂成功研制了DC600V列车供电系统，并首次安装在韶山8型电力机车上及投入运用。每台机车装备了二套完全独立的列车供电系统，由主变压器供电绕组提供870伏单相交流电，经整流后输出电压600伏直流电，功率为2×400千瓦，采用机车集中整流、客车分散逆变的供电方式，向旅客列车提供空调、取暖、茶炉、照明等供电电源，使列车无需加挂发电车。
首列采用DC600V直供电的25K型客车自1998年10月1日起在北京西—武昌的T79/80次列车上使用，由郑州机务段的韶山8型电力机车担当牵引及供电任务，是中国铁路采用DC600V机车直供电的首次试验。自2005年开始，随着机车直供电技术成熟，配套的DC600V直供电25G型客车、25T型客车的快速普及，早期生产的韶山8型机车也加装了供电系统，至今所有韶山8型机车都配有客车供电装置。 韶山8型电力机车采用微机控制系统取代了韶山5型机车的电子模拟控制。微机控制系统架构模仿自进口的8K、6K型机车，并根据韶山4型0038号机车的使用经验进行改进 ，系统由一个微机控制柜，和装在司机室操纵台上的显示屏及显示控制箱组成。控制系统具有恒流准恒速牵引特性控制、制动系统的恒制动力控制、防空转及防滑行控制、磁场削弱控制、空电联合制动控制、列车供电控制、故障诊断与故障记录等功能。
韶山8型机车在出厂时均使用电磁式继电器等作为控制装置，机车在进行大修时均会改用分布式逻辑控制单元（LCU）作为控制装置，将高低压电气柜、列车供电柜内的有触点继电器改为无触点电路，消除了传统电磁式继电器容易老化和故障的缺点，提高了机车可靠性。韶山8型0010号机车是首台大修安装LCU的车。 机车走行部为两台相同的架悬式二轴转向架。构架采用“日”字形箱形梁焊接结构，轴箱采用弹性双拉杆式定位。一系悬挂装置由螺旋圆弹簧、橡胶垫和垂向油压减振器组成；二系悬挂装置采用高柔圆弹簧及橡胶垫，车体与转向架之间并装有垂向减振器、横向减振器和抗蛇行减振器。牵引力和制动力通过转向架与车体底架间的低位中间推挽式拉杆牵引机构传递。基础制动装置采用单元式单侧双闸瓦制动器；每台转向架上设有一个仿8K型机车的停车蓄能制动装置。
首两台原型车最初仍然沿用与韶山5型电力机车相同的转向架，采用电机空心轴全悬挂驱动装置，其齿轮箱的大部分仍属簧下重量，加上轮径较大达1250毫米，这两个因素使机车的簧下重量稍大，但由于轴重较轻，因而仍然能满足在160公里/小时运行速度下的轮轨相互作用力指标。经改造后定型及批量生产的韶山8型机车，改为采用轮对空心轴六连杆弹性传动装置、单侧直齿六连杆万向节传动。牵引电动机的一端悬挂在转向架的构架上，另一端固定在轮对的空心轴套上，齿轮箱属于簧上重量，簧下重量仅为3吨，改善了机车的动力学性能。 韶山8型机车在出厂时均使用TSG3 630/25型单臂受电弓，使用粉末冶金滑板及直线形状弓头。随着广深铁路于1998年完成电气化工程，广深铁路股份有限公司也从广州中车租用韶山8型机车，并开始安排韶山8型机车牵引广九直通车进入香港。由于TSG3型受电弓的设计标准、滑板材质等方面，与香港九广铁路公司的九广东铁（现港铁东铁线）使用的欧洲标准不同，因此需要进行改造，包括使用曲线形状弓头及碳质材料滑板，其中碳滑板为Ktt机车使用的崇德公司（Schunk）制产品，并由九铁公司为广深公司免费提供。首台改造受电弓于1999年3月装车测试 。改装后韶山8型机车曾于1999年至2002年及2004年用于牵引直通车，但九铁方面当时认为TSG3型受电弓即使更换了滑板和弓头，对其接触网的损耗仍然较大。因此经过双方协商后，广九直通车停止使用韶山8型电力机车，恢复使用东风11型柴油机车牵引。
2000年初，德国斯特曼公司（STEMMANN-TECHNIK）与大同电力机车厂开始进行DSA系列受电弓的合作，由德国引进DSA150、200、250系列受电弓技术、装车运行考验和生产技术准备，2002年11月双方正式达成DSA系列受电弓技术引进的协议。经过国产化的DSA150、DSA200型受电弓采用欧洲标准，具有吸收高频振动的空气弹簧及纯碳滑板，首先于韶山7C型电力机车装车运用，并于2005年起开始在韶山8型电力机车推广运用，替换旧有的TSG3型受电弓。
由于DSA系列受电弓能够符合香港东铁线的技术要求，韶山8型电力机车也再次获批准进入香港。2008年1月起，为配合京九直通车、沪九直通车改用DC600V直供电25T型客车，两对列车开始改用韶山8型机车负责牵引广州东站—九龙（红磡）站区段。2008年1月3日，时隔多年之后再次进港的第一台电力机车为SS8 0191，当日牵引沪九直通车。至2009年5月14日，韶山8型机车开始牵引广九直通车其中16个车次。从2012年12月23日起，韶山8型机车更牵引广九直通车中20个车次。至此，所有直通车介乎广州东站至九龙（红磡）站区段全部由韶山8型机车牵引。截至2012年12月，牵引直通车进入香港的韶山8型电力机车计有：SS8 0141、SS8 0148、SS8 0156、SS8 0163、SS8 0166 、SS8 0173、SS8 0181、SS8 0186、SS8 0191、SS8 0192，共10部韶山8型电力机车。广州机务段实行轮乘制，机车运用并不固定。 主电路瞬间接地，是韶山8型机车较常出现的问题之一，其原因为位于机车下方的牵引电动机常受风雨侵蚀，及清洁电刷等日常工作做得不足而引致的。

❻ 6K型电力机车的发展历史

为采购用于陇海铁路郑宝段电气化铁路的电力机车，中国铁道部于1986年展开了电力机车的国际招标项目，成为继8K型电力机车之后第二种按照中国铁道部招标书要求、通过国际招标引进的中国铁路机车；对于机车选型，主要考虑是要满足近期铁路货运的牵引要求、质量上可靠耐用，并对国产电力机车有借鉴作用 。铁道部通过中国机械进出口总公司向世界著名的机车制造公司发出招标书，参加招标的公司包括瑞典、日本、瑞士等国家的机车制造商 。经过谈判和评标后，中国正式向日本三菱电机和川崎重工业订购85台6K型电力机车，交易总额达240亿日元 。在机车型号中，“6”代表六轴，“K”代表可控硅整流。
6K型电力机车由川崎重工业、三菱电机联合设计制造，三菱电机伊丹制作所提供电气部件，川崎重工业兵库工厂提供机械部分并进行总组装，此外住友金属工业也负责提供车轴 ，川崎重工业内部代号为K6，意为川崎重工业公司第六款出口机车。机车设计图纸经中方审定后，由中方派出人员赴工厂执行监造工作，对机车部件的加工工艺、生产流程、整机组装等进行质量管理 。6K型电力机车为六轴相控交流电力机车，为适应陇海铁路郑宝段部分区段小半径曲线多、坡度大的运行条件，6K型机车选用了Bo-Bo-Bo的机车轴式，有别于中国国产电力机车传统的Co-Co轴式。6K型机车基本继承了日本电力机车的传统设计和技术，其中电气部分参考了日本国铁的ED75型500番台、ED77型电力机车的多段桥相控整流电路；机车车体和转向架等机械部分参考了EF66型、EF81型电力机车的设计。 首台6K型机车于1987年7月底运抵中国，并于同年11月至1988年3月期间对机车进行整车性能的型式试验，这项试验由日方委托铁道部科学研究院，在北京环形铁道进行 。经验收试验后，发现6K型机车有五项部件未能符合合同规定的质量要求，经交涉后日方承认责任并负担赔偿，总赔偿额超过41亿日元 ；其中最显著的问题为牵引电动机故障，首批6K型电力机车投入运行不久，就出现许多牵引电机环火、换向器异常等故障，严重影响了机车的正常运行，最终三菱电机承认了电机结构上存在的缺陷，同意赔偿并更换了所有机车的牵引电机。
80台6K型电力机车于1987年至1988年间分批运抵中国，全部配属郑州铁路局洛阳机务段，担负陇海铁路郑州（郑州北）—洛阳—三门峡西区段的客货列车牵引任务，成为此后20年间该区段的主力电力机车车型之一。至2000年代末，6K型机车不但用于担当陇海铁路郑州北至新丰镇段的货运列车交路，同时还负责华山至洛阳段客运列车交路和洛阳至嘉峰段客运列车交路。2009年12月底，焦柳铁路洛阳至张家界区段电气化改造工程全线完工 ，洛阳机务段从2010年3月起使用6K型、韶山6型电力机车担当牵引洛阳北（关林）至襄樊北间的货物列车，大部分6K型机车从陇海铁路调至焦柳铁路使用。
2013年下半年，由于机车经过长时间运用而老化严重，洛阳机务段开始批量报废6K型电力机车。2014年3月21日，随着嘉峰至洛阳的6918/6919次旅客列车到达洛阳站，亦标志着6K型电力机车完成最后一次牵引任务。6K型电力机车在中国铁路服役的27年间，平均每台机车走行396万余公里。6K型电力机车停运报废后，焦柳线货物列车均改由韶山4型电力机车担当，嘉峰至洛阳的普通旅客列车亦改由HXD3型电力机车牵引。 在1980年代中国从国外引进的8K、6K、8G型三种电力机车车型之中，6K型机车是技术较先进的车型之一；根据中国要求，三种机车均采用Bo二轴转向架为基础、单轴功率800千瓦、最高速度100公里/小时、以发挥牵引力为主的交—直流电传动电力机车。6K型电力机车的Bo-Bo-Bo轴式转向架、C级绝缘复励牵引电动机、多处理器微机控制系统等先进技术对当时中国国产电力机车而言均为国内首见。这些先进技术的引进和国产化，对后来中国国产电力机车发展造成重要影响。
1992年，通过消化吸收6K、8K型电力机车技术，大同机车厂与株洲电力机车研究所成功试制了韶山7型电力机车。韶山7型机车大量采用了6K型电力机车的技术，其Bo-Bo-Bo轴式转向架、复励牵引电动机、Z型低位拉杆牵引装置等均直接借鉴自6K型机车；大同厂并在韶山7型基础上，先后研制了韶山7B型、韶山7C型、韶山7D型等一系列电力机车，以及ZD111、ZD120A型等复励牵引电动机。而株洲电力机车厂通过学习6K型电力机车的主电路系统，将不等分三段桥晶闸管相控调压技术广泛应用于韶山3型4000系、韶山4改型、韶山4B型、韶山6B型、韶山8型等国产电力机车 。此外，6K型电力机车使用的法维莱LV-2600型受电弓，由于重量轻、特性稳定、故障率低，因此也成为国产化的对象，被广泛用于中国“韶山”系列电力机车。

❼ 8.为什么说交流传动机车是机车发展方向

直流机车速度不够快，客运亮与货运量也逐渐达不到要求，交流机车必然要取代直流机车。

1. 以单相交流电能作为动力的电力机车。按牵引电动机的性质又可分为直流传动电力机车和交流传动电力机车两大类。前者采用直流牵引电动机，后者采用交流牵引电动机。采用直流串励牵引电动机的工频单相交流电力机车是世界各国所用电力机车的基本型式。

2. 交流电力机车是随着鼠笼式感应电动机的发明而产生的,略晚于直流电力机车,始于19世纪末期。由于三相交流接触网供电系统过于复杂，交流电力机车最初无法与直流电力机车竞争。

3. 直到20世纪40年代，随着水银整流器、引燃管等整流器件的应用，基本上解决了交流变直流的整流问题，交流电力机车中的直流传动机车才得以发展。60年代，随着电力半导体的应用，这种机车获得了更大的发展。

4. 70年代后期，由于电力半导体已能提供大功率变频装置，使得性能优越的鼠笼电动机电力机车和电动车辆在一些欧洲国家率先获得应用。80年代，大功率可关断电力半导体的出现，以及微机技术的应用，交流电力机车的性能变得更完善、更优越。

❽ 机车的历史沿革

世界上最早出现的机车是蒸汽机车，以后又出现电力机车、柴油机车、燃气轮机车。
蒸汽机车的发展 1803年英国的特里维西克制造出第一台在轨道上行驶的蒸汽机车；1814年，英国的斯蒂芬森制造出一台 5吨重的“皮靴”号蒸汽机车，这通常被认为第一台成功的机车。但真正在铁路上使用，并为现代蒸汽机车奠定基础的，是斯蒂芬森父子设计者建造的、并于1829年在比赛中获奖的“火箭”号蒸汽机车，它行驶速度达58公里/小时，创造了当时地面行驶车辆的最高速度。
1831年，美国土木工程师杰维斯首次在机车前部试装一引导转向架，使机车能够在弯道上安全行驶；1836年美国坎贝尔设计一台两轴引导转向架两轴联动的机车，但这一设计并不成功，直到同时代的机械工程师哈里森进行了加装车轴均衡机构的改进后，才成为完善的机车。不久这辆机车便成为美国的标准型机车，并命名为“美国人”，被广泛应用到19世纪90年代。该型999号机车于1893年创造了181公里/小时的当时最高速度。
为了提高饱和蒸汽的利用率、加大机车的牵引力，并能更好地通过弯道，如雀1888年瑞士造出第一台关节复胀机车，由工程师马勒设计，称马勒型机车。1904年美国引进并在山区使用了马勒型机车，后改为单胀式，制造出最大的蒸汽机车2-4-4-2型。
进入20世纪，采用过热蒸汽的蒸汽机车迅速推广，这时的机车已向大蒸发量、大尺寸、大锅炉的大型化发展。中国于1881年制出自己的第一台蒸汽机车“中国火箭”号，运行于唐山-胥各庄铁路。
蒸汽机车虽经100多年的发展，但运用热效率只有6%左右，加上保养维修量大、污染严重、日运行里程短，因此逐渐被热效率高、运用率高的电力机车和柴油机车取代。美国于1960年、英国于1968年、法国于1972年、日本于1975年、德国和前苏联均于1977年、中国于1992年相继停止使用蒸汽机车。
电力机车的发展 1835年荷兰的斯特拉廷和贝克尔两人，试制了以电池供电的两轴小型铁路电力机车；1842年，苏格兰的戴维森制造出一台由40组电池供电的标准轨距的电力机车；1879年，德国的西门子设计制造了一辆小型电力机车，电源由机车外部的150伏直流发电机供给，并通过两轨道和其中间的第三轨道向机车输入，电力机车首次成功行驶。
1890年英国伦敦首次用电力机车在5.6公里长的一段地下铁道上牵引车辆。1895年美国的巴尔的摩铁路隧道区段采用的干线电力机车，功率为1070千瓦。20世纪初，欧洲有几个国家曾建成几段以三相交流电供电的电气化铁路。
20世纪初，电力牵引的优越性已被公认，到20年代末，几乎每个欧洲国家都已有电气化铁路。因三相交流供电系统和机车变流装置复杂，电力机车逐渐趋向采用工频单向交流电。50年代以后，随着大功率汞弧整流器和引燃管整流器的出现，特别是硅二极管整流器的出现，促进了采用工频交流电的电力机车的发展。
70年代以来，干线电力机车向大功率、高速度、耐用方向发展。客运电力机车的速度已从每小时160公里提高到200公里。中国1958年制成了第一辆以引燃管整流的“韶山”型电力机车，1968年又改用硅整流器成功，制成“韶山-1”型电力机车。
内燃机车的发展 在柴油机车出现之前，1906年美国制造出电力传动的汽油动车。1913年瑞典制造出电力传动的柴油动车，这些动车与柴油机车的构造类似。1924年苏联用一台735千瓦潜水艇柴油机，制成一辆电力传动的柴油机车。1923年美国制成220千瓦的电力传动的柴油机车。
到了二十世纪30年代初，柴油机车进入了试用和实用阶段、功率多在一千千瓦以内，主要以调车机车为主。到30年代后期，出现了单节机车多节联挂的干线客运柴油机车。
柴油机车的运行表明，它的经济效益比同等功率的蒸汽机车高得多。1945年以后，柴渣握早油机车进入大发展的阶段。柴油机上多配装废气涡轮增压系统，功率普遍提高。中国东北地区在30年代曾试用柴油机车，1958年开始制造巨龙号内燃机车，
燃气轮机机车的发展 最早的燃气轮机车是从使用复式燃气轮机开始的。1933年瑞典制成了480千瓦的自由活塞燃气轮机车；1951年法国先后制成735千瓦和1770千瓦自由活塞燃气轮机车；1954年前苏联制造了2210千瓦的自由活塞燃气轮机；1941年，瑞士首先制造出开式燃气轮机车；40年代末和50年代，英国、美国等制造出不同功率的开式燃气轮机车。
最早发明的机车是皮哪蒸汽机车，它利用蒸汽机代替畜力牵引轨道上的车辆。以后出现的各种机车也是在新型动力机问世后研制出来的。继蒸汽机车之后依次出现的几种机车是：电力机车、柴油机车、燃气轮机车。
1804年英国人特里维西克创造出第一台蒸汽机车。1829年制造的“火箭”号机车奠定了现代蒸汽机车的基本形式，后来在构造和效率方面作了不断改进。为适应运输需要制造出各种用途的蒸汽机车，又不断向大功率、大牵引力和高速度发展，到20世纪30～40年代达到高峰。
1879年首次制成应用第三轨供直流电的小电力机车。19世纪90年代有些国家便在地下铁道、大城市市郊铁路和干线长隧道区段应用电力机车。到20世纪20年代末，不少国家已有电气化铁路，大多采用架空的接触网供直流电。50年代，大功率引燃管式整流器和60年代大功率半导体整流器件问世后，工业频率交流电力机车得以迅速发展。这种机车功率增大，性能显著改善，虽然基本建设投资较大，但经济效益高，可以用在运输繁忙的电气化铁路干线上。
1923年柴油机车制成试用，1925年正式应用。初期因柴油机功率不大，多用于调车作业；后来有了1000千瓦左右的机车用柴油机，便制造出干线用机车，由两节或多节联挂。从运用结果表明它比蒸汽机车优越。50年代就迅速推广开来，功率也逐渐增大。
1941年制造燃气轮机车，1943年首次在铁路上运用，有少数国家在做试验性运用或小批量正式运用后停用。虽未大量采用，但有发展前途。
蒸汽机车构造简单，成本低廉，坚固耐用，在铁路上原占主导地位。但因经济效益不高和排烟污染环境而逐渐被柴油机车和电力机车取代。美国于1960年，英国于1968年，法国于1972年，日本于1975年，联邦德国和苏联均于1977年相继停用。虽有不少国家仍在使用，但担负的运量比重日益缩小。 机车可按所采用的动力装置、用途和走行部形式分类。
按动力装置分类，可分为两类。
①热力机车：
所装的原动机属于热机，如蒸汽机车、柴油机车、燃气轮机车等。这类机车都携带燃料和水，是自带能源的机车，能独立地行驶，只要有合适的轨道和添加燃料与水的设备，就能运行。但机车重量和外形尺寸分别受轴重和铁路限界的约束，不能造得过重过大，因而装于机车内的动力装置的重量和尺寸也受到约束。
柴油机和燃气轮机均属内燃机，装用这两种原动机的机车称为内燃机车。我国主要有东风内燃机车（DF）。柴油机车安装用的传动装置的传动方式，又可分为机械传动柴油机车、电力传动柴油机车和液力传动柴油机车；燃气轮机车也是如此。
②电力机车：
一种由外部电站输给沿铁路的变电所，再经轨道上空的接触网或铺设于轨道一侧的第三轨供给电能的机车。供电容量不受额定功率限制，因此，它具有功率大，短时过载能力强，运行速度高，加速快，牵引力大，没有排烟排气污染环境等优点，适用于运输繁忙或坡度大、隧道长的铁路线上，尤其适用于大城市城郊运输和地下铁道运输。但这种机车只能运行于架有接触网或铺设第三轨并供电的线路上，不如热力机车机动灵活。电气化铁路还对附近电信通信有干扰。因为要架设接触网或铺设第三轨以及每隔一定距离设置变电所等，所以基本建设投资较大。我国主要有韶山电力机车（SS)。
按用途分类，可分为五类。
①客运机车：
牵引客车车列的机车，需有较高的运行速度和起动加速度，并能作长距离运行，但牵引力不一定要很大。
②货运机车：
牵引货车车列的机车，须有相当大的牵引力，能作长距离运行，但运行速度不必很高。
③客货通用机车（或通用机车）：
牵引重的（辆数多的）客车车列或较轻的快速货车（装鲜活货、冷藏货等）车列，其性能介于客运机车和货运机车之间。
④调车机车：
在车站内或编组站（场）用于车列的解体和编组，如牵出、转线和车辆的取送等作业的机车。这种机车起动和停车频繁，正向和反向行驶频繁，应有足够的粘着重量、牵引力、起动加速度，必要的功率和良好的换向性能，运行速度可更低些。调车机车有站内调车机车和编组站调车机车两种。前者适用于车站进行客车车列或部分货车车列的摘挂和牵出作业，也适用于工矿企业厂内运输，所需功率较小；后者适用于编组站（场）进行车列解体、编组和牵出作业，也可兼作短途运输。
⑤工矿机车：
担任采掘、冶金、石油、化工、森林等企业内部运输和工厂内部运输的机车。一般说功率比铁路干线用的机车小，速度要求也不高，但须有足够的牵引力。在某些特殊工厂运输用的机车还须有防火、防爆等设施。为此，有几种专门设计的机车，如：压缩空气机车，以压缩空气贮气罐代替蒸汽机车锅炉，将压缩空气降压输至汽缸工作；无火蒸汽机车，又称蓄蒸汽机车，实际是无火箱的常规蒸汽机车，是将有一定压力和相应温度的饱和蒸汽和饱和水储于保温的锅炉内降压输至汽缸工作；蓄电池机车，自身携带蓄电池供电给牵引电动机来驱动车轮的电力机车。
按走行部形式分类，可分为两类。
①车架式机车：
机车的动轴以固定位置装于刚性车架。蒸汽机车的动力通过摇杆、连杆驱动各动轮；不少小型柴油机车的动力是通过变速齿轮箱输出齿轮轴两端所装的曲拐销以连杆驱动动轮。这种走行部有结构简单、造价低廉等优点。但固定轴距（装在刚性车架上的最前轴和最后轴按轴心计算的水平距离）长，通过曲线线路较困难，不宜于高速行驶，因此蒸汽机车的动轮前部装有导轮转向架，后部装有从轮转向架，但这种机车仍属车架式机车。
②转向架式机车：
机车车架两端各由一台可平旋的转向架支撑。两台转向架与车架相连接，并将动轮产生的轮周牵引力传递给车架和车钩。电力机车、柴油机车和燃气轮机车都采用这形式。每台转向架可装2～4根轴，一般装2～3根轴。转向架各轴通常均为动轴，电力传动机车的动轴几乎都是单独驱动的，只有单牵引电动机车转向架和液力传动机车转向架的动轴是联动的（成组联合驱动的）。机车各转向架都可沿曲线线路平转，固定轴距短，易于通过曲线线路，加之弹簧悬挂系统完善，因而运行平稳，利于高速行驶。
按车体形式分类，可分为两类

罩式车体：一般多用于调车机车、矿工机车等，也有一些干线货运机车采用这种车体。我国所生产的东风2、东风5和东风7以及从美国所进口ND5型机车均属于罩式车体。它在车架中间有一座”小房子“，除了司机室外，还把机器罩起来，需要时才打开罩。
棚式车体：一般多用于干线机车，将机器和过道同时罩起，司机可以看到机器，听到他的响声。

❾ HXD3A电力机车的发展历史

HXD3A型电力机车是在HXD3型电力机车设计制造技术平台的基础上，借鉴了HXD3C型电力机车的成熟技术，开发研制而成的交流传动货运通用电力机车。机车牵引系统采用交—直—交流电传动、水冷IGBT牵引逆变器、变频异步牵引电动机、分布式网络控制系统，单轴功率1200千瓦，额定总功率为9600千瓦，最高运行速度为120公里/小时