和諧1B型電力機車

2004年，中華人民共和國國務院常務會議通過了《中長期鐵路網規劃》，並對研究通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”。根據國務院確立的上述方針，國家發改委與中華人民共和國鐵道部於2004年7月聯合下達了《大功率交流傳動電力機車技術引進與國產化實施方案》，正式開始了新型交流傳動電力機車的採購過程。2004年12月，德國西門子交通技術集團和南車株洲電力機車有限公司獲得了180台HXD1型雙節八軸9600千瓦大功率交流傳動電力機車的訂單。

南車株機廠內已完成組裝的HXD1B型機車

為解決中國鐵路運輸運能問題、實現中國鐵路幹線貨運重載、快捷運輸的目標，中國鐵道部於2006年6月制定了六軸9600千瓦大功率交流傳動電力機車的技術方案並確定了項目執行模式。經過一年多的技術談判，2007年8月18日，中國鐵道部與南車株洲電力機車有限公司和西門子交通技術集團在長沙簽署了1200台和諧型大功率交流傳動六軸9600千瓦貨運電力機車採購意向書，總額近300億元人民幣，並正式簽訂了其中500台的購銷合同，新機車被定型為HXD1B型，其中“HX”是“和諧”的漢語拼音首字母縮寫、“D”代表電力機車、“1”代表株洲電力機車公司的生產廠商代號，通稱為“和諧”1B型電力機車。根據合同規定，該型貨運機車由南車株洲電力機車有限公司負責進行整車設計，而牽引系統的項目設計工作以及主要牽引系統部件的生產，將由位於德國的西門子愛爾蘭根及紐倫堡工廠進行，並向中國國內廠家提供相應核心部件的技術轉讓以實現國產化，整台機車將在中國湖南的株洲電力機車有限公司組裝生產。

HXD1B型電力機車是在HXD1型電力機車設計製造技術平台的基礎上，為滿足中國鐵路重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。機車軸式Co-Co，軸重25噸，車體外觀設計參照了西門子為丹麥國鐵提供的EG 3100型電力機車；牽引系統採用交—直—交流電傳動、水冷IGBT牽引逆變器、變頻非同步牽引電動機、“SIBAS 32”微機控制系統，單軸功率1600千瓦，額定總功率為9600千瓦，能夠在平原地區單機牽引5500～6000噸貨物列車，最高運行速度為120公里/小時，具有持續牽引功率高、粘著利用高、最大恆功速度高、環境適用溫度範圍廣等優點。在研製過程中，南車株機與中南大學、湖南大學、西南交通大學等高等院校以及和株洲南車時代電氣股份有限公司、中國鐵道科學研究院等研究院所進行廣泛的技術合作，並引進了六軸大功率電力機車的系統集成及配套、大容量牽引變壓器、大功率牽引電動機、牽引變流器、三軸轉向架、重載車體設計以及電空制動系統等核心技術。

2009年1月16日，首台HXD1B型電力機車在株洲廠下線。機車出廠后被送往中國鐵道科學研究院北京環形鐵道試驗基地進行型式試驗和綜合性能試驗；同年4月，HXD1B型機車先後在太原鐵路局管內北同蒲鐵路湖東到原平區間、北京鐵路局管內京哈鐵路雙橋到豐潤區間成功通過5000噸模擬載重試驗；同年5月，HXD1B型0002號機車在北京鐵路局管內京哈鐵路進行了動力學性能試驗，最高試驗速度達到132公里/小時。

首批5台HXD1B型電力機車於2009年7月1日交付武漢鐵路局江岸機務段運用，擔當京廣鐵路武漢北至鄭州北區間的重載貨物列車牽引任務。2009年9月30日，南昌鐵路局向塘機務段開始配屬HXD1B型電力機車，擔當京九鐵路向塘西至阜陽北區間的重載貨物列車牽引任務。2010年10月，鄭州鐵路局鄭州機務段也開始配屬HXD1B型電力機車，擔當隴海鐵路鄭州北至徐州北區間的重載貨物列車牽引任務。

2012年8月，南車株洲電力機車有限公司與上海鐵路局簽訂了150台HXD1B型電力機車的銷售合同，總金額約33.5億元人民幣

HXD1B型電力機車是六軸大功率幹線貨運用電力機車，車體採用整體承載結構及模塊化設計，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；車內設備採用兩側屏櫃化斜對稱布置，並設中間貫通走廊。每台機車車頂設有兩台由株洲九方電器設備有限公司製造的TSG15B型單臂式受電弓，其他車頂外置設備包括真空斷路器、接地開關、避雷器、高壓連接器等高壓設備。牽引變壓器採用卧式懸掛結構，與蓄電池、總風缸一同吊裝於車底中部。機車採用車體獨立通風方式，從側牆上部進風百葉窗吸入冷風，向發熱部件冷卻后從車底排出，並維持機械間呈微正壓，改善機車防塵效果及防寒性能。機車軸式為Co-Co，持續功率為9600千瓦；機車軸重為25噸。

HXD1B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。接觸網導線上的25千伏單相工頻交流電電流，經受電弓、主斷路器進入機車后再輸入主變壓器，交流電經過主變壓器的4個牽引繞組降壓后，經過4組四象限脈衝整流器整流為直流電，然後向兩組並聯工作、電壓為3700伏的中間直流迴路供電，再由6組牽引逆變器轉換成三相交流電輸出，每組逆變器向一台非同步牽引電動機供電，實現機車的軸控驅動，使牽引電動機產生轉矩，將電能轉變為機械能，經過齒輪的傳遞驅動輪對。

HXD1B型機車採用了株洲西門子牽引設備有限公司研製的VVVF牽引變流器，其中四象限整流器和PWM逆變器均由相同的水冷IGBT變流模塊（6500V/600A）組成。牽引電動機採用由西門子公司研製的1TB2822-0SF02型鼠籠式三相非同步牽引電動機，額定功率為1633千瓦，冷卻方式為強迫通風，採用直接轉矩控制（DTC）。

HXD1B型機車的變流器採用集成結構，將主變流器和輔助變流器集成在一起，同樣由中間直流環節供電。每節機車採用二個IGBT輔助逆變器供應三相交流電源，正常情況下其中一個為恆頻恆壓變流器（CVCF），為牽引電動機通風機和油水冷卻塔風機供電；另一個為變頻變壓變流器（VVVF），向水泵、油泵、蓄電池充電機等設備供電。

HXD1B型電力機車裝載了西門子公司開發的“SIBAS 32”32位微機控制系統和列車通信網路（TCN），並安裝了克諾爾公司的“CCB II”微機控制電空制動系統。“SIBAS 32”系統採用集散控制模式，由中央控制單元（CCU）、牽引控制單元（TCU）、輔助控制單元（ACU）、液晶顯示屏（HMI）和外設智能介面（KLIP）構成，並採用兩級網路控制系統進行數據通信，由絞線列車匯流排（WTB）和多功能車輛匯流排（MVB）兩級網路構成，使機車控制系統具有控制、監測、傳輸、故障診斷、顯示和存儲功能；主逆變器由TCU控制，CCU負責對機車進行全面管理，機車內所有電子控制裝置、顯示器等都通過MVB相連，兩台或以上重聯機車之間的通訊則通過WTB實現。

機車走行部為兩台完全相同的ZED120—Co型三軸轉向架，轉向架構架採用鋼板焊成箱形結構的“目”字型構架，輪對軸箱採用單拉杆定位。一系懸掛採用螺旋彈簧配垂向油壓減震器；二系懸掛為高撓螺旋圓彈簧及橡膠墊，配橫向油壓減振器。牽引力或制動力通過中間低位推挽式雙斜拉杆牽引裝置傳遞。牽引電動機採用滾動軸承抱軸式半懸掛、單邊剛性斜齒傳動。基礎制動裝置為輪盤制動；停放制動裝置為單元制動器。