HXD1D型电力机车是6轴7200kW交流传动准高速客运电力机车，由株洲电力机车有限公司于2011年完成设计。 机车运行速度160km/h，采用大功率IGBT（A）水冷变流器、大功率异步牵引电机、卧式主变压器、微机网络控制系统、弹性全悬挂转向架、独立通风等技术。

2008年起，我国高速动车组发展迅速，但在中国铁路的客运形式仍以机辆模式为主，以机车牵引式的旅客列车在全国范围内还将长期存在。

长期以来，我国客运电力机车发展停滞不前，160km/h级别的主要车型仍以2000年前后研制的SS8、SS9、SS9G、SS7E等交直传动机车为主，其牵引功率受到了一定限制，且车型开始老化，需要逐步退役。为了填补机车空缺以及适应客运市场的发展，2011年开始，我国主要机车制造企业开始着手研制新型时速160-200km/h级别的客运交流传动电力机车。新型客运电力机车的要求是运行速度在160

对此，由南车株洲电力机车有限公司根据HXD1C平台研发出HXD1D型准高速交流传动电力机车。由北车集团大连机车车辆有限公司在HXD3、HXD3B的基础上研发出HXD3D型准高速交流传动电力机车。两型机车定为中国第一批准高速代交流传动电力机车。

2011年，南车株洲电力机车有限公司根据市场需求 ，自主创新研发了200km/h的6轴客运交流传动电力机车。设计上借鉴HXD1B、HXD1C型机车的成熟技术及部件，并根据实际运用经验进行优化设计。值得注意的是，机车除了装有LKJ2000监控系统外，还预留CTCS-2设备安装空间和接口。但是可惜机车并没有投入试验与实际运用，一直摆放在在南车株洲电力机车研究所有限公司轨道电力牵引技术中心门口。但可以说是成为了HXD1D型机车的原型车。

随后，根据2011年铁道部科技研究开发计划，南车株洲电力机车有限公司、株洲南车时代电气股份有限公司和南车株洲电机有限公司等单位在和谐型大功率交流传动机车平台上，研发了HXD1D型160km/h交流传动电力机车。

HXD1D型机车研究项目在2011年8月启动。

2012年3月首台样车下线。2012年3月至6月，机车在株洲厂、北京环形铁道、郑州局内焦新线、太焦线及京广线进行了相关试验，并于同年7月通过铁道部门的实用评审。

2012年8月开始，HXD1D型机车开始进行30万公里运行考核试验。期间牵引X103/4次行包快运、武深特快客车T95/6次以及武昌-上海南的Z25次直达特快列车。

2013年8月17日，HXD1D型电力机车已累计安全运营32万公里，能适应零下40摄氏度至40摄氏度区间的气候条件，以及风、雨、雪、盐雾、粉尘等复杂运行环境。

2013年9月12日，HXD1D号机车编入上局沪段，同时0001号车回厂拆解分析，0002临时编入武局南段继续牵引X103/4次。机车采用了新的车头涂装，由原来的“黑脸”变成了“黑红脸”。

2014年7月19日，中国铁道学会科学技术奖评审委员会会议在京召开。“时速160公里HXD1D型交流传动六轴快速客运电力机车”被授予2013年度中国铁道学会科学技术奖特等奖。

（1）机车充分考虑空气动力学等因素。流线型的机车外形具有良好的空气动力学性能，而且简洁、美观。车体采用整体承载结构型式，根据客运机车的特点采用轻量化设计，优化主承载结构、合理进行部件结构重量分配，降低机车轴重。

（2）机车配备了包括微波炉、冷藏箱、热水壶、卫生间等完备的生活设施，乘务员运用条件更加舒适。

（3）采用完全自主创新研制的160km/h速度等级的ZED160-C0型转向架，具有优良的动力学性能，平稳性指标优于客运直流机车同轴式转向架。为了确保高速运行时的稳定，首次采用驱动单元弹性悬挂方式，牵引装置采用低位推挽牵引杆，以提高机车的粘着重量利用率。

◆架构采用低合金钢板箱型焊接“目”字形结构。

◆转向架驱动系统采用先进的弹性架悬结构，即电机一端通过单个橡胶关节悬挂于构架横梁，另一端通过两根吊杆悬挂于构架横梁，使驱动系统大部分的横向惯量及摇头惯量与整个架构（T1，鼠标放置在词条上即显示解释，下同），从而降低了簧间质量的横向惯量和摇头惯量，使得机车运行时具有良好的动力学性能；牵引电机采用顺置布置方式，可提高机车黏着利用率。驱动系统采用成熟可靠的空心轴六连杆传动装置、单侧圆柱直齿传动、大功率交流牵引电机以及承载式铸造铝合金齿轮箱，大齿轮传动轴承采用国内自主研制的圆柱滚子轴承。轴箱轴承采用进口的整体式免维护的圆柱滚子轴承。

◆齿轮传动比为103/22

◆牵引装置采用推挽式低位牵引杆，安装在转向架牵引横梁和车体之间。牵引杆由牵引外筒、牵引杆身和牵引杆端头组成。牵引杆两端通过牵引橡胶筒和牵引内筒与基座相连，带有厚橡胶层的牵引橡胶筒满足车体和转向架之间的相对运动，有效传递牵引力和制动力，同时起到减振降噪作用。

◆采用整体车轮。车轮踏面采用JM3磨耗型踏面。轮对采用单轴箱拉杆定位，结构简单，横向、纵向刚度相对独立。

◆一系悬挂由钢弹簧、垂向减振器、橡胶垫组成。一、三轴装有垂向减振器。二系悬挂采用高圆螺旋弹簧加橡胶垫结构，装有垂向减振器、横向减振器、抗蛇行减振器。

◆基础制动采用轮盘制动。

（4）牵引能力强。单机牵引20节客运车辆，运营速度最高160km/h，并保有加速度大于0.05m/s。在切除一个牵引电机的情况下，可以实现千分之20坡道启动。单机牵引20节客车，从0km/h加速到160 km/h所花时间只有4轴直流客运机车的四分之一；6轴直流客运机车的二分之一。

（5）机车主电路采用3.3kV/1200A的IGBT元件，在控制上采用单轴控制技术，粘着利用率高。牵引变流系统采用了主辅一体化设计，应用了基于IGBT的牵引变流器主辅集成技术，实现机车在自动过分相时辅助机组不断电，其中辅助逆变器与牵引变流器共用中间直流环节，压缩了体积。辅机采用无级闭环控制，效率高，节能降噪。

机车设置两台牵引变流器柜，每台牵引变流器向一个转向架的3台牵引电机和辅助设备供电， 每台变流器的主电路采用二电平三重四象限PWM整流器、3个VVVF逆变器以及1个辅助变流器组成供电单元。每重四象限PWM整流器和一个逆变器组成一个独立的供电单元，为一台牵引电机供电。每个主电路单元有独立的充电短接回路、固定放电回路。当其中任意一个主电路单元故障时（四象限PWM整流器或逆变器），断开相应的隔离开关和充电短接开关，将该故障单元切除，其余两个单元正常工作。机车只损失1/6 的动力，从而将故障造成的影响降至最低。

（6）主变压器采用卧式变压器，二次滤波电抗器及列车供电电抗器集成在主变压器中，采用2路油循环对主变压器进行冷却。具有重量轻、体积小、容量和功率大等优势。同时具有完善的保护功能。机车安装了DC600V列车供电系统，供电功率为2×400kW。当一组故障时，另一组可以维持供电。

◆主变压器次边设有6个牵引绕组和2个辅助绕组。6个牵引绕组用于给2台变流器中的6个四象限变流器供电；2个辅助绕组用于给列车供电系统供电。

◆主变压器中还安装有4个电抗器， 其中2个为谐振电抗器，分别与2台牵引变流器中的二次谐振电容器一起构成二次谐振电路。另外2个为列车供电电抗器，其与列车供电的电容一起，为列车供电输出电流进行滤波和平波，保证列车供电的电源品质。

◆为保证主变压器安全运行， 变压器上装有压力释放阀保护装置和温度传感器、油流继电器和油位表等监视装置。

（7）牵引电机为交流异步电动机，型号为YQ-1224，功率1200kW。主要由定子、转子、端盖和轴承等部件组成。定子主要由定子铁芯、定子压圈、筋板、定子线圈等部件组成，转子主要由导条、端环、转子压圈、转子铁芯和转轴等部件组成。电机非传动端采用球轴承，传动端采用圆柱滚子轴承，轴承采用绝缘轴承，能有效地防止电流腐蚀，运行可靠。轴承密封采用无接触式迷宫结构。

在定子铁芯齿中安装有温度传感器，用于监控定子绕组温度，保证电机的安全运行。牵引电机的转速测量及转向确定是由装在电机非传动端的双通道速度传感器完成的。

（8）机车高压安全联锁系统由受电弓气路联锁装置、高压接地开关和三级安全联锁钥匙箱及相关门锁及钥匙组成。

◆ 受电弓气路联锁装置通过对受电弓升弓气路的开通/关闭对受电弓的升弓和降弓动作进行限制。接地开关能对网侧电路进行接地，当接地开关从“开” 位转到“合” 位进行转换时，能保证受电弓已经降下，受电弓供风中断，并且受电弓供风管路中的风压已经排出； 当接地开关处于“合” 位时， 受电弓供风管路被中断，受电弓不能升起， 主断路器不能闭合。

◆ 机车车顶门、安装有高压设备的屏柜入口门及手动高压隔离开关有可靠的安全装置， 并与联锁钥匙箱和接地开关有联锁，只有当接地开关处于“合”位时，才可能打开机车车顶门和安装有高压设备的屏柜入口门，对手动高压隔离开关进行操作。当机车车顶门、安装有高压设备的屏柜入口门打开时， 及操作手动高压隔离开关时，接地开关必须在“合”位，受电弓不能升起，主断路器不能闭合。只有当机车车顶门、安装有高压设备的屏柜入口门都关闭了，才能断开接地开关，升起受电弓。

（9）机车装有两台TSG15B受电弓，受电弓额定速度为200km/h。弓内设置自动降弓保护装置， 当弓网故障时，可自动降弓保护。为提高机车可靠性，机车上设置两台高压电压互感器，安装在机车车顶，（T2）原边绕组并联在高压隔离开关和受电弓之间。

（10）机车采用微机控制系统。控制系统具有控制、诊断、监测、传输、显示和存储功能，控制网络符合IEC61375标准。机车还具有重联控制及显示功能。司机室装载了4个摄像头，1个负责监测前方路况，2个负责记录司机操作过程便于故障查找，1个监测司机视网膜，提醒司机集中注意力。

（11）采用新型空气制动系统。

机车采用CCB II型制动机。CCB II型制动机由德国克诺尔集团（knorr-bremse）研发，是一种基于网络的电空制动系统。系统由五个主要部件组成，电空控制单元（EPCU）、集成处理模块（X-IPM）、电子制动阀（EBV）、机车司机室显示模块（LCDM）、继电器接口模块（RIM）。

部分采用我国自主研发的DK-2型制动机是一种具有微机模拟控制、网络通讯、故障智能诊断等信息化功能的机车电空制动机。能实现列车自动制动与机车单独制动、空电联合制动、断钩保护、列车充风流量监测、无动力回送、制动重联、列车电空制动、列车速度监控配合等基本功能。系统具备单机自检、故障诊断、数据记录与存储等功能，具备MVB、CAN等网络通讯接口。

2015年5月4日，第四代“周恩来号”机车——HXD1D-1898，于2015年5月4日在上海铁路局上海机务段正式上线运行。这是“周恩来号”机车自1978年1月首次命名以来的第四次换型。前三任机车为DF3-0058、DF4-2156和DF11-1898。

T1：耦合——耦合是指两个或两个以上的体系或两种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合起来的现象。 解耦就是用数学方法将两种运动分离开来处理问题。

T2：高压电压互感器——是用来检测机车接触网电压的电器设备，每台高压电压互感器具有两组次边输出，变比为2V，次边输出使用熔断器保护。正常工况，只有一台高压电压互感器次边经继电器输出给控制系统， 一组将检测信号送入牵引变流器的控制单元，作为牵引变流器控制和网压监测保护使用，另外一组为电度表和网压表提供电压信号。当一台高压电压互感器故障后，通过操作高压隔离开关隔离故障高压电压互感器，机车控制系统自动控制继电器切换到另一台高压电压互感器次变输出，保证机车正常输出网压信号和能耗检测信号。

（2015年3月16日发布详细版）（2015年5月5日更新“周恩来号”图片）（2015年10月27日更新卫生间图片）
（2015年12月9日更新图片）

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