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HXD1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]]，由两节完全相同的单端司机室四轴机车通过内重联环节连挂成八轴机车，成为一完整系统。司机可在任何一端司机室对两节机车进行控制，两节机车之间并设有中间走廊连通，车顶设有25千伏高压连接线。机车车体采用全钢框架结构的中央梁承载方式，司机室呈微流线型外形。车内设备采用模块化结构、两侧屏柜化布置，并设中间贯通走廊。每节机车后部车顶设有一台由株洲九方电器设备有限公司制造的TSG15型单臂式受电弓，其技术由西门子旗下的MWW公司提供 <ref>[https://www.douban.com/group/topic/7868512/ 和谐型货运电力机车]，豆瓣， 2009-9-2</ref> ；其他车顶外置设备包括[[真空断路器]]、[[接地开关]]、[[避雷器]]、[[高压连接器]]等高压设备。[[牵引变压器]]采用卧式悬挂结构，与[[蓄电池]]一同吊装于车底中部。机车采用车体独立通风方式，从侧墙上部进风百叶窗吸入冷风，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9600千瓦；机车标准轴重为23吨，并可以通过增加压铁提高到25吨。

HXD1型电力机车装载了西门子公司开发的“SIBAS 32”32位微机控制系统和列车通信网络（TCN），并安装了“Locotrol”多机牵引无线同步控制系统和克诺尔公司的“CCB II”微机控制电空制动系统 <ref>[https://www.doc88.com/p-9019312530737.html 和谐型系列电力机车电气系统特点分析]，道客巴巴， 2014-12-20 </ref> 。“SIBAS 32”系统采用集散控制模式，由中央控制单元（CCU）、牵引控制单元（TCU）、辅助控制单元（ACU）、[[液晶显示屏]]（HMI）和外设智能接口（KLIP）构成，并采用网络控制系统进行数据通信，由绞线列车总线（WTB）和多功能车辆总线（MVB）两级网络构成，使机车控制系统具有控制、监测、传输、故障诊断、显示和存储功能；主逆变器由TCU控制，CCU负责对机车进行全面管理，每节机车内所有电子控制装置、[[显示器]]等都通过MVB相连，两节机车之间以及重联机车之间的通讯则通过WTB实现。