共和国的火车头——那些中国自主生产的铁路机车

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:06

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:06

首批购买的NJ2在机务段整装待发，这是最初的白色涂装

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:06

NJ2车身采用内走廊结构，机车为单端驾驶室，多机重联时，司机从本务机车控制所有重联机车。装用一台GE公司制造的7FDL型16缸V型柴油机，功率为3800 千瓦。机车装有燃油电子喷射系统，可变喷油提前角控制。功率能随海拔高度自动修正。机车在海拔2828米功率达到3000 千瓦，海拔5000米功率达到2700 千瓦。柴油机的起动性能良好。柴油机带动交流发电机（额定功率3000 千瓦），经牵引整流器整流为直流电后，再由6套IGBT变流器逆变为三相交流电供给6台交流牵引电动机（单台额定功率为455 千瓦），采用单侧齿轮传动方式驱动轮轴。机车最大起动牵引力达到534 千牛，持续牵引力达到427 千牛。最高速度为120 千米/小时，持续速度为18.3 千米/小时。采用电阻制动。机车装有车载微机控制系统、ITCS、GSMR、海事卫星电话等先进列车控制、通信设备。控制系统智能化程度比较高。机车适用于环境温度为-35℃-35℃的高原地区。针对高原地区的球状闪电现象，在车底部专设防雷装置。针对机车在高原运行的特点加装制氧机，既可用面罩供氧也可以用弥散方式供氧。

NJ2的7FDL型16缸V型柴油机

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:07

NJ2司机室，为单端驾驶室

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:08

NJ2三机重联牵引3000 吨货车、960 吨客车时，在20‰的长大上坡道运行时平衡速度分别达35 千米/小时、85 千米/小时；在20‰的长大下坡道运行时，单独使用电阻制动可使3000 吨货车、960 吨客车速度稳定在80 千米/小时、100 千米/小时左右。机车采用单元制动器。单机制动试验中，在车速120 千米/小时时，紧急制动的有效制动距离在800米以内。

在拉萨北运行的三机重联的NJ2

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:08

NJ2在运行中也仍然存在问题，机车使用ITCS控制系统，由于系统故障率高，因此经常发生“丢车”，控制中心不能追踪列车所在位置。另外一些零件也有机会因发生螺栓松动而脱落，严重者可致整列列车出轨。另外据反映，部分部件布置较拥挤拆卸困难，维修不方便。对此，GE方认为“机车等设备设计人员实地感不强，很多设计不深入”。

2006年8月第二批NJ2准备运往中国

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:08

总的来说NJ2是一款相对可靠的机车，机车的速度和力量都不是最大，不过相比其他机车，在高原上运行相对最稳定，这点非常值得中国机车学习，其先进技术主要包括：车载微机控制系统、强化程度较高和控制良好的电子喷射柴油机、新式的电子空气制动系统、单轴交流电传动装置和一些功能很强的辅助设备等。控制系统有十多个微处理器通过网络系统汇总到主显示屏,有上千个软件和上千个预置传感器支持该系统，系统智能化程度比较高,控制操作比较方便。为了提高系统的可靠性，许多重要的传感器采用冗余配置。系统里有很多先进的传感器，精确度和可靠性都很高，有一些国内机车未用过的传感器，如空气流量传感器、燃油油位传感器等。这些传感器的设置使得机车操作更为方便直观。系统较完善的检测功能，当机车出现故障时，系统能及时找到故障处所并在显示屏上显示。可以自动或手动对机车主要系统进行状态检测。多机重联时，本务机车可以控制所有重联机车，并能在本务机显示屏上显示重联机车的主要信息。机车的燃油传输装置可在相邻机车间进行燃油传输，同时显示屏能显示各机车燃油位的信息。重联机车间可以实现蓄电池和辅助发电电源共享，当一台机车辅助发电或蓄电池故障时不会影响机车的正常运用。

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:09

另外机车采用先进的计算机控制无触点的晶闸管组成的变流器, 形成可变频率的高质量的三相交流电供给牵引电动机。在机车柴油机启动时，利用两台牵引逆变器可以把蓄电池64V的直流电逆变为三相交流电，供给主发电机，主发电机的工况变为三相交流电动机来启动柴油机。机车电阻制动因为有先进的交流传动系统和容量较大、散热能力较强的制动电阻柜及通风机组，而有较强的制动能力，实现了全速度范围内的恒功率制动特性，特别是在机车低速运行时，有较强的制动力和良好的制动性能，以致机车或列车能用电阻制动停车。另外，还有一些局部结构设计得非常合理可靠，象牵引电机滚报轴承、传动齿轮箱看似笨重，但可靠耐用、油封结构合理，基本上不漏油；冷却风扇和驱动电机一体结构；牵引发电机、辅助发电机合为一体等设计都非常巧妙。我们虽然为国产机车落选青藏线而遗憾，但是我们更应该抱着谦虚的精神，去学习MD先进的工业设计理念，总有一天，我们会超过他们。

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:09

青藏线上的东风4B和东风4D，目前最高维度的格尔木——拉萨段由NJ2跑，东风4D客运跑兰州——西宁——格尔木，东风4B跑西宁——格尔木。

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:10

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:10

按照顺序应该说东风9了，也是戚墅堰的产品，由戚墅堰厂1990年研制成功，不过这也算是一款试验机车，仅试制了两台，是中国第一种最高运行速度达到160公里/小时以上的柴油机车，也是继东风8之后中国第二种装用16V280/285系列大功率柴油机的铁路机车。在东风9的基础上，戚墅堰厂于1993年成功研制了东风11型准高速客运机车，为以后的中国铁路大提速打下了基础。

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:10

东风9的出现的背景是八十年代中期，铁道部于提出在中国第七个五年计划（1986年～1990年）间实现以北京为中心的1500公里为半径的繁忙干线上，开行编组20节、最高速度140公里/小时、运行时间不超过15小时的“朝发夕至”或“夕发朝至”特快旅客列车，在地理上相当于北京到上海、哈尔滨、西安、长沙的距离，以增加繁忙干线的客运能力，为此必须研制新型大功率客运机车。1987年，国家科委、国家计委、铁道部将新型快速客运柴油机车、电力机车的研制列入了“七五”国家重点科技攻关项目，即分别为后来的东风9和韶山5。

“七五”国家重点科技攻关项目的电力机车项目——韶山5准高速电力机车

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:11

为了提高厂家研制机车的效率及积极性，客运柴油机车的研制采用了招标评选的方法，所拟定的主要技术指标包括，机车轮周功率为4000马力，能满足旅客列车扩编为20节、最高运行速度为每小时140公里的运行需要，并要求在1990年底之前完成两台样车的试制，包括戚墅堰厂、大连厂、四方厂、二七厂、资阳厂等在内的中国国内多家机车制造工厂都参加了竞争。由于东风8的大功率机车经验，戚墅堰厂被铁道部选定为中标单位，并于1987年7月签订了科技攻关合同。

戚墅堰厂确定中标后，随即开展了新型机车的研制；1988年3月，机车设计方案通过了技术设计审查；1989~年初，开始进入试制阶段；同年，该型客运柴油机车正式被定型为东风9型。经过三年多的时间，戚墅堰机车车辆厂与10家科研单位、5所高等院校、30多家工厂共同合作，于1990年10月底完成了首台东风9（0001）的总组装，同年11月通过了铁道部的竣工验收。

最早期东风9的红色涂装

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:11

当时广州和深圳处于中国改革开放的前沿，铁道部决定对广深铁路既有线路进行技术改造，用较少的投资、较短的时间将既有线路改造成能够开行时速160公里旅客列车的准高速铁路，为未来发展高速铁路进行探索和试验。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160公里/小时的技术方案研究”列入1990年铁道部科学技术发展项目。1990年9月，铁道部向国家计委报送了《关于广深铁路技术改造项目建议书的报告》；12月，国家计委批准立项。1991年4月，铁道部和广东省政府联合成立了广深准高速铁路建设领导小组。广深准高速铁路技术改造工程于1991年12月28日在石龙特大桥正式动工，由广州铁路局成立的广深准高速铁路建设指挥部负责建设，总投资48亿元人民币。工程主要有线路平面改造、改造既有小曲线半径、换铺60公斤/米的的重型无缝路轨共197公里、正线道岔换成12号可动心道岔、线路两侧设隔离封闭栅栏、所有平交道口改为立体交叉、安装带超速防护功能的信号系统等，以及其他复线建设时未完成的后续工程，包括石龙段双线、广州东站改扩建等。对原有双线进行提速改造期问，为了使广深铁路适应广梅汕铁路、京九铁路开通以后运量增长的需要，及减少工程对日常运营的影响，广深铁路总公司决定利用原有的复线和准高速改造时废弃的路基和施工便道，并新建了部分线路，在广州东站至平湖站区段建成了第三线，长65.5公里。

与此同时，1990年7月，国家计委、国家科委、铁道部及广东省委部门在广州召开了“广深线旅客列车最高时速160km行车实施方案论证”，明确要求戚墅堰厂在东风9的基础上，立即着手进行160公里/小时客运机车的方案论证和设计，同时并要求对试制中的东风9-0002号机车，改变了牵引齿轮传动比，使机车最高速度由140公里/小时提高到160公里/小时，以配合广深准高速铁路的科技攻关项目试验，成为中国铁路史上第一台准高速客运机车。

廣深鐵路

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:12

首台东风9试制完成后，由戚墅堰厂对其进行了水阻试验、厂线试运行、沪宁铁路正线试运行。1990年12月初，机车离开戚墅堰厂赴北京，与韶山5同时在铁道部科学研究院北京环行铁道进行初步性能调整试验。试验结果表明，东风9的主要性能参数均达到了设计要求，当牵引20辆编组的25A型客车时，列车运行速度可达到145公里/小时。完成调整试验后，1991年1月底东风9返回戚墅堰厂拆捡，机车各部件状况良好；同月，0001号机车投入三万公里运行试验。同年，东风9获国家“七五”科技攻关重大成果奖。

1991年4月，构造速度为160公里/小时的东风9-0002号机车出厂。为了全面检验机车的性能，0002号机车于同年6月至8月在大连内燃机车研究所定置试验台，环境温度处于40℃左右的情况下完成了热工定置试验，最高试验速度达到170公里/小时。1992年3月至6月，北京环行铁道进行了中国首次时速160公里准高速试验，期间0002号机车牵引五辆25A型客车，最高运行速度达到163公里/小时，这次实验也为广深准高速铁路建设提供了大量急需的线路、道岔、桥梁、信号、客车等方面的实测数据

刚出厂的东风9-0002号机车

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:12

根据铁道部安排，0001、0002号机车分别作为鉴定试验和运行考核样车。1992年6月至12月，0001号机车在北京环行铁道进行了样车鉴定试验，其中高温冷却试验于8月在南昌进行。而0002号机车于1992年11月起在广深铁路投入15万公里运行考核。两台东风9机车分别完成鉴定试验和运行考核后，于1993年开始配属广州铁路集团广深铁路总公司，投入广深铁路运用，担当广深城际列车的牵引任务。2003年初，东风9曾经一度同时担当牵引广九直通车进入香港。

牵引广九直通车的东风9

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:12

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:13

东风9采用低合金钢侧壁承载结构棚式车体，设双侧贯通式内走廊、双端司机室。机车车体从前到后依次为第一司机室、电气室、动力室、冷却室、辅助室和第二司机室。电气室内设有高低压电器柜、电子恒功率控制柜、主整流柜以及卧式电阻制动柜，并装有牵引电机通风机。动力室在机车中部，安装了一套柴油发电机组，以及辅助发动机、励磁机、燃油输送泵、空气滤清器等辅助装置。冷却室内设有V型结构的散热器和风扇，此外并设有牵引电机通风机、机油滤清器、空气压缩机等设备。辅助室内安装预热锅炉及其控制柜。车底两台转向架之间设有燃油箱、总风缸和蓄电池箱。

机车装用一台16V280ZJA型柴油机，为16气缸、四冲程、废气涡轮增压的V型中速柴油机，是在东风8的16V280ZJ型柴油机基础上改进设计而成的大功率柴油机，其装车功率提高了300千瓦，燃油消耗率也有所降低。气缸直径280毫米，活塞行程285毫米，标定功率3860千瓦，装车功率3610千瓦，并采用了江津增压器厂引进瑞士ABB公司专利生产的高压比、高效率的VTC254型增压器和模件式脉冲转换增压系统（MPC）。空气滤清装置为两级滤清系统，分别为多旋流管式粗滤器和纸质细滤器。

机车采用交—直流电传动，采用TQFR-3000C-1型三相交流同步发电机和ZD106型直流牵引电动机。柴油机通过弹性联轴节直接驱动一台三相交流同步牵引发电机，通过硅整流装置把牵引发电机发出的三相交流电整流为直流电，再将电能输送给两台转向架上的六台并联的直流串励牵引电动机，通过传动齿轮驱动车轮。

东风9的电子控制系统，借鉴了ND5的恒功率励磁控制系统和粘着控制系统。柴油发电机组的恒功控制系统，能保证机车牵引工况时，柴油机在各个转速下运行，整流柜输出均具有恒功率特性；而在制动工况下，电阻制动具有恒励磁电流特性。此外该装置还具有轮对防空转防滑行功能，提高机车的粘着系数。

机车走行部为两台完全相同的三轴转向架，轴箱拉杆定位、一系独立悬挂、低位牵引杆等均沿用了国产内燃机车普遍采用的结构。为了满足机车高速运行时动力学性能要求，东风9首次采用了双侧六连杆轮对空心轴式牵引电动机全悬挂、高柔圆弹簧二系悬挂。轮对空心轴式牵引电机全悬挂的特点为，将牵引电动机全部重量悬挂在转向架构架上，牵引电动机的扭矩通过牵引齿轮、弹性六连杆机构、空心轴装配，从而驱动轮对。与抱轴式转向架结构相比，轮对空心轴式每轴簧下重量可以减轻近50%，大大减少高速运行时的轮轨作用力。双侧六连杆轮对空心轴结构同样被后来的东风11、韶山8等准高速客运机车所采用。此外，车体与转向架之间的二系悬挂也采用高柔度圆弹簧结构，转向架两侧旁承座各设有四个独立圆弹簧，具有较大的垂向静挠度和较小的横向刚度，能改善机车高速通过曲线的性能；二系悬挂还设置了垂向、横向油压减振器以及抗蛇行减振器，均采用荷兰科尼公司（Koni）的减震器产品。

第二次涂装的东风9-0001号

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:13

2005年，两台东风9的走行公里数已到大修期，为了提高零部件的通用性、方便日常维护检修，东风9通过返回戚墅堰机车车辆厂大修的机会，进行了较大范围的更新改造。除了柴油机、转向架、主发电机及车体等重大部件仍利用原车部件，其余部分尽量采用与东风11通用的零配件，并根据东风11运用过程中发现的问题进行改进。主要改造部分包括，高低压电器柜、主整流柜均改用东风11所用的型号；以32位微机控制系统取代了原来的电子控制装置，安装了由株洲南车时代电气公司研发、采用摩托罗拉MC68332微处理器为核心的LCS32型微机系统，并加设了多种传感器；以ZD106型牵引电机取代了试验性的ZD106S型牵引电机；传动齿轮比改为与东风相同；对司机室、辅助系统和全车电气线路、空气管路进行更新。改造完成后，东风9的性能与东风11基本相同，最高运行速度均为170公里/小时。2005年10月初，两台东风9先后出厂，继续交付广深铁路公司使用。

第三次涂装的东风9，性能上已经和东风11相同了

soma9 · 发表于 2014-7-16 19:14

2008年6月，广州铁路集团调整了京广铁路广铁管内广州至长沙区段的乘务交路，两台东风9改配属广州机务段韶关运用车间，担当广州—韶关—衡阳区间的客运交路。

2010年下半年，两台东风9机车开始分别封存于广州机务段韶关运用车间、广州运用车间两地。同年12月，广州铁路集团通过中国铁路采购网在网上发布了报废机车招标公告，将两台东风9按废金属实行网上竞价出售。2011年5月，两台东风9型机车被拆解，DF9-0002机车在广州机务段拆解报废。DF9-0001机车在原韶关机务段拆解报废。

东风9-0001号拆解现场

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