共和国的火车头——那些中国自主生产的铁路机车

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:43

相比巨无霸GE全面发展，EMD可就专心致志多了。1922年，H.L.Hamilton和Paul Turner在俄亥俄州的克利夫兰市创建了EMD公司，之后一直是美国最重要的铁路机车制造厂商之一，至1980年代中期为通用汽车(GM)所收购，2005年GM把EMD卖给了两家民营风险投资公司——Berkshire Partners LLC和Greenbriar Equity Group LLC，当时交易价格为2.01亿美元。2010年6月，全球最大建筑设备制造商卡特彼勒（Caterpillar Inc）以8.20亿美元的价格从上述两家公司又收购了EMD，以进一步扩张其在铁路领域的业务。目前EMD产品销售营业额在铁路机车公司中居全球第二（第一位是GE），公司总部在伊利诺伊州的拉格兰奇市。2005年大连厂与EMD在其单机功率最大的机车SD90MAC基础上，共同研制生产300台HXN3型机车。

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:43

顺便也说说EMD的新东家卡特彼勒公司（Caterpillar Inc.）,小的时候总是在大街上看到黄色的施工机械上映着“CAT”（猫）的字样，一直不知道“猫”的来历。1909年, Benjamin Holt在美国伊利诺伊州皮奥里亚购买了一个被一家已破产的拖拉机公司废弃的，但相对较新的制造工厂，开始制造农业用拖拉机。1925年4月15日，工厂更名为卡特比勒公司。公司成立后，经历了许多变迁，包括柴油引擎被美国海军采用。第二次世界大战时期，卡特比勒产品被美国海军工兵团采用来建设太平洋行动中心的设施。在战后建设潮中，卡特比勒公司快速成长。1950年首次在美国以外融资，成为一家跨国公司。目前卡特彼勒公司是世界最大的重型工业设备制造公司，主要产品包括农业、建筑及采矿等工程机械和柴油发动机、天然气发动机及燃气涡轮发动机。总部位于美国伊利诺伊州皮奥里亚市。根据其公司网站，卡特彼勒是“世界上最大的建筑、采矿设备、柴油、天然气引擎和工业汽轮机生产商。”（三一重工加油！）卡特彼勒拥有超过三十亿美元的资产，是道琼斯工业平均指数的五十家公司之一。

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:44

卡特彼勒制造的世界上最大的卡车之一——797系列，3430000美元，最大功率3400马力/1750转，耗油788公升/百公里

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:44

接下来该说说中美第二次合作的结晶了HXN3和HXN5。2003年在刘志军提出“跨越式发展”的战略，以尽快缩小在铁路机车车辆装备上与国际先进水平的差距。当年11月，铁道部与南车、北车集团及其重点企业共同制定了《加快铁路机车车辆装备现代化实施纲要》，并选择了6家机车制造企业作为引进先进技术和自主创新依托的主体，这六强分别为北车的大连厂、大同厂；南车的四方厂、戚墅堰厂、株洲厂和资阳厂。

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:44

2004年1月，国务院常务会议通过了《中长期铁路网规划》；4月，国务院常务会议研究通过的《铁路机车车辆装备现代化实施方案》明确指出，“加快我国铁路运输装备现代化，要按照引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌的总体要求，力争在较短时间内，使我国机车车辆生产能力达到世界先进水平”。根据国务院确立的上述方针，国家发改委与铁道部于2004年7月联合下达了《大功率交流传动电力机车技术引进与国产化实施方案》，正式开始了新型交流传动大功率机车的采购过程。

2004年的中长期铁路网规划，其发展目标为：到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率均达到50％，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:45

2004年10月28日，中国技术进出口总公司《大功率交流传动内燃机车采购和技术引进项目》询价书正式发标后，作为重点扶持的六强之一，北车大连厂在铁道部的协调下，选定了美国易安迪（EMD）作为合作伙伴，并进行广泛接触和交流，在先进技术转让、合作生产等方面达成共识。经过为时近一年的商业谈判后，6000马力大功率交流传动内燃机车采购和技术引进项目合同签约仪式于2005年9月1日在北京举行，大连厂与EMD获得铁道部的300台大功率柴油机车订单，合同总金额66.42亿元人民币，双方权益大致各占合同额的50%，合同于2005年11月18正式生效。同时，大连机车研究所与EMD并正式签署了大功率交流传动内燃机车交流传动控制部件和车载微机网络控制部件的技术引进合同。

签约仪式现场

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:45

按照合同规定，大连厂与EMD联合设计、分工制造部件，300台机车全部在大连组装，第一阶段75台机车为散件进口国内组装，第二阶段225台机车为国内制造，并逐步增大国产化比例；大连厂自合同生效后25个月开始向铁道部陆续交付机车，至第49个月（2009年12月）全部交付完毕。EMD公司对该型机车的代号为JT56ACe，其中“J”代表双司机室、“T”为涡轮增压发动机、“5”代表“H”系列柴油机、“6”代表16个气缸、“ACe”代表交流传动系统。经铁道部批准，新机车被定型为HXN3型，其中“HX”是“和谐”的汉语拼音首字母缩写、“N”代表内燃机车、“3”是大连厂的厂商代号，通称为“和谐”3型内燃机车。HXN3是在EMD为北美市场提供的SD70MAC、SD90MAC型柴油机车基础上，根据中国铁路技术规范改进设计后的6000马力交流传动货运柴油机车，机车轴式Co-Co，轴重25吨，采用双司机室内走廊整体承载结构车体、电子喷射柴油机、IGBT牵引变流器、“EM2000”微机控制系统等技术，可在平直线路上单机牵引5,000吨货运列车，最高运用速度为120公里，大修周期由以往国内其他柴油机车的90万公里延长到180万公里。

停在加拿大温尼伯（Winnipeg）市机务段的SD90MAC机车，曾竞争青藏高原机车落败，不过又参与了和谐内燃的合作。

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:45

HXN3的技术转让内容包括机车总成及试验、车体、转向架、柴油机、主副发电机、牵引逆变器、各种辅助电机、制动系统、辅助系统、交流传动系统及微机控制系统等核心技术。大连厂通过对引进技术的消化吸收，300台机车的国产化率由初始阶段的17%逐步提高到82%。2006年9月，铁道部、大连厂和EMD在北京进行了机车设计联络会；同年10月又在美国EMD公司进行了第二次设计联络会。2007年8月，机车样车进入试制阶段。

EMD方面关于HXN3的宣传海报

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:46

2008年7月2日，首台HXN3机车在大连厂正式下线，EMD派出四位副总裁参加机车的下线仪式。2008年9月底，经过近两个月的厂内调试后，HXN3-0001号机车被送往北京环铁试验基地，开始进行安全评估试验和综合性能试验。

首台机车下线仪式

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:46

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:47

2008年11月中旬，HXN3-0001号机车在郑州铁路局管内的京广铁路郑州至安阳间、太焦铁路新乡至晋城北间进行机车型式试验，对机车运行的安全性、舒适性和走行部主要部件的动应力与疲劳寿命进行评估。2008年12月至2009年3月间，0001号机车在哈尔滨铁路局管内进行了冬季抗寒试验，在伊图里河、漠河等地顺利完成了最低气温达零下摄氏40度的低温实验；机车完成抗寒试验后返回大连。2009年8月4日至8月9日，HXN3-0001号机车赴兰州铁路局管内兰新铁路打柴沟至武威南间进行冷却能力试验，并在打柴沟、敦煌站内进行了海拔功率考核。

在嘉峪关站的HXN3-0001号

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:47

HXN3机车采用桁架式整体承载结构车体，设有双端司机室、用双侧贯通式内走廊；车体底架采用鱼腹结构的整体承载式燃油箱，容量达到9300升。机车上部从前向后分为一端司机室、电气室、电阻制动室、清洁空气室、动力室、冷却室及二端司机室。司机室为整体独立结构，与车体之间采用悬浮式连接，以减轻司机室振动和噪音，内部装有单司机操纵台、微机显示屏、电台等操纵设备，以及冰箱、微波炉、饮水机等司机生活设备。电气室为全密闭结构，内装有各种电器设备柜和铝制通风道。电阻制动室内装有电阻制动模块及冷却风机。清洁空气室内设有柴油机空气滤清器和风机，侧墙上设有离心式旋风筒过滤器。动力室位于车体中部，安装了一套柴油发电机组。冷却室内安装了大部分冷却、机油、燃油系统部件，并设有两台螺杆式空气压缩机。机车下部两台转向架之间吊挂着蓄电池箱、主风缸和启动风缸。空气制动系统采用克诺尔公司的“CCB II”微机控制电空制动系统。机车并具有最多三台机车重联运用的功能，可通过27芯重联电缆和重联空气软管连接。

HXN3-0058号I端车头

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:47

HXN3机车装用一台16V265H型大功率低排放柴油机，为16气缸、四冲程、废气涡轮增压的V型中速柴油机；气缸直径为10.4英寸（265毫米），活塞行程11.8英寸（300毫米），气缸夹角为45°，额定转速为每分钟1000转，装车功率为4660千瓦（6250马力）。柴油机采用整体铸钢机体、全纤维锻造钢曲轴、气动马达启动、高增压比废气涡轮增压器、电子控制直接燃油喷射系统等先进技术，排放指标能够符合美国环保局二级（EPA Tier 2）排放标准。

大连厂从EMD引进的16V265H型柴油机，为大连厂技术引进重点项目之一，分全散件组装、部分国产化组装几个阶段。2009年大连厂完成首台16V265H型柴油机进口全散件组装工作。功率为东风4D发动机16V240ZJD的两倍

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:48

HXN3的主传动系统主要由主发电机、牵引整流单元、牵引逆变器、牵引电动机、电阻制动装置等组成。牵引状态时，柴油机直接驱动同步牵引发电机发出三相交流电，分别供给二个整流装置转换成中间直流环节，然后经由二台牵引逆变器，再将直流电转换成频率、电压可调节的三相交流电，分别向二台转向架上的六台三相异步牵引电动机，通过传动齿轮驱动车轮。HXN3采用TA20JBF-TA9C型主辅发电机，主、副三相交流同步发电机为一体化同轴双转子整合结构，主、副发电机额定容量分别为4403、347千伏安。整流装置为二极管整流器，额定输出直流电压为2650伏。每台机车上装有两台牵引逆变器，每台逆变器驱动三台并联的牵引电动机，采用IGBT为功率控制器件，采取脉宽调制（PWM）控制策略，冷却方式为强迫风冷。牵引电动机型号为A2938-5型鼠笼式三相异步牵引电机，该型电机是在SD70MAC型柴油机车所使用的西门子1TB2630型牵引电机基础上改进而成，额定功率为690千瓦，采用轴向强迫通风冷却，控制方式为矢量控制。

2011年大连厂电机电器厂为实现HXN3型机车司机室、电器柜、操纵台、相模块装配的跨越式批量生产工作，开展了“全力奋战六个月，保质保量打赢生产攻坚战”主题劳动竞赛活动，从月产10余台提速到月产20余台。

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:48

HXN3的运行控制系统采用由EMD开发的“EM2000”微机控制系统和“FIRE”（Functionality Integrated Railroad Electronics）显示系统。“EM2000”系统负责整台机车的电气系统控制、诊断和维护功能，具有机车运行控制、柴油机控制、主副发电机励磁控制、牵引逆变器控制、电阻制动特性控制、粘着控制、自负荷试验控制、机车重联控制、制动控制、机车状态诊断及故障记忆、处理和提示等功能。

EMD开发的FIRE图标及显示系统

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:48

机车走行部为两台“HTSC China”三轴转向架，该型转向架的结构与SD70MAC型机车所使用的HTSC径向转向架非常接近，但取消了径向功能。转向架采用钢板焊接构架，轮对采用轴箱拉杆定位，车轮为整体式碾钢车轮。一系悬挂为轴箱两侧螺旋弹簧，配垂向油压减振器；二系悬挂为构架和车体之间的橡胶钢板复合旁承，配横向油压减振器、抗蛇行减振器。牵引力和制动力通过低位侧拉杆传递。牵引电动机采用滚动轴承抱轴半悬挂安装方式，采用单侧斜齿轮传动方式驱动轮轴，牵引齿轮传动比为85:16。基础制动装置采用踏面单元制动装置，带有闸瓦间隙调整器。

HXN3-0063号转向架

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:48

2009年3月，HXN3开始批量配属沈阳铁路局通辽机务段，担当通霍铁路、大郑铁路、平齐铁路等干线的煤炭重载列车牵引任务，单机牵引10,000吨，一台HXN3足以代替两台东风4C。2010年9月，北京铁路局怀柔北机务段开始配属HXN3，用于牵引京承铁路、京通铁路的货物列车。2012年1月，沈阳铁路局调整了货运机车配属和机车运用布局，HXN3仍集中配属通辽机务段，但部分机车改由锦州机务段及（河蟹）机务段支配运用，担当牵引锦承铁路、魏塔铁路、新义铁路、沈丹铁路、溪辽铁路等线的货物列车。

在京通线运行的HXN3机车

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:49

通辽机务段的HXN3

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:49

这是2010年关于HXN3控制系统国产化的新闻：

2010年11月23日,中国北车大连所公司生产的HXN3型内燃机车控制系统部件国产化产品已经在大连机辆公司的127#、138#机车上顺利装车完成,现正在等待水阻试验及出厂试运行。
此次装车的产品包括牵引发电机励磁斩波单元(TAFSC)、机车辅助供电相控器(APCPC),以及EM2000微机系统中的DIO300、 ADA305、SCM300、ASC301、TLF300、PRG301、PSM300、PSM310、PSM320等模块产品。
根据《大功率交流传动内燃机车电子控制系统技术许可协议》,大连所公司作为HXN3机车控制系统关键部件产品的唯一分项技术受让方和国产化实施单位。目前该项目已经基本完成了技术转让,消化吸收,技术培训,现场服务,产品试制,小批量生产,车上功能试验、型式试验、FAI首件认证等阶段,目前已到最后装车运用考核阶段,待通过水阻试验后,即将发往机务段进行试装运用。
这些产品的装车试运行,标志着从美国EMD公司引进的 HXN3型大功率交流传动内燃机车控制系统关键部件产品国产化项目即将顺利完成。

装有国产化控制系统部件的HXN3-0127号机车在京通线上运行

soma9 · 发表于 2014-9-28 10:49

HXN3的铭牌

		自动登录	找回密码
密码			立即注册

[其他] 共和国的火车头——那些中国自主生产的铁路机车

中华儿女

龙的传人

论坛卫士

风雨同舟

特殊贡献

爱心天使

热心肠

“简阳论坛会员卡”持有者

“简阳论坛文化衫”拥有者

活力四射

热情洋溢

激情奔放

勤奋大师

论坛孺子牛

无冕之王

男生

家有宝贝

QQ达人

简阳论坛弥尚视觉足球队队员

10元计划