《铁道机车调研报告》

铁道机车调研报告：东风10型内燃机车调研分析目录TOC\o"1-3"\h\u24741一：机车简介 114935二：发展历史 2173742.1背景 2273672.2：实验 2216632.3研制 2158512.4转运机车 21500三：运用 331999四：技术特点 423400五：总体 588675.1结构 5234845.2柴油机 585835.3传动系统 5257485.4转向架 526389参考文献 6

1机车简介东风10型内燃机车（DF10）是中国铁路的内燃机车车型之一适用于牵引客流繁忙干线开行的速度为140~160km/h旅客列车，由大连机车车辆工厂设计生产，属于实验性产品，也是东风4型机车的系列产品之一，仅试制了一组于1996年研制成功。东风10型机车属于双节八轴的重载货运内燃机车，拥有牵引5000吨重载货物列车的能力，后配属柳州铁路局投入黔桂铁路试运行，但由于东风10型机车在曲线半径小、坡度大的山区铁路无法达到理想的粘着利用，最终不获铁道部门的青睐。2发展历史2.1背景1980年代，为满足国民经济发展对铁路运量急剧增长的需求，中国铁路开始发展干线重载运输；对于在繁忙干线上的重载运输，原有的东风4型、东风4B型内燃机车显得牵引能力不足，而双机重联牵引时功率余量较多但运用上并不经济。随着中国铁路开始有计划开行5000吨干线重载货物列车，经过论证，大连机车车辆厂于1984年决定在东风4型内燃机车基础上，研制能够双机重联、Bo-Bo轴式的东风10型内燃机车。东风10型机车的设计思想是一种具有广泛通用性、充分考虑各种使用情况的内燃机车，这种八轴机车由两节四轴、结构相同的机车组成，亦可以单机使用。在双机重联使用时能够在铁路干线上牵引5000吨重载列车，而单机使用时能够代替建设型蒸汽机车和东风型内燃机车，在铁路支线上牵引货物列车，此外也可以与东风4型机车组成不同功率等级的机车组，例如一台东风4型机车可以与一节东风10型机车组成10轴、4800马力等级的机车组，满足平原地区牵引6000吨重载列车的需要。1988年，大连机车车辆厂成功试制了一组东风10型双节八轴干线货运柴油机车，其后在黔桂铁路的麻尾至金城江的大坡道、小半径曲线多的区段上试用。运用实践显示，东风10型机车的通过曲线性能良好，但由于东风10型机车只有八轴而粘着重量只有184吨，机车功率和牵引力受机车粘着重量限制而不能充分发挥，容易导致在上坡时轮对空转、坡停后的起动困难等问题。另外，东风10型机车在京沪铁路徐州北至南京东区段进行的5000吨重载牵引试验，也反映出列车起动加速阶段时间太长的问题，原因同样是粘着牵引力不足。为了解决东风10型机车因粘着重量不足而限制轴功率发挥的缺点，大连机车车辆厂在东风10型、东风10D型机车基础上，于1993年设计了东风10C型机车的技术方案。东风10C型机车为双节十二轴干线客货运柴油机车，由两节Co-Co轴式的六轴机车连接而成，每节机车装用一台12V240ZJD型柴油机，采用东风4C型机车的电传动装置。东风10C型机车可按不同的齿轮传动比和轴重配置而作为客运或货运机车使用。机车标准轴重为21吨，但可根据需要在19~23吨的范围内选择[1]。根据计算，货运机车可牵引5000吨重载列车通过10.5‰的限制坡道；而客运机车可以牵引20辆客车达到140公里/小时的速度2.2实验1984年，大连机车车辆厂首先开始研制12V240ZJC型柴油机，是在东风4C型内燃机车使用的16V240ZJC型柴油机基础上，通过减少汽缸数量降低功率，并对重大零部件如机体、连接箱等作轻量化设计，满足四轴机车的重量限制。首台12V240ZJC型柴油机在1985年组装完成，并于1987年底按国际铁路联盟（UIC）标准通过100小时耐久性试验。1988年，大连厂成功试制了一组双节的东风10型机车，机车出厂后由大连厂负责进行了例行试验、牵引试验和动力学性能试验[3]。1990年，东风10型机车在沈阳铁路局管内的沈丹铁路、沈大铁路分别进行动力学性能试验、重载牵引试验。1992年8月，铁道部安排东风10型机车在京沪铁路徐州北至南京东区段进行重载运输试验，由东风10型机车双机牵引5000吨级重载货物列车，试验列车编组64辆，牵引定数5119吨，以不到9小时的时间正点到达南京东站。为了对计划于1997年实施的中国铁路第一次大面积提速进行技术准备，铁道部决定在沪宁铁路、京秦铁路、沈山铁路、京广铁路郑州至武昌区段等既有干线上进行提速试验。1996年6月，东风11型、东风10F型准高速机车参加了北京铁路局管内京秦线北京至北戴河间的提速试验，进行对京秦线线路的平顺性、稳定性、安全性综合评估，期间东风10F型机车的最高试验速度达到173.5公里/小时。与此同时，位于中国西南地区的黔桂铁路也急需一种牵引性能更好的新型机车，黔桂铁路尤其金城江至麻尾区段，以弯道多、曲线半径小、坡度大而著名，而且在南昆铁路通车之前，黔桂铁路一直是连接贵州省和广西自治区的唯一铁路通道。从1970年代开始，黔桂铁路长期以来使用东风型内燃机车作为主力，与东风4型机车相比，不但功率小、油耗高、故障率高，迫切需要替代车型。1990年，成都铁路局与柳州铁路局曾于黔桂铁路使用东风4型机车进行双机牵引试验，试验结果显示，东风4型机车虽然牵引能力较大，但由于其采用Co-Co轴式，且轴距较大，在小曲线半径的铁路上对线路损害及机车轮缘磨耗严重，甚至出现轨距被扩宽的情况。为此，东风10型机车于1991年3月由铁道部配属给柳州铁路局金城江机务段（柳局金段），在黔桂铁路的麻尾至金城江的大坡道、小半径曲线多的区段上试用。经过几年的运用考核证明，东风10型机车由于功率较大、采用Bo-Bo轴式、并装用电阻制动，在黔桂铁路的小半径曲线通过性能、运行速度、制动性能和经济性等方面均优于东风型机车，尤其是两轴转向架的轮轨作用力较小，通过曲线性能明显优于三轴转向架机车[4]。但是也暴露明显的缺点，由于东风10型机车只有八轴而粘着重量只有184吨，机车功率和牵引力受机车粘着重量限制而不能充分发挥，牵引重量难以比东风型机车双机牵引时有所增加，而且在上坡时也较容易造成轮对空转、坡停后的起动困难等问题，东风10型机车在黔桂铁路运用首年期间，因空转造成列车坡停而请求救援的事件超过20次2.3研制根据中华人民共和国铁道部关于第九个五年计划（1996年至2000年）期间的铁路发展规划，要求实现“货运重载、客运提速”，提高铁路干线旅客列车的旅行速度，提速区段的快速旅客列车最高速度为140～160公里/小时。1995年初，大连机车车辆厂开始在东风10C型机车的既有设计平台上，研制东风10F型准高速客运机车。由于大连厂实施了以计算机辅助设计（CAD）和标准化、模块化部件为主要内容的开发模式，东风10F型机车从设计到落成仅用了10个月的时间。1995年3月，机车技术设计方案通过大连厂厂内设计评审；同年4月至7月，进入施工设计阶段；同年8月，机车开始投入试制。1995年12月18日，时任铁道部部长韩杼滨、副部长国林到工厂视察，要求加速开发东风10F型提速机车，强调“要达到160公里时速，准高速不能光靠一家生产，因为能力达不到”[2]。1996年2月27日，首组东风10F型机车竣工并通过出厂验收；同年6月，第二组机车出厂。2.4转运机车自1970年代起，中国铁路的专运机车一直采用由联邦德国（西德）进口的NY6型液力传动柴油机车。至1990年代，为了满足专运机车更新换代的需要，大连机车车辆厂在研制东风10F型提速机车的同时也开发了东风10F型专运机车，当时又称“高档客运机车”。1995年12月18日，时任中国铁道部部长韩杼滨到大连厂视察时指出，新型专运机车“原想走整机购进的道路，但每台车需750万美元，经济上难以承受，所以决定叫大连厂引进部分零部件自己制做，大连厂有实力做好”[2]。1998年2月，东风10F型专运机车开始投入试制。1998年间，大连厂先后生产了4组（8节）东风10F型专运机车，车号为2001～2004，其结构及性能与东风10F型0001、0002号机车基本相同，但车体外观上略有差异，例如以大面积侧墙竖式百叶窗取代了原来的进风窗口，此外部分关键零部件采用了进口产品以提高机车的可靠性。东风10F型专运机车于同年通过了三万公里运用考核以及高温试验和牵引性能试验[3]；经过一段时间试验，由于其故障率相对较高，未被铁道部专运处选为正式专运机车。3运用东风10F型客运机车完成试验后，于1996年7月配属北京内燃机务段投入运用，主要担当“北戴河号”快速旅客列车、京秦线旅游列车、京沪线快速列车的客运牵引任务。2001年，六组东风10F型机车陆续转配属北京西机务段，投入京九铁路运用，担当北京西至聊城（北）、衡水、阜阳的客运列车牵引任务。2005年3月，铁道部决定实施铁路局直接管理站段的体制改革，北京西机务段与北京内燃机务段合并，改称北京机务段，东风10F型机车随之改配属为北京机务段北京西运用车间。2006年底，北京西运用车间陆续向北京运用车间调出东风10F型机车，改为牵引京原铁路的客运列车，用以替代原来的双节重联北京型机车。DF10F-0001和DF10F-0002两组机车于2014年4月在天津机务段和北京机务段报废拆解。DF10F-2001~DF10F-2004四组专运机车自2014年12月起无限期停运，封存于石家庄机务段保定车间。已全部被拆解。4技术特点东风10型0001号机车的出厂名牌与转向架东风10型机车由两节结构相同的单司机室机车联挂而成，分别为A节和B节机车，机车乘务员在本务机车上可同时操纵两节机车，两车之间有通过台。机车既可双节重联使用，也可单节独立使用。机车采用全钢焊接的框架式侧墙承载结构，每节机车装用一台12汽缸、四冲程、带废气涡轮增压的12V240ZJC型直喷柴油机，标定功率2206千瓦，装车功率1985千瓦；采用交—直流电传动[3]，柴油机直接驱动一台TQFR-2000型三相交流同步发电机发电，经硅整流机组整流后，供给四台与东风4B型机车相同的ZQDR-410型四极强迫通风串励直流牵引电动机，通过牵引齿轮带动轮对。机车走行部为两台两轴转向架，一系悬挂为轴箱圆弹簧并带有液压减震器，二系悬挂为橡胶堆；牵引电机采用轴悬式悬挂。5总体东风10F型机车由两节结构相同的单司机室机车联挂而成，分别A节和B节机车，机车乘务员在本务机车上可同时操纵两节机车，两车之间有风挡和通过台。5.1结构机车既可双节重联使用，也可单节独立使用。车体结构及设备布局大致继承了东风10D型、东风4C型机车的设计，采用全焊接钢结构框架式侧壁承载车体，设双侧内走廊。机车从前到后分别为司机室、电气室、传动室、动力室和冷却辅助室。电气室内设有主整流柜、高低压电器柜、制动电阻柜等；传动室内设有辅助传动机构、牵引电机通风机等设备；动力室在机车中部，安装了一套柴油发电机组以及主发电机通风机、车体通风机等；冷却辅助室内设有V型结构的扁管肋片式强化铜散热器和风扇、辅助柴油机发电机组、牵引电动机通风机、空气压缩机和总风缸等。机车下部两台转向架之间吊挂着燃油箱和蓄电池组，结构与东风10D型机车相同。东风10D型内燃机车冷却风扇的驱动采用静液压传动系统。这套装置中利用节流调速原理，将温度控制阀与液压马达并联，如此机车的温度控制阀节流口的旁泄液压油流量来控制实际进入液压马达的工作介质的流量，保证机车冷却风扇，无级自动控制转速，确保机用油和冷却水，始终在正常温度范围内。东风10D型采用的这套系统可以有效降低功率消耗。5.2柴油机每节机车装用一台12V240ZJD型柴油机，是在东风6型机车使用的16V240ZJD型柴油机基础上改进设计而成，同样应用了与英国里卡多咨询工程公司技术合作成果，属于240/275系列产品之一。该型柴油机为12气缸、四冲程、废气涡轮增压的直喷式V型中速柴油机，与16V240ZJD型柴油机相比主要改进为缩小了柴油机尺寸以减轻重量，并应用了部分16V240ZJE型柴油机新型零部件。柴油机标定功率为2400千瓦，装车功率为2200千瓦。值得一提的是，柴油机变频起动作为新提出的高级技术,早就在国外投入使用，但是在我国还未有人将此项技术应用到机车中,东风10型重载机车的出现，成功将柴油机变频起动应用，填补了这项技术空白,使得机车的技术水平更上一层楼。5.3传动系统传动装置为交—直流电传动。柴油机通过法兰盘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，再经过一套控制系统将电能输送给两台转向架上的六台直流串励牵引电动机，通过传动齿轮驱动车轮。东风10F型机车的电传动系统大部分电气设备可与东风4C型机车通用互换，采用了TQFR-3000B型同步牵引发电机、ZD109D型直流牵引电动机。东风10F型机车的控制系统是在东风4C型机车所采用的无级调速和励磁调节器基础上改进而成，安装了微机控制的励磁调节器，以及集柴油机调速器无级调节、辅助发电机电压控制、磁场削弱控制三种功能于一体的多功能控制器。5.4转向架转向架要在直线上获得较高的临界速度与较好的横向稳定性，则应尽量增大轮对的摇头约束，即增加轮对水平定位刚度，防止其蛇行失稳；而通过曲线时，为避免轮缘贴靠钢轨，减小轮对冲角及轮轨间的作用力，则希望轮对尽可能以径向位置通过曲线，这意味着轮对的摇头约束应尽可能小。每节机车的走行部为两台相同的三轴转向架，除牵引电机悬挂方式不同外，其结构大致沿用了HYPERLINK"/lemma/ShowInnerLink.htm?lemma