《工矿企业用内燃机车采用新能源动力电池组和交流传动装置改造的主要技术规范》编制说明

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《工矿企业用内燃机车采用新能源动力电池组和交流传动装置改造

的主要技术规范（征求意见稿）》编写说明

按照《中国职业安全健康协会团体标准制修订工作程序（试行）》的要

求，在完成团体标准后需要对团标编写的主要过程、主要内容等问题进行较

全面的介绍。在此，对起草的团体标准《工矿企业用内燃机车采用新能源动

力电池组和交流传动装置改造的主要技术规范（征求意见稿）》（以下简称

本团标）做编写说明。

本团标是根据《中华人民共和国标准化法》、GB/T20004.1-2016《团体标

准化第1部分：良好行为指南》和《中国职业安全健康协会团体标准管理

办法》等规定编写的。在本编写说明中，较详尽地阐述了本团标的任务来源、

主要工作过程、主要参编单位和编制组成员及所做的工作情况，阐明了本团

标编写的主要原则、适用范围和有关技术范围的界定，阐述了技术规范主要

内容提出的依据和进行有关论证，介绍了本团标的主要试验验证情况，对知

识产权、产业化情况、与相关国家标准及行业标准的协调性进行了说明，最

后，提出了本团标推广使用的建议。

一、工作简况

1、任务来源

本团标的起草和建立来源于国家铁路局下发的《国家铁路局2024年课题

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研究计划》国铁综科法函[2024]264号文件，第31项课题“轨道交通内燃机

车新能源驱动技术的研究”（以下简称“31号课题”）。该课题要求“提出

现有燃油机车的新能源化驱动再造方案，开展新能源电池包、高效牵引电机、

电控系统、机车厂内自动化运输系统以及新能源驱动机车的联动平台、自动

补能系统的设计研发。”“以新能源驱动机车替换煤炭钢铁企业现有传统的

内燃机车改造，实现厂内倒运、厂外运输的零排放。”

课题承担单位为开滦（集团）有限责任公司，由开滦（集团）公司所属

的铁路运输分公司（简称“开滦铁运“）与唐山国杰轨道交通科技有限责任

公司（简称“唐山国杰”）共同组成了课题组展开工作，联合成都中车电机

有限公司（简称“成都电机”）等企业进行了工矿企业用内燃机车采用新能

源动力电池组和交流传动装置进行改造的技术方案研究和实践，在技术研究

和实践的基出上提出了本团标。

2、主要工作过程

工矿企业用内燃机车大多生产于上世纪九十年代末至2015年左右，正值

国家在煤炭、钢铁、建材等行业大规模提升生产能力的时期，均以柴油机为

动力装置，采用液力传动或交-直流传动方式，与现今技术水平相比，柴油机

的废气排放高、油水污染重、能耗高、维修工作量大且费用高，需要以现代

铁路机车进行更新，或将机车动力和传动装置进行改造提升。在国家和地方

政府环保节能政策的引导下，全国各地区煤炭钢铁企业进行了许多新能源改

造的探索。

自2022年开始，开滦铁运和唐山国杰开始进行工矿企业用内燃机车进行

新能源改造的技术探索，寻找安全可靠、有效可行的技术路线并制定技术方

案。成都电机进行了动力电池组、交流传动装置及控制系统（简称“三电机

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组”）的设计和试验研究。中国职业健康协会铁道分会组织铁路行业专家组

对技术路线选择和方案研究中的机车使用、制造和检验技术措施等多次给予

工作指导，引导改造工作在注重保障安全保障及规范化的基础上寻求安全、

可靠、实用、先进的技术方案，形成工矿企业用内燃机车进行新能源改造技

术规范的框架。

2023年7月，在确定了保证机车安全运用技术基础，如制动、转向架、

钩缓装置、车体与走行部联接装置等不可更改的技术原则及主要改造项目之

后，开滦铁运公司选定了GK1C型机车0137号进行实施，探索实践经验。2023

年12月28日，由中国职业安全健康协会铁道分会组织了铁道行业内技术专

家在北京对技术方案、主要技术规范、改造后机车的技术规格等进行了技术

评审，与会专家对技术方案给予了肯定。机车动力电池组、交流传动和操纵

台制造完成后，在成都电机试验台进行了较全面的全功率试验，确认了机车

牵引特性、各项安全保护功能、控制功能；进行了以全充全放的持续运转试

验，考核运用的可靠性。试验证明满足装车使用要求后，在唐山国杰进行总

组装，经过调试和逐项检查并确认安全保护功能和控制功能后，进行线路试

验，确认达到了技术规范的要求，交付开滦铁运公司。改造后的机车自2024

年2月开始，在开滦集团所属钱家营矿区投入运用。唐山国杰组织有关单位

编制了机车运用考核试验大纲，与开滦铁运共同跟综运用考核情况。目前，

机车运用已达3000余公里，机车运用可靠无故障，节能、环保、改善司机工

作条件、免维护效果非常显著。

2024年，国家铁路局下达”第31项课题”。唐山国杰、开滦铁运、成都电

机进而又对东风5型、东风5D型、东风7C型、东风7G型(二七)、东风7G型(四

方)等多种在工矿企业使用的内燃机车进行新能源改造的技术方案研究和实践

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探索，努力使工矿机车的新能源改造注意安全技术保障、技术实用和技术管

理规范化。由此，总结提出了本团标的基本框架，联合钢铁、煤炭等诸多企

业起草了团标的草案，经过参编单位的共同编写、讨论，形成了现在的征求

意见稿。

3、本团标提出和起草的主要单位及其所做的工作

1）本团标提出单位和主要编写人员

本团标由唐山国杰轨道交通科技有限责任公司、开滦（集团）有限责任

公司、成都中车电机有限公司提出。

唐山国杰轨道交通科技有限责任公司：是唐山国杰地方铁路修建工程有

限公司专门从事新能源机车改造业务的项目公司，开滦（集团）有限责任公

司长期合作企业。从事铁路机车机械设备设计、制造和大修，拥有机车检修

基地两处，具备铁路维修施工、土木建筑总承包国家三级资质。2019年取得

开滦集团颁发“开滦设备修理许可证”，具有铁路货车和铁路机车修理一级资质

以及铁路客车修理三级资质；2020年取得了中国煤炭工业协会颁发的《煤矿

设备检修服务认证证书》等。自2022年以来，进行新能源机车改造方案的技

术研究和改造实践。

开滦（集团）有限责任公司:始建于1878年，被誉为“中国煤炭工业源

头”、“中国近代工业摇篮”。所属的开滦铁路运输分公司专业化从事铁路运输

业务。经营范围主要包括地方铁路运输，铁路货车、机车中修，铁路机车车

辆配件、铁路器材等多项业务。2002年12月26日，铁运公司取得了河北省

地方铁路管理局颁发的铁路运营许可证。下辖唐山、钱家营、赵各庄、林西、

荆各庄五个运输部，管辖铁路线约110公里，拥有内燃机车28台，各类车辆

216辆；从事站场编组和由国家铁路站牵入牵引、煤矿开仓、集散运输作业，

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年运量约900万吨。

成都中车电机有限公司:为中国中车集团旗下子公司。主要从事电机研制

和造、修业务。以轨道交通配套电机为主，涵盖地铁、能源采集，新能源汽

车、通用工业机械、分布式发电、风力发电、环保设备等领域。产品覆盖全

国，并出口至30余个国家和地区。曾获得多项四川省科学技术进步奖、中国

铁道科技奖等荣誉称号，多款产品被评为成都市名优产品和战略性新产品。

近年来，为煤炭、钢铁企业提供了20余台整套内燃机车新能源改造用动力电

池组、交流传动装置和控制系统、牵引电动机；形成了改造机车设计、制造、

培训、维护保养的完整服务体系，确保客户在使用新能源改造中得到充分的

技术支持，同时也积累了丰富的经验。发挥了国有企业引领带动作用，促进

了地区经济发展。

本团标主要起草人员：

李海滨：主持和组织团标编写工作。教授级高级工程师，享受国务院政

府津贴专家，曾任中国北车北京二七轨道交通装备有限责任公司总工程师、

副总经理，现任唐山国杰轨道交通科技有限责任公司总工程师。长期从事铁

路机车及大型养路机械设计和制造，先后主持开发和批量生产了东风7C型国家

铁路调车机车、东风7D山区型和防寒型机车、东风7E型25吨轴重调车机车、

东风7G型模块化调车机车，与国外先进企业进行技术合作，主持设计生产了

GMC96头钢轨打磨列车、LZC800型路基处理车、BR711C型高速铁路用接触网

检修综合作业车等，获得铁道部及中车公司多项奖励。先后发表技术论文30

余篇，获多项国家专利等。

赵晓海主持和组织团标编写工作。高级工程师。，开滦铁运公司副总经

理，长期从事企业铁路运用管理工作，参加中国地方铁路协会《专用铁路企

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业安全生产标准化建设规范》编写工作。

参加标准起草的来自工矿企业、大学、研究机构的诸多工程技术人员，

为标准起草提供许多技术研究和实践经验，做出了很多创造性工作。

2）参加本团标起草的单位和主要人员

参加本团标起草的单位共有：唐山国杰轨道交通科技有限公司、开滦（集

团）有限责任公司、成都中车电机有限公司、北方交通大学唐山研究院、武

汉钢铁有限公司运输部、包钢集团设计研究院（有限公司）、唐山中厚板材

有限公司、湘煤立达矿山装备股份有限公司、襄阳国铁机电股份有限公司、

上海航天电源技术有限责任公司、上海联捷安全科技有限公司、株洲嘉源电

气有限公司。

参加本团编写的主要人员：李海滨、赵晓海、王枫、何宝利、王占国、

张永胜、程俊、阎明、王伟、庞强、任峰、高坤浩、刘佳、樊庆军、卢文冠、

邓宏源、谭小明、孙林林、张文宇、马天鹏、马艳涛、高照平、刘益民、袁

赞江、孙建国。

3）参加本团标编写的单位和人员的主要工作分工

唐山国杰：负责名词术语、引用的规范性文件、一般性规定、改造的技

术规范中的机车总体、组装、检查与验收、对继续使用部件的大修、动力电

池组和交流传动装置及控制系统的试验、机车的涂装与标志部分内容的编写，

提出的团标的初稿，编写起草说明。

开滦集团：负责机车使用条件、使用的主要技术要求、试验验收运输和

贮存内容的编写。

成都电机:负责本团标中涉及“三电机组”的部分即动力电池组、交流传

动装置及控制系统试验内容编写，与唐山国杰共同编写了台架型式试验和例

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行试验、整车调试、试验方法和检验项点等主要内容。

武汉钢铁有限公司运输部、包钢集团设计研究院（有限公司）、唐山中

厚板材有限公司提供了机车使用条件，从机车使用的角度出发提出主要技术

要求、试验、验收交付、质量保证期、运输和贮存等方法的经验并负责部分

内容的编写。

北京交通大学唐山研究院：从国家试验室及第三方评定的角度对名词术

语、引用标准、台架型式试验和例行试验、整车调试试验方法和检验项点等

完善、补充等工作。

湘煤立达矿山装备股份有限公司、襄阳国铁机电股份有限公司、上海航

天电源技术有限责任公司、上海联捷安全科技有限公司、株洲嘉源电气有限

公司承担了本团标中动力电池组、消防安全、交流传动装置及控制系统、整

车改造的主要技术规范、检查与验收、机车的涂装与标志部分的编写和其它

部分的完善工作。

本团标草案完成后，编写组分别征求了工矿企业用内燃机车使用和改造、

“三电机组”设计制造、机车改造实施等企业的意见，使本团标具有更广泛的

实践基础，也有利于今后的推广应用。

二、本团标编写的主要原则和适用范围

1、本团标编写的主要原则

1)确保安全基础。在新能源改造首要的是确保原机车的安全运用技术基础

不得改变，指明在改造中必须保持不变的装置或部件。

2）注重用户要求。从用户安全、可靠地使用改造后的机车出发并以用户

为核对描述新能源改造的主要技术要求，提出具有可操作性、可实施性的检验

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项目或项点，形成规范化的检查、验收内容。

3）关注特殊问题。要关注和解决由动力电池组替换原机车柴油发电机组

带来的特殊性技术问题的决方案和技术措施，如动力电池组的防护、防火报

警、消灭技术措施等。贯彻执行相关领域有关动力蓄电池安全要求的国家强

性制标准。

4）采用达到工业化应用的成熟技术。改造是对原机车技术水平的提升，

应采用安全、可靠、成熟、先进机组和部件，采用稳妥的技术路线和技术措施。

因此，本团标提出的改造所指的是采用现今技术水平可以达到工业化应用，并

有较完善的安全技术保障的动力电池技术，不包括采用新技术机组或部件进行

工业化试验所进行的改造。

5）落实可操作性。对改造中的技术要求应有可操作性，提出现今技术水

平可实现的方法，并考虑实际应用的经济性、可行性从而提出稳妥的技术措施。

2、关于本团标的题目和适用范围说明

1）关于团标的题目和适用范围

征求意见稿的题目最终确定为“工矿企业用内燃机车采用新能源动力电

池组和交流传动装置改造的主要技术规范”，直接体现出本团标的适用范围。

工矿企业用内燃机车由两个部分组成。一是GB/T3367.1中定义的“工矿

内燃机车”，指在“用于在工厂、矿山运输的内燃机车”。这些机车在原铁道

部对国家铁路管理时期，型号中的GK两个字母即为工矿内燃机车缩写。二是

GB/T3367.1所定义的干线内燃机车在工矿企业使用的。这部分干线内燃机车

由原铁道部立项和组织研制，以在国家铁路网上使用的技术标准设计制造，

例如东风4、东风5、东风7、东风8、东风10等系列的内燃机车，被工矿企

业购买后使用于企业内部、工矿企业外部与铁路编组站场之间。本团标适用

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于这部分在工矿企业使用的干线内燃机车的新能源改造。对在国家铁路线网

使用的干线内燃机车进行新能源改造时，不能直接使用，只能在深入研究使

用条件、用户要求后作为技术参考。

国家铁路局下达“31号课题”在成果应用目标中明确阐明：“以新能源

驱动机车替换煤炭钢铁企业现有传统内燃机车，实现厂内倒运、厂外短途运

输零排放。”也是限定于工矿企业范围的。本团标的技术研究和应用实践产生

于目前对工矿企业用内燃机车进行新能源改造的使用企业、承担改造企业和

相应的三电设备设计制造企业，通过团标的方式对技术研究和实践进行总结，

以便推动今后的技术研究和实践更加安全、深入。因此，本团标的题目使用

“工矿企业用内燃机车”是适宜的、可行的。GB/T3367.1中定义的干线内燃

机车最大的市场应用是在国家铁路线路网上使用的机车，有干线货运、干线

客运和调车内燃机车，目前尚无改造的技术研究和使用经验，有待深入进行

改造实践后，总结提出相应的技术标准用于指导生产实践。

2）关于本团标涵盖的技术范围

在引言中特别说明了本团标涵盖的技术范围。目前，能够进行大规模工

业化应用的、安全、可靠、成熟的动力电池技术主要是磷酸铁锂型，钛锂型

电池由于价格昂贵也尚未达到广泛应用。从改造机车使用企业和改造企业的

现有技术基础和工业水平出发，本着确保改造安全可靠、简便实用的原则，

本团标确定了以磷酸铁锂型动力电池组进行新能源改造的技术范围。

特别指明，本团标不涉及正在进行试验室试验、或工业化应用试验、或

需要进行运用考核验证的其它型式的动力电池技术、牵引电机及传动技术及

相应的试验用机组或部件。关于采用混合动力改造等，由于对动力电池组大

容量、或大能量堆积在与柴油发电机组共同使用进行的混合动力改造，需要

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进一步加强安全防火、防爆等技术措施的研究，因此也不在本团标的技术范

围之内。

三、主要内容起草的说明

本团标除前言、引言外，正文共分12个部分：范围、规范性引用文件、

名词和术语的定义、一般性要求、新能源改造的主要内容及技术要求、对仍

继续使用部分进行大修及更新配件的主要技术要求、动力电池组和交流传动

装置及控制系统的试验、改造机车的组装试验与验收、质量保证期、机车涂

装与标志、机车的运输和贮存、随车资料。

各部分内容的起草说明如下：

1、范围

提出工矿企业用内燃机车在保证机车运用安全技术基础上进行新能源改

造的主要内容、性能指标和试验检查的项目及要求。结合二、2节说明。

2、规范性引用文件

规范引用文件在技术标准的编写中起着重要作用。通常是指在标准制定

过程中必须依赖的其他标准或文件，对于理解和实施标准是必不可少的。如

果省略了这些引用文件，可能会导致所制定的技术标准无法完整或正确地执

行。因此，在本团标编写中，首先将铁路内燃机车、电力机车整车相关部件的

设计、制造、检修、使用技术标准进行全面梳理，纳入到本团标中，以指导改

造实践。包括机车总体、机车总体性能试验、消防安全、动力电池组、交流

传动、牵引电机、机车电器、布线、机车车体与焊接、司机室与操纵台布置、

转向架、制动系统、车钩缓冲装置等诸多专业性的技术标准。

与本团标中最相近和可以借鉴的标准是电动汽车用动力蓄电池电性能要

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求及试验方法、安全性要求与测试方法，列入在规范化引入文件中。

例如，《GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求》，作为国家强

制性标准规定了电动汽车用动力蓄电池单体、电池包或系统的安全要求和试

验方法。适用于电动汽车用锂离子电池和镍氢电池等可充电储能装置。作为

本团标采用的动力电池组有一定的技术参照性，本团标中给予高度的重视和

采用。

在标准查找中，没有找到国内铁路机车动力电池组相关的技术标准，可参

照的文件是TJ/JW124-2020～TJ/JW129-2020机车、动车组牵引用动力电池系

统安全性设计要求暂行技术规范等共6个文件。装车使用动力电组池中电池箱，

称为“单体电池”、“电池单体模块”，均是参照《TJ/JW125-2020机车、动

车组用锂离子动力电池综合性能评估暂行技术规范》、《TJ/JW126-2020机车、

动车组用锂离子动力电池试验暂行技术规范第1部分：电池单体和模块》、

进行CRCC试验的。因此，将这些文件列入在参考文件中。

3、名词术语的定义

以改造机车的应用和技术方案为核心，定义相关的名词术语用于改造机

车设计、改造生产、采购、使用、管理等环节，借鉴电池行业技术术语，规

范动力电池组的组成等技术术语，可以使改造机车技术方案、技术档案、使

用维护资料、培训、运用维修管理等各方面人员理解和接受，提高沟通的技

术准确性、效率和效果。

例如，机车动力电池组的装车能量，即使用机车使用中容易理解的概念，

又借用GB/T31484所定义的初始能量概念来表述：“指新出厂的动力电池组,

在室温下,完全充电后,以1小时放电电流放电至企业规定的放电终止条件时所

放出的能量，单位用kWh表示。”机车标称功率主要用于表示机车的牵引能

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力，动力电池组的装车能量用于表示机车使用的续航能力。

在目前工矿企业用内燃机车进行的新能源改造中，存在着缺少统一规范

的名词术语的现实，以至在技术协议、技术文件、技术档案、用户使用维护

资资中名词混乱，在生产制造和使用、维护等各环节的人员对同一部件名称

有多种表述，特别在现场紧急情况处理中，名词混乱造成言物不一，造成运

用维修的安全隐患。因此，本团标提出在日常生产中最急需的名词术语定义，

用于引导改造和使用走向规范化。也希望尽快建立相应的国家标准、或行业

标准提出规范化名语术语。

4、一般性要求

在具体阐述改造的主要技术要求内容前，阐述技术原则、技术管理、机

车总体要求方面的内容。

特别是4.1、4.2针对改造和新能源动力电池组的应用的特殊性技术问

题，提出改造中必须维持原机车的结构中而不得改变的部分，技术方案必须

对防火防爆提出应对措施并在技术方案中说明。

不得改变的部分是保证机车线路几何通过性能、动力学性能、制动性能

从而保障改造后机车运用安全的技术基础，同时也是明确改造后的机车对改

造部分进行试验验证的基础，机车改造后要对机车动力电池组的性能（即相

当于内燃机车的柴油机）、交流传动装置在整车使用的牵性能、可靠性进行试

验验证。

4.3条阐明技术方案应按有关规定组织技术评审，与国家管理部门将制定

的技术管理办法的精神相符合，并且更加深入和具有可操作性。提出建议由

第三方性质的技术协会、非赢利的技术机构组织组织技术评审，既是为了保

障在当今市场条件下技术方案审核的有效性、公正性，也与党和国家倡导的

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通过加强行业协会、社会团体工作的发展和完善社会管理从而促进国家管理

现代化的精神是一致的。

本团标的4.4～4.8的内容，涉及改造技术图纸文件和技术管理、机车的

通用性技术要求。为了保持与原内燃机车图纸和技术文件的继承性，便于使

用中查找，提出采用TB/T122对图纸和文件编号。改造部分零部件的通用性

等，也是工业化应用应具备的。

5、新能源改造的主要内容及技术要求

按照组成机车的各分系统顺序，机车使用环境、总体布置和安全防火措

施、动力电池组主要组成及牵引电机安装、机车车体和主车架改造等诸多方

面展开内容，提出主要改造项目及规范性要求。

在团标起草中重点解决下述问题：

1）团标是在站机车应用的角度进行技术阐述的。提出对动力电池组技术、

交流传动装置等改造部分技术要求。例如，由于机车采用动力电池组能量庞

大，为了实现在机车的上安装将组成动力电池组构建为电池包、电池箱（有

称蓄电池模块、电池单体和模块、单体电池等），组成动力电池组的基本元件

是电池箱。由此提出各种安装和性能要求。更深入、更专业的例如动力电池

组的性能、安全、检验等标准，需要实践后由机车动力电池、消防安全等专

业制定，从而促进动力电池技术在机车应用中的发展。

2）本团标重点解决的技术问题是动力电池组装车应用所带来的防火、防

爆、司乘人员的防护等问题，在5.4和5.5中给出。在机车上采用动力电池，

是巨大的能力聚集后逐渐地释放使用，是能量越用越少的过程。这不同于的

内燃机车是将所携带装载的燃料中的能量逐渐取用作功的过程。两者相比，

在改造中应重点解决安全防护问题。特别是对电池包安装条件，提出较稳妥、

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偏于保守的要求。另外考虑对机车改造的技术特点不同于制造，它是在现在

可使用的机车基础上进行的，目的是使改造后的机车更加环保、节能和改善

司乘人员工作条件，因此更要注重司机和周围的安全，对不利于动力电池组

安全工作的如安装在机车车体下部相比安装在机车车体内部容易受到冲撞，

因此予以否定。即能改则改，不能改则不要改。为了使司机安全更加有保障，

根据现在应用经验和技术水平，除了做好动力电池组内部管理、防火防爆监

控、消防等技术措施外，在机车改造方案中提出在动力电池组与司机室之间

设置一定的距离，并设施防火墙的要求，实践表明这些要求均是在技术上可

以实现的，得到行业内专家的肯定。

3）本团标的4.16～4.25是对动力电池组、交流传动及控制系统的在机

车装车使用中的要求及应用的技术措施。着重强调了电池管理、防火防爆方

面应有的控制和保护功能，通过台架和整车性能试验，均是可以查验的。

4）本团标的5.11条提出了微机控制系统可以安装远程车联网功能和远

程诊断系统、数据传输出存储的要求，适应现在大数据技术的发展为机车应

用管理提供技术基础。

6、对仍继续使用部分进行大修及更新配件的主要技术要求

针对改造机车相比制造技术的特点，对继续使用的原机车车钩缓冲装置、

机车车体与转向架间的联接、转向架、制动系统部件和系统组成，参照各种

机车的大修规程，提出必须更新（换）、修理和检查等主要内容的技术规范的

项点，具体技术项点所对应的技术参数，由根据具体机车型号确定。

针对改造机车大多使用时间较长的特点，提出司机室内设备全部更换、

重新装修的要求及内容。采用现代节能和安全性更好的LED光源前照灯等灯

具，也是改造中广泛采用的。

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7、动力电池组和交流传动装置及控制系统的试验与验收

这部分内容是为了满足对机车更换动力和传动系统后采用切实可行的方

法通过试验确认机车的牵引性能、控制功能和保护功能而设立的。

这部分内容也符合GB/T3315中第4.1条的要求。

根据按GB/T3367.1的规定，“机车的标称功率扣除车轮驱动装置所消耗

的功率后，可用于轮周牵引的功率。”通过台架试验中对此进行测试，可直接

得到改造后机车整车的牵引性能。

试验分为例行试验、型式试验，试验合格后由方可进入机车总组装。

通常所说的机车牵引力，就是机车的轮周牵引力,用F表示。

F=n﹒F’(N)

式中n——机车动轴数；

F’——一个动轴的轮周牵引力，单位为N。

机车动轮以轴重Q压在钢轨上，在主动力矩M的作用下，轮轨之间有相

对运动的趋势引起“静摩擦”，通过轮轨间的作用与反作用力,产生动轮对钢

轨的作用力，称为轮周牵引力。一个动轮周牵引力F’与主动力矩M的关系为：

F’=M/R

式中R——机车动轮半径，单位为m。

主动力矩M由牵引电机通过齿轮传动后到动轮，两者相差减速比和齿轮

传动的效率，如下式表示：

M=μ﹒MD﹒(Nm)

机车轮周牵引力F、机车速度与牵引电机输出轴的转矩MD、牵引电动机转

速nD关系为：

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F=(N)

V=（km/h）

式中MD——牵引电动机输出转矩，单位为Nm;

nD——牵引电动机输出转速，单位为r/min;

DL——机车动轮直径，单位为m;

μ——牵引电机与机车轮对之间的传动比；

ηz——齿轮传动效率。

由此可见，在生产厂的试验台架上，组成实际装车使用的动力电池组、

交流传动装置（包括牵引变流装置、牵引电动机和控制装置）、司机操纵台及

连线进行全功率试验，即可确定改造后机车的牵引特性。

同时，在台架试验中试验动力电池组的全充、全放电性能，可以结合在

全功率持续运转试验中进行。使牵引电动机输出力矩、转速稳定在机车恒功

特性输出特性的试验点上(如对应机车的持续速度点)全功率持续运行，记录

得到动力电池组的剩余电量（指动力电池内的可用电量占标称容量的比例

StateOfCharge，简称SOC）随时间变化的关系的曲线，可作为动力电池组

的放电试验特性的表达。即直观简便，又与机车使用中看到的技术参数完全

一致。

控制装置所具有的控制功能、保护功能，可以通过直接操纵司机操纵台

上的开关进行，逐项检查与确认，例如机车前照灯的开闭，可以采用模拟灯

亮指示的方法进行，动力电池组的超温、防火保护可以采用模拟加热、烟雾

的方法进行。

在机车定置试验台试验、或牵引热工试验中占较大部分的确定机车热工

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性能所需要的测量柴油机热平衡试验及内燃机车的热效率，对新能源改造机

车来说这部分已经完全失去意义，在机车牵引热工试验中占大部分工作量的

冷却装置的热平衡试验也失去了意义，需要进行的是在机车在持续速度运行

以考核牵引电动机的温升。

在进行考核动力电池组、交流传动装置及牵引电机的持续运转试验中，

将试验点选择在对应机车持续速度点的牵引电动机输出扭矩和转速点上，动

力电池组和传动装置全功率、以对应的机车持续电流不间断地持续运转至动

力电池组剩余电量为20%左右，约1小时以上，即可测量观察动力电池组的温

升、牵引电动机的温升，查验是否限制在电机允许的温升之内。这完全可以

对应内燃机车牵引热工性能试验中用推送法模拟机车牵引重车保持在持续速

度点附近，试验结束后立即测量查验牵引电动机的励磁绕组和电枢绕组的温

升是否限制在允许温升之内的型式试验项目。因此，将动力电池组和交传传

动装置在持续电流下运行以考核牵引电机、电器柜的温升及绝缘的可靠性，

是现实可行的。

本团标所列出的型式试验、例行试验项目，在成都中车电机公司试验站

进行了全部试验验证。实践表明，全面试验合格后的动力电池组、交流传动

装置及司机操纵台装车，经安装、连线后的检查，均可与台架试验报告对应，

大大减轻了装车试验验证的工作量，进而进行整车运行功能性试验，保证了

对动力、传动及控制装置改造的工作质量。

由于在本团标阐述了在改造中不得改变的如机车轴重、牵引装置、车体

与转向架之间的联接与旁承、转向架及制动装置等，保证了机车动力学性能、

制动性能不变，仍可以采用原机车的（CRCC、或第三方）型式试验的技术资

料确定。这样，改造后的机车与原型机车相比，可以保持改造后机车的型式

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试验、例行试验验证的资料有效性和完整性。这个部分表示的内容，与本团

标“7、改造机车的组装、试验与验收”是衔接的，后者是动力电池组和交传

传动及控制装置装车后的检查与试验确认，完全是对台架试验确定的性能、

控制功能和保护功能的在整车上组装后的确认。

8、改造机车的组装、试验与验收

按照新造内燃机车生产中的机车总组装、调试后进行出厂试验、交付用

户的验收试验的主要技术规范和相关技术标准提出的。包括总组装后进行调

试、静态试验、线路运转试验的主要项目、依据标准和交付检查应必不可少

的项目，使改造机车在全面技术检查和性能、特别是各种保护项目得以验证

后，交付最终用户。工

工矿企业用户大多都有自己或租用的线路，按照GB/T3315中第“4.6试

验实施方法”，可以在自己线路上进行试验，对改造后机车的牵引和制动性能、

控制和保护功能在线路试验中进行检查验证。

9、机车的涂装与标志

在这部分中，提出了改造后机车涂装与安装标志的要求。

关于改造后对原机车型号应增加的字符标志，待国家铁路局颁布有关技

术管理规范后遵照执行。

10、质量保证期

提出对改造后的机车整车应用的质量保证期。

目前动力电池技术水平下，电池的使用寿命约为2800次循环（按每天进

行一次全充全放的使用约6～8年），电池在使用中不断衰减，直接影响到用

户的使用。因此，提出动力电池组的质量保证期为6年，电池容量衰减不大

于20%。在目前的技术水平下，该质量保证期基本等同于动力电池组的使用寿

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命，也是大多数用户和承担改造方在制定改造技术协议中约定的。

11、机车的运输和贮存

在这部分中根据目前工矿企业对内燃机车进行新能源改造的实际情况，

提出公路运输应采取的必不可少的技术措施。

针对动力电池技术特点，分别提出短时停用、长期封存应做的主要项目

和规范性要求。

12、随车资料

改造后的机车应参照新产品交付使用部门，应参照新造机车的交付，具

备完整的履历档案、使用维护资料，用于培训、使用、维护和技术管理，提

出项目和规范。

四、主要试验（或验证）情况分析

在本团标提出过程中，唐山国杰、成都电机等参加标准起草的企业，不

仅进行了技术方案、技术规范的研究，也进行了大量实际改造机车的实践。

2022年以来，开滦（集团）有限责任公司铁路运输分公司和唐山国杰轨

道交通科技有限责任公司，联合成都中车电机有限公司对工矿企业用内燃机

车采用新能源动力电池组和传动装置及控制技术改造技术方案的研究，进行

了GK1C型机车0137号改造，如一、2中所述。目前，机车在开滦（集团）有

限责任公司所属煤矿使用，试验最高牵引吨位达到4900吨，起动平稳；日常

使用中牵引列车不打滑，司机工作环境无油烟、噪声比原内燃机车大大减少，

深受司乘人员的好评。

本团标的主要内容作为唐山国杰的企业标准发布和使用，实践表明是可

行的。

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成都电机按照本团标所阐述的技术规范，成功地进行了10余台GK1C型、

GK1E型工矿内燃机车的改造，均取得了较好效果。与工矿企业用户、承担改造

企业一起进行了东风5D型、东风7型、东风7G型(二七)、东风7G型(四方)内燃

机车新能源改造方案研究和三电机组的制造，进行台架试验。动力电池组能

量达到3000kWh，采用6个电池包组成，牵引电机额定功率530kW，改造机车

的标称功率可以达到3000kW及以上。成都电机取得了“三电系统的设计开发

和制造”莱茵认证（证书登记号码：39100012201）。2023年9月，对组成动

力电池组的基本部件电池箱（磷酸铁锂单体电池）根据《机车、动车组用锂

离子动力电池试验暂行技术规范第1部分：电池单体和模块(TJ/JW

126-2020)》通过了中铁认证检验中心有限公司/国家铁路产品质量检验检测

（CRCC）检测[报告编号：（2023）GTJ（JL)字第W1055号],这些工作都为本

团标的编写提供上宝贵的实践基础，也证实了本团标在技术和实践上是完全

可行的。

参加本团标编写的企业，也提供了宝贵的实践经验，在此不再一一赘述。

五、本团标中涉及知识产权问题的说明

本团标起草过程中，起草单位和参加人员充分尊重知识产权，遵从国家

铁路局及有关部门发布的政策法令及文件，遵从国家、行业颁布的相关技术

标准。均采用已经充分公开的国家和行业标准、国家及铁路行业有关部门颁

布的技术管理规范、教科书等，无任何侵犯、涉及其它企业各个人技术的知

识产权的故意。

本团标内容中，不涉及提出和起草单位和个人的专利权、著作权，在国

内部门、企业、个人使用中，不涉及任何知识产权纠纷。

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六、产业化情况

目前，工矿企业用内燃机车新能源改造处于企业起步阶段，机车使用企

业、改造机车、三电设备制造企业都在进行积极地探索。本团标提出后，将

促进产业化的形成。

1、工矿企业对所用的内燃机车进行新能源改造有客观现实的要求

在国家和地方政府环保节能政策的引导下，全国各地区煤炭钢铁企业开

始新能源改造的积极探索。2022年，生态环境部会同国家发展改革委、工业

和信息化部、交通运输部等15个部委联合印发的《深入打好重污染天气消除、

大气污染防治和柴油货车治理攻坚战行动方案》（环大气〔2022〕68号），

京津冀及周边地区环境治理被列为重点。

各地区政府积极响应。例如，唐山市大气污染防治工作领导小组办公室

印发了《关于厂内倒运内燃机车新能源化试点工作的通知》，要求在河钢乐

亭钢铁公司、开滦（集团）有限公司实施厂内倒运内燃机机车改造为新能源

机车试点，并对全部完成更换做出部署和提出时间要求。

由于新能源机车环保、节能、噪声低，司乘人员无油污油气，工作环境

大大改善，可节省大量维保工作量和费用。技术研究和改造实践也促进了大

容量/大能量新能源动力电池技术在机车上应用的发展，都将有利于促进产业

化的形成。

2、动力电池技术的发展为改造提供了技术条件

现今，实现广泛工业化应用的磷酸铁锂型电池，厂家规定的使用寿命大

多为电池系统循环次数2800～3000（25℃标准状态下）；铁路机车交流传动

技术、控制技术日臻成熟可靠，可以向工矿企业推广应用；机车车体、转向

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架等钢结构设计寿命为25年～30年；在以新造新能源机车提升工矿企业机车

技术水平的同时，对在用的内燃机车进行改造也是有效的技术路线之一，可

以大大节省投资、跟随动力电池技术发展、更多更快地实现提高机车的环保

和节能水平的目的，推动了产业化的形成。

3、本团标可以促进改造的安全性、可靠性和广泛应用

诸多工矿企业对对在用内燃机车进行新能源改造的探索，受技术认知、

缺少大型制造企业专业技术队伍所限，有成功地改造案例，但也存在着改造

中重视机车使用功能和性能而忽略机车运用的安全性和可靠性而危及安全生

产的隐患；更有甚者，在技术不成熟的情况下进行的改造，致使改造后的机

车无法使用。

在工程实践的基础上，标准起草单位共同提出和起草本团标，提出改造

应遵循的原则和规范化内容，用于指导生产实践，提高新能源改造机车运用

的安全基础，又具有广泛的实践和指导意义。

本团标发布后，可以促进安全生产，在保证改造中机车运用的安全技术

基础在前担下，便于广大企业改造的实施，有利于促进使用改造机车和承接

改造企业的发展，特别是对促进各地区中小企业发展，也有着十分重要的意

义。随着国家铁路局对改造管理规范的出台和实施，工矿企业用内燃机车的

改造将规范化和促进产业化。

七、使用国际标准和国外先进标准情况

目前尚公开发行的国际、国外标准可在本团标中使用。

查找到有ENIEC62928:2018铁路应用机车车辆车载锂离子牵引电池

（Railwayapplications-Rollingstock-Onboardlithium-iontractionbatteries），

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