出口古巴DF7K-C型電傳動調車內燃機車

張學軍

(北京二七軌道交通裝備有限責任公司,北京100072)

隨著古巴經濟的復蘇,對鐵路機車車輛產品的要求不斷提高,為了替代古巴現役機車(主要是20世紀50年代以前從蘇聯、加拿大等國進口產品),自2005年開始,從中國進口了一批干線內燃機車DF7G-C,到2009年底已交付73臺。2007年為了滿足支線小運轉和調車的需要,又訂購了30臺DF7K-C型內燃機車。主要用于支線鐵路小運轉及調車作業,支線軌道為43 kg/m鋼軌,要求DF7K-C型機車為中等功率等級、低軸重、運用可靠、耐大氣環境能力強等。考慮到用戶前期購置的多臺DF7G-C機車,為了降低運用維護成本,在設計中盡量考慮了與DF7G-C機車大部件的一致性。

1 技術規范

1.1 運用條件

適用于干線調車或支線小運轉作業。環境溫度6～37℃,海洋性潮濕條件。

1.2 機車總體描述

DF7K-C型內燃機車為內燃電傳動4軸機車,交直流傳動方式,微機控制;柴油機為高速柴油機,由啟動電機驅動啟動;牽引電機采用抱軸承懸掛,兩系彈簧,中心銷牽引,單元制動。車架承載,外走廊罩式車體,13號車鉤(可與古巴現用機車車輛AAR車鉤正常連掛);制動機采用JZ-7型,風泵為NPT5(圖1)。

1.3 主要技術參數

圖1 DF7K-C型內燃機車總圖

2 機車總體布置

機車上部從II端到I端依次為:制動室、司機室、電氣室、動力室、冷卻室、輔助室6個部分,具體布置分述如下。

圖2 DF7K-C型機車預期牽引特性曲線

(1)制動室。布置安裝有制動閥類安裝架、蓄電池組、手制動裝置的傳動部分(手輪設在司機室內),端墻上設有檢修門,端墻上方兩側裝紅色標志燈,與車架采用螺栓連接。

(2)司機室。采用規范化司機室布置,內裝有一個操縱臺,安裝在右側,臺面與機車縱向中心線一致,司機操縱面向前方。操縱臺上裝有司機控制器、制動閥、操縱按鈕、警醒按鈕、機車通信裝置等。司機室沿前進和后退方向均設瞭望窗,便于瞭望,司機室后墻與電氣室有車門相通,布置有滅火器、緊急放風閥、遮陽簾、刮雨器。司機室前墻上方設有兩塊采光玻璃,安裝有手制動裝置(手輪)、遮陽簾、刮雨器等。添乘坐椅采用折疊形式固定安裝在司機室后墻上。司機室坐椅為高度、前后可調整式,固定安裝于司機室地板上。左右兩側墻上設有對開式活動側拉窗,還設有方便司機操作的風笛按鈕。內裝材料選用了ABS工程塑料材質,表面為灰色顆粒狀花紋。

司機室頂蓋上平面外部裝有頭燈、風笛、空調裝置(采用頂置單元式機車空調,環保無氟型)。司機室有前后兩個門,采用對角布置與機車外走板相通。兩側墻外安裝有擋風玻璃和遮陽罩,右側墻外還安裝一面后視鏡。

(3)電氣室。電氣室與車架采用螺栓連接,內部的元件高、低壓分開安裝,通向各轉向架大線直接下到車架下面,側墻上設有檢修門,頂蓋設空氣濾清裝置。

(4)動力室。動力室在機車中部,靠近電氣室一端安裝整流柜、II端牽引電動機通風機、啟動變速箱、輔助交流發電機、啟動發電機、輔助交流控制柜。中部裝有柴油-發電機裝置,柴油—發電機組安裝于共用底座上,通過橡膠彈性支座固定于車架上。通過彈性法蘭、萬向軸與啟動變速箱相連。為防止柴油機油霧污染整流柜及其他電氣元件,在主發電機吊耳附近設有一個隔墻。右側裝有輔助機油泵組、左側裝有燃油泵機組。柴油機進氣裝置分別安裝在左、右兩側墻上,側墻上設有檢修門,門上設有進氣濾清裝置,防止內部由于通風機工作造成負壓。右側墻上布置有滅火器、登車頂扶梯。側墻與車架采用螺栓連接,便于拆裝。膨脹水箱安裝在冷卻室前墻上部。

(5)冷卻室。裝有6P散熱單節,共20節、集流箱、冷卻風扇(直徑1 600 mm)、風扇電機、帶百頁的側護板、頂百葉窗,后端墻上設有檢修門。下部布置有I端牽引電動機通風機(交流電機驅動)等。

(6)輔助室。內部布置有空氣壓縮機、油水分離器、風笛電磁閥等,冷卻室外墻上布置空氣干燥器,側墻及端墻設有檢修門,端墻上方兩側裝紅色標志燈,頂蓋外前部裝有頭燈及風笛。為了便于車下組裝及檢修,輔助室與車架采用螺栓連接。

3 機車的技術特點

(1)具有較高的通用性。除柴油機外,所有部件基本采用與DF7G-C機車相同或相近產品,可大大減少用戶備品的保有量。

(2)較高的可靠性。幾乎所有部件選型都基于DF7系列產品,都經過國內的運用考核,使產品的可靠性得到保證。

(3)先進和控制技術。采用了微機控制技術,可提高機車的控制精度與參數,對柴油機及機車的保護可靠;無刷勵磁牽引發電機,提高了發電機的可靠性。

(4)柴油機選用了河柴按道依茨(Deutz)技術生產的TBD620V 12型柴油機,其功率等級與古巴要求相符,質量較輕,可靠性好,價格與國外進口產品比較,更具有競爭力。

(5)對車架進行了優化設計,DF7K-C型內燃機車的軸重為 19 t,而且要求機車計算整備總重不得大于76 t。在保證機車各部件強度的前提下,減重無疑是一個挑戰性的問題,只能在進行充分理論分析計算后,對結構進行優化。同時對各系統和部件進行減重設計,如啟動變速箱安裝座采用了全焊接結構,輔助室及動力室頂蓋采用了玻璃鋼+方鋼管結構等。

(6)轉向架為兩軸,二系懸掛,全動輪,滑動抱軸瓦形式,中心銷牽引等國內成熟技術,以滿足古巴線路較差,曲線半徑較小的要求。

4 機車的試驗

4.1 例行試驗項目

在機車完成組裝后進行例行試驗。

(1)電機跑合試驗

由于采用與DF7系列機車的牽引電機及輪對軸箱相同結構,按工廠相關技術條件和工藝文件進行了相關試驗。

(2)稱重試驗

用戶對機車軸重要求比較嚴格,對每臺機車都進行了稱重試驗,試驗在制造廠稱重臺進行。試驗結果符合GB/T 3314-1982《內燃機車通用技術條件》

(3)淋雨試驗

對每臺機車都進行淋雨試驗,試驗設備與條件與DF7系列機車一致,古巴監造人員參加了一臺機車試驗及試后檢查,通過。

(4)限界通過試驗

按要求在廠內限界規進行限界通過試驗,因古巴的限界與中國不同,設計按古巴NC 18-40/1984,基本外形一致,只在下車部分比中國限界寬出100 mm,總高比中國限界高100 mm。中國的限界基本包圍于古巴限界中,所以能通過中國限界就能通過古巴限界。經試驗機車可順利通過限界規。

(5)水阻試驗

以水阻作為負載進行性能試驗,使機車各項指標達到設計要求。

(6)滾動臺試驗

因正線試運條件不具備,在制造廠滾動臺上進行了100 km/h的滾動試驗,滿足要求。

4.2 擴大試驗項目

(1)牽引力驗證

在滾動臺上測量前后車鉤力,在柴油機轉速1 500 r/m in時,機車速度13 km/h,車鉤牽引力182.1 kN,主發電機電流3 375 A,電壓241 V。

(2)司機室噪聲測定

當柴油機轉速1 500 r/min,機車功率800 kW以上,機車速度為15 km/h時對司機室噪聲使用手持噪聲測量計,對司機室噪聲進行了測定為78 dB(A)。

(3)起動牽引力試驗

2008年10月20日租用北京鐵路局拉力試驗車在制造廠內進行了起動牽引力拉力試驗,編組方式為被試車一臺(51404)、拉力試驗車一輛(SY 998440)、DF7G內燃機車3臺。將3臺DF7G處于制動狀態作為起動阻力,待被試機車出現打滑時測量其起動牽引力。牽引試驗車顯示起動牽引力為258 kN,主發電機電流為4 200 A,功率為156 kW。

(4)曲線通過能力試驗

在公司廠區內最小曲線(按工廠平面圖標注曲線半徑為75m的S型曲線)上對機車進行通過能力試驗,來回進出曲線3次,檢查走行部各部位無干涉、狀態良好,牽引電機大線與上車和構架無接磨,軟風道余度充足,各減振器狀態良好與車架間隙足夠,旁承在最大變形時與旁承盆間隙充裕。

5 運用情況

機車于2008年12月運抵古巴。到2010年5月初,平均在線運用18萬km。主要在哈瓦那車站進行調車及小運轉作業,情況良好。2009年交付的 25臺DF7K-C機車主要運用在卡馬圭,作為支線小運轉機車使用,平均運用11萬km。機車的良好運用為古巴鐵路裝備的現代化提供了可靠的保證,也贏得了古巴鐵路的信賴,為中國鐵路裝備進入中美洲市場具有示范作用。

6 結束語

出口機車的設計可靠性應放在第一位,其次是配件的價格與性能比,第三才是先進性的考慮。而所有這些的考慮都應建立在對機車運用環境的充分了解的基礎之上,作為古巴鐵路,年久失修,線路條件極差,與中國鐵路無法比較,其動力學計算在古巴機車上沒有實際意義,因為其線路狀態已非我們常用線路譜所能模擬,就是一個個隨機缺陷的組合。在國內成熟的產品在古巴運用中也會出現這樣或那樣的問題,如垂向減振器,在古巴使用半年左右失效的相當多,這與其線路狀態直接相關;燃油壓力表失效較多,與燃油質量直接相關;空壓機電機多臺燒損,與車輛泄漏嚴重,空壓機啟動頻繁、工作溫度過高直接相關。而這就是古巴鐵路的現實,線路與軌道裝備不配套。而且古巴司機的操縱習慣是機車啟動后,很快提手柄,速度超過確定車速后,又快速回手柄,而且制動運用很頻繁,操縱比較粗暴。

建議今后的出口產品設計前,應對運用環境有一個全面的了解,由設計人員具體去了解機車將來的運用環境,了解用戶方勞動組織和操縱習慣,有針對性的進行設計或選用配件,才能事半功倍,減少不必要的售后配件費用,同時更好的滿足用戶要求。

[1]TB/T 1407《列車牽引計算規程》.

[2]2007年的DF7K-C機車的主要技術規范.