和諧型調車機車運用現狀及優化改進

李紅斌

(中國鐵路總公司 機輛部， 北京 100844)

目前，我國批量投入運用的和諧型調車機車主要為HXN3B型調車機車和HXN5B型調車機車。

HXN3B型調車機車是大連機車車輛有限公司為滿足我國鐵路路網型及區域性編組站的調車及小運轉作業需求而研制的大功率交流傳動調車內燃機車。該機車以HXN3型機車為基礎進行設計，采用交流傳動和微機網絡控制系統，C0-C0軸式，裝用12V265電噴柴油機以及HXN3型機車成熟可靠的部件。機車最大運用速度100 km/h，具有單機牽引能力強、節能環保、維護成本低的特點。滿足我國鐵路大型編組場運量大、整列牽引噸位大等特點對大功率調車機車的需求。

HXN5B型調車機車是戚墅堰機車有限公司為解決我國目前各編組站牽引定數與干線牽引不相匹配和運力瓶頸而研制的新一代交流傳動調車內燃機車，適用于大、中型編組站的編組、調車及小運轉作業。機車軸重25 t，采用外走廊車架承載式車體結構，整體承載式燃油箱設計，模塊化設計制造。機車裝用R12V280ZJ型電子控制噴射柴油機、CDJD113型交流異步牽引電動機、CDJF212型主輔發電機。機車采用交流電傳動和微機控制，裝車功率3 530 kW、起動牽引力560 kN，持續牽引力540 kN。機車同時采用了多種節能減排新技術，是一款高可靠性和高可維護性的“節能、環保、重載”調車內燃機車。

1 機車配屬、運用情況及特點

根據對9個機務段共計102臺調車機車的運用情況調研，2017年日均運用88.4臺，日均非運用13.6臺，運用率86.7%。和諧型調車機車在運用過程中體現了很多優點，同時也存在一些不適應性的問題。

(1)機車牽引力大，有效提升了編組場工作效率

與既有的東風系列調車內燃機車相比，和諧型機車功率大，黏著性能好，起動牽引力達到了560 kN，持續牽引力540 kN。與DF7G型調車機車相比，功率提升了76.5%，輪周功率提升了78.2%，起動牽引力提升了28.7%，起動加速性能提高了40%，很好地滿足了編組場大編組列車的解編、轉場調車、小運轉作業的需要，大大提高了調車作業效率和區段牽引定數。比如太北四場至太北六場由原DF4型機車牽引4 000 t，提高至由和諧型調車機車牽引5 000 t，充分利用和諧型調車機車功率大、牽引力大的優勢為運輸挖潛提效。

(2)機車性能優越

HXN3B型內燃機車采用交-直-交電傳動、32位微機網絡控制以及燃油電子噴射等先進技術，具有高牽引力、高黏著利用率、高效率、油耗低、排放優、噪聲低、檢修維護少等優越性能，機車主發輸入功率3 250 kW；機車具有電阻制動功能并預留重聯；采用CCBII型電空制動機，適應中國鐵路各路網型和區域性編組站使用環境。

HXN5B型機車充分借鑒HXN5型機車、DF7G型機車、ND5型機車的先進性和可維護性，對機車可靠性、可適用性、舒適度、可維護性及瞭望條件等方面進行了優化設計和改善提高。針對調車機車的特點，優化了調車機車的牽引性能。機車裝用性能卓越、低油耗低廢氣排放的R12V280ZJ型柴油機，采用了電子燃油噴射、高壓比可變噴嘴增壓等先進技術。同時機車能全壽命周期完全滿足調車機車過駝峰的要求，配備有制動電阻裝置。機車蓄電池滿足2 h 輔助供電，同時機車還采用了多種節能措施來降低機車油耗和廢氣排放。

機車故障率低，司機室噪聲低、照明條件好，機車保養工作量小等，能更好地滿足調車作業要求，受到機車運用檢修人員及車站調車人員的普遍歡迎。

(3)連續作業能力強

既有東風系列調車機車的燃油箱容積基本在5 500 dm3以下，可利用的油量僅4 000 dm3左右，連續作業能力嚴重不足；和諧型調車機車可用燃油7 500 dm3，將連續作業能力提高到了5～7天。

(4)經濟性好

調車機車特殊的工況特點，使其長時間處于惰轉及低負荷運行狀態、全功率運行時間少，燃油利用率較低。和諧型調車機車裝用節能環保柴油機，標況下燃油消耗低至198 g/kWh，機油消耗率小于等于燃油消耗率的0.5%；同時機車采用了電子燃油噴射控制技術、可變渦輪增壓技術、柴油機超低怠速控制技術(可低至260 r/min)、溫控牽引電機通風技術、并聯冷卻水系統、免維護產品等大大提高了機車經濟性。

2 和諧型調車機車在運用中存在的問題

2.1 HXN3B機車運用中存在的問題

(1)部分功能設置存在操作不便的問題。包括：電笛安裝位置不方便副司機操作；滑油加油口設計不合理，操作空間不方便；微機屏每次上電重啟，均需重新設置時間，且重設時間的密碼為動態變換密碼，不便于乘務員操作；車下照明燈在車下打開后，無法在車下關閉。

(2)部分零部件可靠性有待提高。包括：遮陽棚因為結構及材質不良，破損頻率較高；冷卻水泵的機械密封對較差水質的適應能力不高；在雜質較多時密封性能降低造成警告孔漏水。

(3)技術性能有待提升，空調制冷效果差，空調出風口位置設置低，距離進風口不足20 cm，造成空調在運行中出風口吹出的冷氣直接被吸入進風口，空調制冷效果不明顯；機車在低功位長時間運轉，柴油機燃燒不好，增壓器通過煙囪噴油。

2.2 HXN5B機車運用中存在的問題

(1)部分功能設置存在操作不便的問題.包括：前后車梯較陡，上下機車不便；司機室取暖器安裝位置不合理，換向作業時易碰傷乘務員腿腳；司機室側墻缺少喇叭按鈕，乘務員操作不便。

(2)部分零部件可靠性有待提高。包括：機車存在DK-2制動機分配閥泄漏、散熱單節漏水等零部件質量和可靠性方面的問題。

(3)適應性有待提升。包括：長期低檔位運用形成排煙管積碳、增壓器滲油、冒黑煙；由于和諧系列機車采用合成閘瓦，同時機車軸重提高到25 t，低速下制動距離較DF7G長；由于調車機車后面車輛不接風管，造成空壓機打風時間短，油溫較低，水汽不能有效排出，引起空壓機機油乳化。

3 和諧型調車機車的優化改進

主機廠針對和諧型調車機車運用中存在的問題，進行了相應的優化改進。

3.1 HXN3B機車優化改進

(1)針對部分功能操作不便問題的改進優化。在司機室內兩側墻上各安裝一個低音風笛按鈕，主、副操縱臺上各安裝一個電笛按鈕，方便主、副司機操作；潤滑油加油口在柴油機自由端的端部，初始設計水管路遮擋造成加油不便。后將加油口調整方向，解決水管遮擋問題，可方便加油；微機屏每次啟動需重新設置時間問題，目前通過升級軟件解決此問題，升級后的顯示屏軟件只有在更換顯示屏才需要重置時間；上車燈與下車燈均采用時間繼電器控制，在車上、車下操作燈控按鈕后延遲3 min車燈自動關閉，該優化方案同時解決了乘務員忘記關閉車燈問題。

(2)提高部分零部件可靠性。遮雨棚的雨搭布的損壞主要是由于滑動機構等未做好防銹處理，收放遮陽棚時出現卡滯現象，回位不良造成，新遮陽棚對外露的金屬部分進行防銹處理，運動部件進行潤滑，消除了造成損壞的根源，遮雨棚使用可靠性大幅提高。原冷卻水泵采用58U機械密封，在水質不滿足條件情況下，機械密封因雜質較多形成漏水問題。采用95石墨機械密封替代原58U機械密封，已經解決漏水問題。

(3)提升技術性能。針對空調制冷效果差問題，通過設置玻璃鋼風道，空調出風口的高度增加至距地板面1 600 mm，并遠離空調進風口，使司機室內空氣循環更流暢并避免了空調出風直接進入回風口的問題，改造后制冷效果明顯改善，另外還對司機室頂蓋增加了隔熱層處理，增強司機室的恒溫效果；機車在低功位常時間運轉，柴油機燃燒不好，增壓器通過煙囪噴油，大功率調車機車長期在惰轉位運行時，會導致噴油器霧化削弱，存在燃燒不良的問題，部分不能完全燃燒的燃油會隨廢氣排出機車，正在研發智能停缸技術，緩解惰轉位燃燒不良問題，目前智能停缸正在裝車試用。

3.2 HXN5B機車優化改進

(1)針對部分功能設置存在操作不便的問題的優化改進。前后車梯較陡，上下機車不便的問題，對機車登車梯進行了重新設計，在保證車底架強度的前提下，對車架中梁向內進行了改進，以滿足登車梯縱向深度，登車梯傾斜度與DF7G機車保持一致；同時登車梯踏板設置為前后可調節結構，用戶還可以根據需要進行各個踏板的前后調節；以后新造的機車已開始全部實行新的登車梯方案。司機室取暖器安裝位置不合理，換向作業時易碰傷乘務員腿腳的問題，由于司機室對取暖設備的功率要求達8 kW以上，因此取暖器的單個取暖器的體積較大，在側墻完全嵌入存在一定困難，新方案在取暖器周邊與側墻間進行圓滑過渡，防止碰腿。針對部分機務段反饋司機室側墻缺少喇叭按鈕，乘務員操作不便的問題，新方案在左右側墻各設置了一個喇叭按鈕。

(2)針對部分零部件可靠性有待提高的優化改進。針對DK-2制動機分配閥泄漏的問題，制動機改進了結構，取消了分配閥，徹底解決了分配閥泄露的問題；針對散熱器漏水的問題，從源頭嚴控清潔度，對冷卻水配方提出了明確的要求，同時驗證新的冷卻水配方，對散熱器銅管采用預鍍膜工藝，提高散熱器可靠性，對泄漏散熱器進行解剖和分析，對其中的雜質進行化驗，同時借助相關高校力量進行可能造成泄漏的試驗分析，開發圓管銅散熱器進行裝車驗證，經過近兩年的運用情況良好。

(3)適應性方面的改進。針對長期低檔位運用，形成積碳的問題，微機控制程序設置了自動提轉速的功能，當機車長時間低檔位運行后，機車將自動升轉速至800 r/min，以消除形成的積碳；同時用戶也可以選擇低功率模式，讓機車盡可能的在較高檔位運用，以防止積碳的形成。針對制動力弱的問題，與烏魯木齊局機務段進行了試驗調試，通過DK-2制動柜上備用的鈕子開關來進行調車投入/切除的模式選擇：在調車投入模式下小閘閘缸壓力由300 kPa提高至450 kPa；而在調車切除模式下，保持和原制動機一致，有效解決了制動力弱的問題。針對空壓機機油乳化的問題，機油乳化主要發生在西南地區，HXN5B為此進行了防乳化改進，空壓機增加空載功能，即通過加長空壓機打風時間來提升空壓機的運用率，同時在微機界面設置了空壓機機油防乳化選擇的軟開關，用戶可以根據需要進行選擇。

4 結束語

和諧型調車機車自投入運用以來，很好的解決了各機務段對大編組列車的解編、轉場調車、小運轉作業的需求，解決了編組場與干線牽引定數不相匹配的問題，大大提高了編組場的作業效率。同時和諧型調車機車在運用過程中也出現了一些運用問題，在徹底解決這些問題后將會更好的服務鐵路運輸。