出口古巴DF7K-C型电传动调车内燃机车

张学军

(北京二七轨道交通装备有限责任公司,北京100072)

随着古巴经济的复苏,对铁路机车车辆产品的要求不断提高,为了替代古巴现役机车(主要是20世纪50年代以前从苏联、加拿大等国进口产品),自2005年开始,从中国进口了一批干线内燃机车DF7G-C,到2009年底已交付73台。2007年为了满足支线小运转和调车的需要,又订购了30台DF7K-C型内燃机车。主要用于支线铁路小运转及调车作业,支线轨道为43 kg/m钢轨,要求DF7K-C型机车为中等功率等级、低轴重、运用可靠、耐大气环境能力强等。考虑到用户前期购置的多台DF7G-C机车,为了降低运用维护成本,在设计中尽量考虑了与DF7G-C机车大部件的一致性。

1 技术规范

1.1 运用条件

适用于干线调车或支线小运转作业。环境温度6～37℃,海洋性潮湿条件。

1.2 机车总体描述

DF7K-C型内燃机车为内燃电传动4轴机车,交直流传动方式,微机控制;柴油机为高速柴油机,由启动电机驱动启动;牵引电机采用抱轴承悬挂,两系弹簧,中心销牵引,单元制动。车架承载,外走廊罩式车体,13号车钩(可与古巴现用机车车辆AAR车钩正常连挂);制动机采用JZ-7型,风泵为NPT5(图1)。

1.3 主要技术参数

图1 DF7K-C型内燃机车总图

2 机车总体布置

机车上部从II端到I端依次为:制动室、司机室、电气室、动力室、冷却室、辅助室6个部分,具体布置分述如下。

图2 DF7K-C型机车预期牵引特性曲线

(1)制动室。布置安装有制动阀类安装架、蓄电池组、手制动装置的传动部分(手轮设在司机室内),端墙上设有检修门,端墙上方两侧装红色标志灯,与车架采用螺栓连接。

(2)司机室。采用规范化司机室布置,内装有一个操纵台,安装在右侧,台面与机车纵向中心线一致,司机操纵面向前方。操纵台上装有司机控制器、制动阀、操纵按钮、警醒按钮、机车通信装置等。司机室沿前进和后退方向均设瞭望窗,便于瞭望,司机室后墙与电气室有车门相通,布置有灭火器、紧急放风阀、遮阳帘、刮雨器。司机室前墙上方设有两块采光玻璃,安装有手制动装置(手轮)、遮阳帘、刮雨器等。添乘坐椅采用折叠形式固定安装在司机室后墙上。司机室坐椅为高度、前后可调整式,固定安装于司机室地板上。左右两侧墙上设有对开式活动侧拉窗,还设有方便司机操作的风笛按钮。内装材料选用了ABS工程塑料材质,表面为灰色颗粒状花纹。

司机室顶盖上平面外部装有头灯、风笛、空调装置(采用顶置单元式机车空调,环保无氟型)。司机室有前后两个门,采用对角布置与机车外走板相通。两侧墙外安装有挡风玻璃和遮阳罩,右侧墙外还安装一面后视镜。

(3)电气室。电气室与车架采用螺栓连接,内部的元件高、低压分开安装,通向各转向架大线直接下到车架下面,侧墙上设有检修门,顶盖设空气滤清装置。

(4)动力室。动力室在机车中部,靠近电气室一端安装整流柜、II端牵引电动机通风机、启动变速箱、辅助交流发电机、启动发电机、辅助交流控制柜。中部装有柴油-发电机装置,柴油—发电机组安装于共用底座上,通过橡胶弹性支座固定于车架上。通过弹性法兰、万向轴与启动变速箱相连。为防止柴油机油雾污染整流柜及其他电气元件,在主发电机吊耳附近设有一个隔墙。右侧装有辅助机油泵组、左侧装有燃油泵机组。柴油机进气装置分别安装在左、右两侧墙上,侧墙上设有检修门,门上设有进气滤清装置,防止内部由于通风机工作造成负压。右侧墙上布置有灭火器、登车顶扶梯。侧墙与车架采用螺栓连接,便于拆装。膨胀水箱安装在冷却室前墙上部。

(5)冷却室。装有6P散热单节,共20节、集流箱、冷却风扇(直径1 600 mm)、风扇电机、带百页的侧护板、顶百叶窗,后端墙上设有检修门。下部布置有I端牵引电动机通风机(交流电机驱动)等。

(6)辅助室。内部布置有空气压缩机、油水分离器、风笛电磁阀等,冷却室外墙上布置空气干燥器,侧墙及端墙设有检修门,端墙上方两侧装红色标志灯,顶盖外前部装有头灯及风笛。为了便于车下组装及检修,辅助室与车架采用螺栓连接。

3 机车的技术特点

(1)具有较高的通用性。除柴油机外,所有部件基本采用与DF7G-C机车相同或相近产品,可大大减少用户备品的保有量。

(2)较高的可靠性。几乎所有部件选型都基于DF7系列产品,都经过国内的运用考核,使产品的可靠性得到保证。

(3)先进和控制技术。采用了微机控制技术,可提高机车的控制精度与参数,对柴油机及机车的保护可靠;无刷励磁牵引发电机,提高了发电机的可靠性。

(4)柴油机选用了河柴按道依茨(Deutz)技术生产的TBD620V 12型柴油机,其功率等级与古巴要求相符,质量较轻,可靠性好,价格与国外进口产品比较,更具有竞争力。

(5)对车架进行了优化设计,DF7K-C型内燃机车的轴重为 19 t,而且要求机车计算整备总重不得大于76 t。在保证机车各部件强度的前提下,减重无疑是一个挑战性的问题,只能在进行充分理论分析计算后,对结构进行优化。同时对各系统和部件进行减重设计,如启动变速箱安装座采用了全焊接结构,辅助室及动力室顶盖采用了玻璃钢+方钢管结构等。

(6)转向架为两轴,二系悬挂,全动轮,滑动抱轴瓦形式,中心销牵引等国内成熟技术,以满足古巴线路较差,曲线半径较小的要求。

4 机车的试验

4.1 例行试验项目

在机车完成组装后进行例行试验。

(1)电机跑合试验

由于采用与DF7系列机车的牵引电机及轮对轴箱相同结构,按工厂相关技术条件和工艺文件进行了相关试验。

(2)称重试验

用户对机车轴重要求比较严格,对每台机车都进行了称重试验,试验在制造厂称重台进行。试验结果符合GB/T 3314-1982《内燃机车通用技术条件》

(3)淋雨试验

对每台机车都进行淋雨试验,试验设备与条件与DF7系列机车一致,古巴监造人员参加了一台机车试验及试后检查,通过。

(4)限界通过试验

按要求在厂内限界规进行限界通过试验,因古巴的限界与中国不同,设计按古巴NC 18-40/1984,基本外形一致,只在下车部分比中国限界宽出100 mm,总高比中国限界高100 mm。中国的限界基本包围于古巴限界中,所以能通过中国限界就能通过古巴限界。经试验机车可顺利通过限界规。

(5)水阻试验

以水阻作为负载进行性能试验,使机车各项指标达到设计要求。

(6)滚动台试验

因正线试运条件不具备,在制造厂滚动台上进行了100 km/h的滚动试验,满足要求。

4.2 扩大试验项目

(1)牵引力验证

在滚动台上测量前后车钩力,在柴油机转速1 500 r/m in时,机车速度13 km/h,车钩牵引力182.1 kN,主发电机电流3 375 A,电压241 V。

(2)司机室噪声测定

当柴油机转速1 500 r/min,机车功率800 kW以上,机车速度为15 km/h时对司机室噪声使用手持噪声测量计,对司机室噪声进行了测定为78 dB(A)。

(3)起动牵引力试验

2008年10月20日租用北京铁路局拉力试验车在制造厂内进行了起动牵引力拉力试验,编组方式为被试车一台(51404)、拉力试验车一辆(SY 998440)、DF7G内燃机车3台。将3台DF7G处于制动状态作为起动阻力,待被试机车出现打滑时测量其起动牵引力。牵引试验车显示起动牵引力为258 kN,主发电机电流为4 200 A,功率为156 kW。

(4)曲线通过能力试验

在公司厂区内最小曲线(按工厂平面图标注曲线半径为75m的S型曲线)上对机车进行通过能力试验,来回进出曲线3次,检查走行部各部位无干涉、状态良好,牵引电机大线与上车和构架无接磨,软风道余度充足,各减振器状态良好与车架间隙足够,旁承在最大变形时与旁承盆间隙充裕。

5 运用情况

机车于2008年12月运抵古巴。到2010年5月初,平均在线运用18万km。主要在哈瓦那车站进行调车及小运转作业,情况良好。2009年交付的 25台DF7K-C机车主要运用在卡马圭,作为支线小运转机车使用,平均运用11万km。机车的良好运用为古巴铁路装备的现代化提供了可靠的保证,也赢得了古巴铁路的信赖,为中国铁路装备进入中美洲市场具有示范作用。

6 结束语

出口机车的设计可靠性应放在第一位,其次是配件的价格与性能比,第三才是先进性的考虑。而所有这些的考虑都应建立在对机车运用环境的充分了解的基础之上,作为古巴铁路,年久失修,线路条件极差,与中国铁路无法比较,其动力学计算在古巴机车上没有实际意义,因为其线路状态已非我们常用线路谱所能模拟,就是一个个随机缺陷的组合。在国内成熟的产品在古巴运用中也会出现这样或那样的问题,如垂向减振器,在古巴使用半年左右失效的相当多,这与其线路状态直接相关;燃油压力表失效较多,与燃油质量直接相关;空压机电机多台烧损,与车辆泄漏严重,空压机启动频繁、工作温度过高直接相关。而这就是古巴铁路的现实,线路与轨道装备不配套。而且古巴司机的操纵习惯是机车启动后,很快提手柄,速度超过确定车速后,又快速回手柄,而且制动运用很频繁,操纵比较粗暴。

建议今后的出口产品设计前,应对运用环境有一个全面的了解,由设计人员具体去了解机车将来的运用环境,了解用户方劳动组织和操纵习惯,有针对性的进行设计或选用配件,才能事半功倍,减少不必要的售后配件费用,同时更好的满足用户要求。

[1]TB/T 1407《列车牵引计算规程》.

[2]2007年的DF7K-C机车的主要技术规范.