張學(xué)軍

(北京二七軌道交通裝備有限責(zé)任公司,北京100072)

隨著古巴經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇,對(duì)鐵路機(jī)車車輛產(chǎn)品的要求不斷提高,為了替代古巴現(xiàn)役機(jī)車(主要是20世紀(jì)50年代以前從蘇聯(lián)、加拿大等國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品),自2005年開(kāi)始,從中國(guó)進(jìn)口了一批干線內(nèi)燃機(jī)車DF7G-C,到2009年底已交付73臺(tái)。2007年為了滿足支線小運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)車的需要,又訂購(gòu)了30臺(tái)DF7K-C型內(nèi)燃機(jī)車。主要用于支線鐵路小運(yùn)轉(zhuǎn)及調(diào)車作業(yè),支線軌道為43 kg/m鋼軌,要求DF7K-C型機(jī)車為中等功率等級(jí)、低軸重、運(yùn)用可靠、耐大氣環(huán)境能力強(qiáng)等。考慮到用戶前期購(gòu)置的多臺(tái)DF7G-C機(jī)車,為了降低運(yùn)用維護(hù)成本,在設(shè)計(jì)中盡量考慮了與DF7G-C機(jī)車大部件的一致性。

1 技術(shù)規(guī)范

1.1 運(yùn)用條件

適用于干線調(diào)車或支線小運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)。環(huán)境溫度6～37℃,海洋性潮濕條件。

1.2 機(jī)車總體描述

DF7K-C型內(nèi)燃機(jī)車為內(nèi)燃電傳動(dòng)4軸機(jī)車,交直流傳動(dòng)方式,微機(jī)控制;柴油機(jī)為高速柴油機(jī),由啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)啟動(dòng);牽引電機(jī)采用抱軸承懸掛,兩系彈簧,中心銷牽引,單元制動(dòng)。車架承載,外走廊罩式車體,13號(hào)車鉤(可與古巴現(xiàn)用機(jī)車車輛AAR車鉤正常連掛);制動(dòng)機(jī)采用JZ-7型,風(fēng)泵為NPT5(圖1)。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

圖1 DF7K-C型內(nèi)燃機(jī)車總圖

2 機(jī)車總體布置

機(jī)車上部從II端到I端依次為:制動(dòng)室、司機(jī)室、電氣室、動(dòng)力室、冷卻室、輔助室6個(gè)部分,具體布置分述如下。

圖2 DF7K-C型機(jī)車預(yù)期牽引特性曲線

(1)制動(dòng)室。布置安裝有制動(dòng)閥類安裝架、蓄電池組、手制動(dòng)裝置的傳動(dòng)部分(手輪設(shè)在司機(jī)室內(nèi)),端墻上設(shè)有檢修門,端墻上方兩側(cè)裝紅色標(biāo)志燈,與車架采用螺栓連接。

(2)司機(jī)室。采用規(guī)范化司機(jī)室布置,內(nèi)裝有一個(gè)操縱臺(tái),安裝在右側(cè),臺(tái)面與機(jī)車縱向中心線一致,司機(jī)操縱面向前方。操縱臺(tái)上裝有司機(jī)控制器、制動(dòng)閥、操縱按鈕、警醒按鈕、機(jī)車通信裝置等。司機(jī)室沿前進(jìn)和后退方向均設(shè)瞭望窗,便于瞭望,司機(jī)室后墻與電氣室有車門相通,布置有滅火器、緊急放風(fēng)閥、遮陽(yáng)簾、刮雨器。司機(jī)室前墻上方設(shè)有兩塊采光玻璃,安裝有手制動(dòng)裝置(手輪)、遮陽(yáng)簾、刮雨器等。添乘坐椅采用折疊形式固定安裝在司機(jī)室后墻上。司機(jī)室坐椅為高度、前后可調(diào)整式,固定安裝于司機(jī)室地板上。左右兩側(cè)墻上設(shè)有對(duì)開(kāi)式活動(dòng)側(cè)拉窗,還設(shè)有方便司機(jī)操作的風(fēng)笛按鈕。內(nèi)裝材料選用了ABS工程塑料材質(zhì),表面為灰色顆粒狀花紋。

司機(jī)室頂蓋上平面外部裝有頭燈、風(fēng)笛、空調(diào)裝置(采用頂置單元式機(jī)車空調(diào),環(huán)保無(wú)氟型)。司機(jī)室有前后兩個(gè)門,采用對(duì)角布置與機(jī)車外走板相通。兩側(cè)墻外安裝有擋風(fēng)玻璃和遮陽(yáng)罩,右側(cè)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(nèi)部的元件高、低壓分開(kāi)安裝,通向各轉(zhuǎn)向架大線直接下到車架下面,側(cè)墻上設(shè)有檢修門,頂蓋設(shè)空氣濾清裝置。

(4)動(dòng)力室。動(dòng)力室在機(jī)車中部,靠近電氣室一端安裝整流柜、II端牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī)、啟動(dòng)變速箱、輔助交流發(fā)電機(jī)、啟動(dòng)發(fā)電機(jī)、輔助交流控制柜。中部裝有柴油-發(fā)電機(jī)裝置,柴油—發(fā)電機(jī)組安裝于共用底座上,通過(guò)橡膠彈性支座固定于車架上。通過(guò)彈性法蘭、萬(wàn)向軸與啟動(dòng)變速箱相連。為防止柴油機(jī)油霧污染整流柜及其他電氣元件,在主發(fā)電機(jī)吊耳附近設(shè)有一個(gè)隔墻。右側(cè)裝有輔助機(jī)油泵組、左側(cè)裝有燃油泵機(jī)組。柴油機(jī)進(jìn)氣裝置分別安裝在左、右兩側(cè)墻上,側(cè)墻上設(shè)有檢修門,門上設(shè)有進(jìn)氣濾清裝置,防止內(nèi)部由于通風(fēng)機(jī)工作造成負(fù)壓。右側(cè)墻上布置有滅火器、登車頂扶梯。側(cè)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(jié),共20節(jié)、集流箱、冷卻風(fēng)扇(直徑1 600 mm)、風(fēng)扇電機(jī)、帶百頁(yè)的側(cè)護(hù)板、頂百葉窗,后端墻上設(shè)有檢修門。下部布置有I端牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī)(交流電機(jī)驅(qū)動(dòng))等。

(6)輔助室。內(nèi)部布置有空氣壓縮機(jī)、油水分離器、風(fēng)笛電磁閥等,冷卻室外墻上布置空氣干燥器,側(cè)墻及端墻設(shè)有檢修門,端墻上方兩側(cè)裝紅色標(biāo)志燈,頂蓋外前部裝有頭燈及風(fēng)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(jī)車的技術(shù)特點(diǎn)

(1)具有較高的通用性。除柴油機(jī)外,所有部件基本采用與DF7G-C機(jī)車相同或相近產(chǎn)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(chǎn)品,都經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)的運(yùn)用考核,使產(chǎn)品的可靠性得到保證。

(3)先進(jìn)和控制技術(shù)。采用了微機(jī)控制技術(shù),可提高機(jī)車的控制精度與參數(shù),對(duì)柴油機(jī)及機(jī)車的保護(hù)可靠;無(wú)刷勵(lì)磁牽引發(fā)電機(jī),提高了發(fā)電機(jī)的可靠性。

(4)柴油機(jī)選用了河柴按道依茨(Deutz)技術(shù)生產(chǎn)的TBD620V 12型柴油機(jī),其功率等級(jí)與古巴要求相符,質(zhì)量較輕,可靠性好,價(jià)格與國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品比較,更具有競(jìng)爭(zhēng)力。

(5)對(duì)車架進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),DF7K-C型內(nèi)燃機(jī)車的軸重為 19 t,而且要求機(jī)車計(jì)算整備總重不得大于76 t。在保證機(jī)車各部件強(qiáng)度的前提下,減重?zé)o疑是一個(gè)挑戰(zhàn)性的問(wèn)題,只能在進(jìn)行充分理論分析計(jì)算后,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)對(duì)各系統(tǒng)和部件進(jìn)行減重設(shè)計(jì),如啟動(dòng)變速箱安裝座采用了全焊接結(jié)構(gòu),輔助室及動(dòng)力室頂蓋采用了玻璃鋼+方鋼管結(jié)構(gòu)等。

(6)轉(zhuǎn)向架為兩軸,二系懸掛,全動(dòng)輪,滑動(dòng)抱軸瓦形式,中心銷牽引等國(guó)內(nèi)成熟技術(shù),以滿足古巴線路較差,曲線半徑較小的要求。

4 機(jī)車的試驗(yàn)

4.1 例行試驗(yàn)項(xiàng)目

在機(jī)車完成組裝后進(jìn)行例行試驗(yàn)。

(1)電機(jī)跑合試驗(yàn)

由于采用與DF7系列機(jī)車的牽引電機(jī)及輪對(duì)軸箱相同結(jié)構(gòu),按工廠相關(guān)技術(shù)條件和工藝文件進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。

(2)稱重試驗(yàn)

用戶對(duì)機(jī)車軸重要求比較嚴(yán)格,對(duì)每臺(tái)機(jī)車都進(jìn)行了稱重試驗(yàn),試驗(yàn)在制造廠稱重臺(tái)進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果符合GB/T 3314-1982《內(nèi)燃機(jī)車通用技術(shù)條件》

(3)淋雨試驗(yàn)

對(duì)每臺(tái)機(jī)車都進(jìn)行淋雨試驗(yàn),試驗(yàn)設(shè)備與條件與DF7系列機(jī)車一致,古巴監(jiān)造人員參加了一臺(tái)機(jī)車試驗(yàn)及試后檢查,通過(guò)。

(4)限界通過(guò)試驗(yàn)

按要求在廠內(nèi)限界規(guī)進(jìn)行限界通過(guò)試驗(yàn),因古巴的限界與中國(guó)不同,設(shè)計(jì)按古巴NC 18-40/1984,基本外形一致,只在下車部分比中國(guó)限界寬出100 mm,總高比中國(guó)限界高100 mm。中國(guó)的限界基本包圍于古巴限界中,所以能通過(guò)中國(guó)限界就能通過(guò)古巴限界。經(jīng)試驗(yàn)機(jī)車可順利通過(guò)限界規(guī)。

(5)水阻試驗(yàn)

以水阻作為負(fù)載進(jìn)行性能試驗(yàn),使機(jī)車各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(6)滾動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)

因正線試運(yùn)條件不具備,在制造廠滾動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行了100 km/h的滾動(dòng)試驗(yàn),滿足要求。

4.2 擴(kuò)大試驗(yàn)項(xiàng)目

(1)牽引力驗(yàn)證

在滾動(dòng)臺(tái)上測(cè)量前后車鉤力,在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速1 500 r/m in時(shí),機(jī)車速度13 km/h,車鉤牽引力182.1 kN,主發(fā)電機(jī)電流3 375 A,電壓241 V。

(2)司機(jī)室噪聲測(cè)定

當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速1 500 r/min,機(jī)車功率800 kW以上,機(jī)車速度為15 km/h時(shí)對(duì)司機(jī)室噪聲使用手持噪聲測(cè)量計(jì),對(duì)司機(jī)室噪聲進(jìn)行了測(cè)定為78 dB(A)。

(3)起動(dòng)牽引力試驗(yàn)

2008年10月20日租用北京鐵路局拉力試驗(yàn)車在制造廠內(nèi)進(jìn)行了起動(dòng)牽引力拉力試驗(yàn),編組方式為被試車一臺(tái)(51404)、拉力試驗(yàn)車一輛(SY 998440)、DF7G內(nèi)燃機(jī)車3臺(tái)。將3臺(tái)DF7G處于制動(dòng)狀態(tài)作為起動(dòng)阻力,待被試機(jī)車出現(xiàn)打滑時(shí)測(cè)量其起動(dòng)牽引力。牽引試驗(yàn)車顯示起動(dòng)牽引力為258 kN,主發(fā)電機(jī)電流為4 200 A,功率為156 kW。

(4)曲線通過(guò)能力試驗(yàn)

在公司廠區(qū)內(nèi)最小曲線(按工廠平面圖標(biāo)注曲線半徑為75m的S型曲線)上對(duì)機(jī)車進(jìn)行通過(guò)能力試驗(yàn),來(lái)回進(jìn)出曲線3次,檢查走行部各部位無(wú)干涉、狀態(tài)良好,牽引電機(jī)大線與上車和構(gòu)架無(wú)接磨,軟風(fēng)道余度充足,各減振器狀態(tài)良好與車架間隙足夠,旁承在最大變形時(shí)與旁承盆間隙充裕。

5 運(yùn)用情況

機(jī)車于2008年12月運(yùn)抵古巴。到2010年5月初,平均在線運(yùn)用18萬(wàn)km。主要在哈瓦那車站進(jìn)行調(diào)車及小運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè),情況良好。2009年交付的 25臺(tái)DF7K-C機(jī)車主要運(yùn)用在卡馬圭,作為支線小運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)車使用,平均運(yùn)用11萬(wàn)km。機(jī)車的良好運(yùn)用為古巴鐵路裝備的現(xiàn)代化提供了可靠的保證,也贏得了古巴鐵路的信賴,為中國(guó)鐵路裝備進(jìn)入中美洲市場(chǎng)具有示范作用。

6 結(jié)束語(yǔ)

出口機(jī)車的設(shè)計(jì)可靠性應(yīng)放在第一位,其次是配件的價(jià)格與性能比,第三才是先進(jìn)性的考慮。而所有這些的考慮都應(yīng)建立在對(duì)機(jī)車運(yùn)用環(huán)境的充分了解的基礎(chǔ)之上,作為古巴鐵路,年久失修,線路條件極差,與中國(guó)鐵路無(wú)法比較,其動(dòng)力學(xué)計(jì)算在古巴機(jī)車上沒(méi)有實(shí)際意義,因?yàn)槠渚€路狀態(tài)已非我們常用線路譜所能模擬,就是一個(gè)個(gè)隨機(jī)缺陷的組合。在國(guó)內(nèi)成熟的產(chǎn)品在古巴運(yùn)用中也會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問(wèn)題,如垂向減振器,在古巴使用半年左右失效的相當(dāng)多,這與其線路狀態(tài)直接相關(guān);燃油壓力表失效較多,與燃油質(zhì)量直接相關(guān);空壓機(jī)電機(jī)多臺(tái)燒損,與車輛泄漏嚴(yán)重,空壓機(jī)啟動(dòng)頻繁、工作溫度過(guò)高直接相關(guān)。而這就是古巴鐵路的現(xiàn)實(shí),線路與軌道裝備不配套。而且古巴司機(jī)的操縱習(xí)慣是機(jī)車啟動(dòng)后,很快提手柄,速度超過(guò)確定車速后,又快速回手柄,而且制動(dòng)運(yùn)用很頻繁,操縱比較粗暴。

建議今后的出口產(chǎn)品設(shè)計(jì)前,應(yīng)對(duì)運(yùn)用環(huán)境有一個(gè)全面的了解,由設(shè)計(jì)人員具體去了解機(jī)車將來(lái)的運(yùn)用環(huán)境,了解用戶方勞動(dòng)組織和操縱習(xí)慣,有針對(duì)性的進(jìn)行設(shè)計(jì)或選用配件,才能事半功倍,減少不必要的售后配件費(fèi)用,同時(shí)更好的滿足用戶要求。

[1]TB/T 1407《列車牽引計(jì)算規(guī)程》.

[2]2007年的DF7K-C機(jī)車的主要技術(shù)規(guī)范.