ND5型柴油机车

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ND5型
China Railways ND5 0085.JPG
ND5型0085号机车(第一批)
ND5 0360.jpg
ND5型0360号机车(第二批)
概览
类型 柴油机车
原产国  美國
生产 通用电气
生产型号 C36-7
序列编号 0001~0110;0112~0422
生产年份 1984年—1986年
产量 421台
主要用户 中国中华人民共和国铁道部
技术数据
UIC軸式 Co'Co'
轨距 1,435毫米
轮径 1,050毫米
轴重 23吨
通过最小曲线半径 85米
机车长度 18,753毫米
机车宽度 3,276.6毫米
机车高度 4,707毫米(第一批)
4,713毫米(第二批)
整备重量 138吨
燃料 柴油
燃料储备量 9,900升
水储备量 1,360公斤
传动方式 交—直流电
发动机 7FDL-16型柴油机
发动机功率 2,940千瓦
牵引发电机 5GTA24A3(2466 kW)
牵引电动机 5GE752AF8 × 6
汽缸數量 16
最高速度 118公里/小时
牵引功率 2,550千瓦
牵引力 534 kN(最大)
360 kN(持续)
制动方式 踏面制动、电阻制动

ND5型柴油机车,是中国铁路使用的柴油机车车型之一。ND5型柴油机车是由美国通用电气公司(GE)运输系统商业分公司制造的干线货运用内燃机车。第一批ND5机车编号001至220,于1984年7月至12月制造。其余第二批202辆机车编号221至422,于1985年10月到1986年1月间制造。

概要[编辑]

背景[编辑]

1980年代初,中国实施改革开放以后,国民经济快速发展,铁路客货运量猛增,铁路运输能力全面紧张,货运能力不足导致各地待运货物、物资大量积压,而大功率柴油机车数量不足是其中一个重要原因。当时已经投入批量生产的东风4型柴油机车,不仅产能不足、无法满足需求,而且在柴油机、传动系统以及制造工艺等方面也存在较多问题,机车可靠性和生产质量有待改进。中华人民共和国铁道部经研究后决定,按“技贸结合”原则从国外进口一批大功率柴油机车,缓和机车运用紧张的局面。自1983年1月下旬起,铁道部先后派出人员对苏联加拿大和美国的内燃机车制造工厂进行考察[1]

与此同时,美国对华技术出口管制从1980年代起也开始逐步放松。1981年,里根总统入主白宫,出于政治、经济及其全球战略需要,放松了对华出口管制并对政策进行重大调整。1983年6月,美国政府宣布将中国提升为“友好的非盟国”待遇(Friendly but nonaligned),列入同其他大部分西方国家发展中国家并列的V组。这一政策变化大大提高了美国企业可向中国出口的技术和产品的技术水平,促进了美国对华技术与产品的出口[2]

引进[编辑]

在这样的背景之下,中国经反复比较后选定美国通用电气运输系统商业分公司的C36-7型柴油机车。C36-7型机车是通用电气公司于1978年推出的大功率柴油机车,也是“Dash-7”系列产品中最后一种车型。1983年10月31日,中国向美国通用电气公司订购首批220台柴油机车的销售合同和技术转让合同在北京签订,进口价格为每台98万美元。这对当时处于不景气状态的通用电气机车部门无疑是一笔重要的大订单,通用电气发言人曾表示这是该公司收到“单一生产批次的单笔最大订单”(single biggest order for a single production run),并可为伊利工厂创造数百个就业职位[3]

这批机车按中国铁路机车命名规范定型为ND5型,其中“N”代表内燃机车,“D”代表电力传动,“5”代表中国第五种进口电传动内燃机车。根据合同,ND5型机车将由通用电气公司位于宾夕法尼亚州伊利工厂(Erie plant)生产,并于1984年开始交付[4]。此外,通用电气并为ND5型机车负责三年或60万公里的保证期,期间派员来华进行售后技术服务,发生的一切质量技术问题由其赔偿。

首批共74台ND5型机车于1984年9月运抵中国天津港,其中0002号机车于天津港卸船时由于起吊重心错误而落水,打捞上岸经过修复后恢复正常使用;0003号机车为首台投入运用的ND5型机车,到达配属段南京东机务段后安装了中国铁路标准的机车信号、自动停车装置、列车无线调度电话等设备后,于1985年10月15日在沪宁铁路首次牵引货物列车投入正常服务。另一批共104台ND5型机车于1984年11月运抵中国上海港,其中0111号机车当卸船时因吊车钢缆折断而落水报废。第一批共220台ND5型机车于1984年内交付完毕。

第一批ND5型(又称I型)机车投入运用之后,鉴于机车性能表现良好,中国于1985年再次向通用电气公司增加订购第二批200台ND5型机车(又称II型),1987年内交付完毕。第二批机车根据在中国的实际运用情况和第一批机车存在的缺陷,对机车的多项设备和零部件作出了改进。两批机车总体结构上基本相同,在外观上第二批机车司机室较宽敞,加大了前窗瞭望玻璃;安挂了外凸式排障器,两个总风缸都放在油箱之后。I型机车车号为0001~0220,共计220台,车身涂装为翠绿色;II型机车车号为0221~0422,共计202台,车身涂装为墨绿色[5]。其中0421、0422号机车是为了替补于1984年卸船时落水的0002、0111号机车,由通用电气公司新造的ND5型机车。

运用[编辑]

外部图片链接
1986年5月,ND5型机车牵引7400吨煤炭重载列车运行在京秦铁路(一)
1986年5月,ND5型机车牵引7400吨煤炭重载列车运行在京秦铁路(二)

自1984年起,ND5型柴油机车开始大量配属上海铁路局南京东机务段(上局宁东段)、济南铁路局济南西机务段(济局西段)、北京铁路局丰台机务段(京局丰段)、沈阳铁路局大连机务段。其中南京东机务段配属数量最多,高峰时配属ND5型机车近200台,并由蚌埠、南京东、南翔机务段共同支配运用,担当津浦铁路南段(徐州蚌埠南京东)、沪宁铁路沪杭铁路的重载货物列车牵引任务;而济南西机务段也和南京东机务段同期配属ND5型机车,高峰时数量超过120台,投入津浦铁路济南西至徐州(徐州北)区间使用,用于替换前进型蒸汽机车。丰台机务段于1984年起配属ND5型机车,担当丰沙大铁路(丰沙铁路京包铁路大同沙城段的合称)、京秦铁路京原铁路的重载貨物列車及煤炭組合列車牵引任务,其中丰沙大铁路、京秦铁路的组合列车编组重量达到7400吨,由两台ND5型机车牵引,实行三个机务段跨段轮乘(大同至张家口段由张家口机务段担当,张家口至双桥段由丰台机务段担当,双桥至秦皇岛区段由南口机务段担当)的乘务制度,大幅增加晋煤外运能力;而京原线货物列车上行牵引定数由3500吨提高到4000吨,实行丰台西原平的长交路[6]。大连机务段从1986年起配属ND5型机车,主要是为疏通大连港、减少积压货物和提高海铁联运能力,担当沈大铁路的货物列车从牵引任务。

ND5型机车在中国铁路主要干线投入运用后,其经济效益十分突出,并加速了中国铁路干线牵引机车的内燃化;至1980年代末,ND5型机车通过近5年的使用期,已经收回了当初的投资。根据运用部门实际使用经验,普遍认为ND5型机车耗油低但牵引力大,牵引电动机性能好,电气部件绝缘性能优异,增压器故障率低,维护方便,设计合理,可靠性高[7]。一台ND5型机车的万吨公里燃油消耗量比东风4型、东风4B型机车低大约20%,但牵引能力相当于1.25~1.4台东风4型机车,有效提高了主要干线运用区段的牵引定数,运量有较大增长,缓解了运输紧张的情况;配合长交路轮乘制度的实施,大大提高了机车运用效率。例如ND5型投入沪宁铁路使用后,上下行货物列车牵引定数分别由原来的3000吨、3400吨,提高到3400吨、3800吨。此外,ND5型机车也加速了中国铁路重载运输的发展。1985年,铁道部选择了丰沙大铁路、京秦铁路为试点,开始组合重载列车,将两列3700吨的煤炭列车组合成一组,由两台ND5型机车(其中一台位于列车中部)牵引总重7400吨的组合重载列车由大同直达秦皇岛;而京沪铁路徐州北至南京东区段也从1992年起开行由ND5型机车重联牵引5300吨、单机牵引4000吨的重载货物列车。

技术转让[编辑]

在进口ND5型机车同时,中国还与通用电气公司签订了机车关键部件制造技术转让合同,由通用电气公司向中方无偿转让该型机车12项关键部件制造技术,引进项目包括GTA24A3型牵引发电机、GE752AF8型牵引电动机、辅助电机、电子控制产品、恒功励磁装置、轮对防空转装置、废气涡轮增压装置、7FDL-16型柴油机主要部件如气缸套、活塞等。引进的主体为通用电气的机车电传动系统,而其他机械部件产品也各具特色,ND5型机车上这些产品的优点恰恰就是当时中国国产柴油机车技术的薄弱环节[7]

根据合同规定,大连机车车辆厂与通用电气公司合作,用4年时间完成具有和通用电气公司相同质量的样机试制验证,以考验消化吸收和掌握技术的程度[7]。从1985年开始,大连厂和通用电气公司开始在东风4B型柴油机车基础上,研制东风6型柴油机车。机车总体结构、机械部分由大连厂设计制造,电气传动系统和控制系统由通用电气公司设计制造,机车性能达到同期通用电气公司“Dash-8”系列标准。首两台东风6型机车于1989年4月落成并投入试验,但仅仅两个月后中国发生了六四事件,美国政府谴责了中国的镇暴行动,并宣布对华实施武器禁运和严格的经济、技术制裁。随着中美关系十年蜜月期的结束,东风6型机车最终也成为众多“流产”的中美合作军民两用产品和技术出口项目之一。

引退时期[编辑]

直到目前,部分ND5型机车已经达到运行期限了。自电气化铁路普及后,ND5的货运工作很多都被电力机车(如SS4G和HXD2B)取代了,然后ND5当作车站调车用了,有时候也担任临客牵引机车的角色。尽管如此,还是有不少的ND5报废并在机务段的拆解线被工人们拆解。目前有5台ND5被保存展示,包括三台I型(0001号、0016号、0049号)和两台II型(0001号(原0242号)、0422号)。

技术特点[编辑]

总体结构[编辑]

ND5型柴油机车采用由钢板和型钢焊接而成的外走廊罩式车体结构,设有单司机室,司机室前后分别为短端和长端。机车从前到后分别为砂箱、司机室和电气控制室、动力室、冷却室。司机室内有前后两个操纵台,为兼顾嘹望和操纵的方便,I型机车的司机操纵台以45°方式斜置;而II型机车改为中国国产机车传统的横向正面布置,增加了司机室的空间;司机室内壁并设有防撞梁和玻璃纤维隔音材料。司机室前后各有四扇和两扇玻璃窗;II型机车为方便嘹望加大了前方玻璃窗,前部砂箱短罩相应降低高度,并以电热丝防霜玻璃取代I型机车的热风防霜[5]。机车动力室内设有柴油发动机组、硅整流装置、励磁机和辅助发电机等设备。位于机车后部的冷却室内设有冷却水系统和散热风扇,冷却室顶部为干式散热器,两侧并设有制动电阻。车底两台转向架之间设有燃油箱和总风缸,油箱容量为9900升。机车并设有重联装置。空气制动机为26-L型制动机,具有阶段缓解作用,紧急制动时能自动撒砂和切除功率。

动力系统[编辑]

ND5型机车装用一台通用电气的7FDL-16型柴油机,这是一款16气缸四冲程、带废气涡轮增压V型柴油机,有较高的强化系数,单缸功率达到250马力,柴油机装车功率可达4000马力(2940千瓦)。ND5型机车采用交—直流电传动,柴油机通过法兰盘直接驱动一台三相交流同步牵引发电机,通过硅整流装置把牵引发电机发出的三相交流电整流为直流电,再经过一套控制系统将电能输送给两台转向架上的六台直流串励牵引电动机,通过传动齿轮驱动车轮。牵引电动机采用固定全并联、全磁场方式,用提高牵引发电机调压比而非牵引电动机磁场削弱的方法,来满足机车恒功率速度范围的要求,使机车可在较宽的运行速度范围内实现恒功率控制[5]

ND5型机车并设有较完善的电子恒功率励磁控制系统(CHEC)、“警哨”粘着控制系统(Sentry)和保护系统,其电气控制方式已采用电子控制技术,由30块电子插件构成了机车恒功控制和粘着控制两大系统。恒功励磁控制系统(Constant Horsepower Excitation Control)依靠电子控制快速、准确地实现牵引发电机的恒功率,从而达到柴油机的恒功率控制,并引入多种修正和反馈信号,使系统对复杂多变的工作情况快速反应,使机车能够充分发挥功率和牵引力[8]。ND5型机车电子控制系统的另一核心为“警哨”粘着控制系统,通过检测牵引电动机的转速来实现机车速度控制和空转保护,由于它能像哨兵一样监控和改善轮轨粘着状况而得名[9]

转向架[编辑]

机车走行部为两台三轴转向架轴式Co-Co。ND5型机车采用了轴箱导框式定位、摇枕式、有心盘、整体铸钢结构的转向架,结构简单可靠。一系悬挂为轴箱和转向架构架之间的圆弹簧,二系悬挂为车体和构架之间的四个橡胶旁承。机车的牵引力、制动力、纵横向冲击力通过心盘传递。牵引电动机采用抱轴式悬挂、单边齿轮传动[5]

重大事故[编辑]

  • 1993年4月30日清晨,沈阳铁路局大连铁路分局大连机务段的ND5型0301号机车,牵引044次货物列车运行至沈大铁路分水至大石桥间K243+350M处一个无人看守道口,以65公里/小时的速度运行至该道口前鸣笛示警,因当时大雾,列车至距道口20米左右时,司机才发现公路上有一辆依卡路斯大客车突然驶上道口,机车立即采取紧急制动,但制动不及与客车直接相撞,造成车内75人当场死亡29人,抢救无效死亡6人,重伤7人,轻伤29人[10]
  • 2002年8月3日下午,在上海铁路局蚌埠铁路分局京沪铁路乌衣至担子间,41098次货物列车于下午1时06分到达担子站四道(下坡道)停车后,由于其中19辆停留车未采取防溜措施,导致在进行调车作业时停留车列向后溜逸,挤坏道岔并进入上行线南京方向区间,在下午1时27分与在区间停车的30010次列车正面相撞,造成30010次列车本务机车南京东机务段的ND5型0032号机车小破,列车机后3辆敞车脱轨,中断京沪铁路行车3小时33分[11]
  • 2012年2月21日下午,上海铁路局合肥机务段阜阳运用车间DF4C-5155机车司机王某、学习司机赵某机班计划担当41091次货物列车牵引任务。14时44分在辅修库整备线接车,开始进行整备作业。14时52分司机在Ⅱ室进行甩车作业。15时03分,学习司机在做电器动作试验, 15时06分,司机一人在Ⅱ室起机。15时07分学习司机在启机状态下做柴油机升、降速电器动作试验,此时,司机在Ⅱ室缓解机车自阀,准备做制动机试验时,机车发生移动与前方停留的ND5-0332机车发生冲撞。构成调车冲突一般D1类事故。ND5-0332机车主梁严重变形,机车接近报废。事故发生时,地沟内有一电焊工在焊接抱轴油盒,车上有数人正在处理检修尾活,电焊工被撞倒,车上一人因撞击未站稳摔伤。

车辆保存[编辑]

  • ND5型0001号机车,保存于上海铁路局南翔大功率机车检修基地。
  • ND5型0016号机车,保存于沈阳铁路机车陈列馆
  • ND5型0049号机车,保存于中国铁道博物馆
  • ND5型0242号机车,保存于济南铁路局济南西机务段,编号改为ND5-0001。
  • ND5型0422号机车,保存于中国铁道博物馆

参看[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 顾秉刚. 我国将进口的ND5型内燃机车. 《铁道知识》. 1984. 
  2. ^ CHINA PLANS TO SPEND 1 BILLION ON TECHNOLOGY FROM WEST. The New York Times. 1984-01-29 [2012-01-13]. 
  3. ^ Chinese Buy 220 Locomotives. Gettysburg Times (Times and News Publishing). 1983-11-02. 
  4. ^ G.E. Locomotives Ordered by China. The New York Times. 1983-11-02 [2012-01-13]. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 夏寅荪、王长荣、张鑫等. ND5型内燃机车 (上册). 北京: 中国铁道出版社. 1988. ISBN 7113001394. 
  6. ^ 《北京鐵路局年鑒》編輯委員會. 《北京鐵路局年鑒 1987年》. 北京: 中国铁道出版社. 1987. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 徐绍雨. 对引进美国GE公司C36—7型机车关键部件制造技术的评述. 《内燃机车》 (大连内燃机车研究所). 1989.7: 13–15. ISSN 1003-1820. 
  8. ^ 谢维达. ND5机车的恒功率励磁控制系统. 《机车电传动》 (株洲电力机车研究所). 1992.6: 15–22. ISSN 1671-8410. 
  9. ^ 白殿增. ND5型内燃机车的SENTRY警哨粘着控制系统及其故障损坏. 《机车电传动》 (株洲电力机车研究所). 1989.2: 41–52. ISSN 1671-8410. 
  10. ^ 辽宁省大石桥市“4.30”重大道口撞车. [2012-01-13]. 
  11. ^ 滁州突发货车颠覆事故 北上列车全线晚点 京沪大动脉中断7小时. 人民网. 2002-08-05 [2012-01-13]. 

外部链接[编辑]