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东风4DJ型柴油机车

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东风4DJ型
DF4DJ0001 20111007.jpg
保存在中国铁道博物馆内的东风4DJ型0001号机车
概览
类型 柴油机车
原产国  中国
生产商 大连机车车辆厂
西门子交通
生产型号 DF4DJ(DF4DAC
序列编号 0001~0002
生产年份 2000年
产量 2台
主要用户 China Railways.svg中华人民共和国铁道部
技术数据
华氏轮式 0-6-6-0
UIC軸式 Co'Co'
轨距 1,435毫米
轮径 1,050毫米
轴重 23 吨 ± 3%
轴距 2×1,800毫米
通过最小曲线半径 145米
机车长度 21,100毫米(车钩中心距)
机车宽度 3,309毫米
机车高度 4,500毫米
整备重量 138 吨± 3%
传动方式 交—直—交流电
发动机 16V240ZJD型柴油机
发动机功率 2,940 千瓦
缸径 × 行程 240 × 275 毫米
牵引发电机 JF216
牵引电动机 1TB2630-1TA02 × 6
最高速度 145 公里/小时
持续速度 19.9 公里/小时
牵引功率 2,425千瓦
牵引力 555 kN(启动)
444 kN(持續)
制动方式 电阻制动
列车制动 空气制动

东风4DJ型柴油机车(DF4DJ),原称东风4DAC型(DF4DAC),是中国铁路使用的干线客、货两用柴油机车车型之一,也是中国第一代采用交流传动技术的国产柴油机车,由中国北车集团大连机车车辆厂德国西门子交通集团于2000年共同开发研制成功。东风4DJ型机车仅试制了两台,属于实验性车型,主要目的为验证交流传动技术的优越性,机车采用了西门子的交流传动系统。

发展历史[编辑]

背景[编辑]

自1990年代初起,随着世界上交流传动技术的成熟和所具有的优点,已经逐步成为国际上电力传动柴油机车发展的必然趋势,美国德国瑞士日本等国均开始批量生产交流传动柴油机车。为了满足中国铁路“提速、重载”的发展需要,中华人民共和国铁道部决定在第九个五年计划期间着手开发以交流传动技术为主要特征的中国第四代柴油机车。

1994年,大连机车车辆厂开始了交流传动柴油机车的研制任务,惟当时中国的交流异步牵引电动机牵引逆变器技术尚未成熟,遂选择与外国厂商合作。1995年12月18日,时任中国铁道部部长韩杼滨、副部长国林到大连机车车辆厂视察,回应工厂上马交流传动柴油机车时指出,“京广线京沪线要开通5000吨重载列车,要一通到底,GTO要求电流大,电压高,国内达不到,引进交直交技术势在必行,内燃、电力要同步上”[1]。交流传动技术按照应用元件划分,先后经历了快速晶闸管(KK)、可关断晶闸管(GTO)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)三个发展阶段;为了尽快缩短中国与国际先进水平的差距,铁道部决定在交流传动柴油机车的发展上,跳过GTO阶段,直接引进国外先进的IGBT技术。

研制[编辑]

1999年4月1日,大连机车车辆厂与德国西门子交通集团签订技术合作协议,决定以东风4D型机车为基础,共同开发和试制两台新型交流传动柴油机车,称为东风4DAC型。东风4DAC型机车应用了西门子公司提供的交流传动技术,将“欧洲短跑手”(EuroSprinter)系列ES64F型电力机车(德国铁路152型电力机车)所采用的IGBT模块移植到东风4DAC型机车的牵引逆变器[2]。由于该型机车属于试验性质,主要目的为验证交流传动技术相比直流传动技术的优越性,因此机车除传动系统以外的部分尽量保持与东风4D型机车相同,以获得更具比较性的测试数据[3]。根据合同规定,大连机车车辆厂负责总体设计,提供机车车体、机械装置、转向架及16V240ZJD型柴油机;主发电机由永济电机厂根据西门子的技术要求设计制造;西门子提供机车使用的1TB2630型交流异步牵引电动机、IGBT元件牵引逆变器、交流辅助发电机以及“SIBAS 32”微机控制系统等部件。

1999年7月,机车技术设计方案通过大连厂厂内设计评审,并开始进行施工设计;2000年2月进入总组装阶段;同年4月至5月,机车在大连厂内进行出厂前的静态和动态调试。2000年6月28日,首台东风4DAC型机车(DF4DAC-8001)在大连厂举行了落成剪彩仪式[4][5]。2000年6月,大连厂又完成了第二台机车(DF4DAC-8002)的组装。同年年内,中国铁道部正式将这种机车定型为东风4DJ型,两台机车车号分别改为0001、0002[6]

试验[编辑]

2000年8月,东风4DJ型机车在铁道部科学研究院北京环形铁道内进行了安全性能、牵引性能、制动性能、防空转性能等试验,均达到了设计要求。此后,机车又在京承铁路北京至洞庙河区段、京秦铁路北京至秦皇岛区段分别完成了小曲线和高速动力学性能试验,期间最高试验速度达到158公里/小时。根据铁道部安排,两台机车完成安全评估试验后,于2001年5月配属北京铁路局丰台机务段投入运用考核,主要担当京原铁路丰台西灵丘京沪铁路丰台西南仓间的货运交路,至2003年7月均已完成15万公里运用考核[7]

运用及车辆保存[编辑]

两台机车完成运用考核后,继续配属丰台机务段担当京山铁路的货运交路,至2005年8月开始封存于丰台机务段。

  • 2010年7月初,东风4DJ型0001号机车被中国铁道博物馆永久收藏,并对外展出。
  • 2011年11月底,东风4DJ型0002号机车于丰台机务段储备厂内拆解。

技术特点[编辑]

总体结构[编辑]

东风4DJ型机车的车体结构与东风4D型机车大致相同,采用双司机室、内走廊式侧壁承载全焊接钢结构车体。机车从前到后分别为第一司机室、电气室、传动室、动力室、冷却室、辅助室、第二司机室。电气室内设有电阻制动柜、主逆变器柜及起动变速箱,主逆变柜内包括两套独立的整流装置、逆变装置、微机控制装置、辅助冷却系统;动力室位于车体中部,安装了一套柴油发电机组,以及空气滤清器、燃油输送泵、燃油滤清器、机油热交换器、膨胀水箱等辅助设备,柴油机组输出端通过万向轴驱动起动变速箱,自由端通过传动轴驱动静液压变速箱;冷却室设有油水系统冷却装置,包括V型结构的铜散热器、冷却风扇、静液压变速箱、牵引电动机通风机、两台空气压缩机等。辅助室内装有为机车预热的辅助柴油机发电机组。机车下部两台转向架之间吊挂着燃油箱、总风缸和蓄电池组。机车最大运行速度为145公里/小时[2]

柴油机[编辑]

东风4DJ型机车装用一台16V240ZJD型柴油机,是由大连机车车辆厂在16V240ZJB型柴油机基础上,通过与英国里卡多咨询工程公司技术合作,于1986年开发完成的大功率机车柴油机,属于240/275系列产品之一。该型柴油机为16气缸四冲程废气涡轮增压的直喷式V型中速柴油机,重新设计了缸盖和气门机构,采用整体铸钢主轴承座与钢板焊接而成的机体、稀土合金球铁曲轴、定压增压系统;在50°V形夹角上方布置两套增压器和中冷器,柴油机标定功率为3240千瓦(4400马力),装车功率为2940千瓦(4000马力)。

传动系统[编辑]

东风4DJ型机车采用—交流电传动,主传动装置包括JF216型无刷励磁同步牵引发电机、西门子公司提供的主逆变器柜和1TB2630型交流异步牵引电动机。主逆变器柜具有两个支路,每个支路包含一个三相全波整流桥、一个直流联接电路和一个脉宽调制变流器。柴油机通过法兰盘直接驱动一台设有两个电、磁隔离绕组的三相交流同步牵引发电机,两个绕组发出的三相交流电分别供给主逆变器柜的两个支路,通过主逆变器柜内的整流装置,转换成直流电后供给逆变装置,再将直流电转换成频率电压可调节的三相交流电,由微机控制系统向每台转向架上的三台三相异步牵引电动机实现架控式并联供电,通过传动齿轮驱动车轮。而在使用电阻制动时,牵引电动机发出的交流电反馈到整流装置,将交流电转换成直流电,经直流联接电路将电能送到制动电阻[3]

控制系统[编辑]

东风4DJ型机车采用两种微机控制系统,柴油机车控制微机(DLC)用于控制柴油机调速、辅助发电机电压调整及有关的保护装置;机车并装载了西门子公司开发的“SIBAS 32”车载微机系统,是以32位英特尔80386微处理器为基础的牵引控制单元(TCU),具有逆变器变频控制、牵引功率控制、电阻制动控制等功能。此外,司机操纵台上并设有一台彩色液晶显示屏,通过列车通讯网络(TCN)的多功能车辆总线(MVB)与TCU连接,直接显示机车运行状态和故障诊断信息[2]

转向架[编辑]

机车走行部为两台可互换的三轴转向架,与东风4D型提速客运机车的转向架结构大致相同,一系悬挂采用独立轴箱拉杆定位圆弹簧加垂向液压减震器,二系悬挂采用橡胶金属堆旁承,机车车体的全部重量通过八个橡胶金属堆坐落在前、后转向架上,车体与转向架之间并装有横向减振器和抗蛇行减振器;牵引力或制动力通过转向架与车体底架间的低位平行四杆牵引机构传递,车体底架与转向架侧架之间设有弹性侧挡。牵引电动机安装方式采用滚动轴承抱轴半悬挂结构[3]

参见[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 大連機車車輛廠年鑒編纂委員會. 《大連機車車輛廠年鑒:1995-1996》. 中國鐵道出版社. 1996. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 仲跻升. 东风4DJ型交流传动内燃机车. 《内燃机车》 (大连: 大连机车研究所). 2000年12月, 322 (12): 1–9. ISSN 1003-1820. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 东风4DAC型内燃机车. 维信网. [2012-03-17]. [永久失效連結]
  4. ^ 采用西门子IGBT交流逆变器技术的第一台内燃机车在大连下线. 中国工控网. 2001-08-16 [2012-03-17]. 
  5. ^ AC diesels roll out. Railway Gazette International. 2000-08-01 [2012-03-17]. 
  6. ^ 大連機車車輛廠年鑒編纂委員會. 《大連機車車輛廠年鑒:2000》. 中國鐵道出版社. 2000. 
  7. ^ 中国北车集团大连机车车辆有限公司年鉴編纂委員會. 《中国北车集团大连机车车辆有限公司年鉴:2004》. 中國鐵道出版社. 2004. 

外部链接[编辑]