和諧型調(diào)車機(jī)車運(yùn)用現(xiàn)狀及優(yōu)化改進(jìn)

李紅斌

(中國(guó)鐵路總公司 機(jī)輛部， 北京 100844)

目前，我國(guó)批量投入運(yùn)用的和諧型調(diào)車機(jī)車主要為HXN3B型調(diào)車機(jī)車和HXN5B型調(diào)車機(jī)車。

HXN3B型調(diào)車機(jī)車是大連機(jī)車車輛有限公司為滿足我國(guó)鐵路路網(wǎng)型及區(qū)域性編組站的調(diào)車及小運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)需求而研制的大功率交流傳動(dòng)調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車。該機(jī)車以HXN3型機(jī)車為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用交流傳動(dòng)和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，C0-C0軸式，裝用12V265電噴柴油機(jī)以及HXN3型機(jī)車成熟可靠的部件。機(jī)車最大運(yùn)用速度100 km/h，具有單機(jī)牽引能力強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保、維護(hù)成本低的特點(diǎn)。滿足我國(guó)鐵路大型編組場(chǎng)運(yùn)量大、整列牽引噸位大等特點(diǎn)對(duì)大功率調(diào)車機(jī)車的需求。

HXN5B型調(diào)車機(jī)車是戚墅堰機(jī)車有限公司為解決我國(guó)目前各編組站牽引定數(shù)與干線牽引不相匹配和運(yùn)力瓶頸而研制的新一代交流傳動(dòng)調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車，適用于大、中型編組站的編組、調(diào)車及小運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)。機(jī)車軸重25 t，采用外走廊車架承載式車體結(jié)構(gòu)，整體承載式燃油箱設(shè)計(jì)，模塊化設(shè)計(jì)制造。機(jī)車裝用R12V280ZJ型電子控制噴射柴油機(jī)、CDJD113型交流異步牽引電動(dòng)機(jī)、CDJF212型主輔發(fā)電機(jī)。機(jī)車采用交流電傳動(dòng)和微機(jī)控制，裝車功率3 530 kW、起動(dòng)牽引力560 kN，持續(xù)牽引力540 kN。機(jī)車同時(shí)采用了多種節(jié)能減排新技術(shù)，是一款高可靠性和高可維護(hù)性的“節(jié)能、環(huán)保、重載”調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車。

1 機(jī)車配屬、運(yùn)用情況及特點(diǎn)

根據(jù)對(duì)9個(gè)機(jī)務(wù)段共計(jì)102臺(tái)調(diào)車機(jī)車的運(yùn)用情況調(diào)研，2017年日均運(yùn)用88.4臺(tái)，日均非運(yùn)用13.6臺(tái)，運(yùn)用率86.7%。和諧型調(diào)車機(jī)車在運(yùn)用過程中體現(xiàn)了很多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在一些不適應(yīng)性的問題。

(1)機(jī)車牽引力大，有效提升了編組場(chǎng)工作效率

與既有的東風(fēng)系列調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車相比，和諧型機(jī)車功率大，黏著性能好，起動(dòng)牽引力達(dá)到了560 kN，持續(xù)牽引力540 kN。與DF7G型調(diào)車機(jī)車相比，功率提升了76.5%，輪周功率提升了78.2%，起動(dòng)牽引力提升了28.7%，起動(dòng)加速性能提高了40%，很好地滿足了編組場(chǎng)大編組列車的解編、轉(zhuǎn)場(chǎng)調(diào)車、小運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)的需要，大大提高了調(diào)車作業(yè)效率和區(qū)段牽引定數(shù)。比如太北四場(chǎng)至太北六場(chǎng)由原DF4型機(jī)車牽引4 000 t，提高至由和諧型調(diào)車機(jī)車牽引5 000 t，充分利用和諧型調(diào)車機(jī)車功率大、牽引力大的優(yōu)勢(shì)為運(yùn)輸挖潛提效。

(2)機(jī)車性能優(yōu)越

HXN3B型內(nèi)燃機(jī)車采用交-直-交電傳動(dòng)、32位微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制以及燃油電子噴射等先進(jìn)技術(shù)，具有高牽引力、高黏著利用率、高效率、油耗低、排放優(yōu)、噪聲低、檢修維護(hù)少等優(yōu)越性能，機(jī)車主發(fā)輸入功率3 250 kW；機(jī)車具有電阻制動(dòng)功能并預(yù)留重聯(lián)；采用CCBII型電空制動(dòng)機(jī)，適應(yīng)中國(guó)鐵路各路網(wǎng)型和區(qū)域性編組站使用環(huán)境。

HXN5B型機(jī)車充分借鑒HXN5型機(jī)車、DF7G型機(jī)車、ND5型機(jī)車的先進(jìn)性和可維護(hù)性，對(duì)機(jī)車可靠性、可適用性、舒適度、可維護(hù)性及瞭望條件等方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和改善提高。針對(duì)調(diào)車機(jī)車的特點(diǎn)，優(yōu)化了調(diào)車機(jī)車的牽引性能。機(jī)車裝用性能卓越、低油耗低廢氣排放的R12V280ZJ型柴油機(jī)，采用了電子燃油噴射、高壓比可變噴嘴增壓等先進(jìn)技術(shù)。同時(shí)機(jī)車能全壽命周期完全滿足調(diào)車機(jī)車過駝峰的要求，配備有制動(dòng)電阻裝置。機(jī)車蓄電池滿足2 h 輔助供電，同時(shí)機(jī)車還采用了多種節(jié)能措施來(lái)降低機(jī)車油耗和廢氣排放。

機(jī)車故障率低，司機(jī)室噪聲低、照明條件好，機(jī)車保養(yǎng)工作量小等，能更好地滿足調(diào)車作業(yè)要求，受到機(jī)車運(yùn)用檢修人員及車站調(diào)車人員的普遍歡迎。

(3)連續(xù)作業(yè)能力強(qiáng)

既有東風(fēng)系列調(diào)車機(jī)車的燃油箱容積基本在5 500 dm3以下，可利用的油量?jī)H4 000 dm3左右，連續(xù)作業(yè)能力嚴(yán)重不足；和諧型調(diào)車機(jī)車可用燃油7 500 dm3，將連續(xù)作業(yè)能力提高到了5～7天。

(4)經(jīng)濟(jì)性好

調(diào)車機(jī)車特殊的工況特點(diǎn)，使其長(zhǎng)時(shí)間處于惰轉(zhuǎn)及低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)、全功率運(yùn)行時(shí)間少，燃油利用率較低。和諧型調(diào)車機(jī)車裝用節(jié)能環(huán)保柴油機(jī)，標(biāo)況下燃油消耗低至198 g/kWh，機(jī)油消耗率小于等于燃油消耗率的0.5%；同時(shí)機(jī)車采用了電子燃油噴射控制技術(shù)、可變渦輪增壓技術(shù)、柴油機(jī)超低怠速控制技術(shù)(可低至260 r/min)、溫控牽引電機(jī)通風(fēng)技術(shù)、并聯(lián)冷卻水系統(tǒng)、免維護(hù)產(chǎn)品等大大提高了機(jī)車經(jīng)濟(jì)性。

2 和諧型調(diào)車機(jī)車在運(yùn)用中存在的問題

2.1 HXN3B機(jī)車運(yùn)用中存在的問題

(1)部分功能設(shè)置存在操作不便的問題。包括：電笛安裝位置不方便副司機(jī)操作；滑油加油口設(shè)計(jì)不合理，操作空間不方便；微機(jī)屏每次上電重啟，均需重新設(shè)置時(shí)間，且重設(shè)時(shí)間的密碼為動(dòng)態(tài)變換密碼，不便于乘務(wù)員操作；車下照明燈在車下打開后，無(wú)法在車下關(guān)閉。

(2)部分零部件可靠性有待提高。包括：遮陽(yáng)棚因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)及材質(zhì)不良，破損頻率較高；冷卻水泵的機(jī)械密封對(duì)較差水質(zhì)的適應(yīng)能力不高；在雜質(zhì)較多時(shí)密封性能降低造成警告孔漏水。

(3)技術(shù)性能有待提升，空調(diào)制冷效果差，空調(diào)出風(fēng)口位置設(shè)置低，距離進(jìn)風(fēng)口不足20 cm，造成空調(diào)在運(yùn)行中出風(fēng)口吹出的冷氣直接被吸入進(jìn)風(fēng)口，空調(diào)制冷效果不明顯；機(jī)車在低功位長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，柴油機(jī)燃燒不好，增壓器通過煙囪噴油。

2.2 HXN5B機(jī)車運(yùn)用中存在的問題

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

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

(3)適應(yīng)性有待提升。包括：長(zhǎng)期低檔位運(yùn)用形成排煙管積碳、增壓器滲油、冒黑煙；由于和諧系列機(jī)車采用合成閘瓦，同時(shí)機(jī)車軸重提高到25 t，低速下制動(dòng)距離較DF7G長(zhǎng)；由于調(diào)車機(jī)車后面車輛不接風(fēng)管，造成空壓機(jī)打風(fēng)時(shí)間短，油溫較低，水汽不能有效排出，引起空壓機(jī)機(jī)油乳化。

3 和諧型調(diào)車機(jī)車的優(yōu)化改進(jìn)

主機(jī)廠針對(duì)和諧型調(diào)車機(jī)車運(yùn)用中存在的問題，進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)。

3.1 HXN3B機(jī)車優(yōu)化改進(jìn)

(1)針對(duì)部分功能操作不便問題的改進(jìn)優(yōu)化。在司機(jī)室內(nèi)兩側(cè)墻上各安裝一個(gè)低音風(fēng)笛按鈕，主、副操縱臺(tái)上各安裝一個(gè)電笛按鈕，方便主、副司機(jī)操作；潤(rùn)滑油加油口在柴油機(jī)自由端的端部，初始設(shè)計(jì)水管路遮擋造成加油不便。后將加油口調(diào)整方向，解決水管遮擋問題，可方便加油；微機(jī)屏每次啟動(dòng)需重新設(shè)置時(shí)間問題，目前通過升級(jí)軟件解決此問題，升級(jí)后的顯示屏軟件只有在更換顯示屏才需要重置時(shí)間；上車燈與下車燈均采用時(shí)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(dòng)關(guān)閉，該優(yōu)化方案同時(shí)解決了乘務(wù)員忘記關(guān)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(dòng)機(jī)構(gòu)等未做好防銹處理，收放遮陽(yáng)棚時(shí)出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，回位不良造成，新遮陽(yáng)棚對(duì)外露的金屬部分進(jìn)行防銹處理，運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行潤(rùn)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(jī)械密封，在水質(zhì)不滿足條件情況下，機(jī)械密封因雜質(zhì)較多形成漏水問題。采用95石墨機(jī)械密封替代原58U機(jī)械密封，已經(jīng)解決漏水問題。

(3)提升技術(shù)性能。針對(duì)空調(diào)制冷效果差問題，通過設(shè)置玻璃鋼風(fēng)道，空調(diào)出風(fēng)口的高度增加至距地板面1 600 mm，并遠(yuǎn)離空調(diào)進(jìn)風(fēng)口，使司機(jī)室內(nèi)空氣循環(huán)更流暢并避免了空調(diào)出風(fēng)直接進(jìn)入回風(fēng)口的問題，改造后制冷效果明顯改善，另外還對(duì)司機(jī)室頂蓋增加了隔熱層處理，增強(qiáng)司機(jī)室的恒溫效果；機(jī)車在低功位常時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，柴油機(jī)燃燒不好，增壓器通過煙囪噴油，大功率調(diào)車機(jī)車長(zhǎng)期在惰轉(zhuǎn)位運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)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(huì)隨廢氣排出機(jī)車，正在研發(fā)智能停缸技術(shù)，緩解惰轉(zhuǎn)位燃燒不良問題，目前智能停缸正在裝車試用。

3.2 HXN5B機(jī)車優(yōu)化改進(jìn)

(1)針對(duì)部分功能設(shè)置存在操作不便的問題的優(yōu)化改進(jìn)。前后車梯較陡，上下機(jī)車不便的問題，對(duì)機(jī)車登車梯進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，在保證車底架強(qiáng)度的前提下，對(duì)車架中梁向內(nèi)進(jìn)行了改進(jìn)，以滿足登車梯縱向深度，登車梯傾斜度與DF7G機(jī)車保持一致；同時(shí)登車梯踏板設(shè)置為前后可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，用戶還可以根據(jù)需要進(jìn)行各個(gè)踏板的前后調(diào)節(jié)；以后新造的機(jī)車已開始全部實(shí)行新的登車梯方案。司機(jī)室取暖器安裝位置不合理，換向作業(yè)時(shí)易碰傷乘務(wù)員腿腳的問題，由于司機(jī)室對(duì)取暖設(shè)備的功率要求達(dá)8 kW以上，因此取暖器的單個(gè)取暖器的體積較大，在側(cè)墻完全嵌入存在一定困難，新方案在取暖器周邊與側(cè)墻間進(jìn)行圓滑過渡，防止碰腿。針對(duì)部分機(jī)務(wù)段反饋司機(jī)室側(cè)墻缺少喇叭按鈕，乘務(wù)員操作不便的問題，新方案在左右側(cè)墻各設(shè)置了一個(gè)喇叭按鈕。

(2)針對(duì)部分零部件可靠性有待提高的優(yōu)化改進(jìn)。針對(duì)DK-2制動(dòng)機(jī)分配閥泄漏的問題，制動(dòng)機(jī)改進(jìn)了結(jié)構(gòu)，取消了分配閥，徹底解決了分配閥泄露的問題；針對(duì)散熱器漏水的問題，從源頭嚴(yán)控清潔度，對(duì)冷卻水配方提出了明確的要求，同時(shí)驗(yàn)證新的冷卻水配方，對(duì)散熱器銅管采用預(yù)鍍膜工藝，提高散熱器可靠性，對(duì)泄漏散熱器進(jìn)行解剖和分析，對(duì)其中的雜質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，同時(shí)借助相關(guān)高校力量進(jìn)行可能造成泄漏的試驗(yàn)分析，開發(fā)圓管銅散熱器進(jìn)行裝車驗(yàn)證，經(jīng)過近兩年的運(yùn)用情況良好。

(3)適應(yīng)性方面的改進(jìn)。針對(duì)長(zhǎng)期低檔位運(yùn)用，形成積碳的問題，微機(jī)控制程序設(shè)置了自動(dòng)提轉(zhuǎn)速的功能，當(dāng)機(jī)車長(zhǎng)時(shí)間低檔位運(yùn)行后，機(jī)車將自動(dòng)升轉(zhuǎn)速至800 r/min，以消除形成的積碳；同時(shí)用戶也可以選擇低功率模式，讓機(jī)車盡可能的在較高檔位運(yùn)用，以防止積碳的形成。針對(duì)制動(dòng)力弱的問題，與烏魯木齊局機(jī)務(wù)段進(jìn)行了試驗(yàn)調(diào)試，通過DK-2制動(dòng)柜上備用的鈕子開關(guān)來(lái)進(jìn)行調(diào)車投入/切除的模式選擇：在調(diào)車投入模式下小閘閘缸壓力由300 kPa提高至450 kPa；而在調(diào)車切除模式下，保持和原制動(dòng)機(jī)一致，有效解決了制動(dòng)力弱的問題。針對(duì)空壓機(jī)機(jī)油乳化的問題，機(jī)油乳化主要發(fā)生在西南地區(qū)，HXN5B為此進(jìn)行了防乳化改進(jìn)，空壓機(jī)增加空載功能，即通過加長(zhǎng)空壓機(jī)打風(fēng)時(shí)間來(lái)提升空壓機(jī)的運(yùn)用率，同時(shí)在微機(jī)界面設(shè)置了空壓機(jī)機(jī)油防乳化選擇的軟開關(guān)，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。

4 結(jié)束語(yǔ)

和諧型調(diào)車機(jī)車自投入運(yùn)用以來(lái)，很好的解決了各機(jī)務(wù)段對(duì)大編組列車的解編、轉(zhuǎn)場(chǎng)調(diào)車、小運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)的需求，解決了編組場(chǎng)與干線牽引定數(shù)不相匹配的問題，大大提高了編組場(chǎng)的作業(yè)效率。同時(shí)和諧型調(diào)車機(jī)車在運(yùn)用過程中也出現(xiàn)了一些運(yùn)用問題，在徹底解決這些問題后將會(huì)更好的服務(wù)鐵路運(yùn)輸。