鐵路內(nèi)燃機(jī)車的選型探討

劉文海 吳振禹

（神華新朔鐵路有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

引言：社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，鐵路運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)逐漸邁入現(xiàn)代化階段，鐵路內(nèi)燃機(jī)作為鐵路運(yùn)輸中的重要設(shè)備，科學(xué)篩選鐵路內(nèi)燃機(jī)車，對(duì)控制鐵路運(yùn)輸中設(shè)備能耗，維護(hù)鐵路內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行安全性意義重大。因此，文章對(duì)鐵路內(nèi)燃機(jī)車的選型方案進(jìn)行討論，希望給予相關(guān)從業(yè)者建議與參考。

一、內(nèi)燃機(jī)車相關(guān)概念

內(nèi)燃機(jī)車是將“內(nèi)燃機(jī)”作為源動(dòng)力，使用傳動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)機(jī)車車輪。目前，各領(lǐng)域所應(yīng)用的機(jī)車共包括燃?xì)廨啓C(jī)車、柴油機(jī)車兩種，其中燃?xì)廨喥嚲哂性胍舸蟆⒛透邷爻杀靖叩忍攸c(diǎn)，整體發(fā)展速度交換，且技術(shù)成熟程度明顯弱于柴油機(jī)車。在應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)車時(shí)，不同依據(jù)可將其劃分為不同類型，按照用途分類時(shí)，內(nèi)燃機(jī)車可分為調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車、貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車、客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車、工礦內(nèi)燃機(jī)車等，而根據(jù)傳動(dòng)方式劃分內(nèi)燃機(jī)車時(shí)，可將其分為電傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、液力傳動(dòng)等[1]。對(duì)于鐵路內(nèi)燃機(jī)車，在對(duì)其實(shí)施分類時(shí)，可按照鐵路軌距，將其分為窄軌內(nèi)燃機(jī)車、寬軌內(nèi)燃機(jī)車、標(biāo)準(zhǔn)軌內(nèi)燃機(jī)車，多數(shù)鐵路寬軌距為1520mm、1676mm、1600mm、1665mm，窄軌距為600mm、1000mm、762mm等。

二、鐵路內(nèi)燃機(jī)車選型流程

首先，鐵路內(nèi)燃機(jī)選型時(shí)，相關(guān)公司會(huì)聯(lián)合內(nèi)燃機(jī)車制造、機(jī)務(wù)管理專家，在周邊各地考察可應(yīng)用在鐵路上的內(nèi)燃機(jī)車。隨后在調(diào)研鐵路沿線工程所使用的機(jī)械設(shè)備、動(dòng)力機(jī)械，評(píng)估不同工況下鐵路內(nèi)燃機(jī)選型需求，確定各項(xiàng)選型數(shù)據(jù)后，對(duì)比各鐵路內(nèi)燃機(jī)最大功率、生產(chǎn)情況，總結(jié)各鐵路內(nèi)燃機(jī)運(yùn)用時(shí)應(yīng)采用的基本模式。其次，分析不同鐵路內(nèi)燃機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)后，評(píng)估不同型號(hào)、類型內(nèi)燃機(jī)的安全性，擬定選購方案，反復(fù)對(duì)比后完成鐵路內(nèi)燃機(jī)選型任務(wù)。某公司在鐵路內(nèi)燃機(jī)選型時(shí)，與國外某公司采用競(jìng)爭(zhēng)性談判情況，分別在電噴7FDL柴油機(jī)、710型兩沖程柴油機(jī)等鐵路內(nèi)燃機(jī)、NJ2型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車[2]。最終篩選出以交流傳動(dòng)為原理的鐵路內(nèi)燃機(jī)車。

三、鐵路內(nèi)燃機(jī)車的選型方案

鐵路內(nèi)燃機(jī)車選型過程中，可通過分析各類型號(hào)、類型的內(nèi)燃機(jī)車特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，完成對(duì)應(yīng)的鐵路內(nèi)燃機(jī)選型方案，以下為鐵路建設(shè)常用的內(nèi)燃機(jī)車：

（一）交直傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車-DF8CJ

DF8CJ型內(nèi)燃機(jī)車，其本質(zhì)為交直傳動(dòng)式的內(nèi)燃機(jī)車，其在早期制造時(shí)屬于重載貨運(yùn)機(jī)車，但隨著鐵路建設(shè)工作不斷推進(jìn)，相關(guān)企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出新型鐵路內(nèi)燃機(jī)車。該機(jī)車運(yùn)行期間，額定功率為4200kw，內(nèi)燃機(jī)車輪徑1000mm左右，最高運(yùn)行速度110～120km/h，機(jī)車軸式為COCO，軸重25t。DF8CJ內(nèi)燃機(jī)車使用過程中，恒功率速度為270～120km/h，最小曲線半徑為135m，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常會(huì)安裝R16V280ZJ型柴油機(jī)，該設(shè)備最大功率大于4000kw[3]。不僅如此，DF8CJ型內(nèi)燃機(jī)車可調(diào)控的軸重為25t、23t，可滿足不同路段的鐵路建設(shè)要求。據(jù)了解，DF8CJ型內(nèi)燃機(jī)車作為交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，單機(jī)牽引量為5000噸，載重基礎(chǔ)上最高時(shí)速為100km，輕載時(shí)運(yùn)行時(shí)速為120km/h，可靈活根據(jù)鐵路貨運(yùn)要求，調(diào)整運(yùn)行速度。相較于其他類型的內(nèi)燃機(jī)車，DF8CJ型內(nèi)燃機(jī)車具有速度快、故障率低、功率大、牽引力大、粘著利用率高、恒功速度范圍寬等技術(shù)特點(diǎn)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)中所設(shè)有的承載式燃油箱、干式冷卻系統(tǒng)、交流異步牽引電動(dòng)機(jī)、牽引變流器、交流輔機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)等，均能夠進(jìn)一步完善內(nèi)燃機(jī)車整體功能，使其保持在最佳運(yùn)行狀態(tài)中。

（二）油電混合內(nèi)燃機(jī)車-GK1E型機(jī)車

GK1E型機(jī)車屬于油電混合內(nèi)燃機(jī)車，是相關(guān)企業(yè)在液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車基礎(chǔ)上所開發(fā)的新型內(nèi)燃機(jī)車產(chǎn)品，可應(yīng)用在各類大型企業(yè)的鐵路專線上，或作為鐵路終端、小路段運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的交通設(shè)備。GK1E型內(nèi)燃機(jī)車在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，柴油機(jī)為12V240ZJ6型，整體結(jié)構(gòu)的可靠性程度較高，且后期維護(hù)、保養(yǎng)較為便利，經(jīng)濟(jì)性能突出。在此期間，GK1E型內(nèi)燃機(jī)車的技術(shù)參數(shù)為軸式為B0-B0、軸重23t，最大功率為1000kw，最小曲線半徑為55～60m。而在用EQ6240ZJ型柴油機(jī)時(shí)，GK1E型油電混合內(nèi)燃機(jī)車功率為110kw[4]。除此之外，GK1E型機(jī)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其動(dòng)力設(shè)備均采用拉桿式調(diào)速控制裝置、無極調(diào)速裝置，可維護(hù)鐵路運(yùn)輸期間內(nèi)燃機(jī)車的可靠性、平穩(wěn)性。某公司在鐵路內(nèi)燃機(jī)車選型過程中，分析GK1E型機(jī)車內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)某工廠在生產(chǎn)該設(shè)備時(shí)，應(yīng)用“封閉循環(huán)圓”，將其作為機(jī)車液力換向設(shè)備，使該內(nèi)燃機(jī)車具有操作靈活方便、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)在應(yīng)對(duì)不同工況時(shí)，GK1E型機(jī)車可自動(dòng)控制閘瓦間隙調(diào)整器，操控機(jī)車制動(dòng)設(shè)備，從而適應(yīng)不同路段的運(yùn)輸環(huán)境，加大鐵路運(yùn)輸?shù)目煽啃浴?/p>

（三）NJ2型內(nèi)燃機(jī)車

NJ2型內(nèi)燃機(jī)車在應(yīng)用時(shí)，通常會(huì)設(shè)置3臺(tái)機(jī)車，作為鐵路運(yùn)輸階段的重聯(lián)牽引裝置，以此保障牽引可靠性。具體來說，NJ2型內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行期間，某臺(tái)機(jī)車故障后，其他機(jī)車功率可持續(xù)完成牽引工作，使列車全線運(yùn)行，按照原有鐵路運(yùn)輸計(jì)劃抵達(dá)歸屬地[5]。但是在為長途鐵路進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)車選型時(shí)，NJ2型內(nèi)燃機(jī)車只有通過技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化，維持鐵路內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行期間的安全性，合理調(diào)控列車負(fù)荷，減少列車故障，具體參數(shù)設(shè)計(jì)。

表1 NJ2型內(nèi)燃機(jī)車的技術(shù)參數(shù)

NJ2型內(nèi)燃機(jī)車應(yīng)用在鐵路建設(shè)時(shí)，其本質(zhì)為交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，機(jī)型設(shè)計(jì)為“客+貨融合”的方式，其額定功率為3000kw，內(nèi)燃機(jī)車輪徑為1050mm，其他技術(shù)參數(shù)如表1所示。其中NJ2型內(nèi)燃機(jī)車的最大運(yùn)行速度是以AAR標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為依據(jù)進(jìn)行評(píng)估[6]。除此之外，NJ2型內(nèi)燃機(jī)車中設(shè)有網(wǎng)絡(luò)控制裝置，且采用中心銷牽引方法，可適應(yīng)多種特殊路段的鐵路運(yùn)輸需求。例如某地區(qū)氣候地理?xiàng)l件較為特殊，在內(nèi)燃機(jī)選型時(shí)應(yīng)確保該設(shè)備可適應(yīng)寒冷、暴風(fēng)雪、風(fēng)沙等特殊環(huán)境，NJ2型內(nèi)燃機(jī)車可憑借自身的特殊技術(shù)結(jié)構(gòu)，綜合設(shè)置防雷電、防雨雪、防風(fēng)沙的設(shè)備，同時(shí)通過設(shè)計(jì)“微機(jī)網(wǎng)塔控制系統(tǒng)”、“交直交電”傳動(dòng)系統(tǒng)的方式，自動(dòng)在運(yùn)行中修正動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用電子噴射系統(tǒng)、供氧裝置，針對(duì)性完善內(nèi)燃機(jī)功能模塊，使其能夠在鐵路建設(shè)中起到不可忽視的作用。

通過對(duì)交直傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車-DF8CJ、油電混合內(nèi)燃機(jī)車-GK1E型機(jī)車、NJ2型內(nèi)燃機(jī)車等機(jī)車技術(shù)優(yōu)勢(shì)的分析可知。相較于其他內(nèi)燃機(jī)車，NJ2型內(nèi)燃機(jī)車的技術(shù)優(yōu)勢(shì)更為明顯，但相關(guān)鐵路公司可按照鐵路路線內(nèi)實(shí)際情況，科學(xué)選擇適用性更強(qiáng)的內(nèi)燃機(jī)車，從而通過NJ2型內(nèi)燃機(jī)車、直傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車-DF8CJ等內(nèi)燃機(jī)車的靈活運(yùn)用，改進(jìn)現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸體系，維護(hù)鐵路交通可靠性，為我國交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)[7]。

結(jié)語

綜上所述，鐵路內(nèi)燃機(jī)是我國交通體系中列車運(yùn)行的重要工具，科學(xué)的對(duì)鐵路內(nèi)燃機(jī)選型是減少鐵路機(jī)車故障，維護(hù)交通安全的基礎(chǔ)條件。但隨著我國環(huán)境建設(shè)中，節(jié)能降耗的大趨勢(shì)，在未來鐵路內(nèi)燃機(jī)的選型、開發(fā)制造中，需重視內(nèi)燃機(jī)能源損耗的分析與研究，積極落實(shí)鐵路內(nèi)燃機(jī)車的運(yùn)營與維護(hù)工作，從而增強(qiáng)鐵路內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行的可靠性，助力我國鐵路建設(shè)事業(yè)的健康發(fā)展。