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制造雙柴油機(jī)大功率內(nèi)燃機(jī)車(東風(fēng)8GJ型)的設(shè)想--從北京6001談起。

2021-06-16 02:22 作者:或許問心臟三世歸來  | 我要投稿

(如果要起個名字的話,我看叫東風(fēng)8GJ合適,因?yàn)槭谴蟾男吞柾饧硬捎昧私涣麟妭鲃印1倦p柴油機(jī)大功率機(jī)車,不依賴任何外采部件,核心部件和技術(shù)依照現(xiàn)有的能力,完全可以百分百國產(chǎn)。)

我們很多人都知道,北京6001型內(nèi)燃機(jī)車,是我國乃至全世界歷史上,功率最大的內(nèi)燃機(jī)車。也是我國歷史上幾乎唯一的單節(jié)8軸內(nèi)燃機(jī)車,其軸式為“D0-D0”,設(shè)有兩組四軸轉(zhuǎn)向架。機(jī)車長度達(dá)到了24.5米,超過了國內(nèi)目前所有的單節(jié)機(jī)車的長度。

北京6001資料圖

遺憾的是,由于當(dāng)時(shí)物質(zhì),技術(shù)條件的局限性,該車采用了液力傳動的傳動方式而非電傳,這也限制了該型號機(jī)車的發(fā)展。因?yàn)闄C(jī)車所裝用的12V240系列柴油機(jī),后來也是很成熟的機(jī)車動力。我相信若不是液力傳動這個制約因素的話,在后來完全可以在該車基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展出更大功率內(nèi)燃機(jī)車,這樣的話,恐怕今天就沒有和諧內(nèi)3,和諧內(nèi)5,乃至于沒有NJ2什么事兒了。

但是,有一點(diǎn)需要說明的是,北京6001在設(shè)計(jì)階段一開始就考慮的是選用電傳動方案,但是,由于當(dāng)時(shí)物質(zhì)條件的匱乏,技術(shù)上的門檻高,這才選擇了當(dāng)時(shí)來看更為簡單方便的液力傳動方案。

注意我劃線的部分

但是時(shí)至今日,國內(nèi)內(nèi)燃機(jī)車的運(yùn)用上出現(xiàn)了一個尷尬局面,咱們主要看貨運(yùn)方面(貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車對功率要求更高):和諧內(nèi)3,內(nèi)5,NJ2這些美國血統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車,造價(jià)高昂,據(jù)說一臺成本1500萬上下,時(shí)至今日據(jù)說早已停產(chǎn)。而造價(jià)成本相對低廉的東風(fēng)4C,DH,東風(fēng)8系列,已經(jīng)可謂是“廉頗老矣”,而且最大速度不足120,難以滿足當(dāng)前干線鐵路運(yùn)輸對機(jī)車的要求,而原先被斃掉的東風(fēng)8CJ,BJ等車型,雖然最大速度達(dá)120,但又存在這樣或者那樣的問題。

芭比

客運(yùn)方面就更不用說了,東風(fēng)11“獅子”存量雖然大,但是這是準(zhǔn)高速機(jī)車,山區(qū)長大坡道等區(qū)段表現(xiàn)不如東風(fēng)4D“老虎”,而東風(fēng)4D停產(chǎn)近20年,早已經(jīng)垂垂老矣。其實(shí)東風(fēng)11“獅子”車齡也普遍偏大,好不到哪里去。據(jù)說在東北一些地方,已經(jīng)出現(xiàn)了和諧內(nèi)3拉客車的現(xiàn)象……而東風(fēng)11G系列車,成本也很高,和諧內(nèi)3k,5k系列,也是一般。

獅子

無論是客運(yùn)還是貨運(yùn),我們都不難發(fā)現(xiàn),假以時(shí)日,比如說3到5年之后,正線內(nèi)燃機(jī)車會普遍出現(xiàn)缺口,尤其是客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車,進(jìn)而不得不分出部分貨機(jī)拉客,從而造成整體的機(jī)車不足現(xiàn)象。

有的人可能會說,過3.5年,在營業(yè)的內(nèi)燃區(qū)段就不剩多少了,新研制內(nèi)燃機(jī)車沒有意義。說這些話的人,恐怕都不是08年雪災(zāi)的親歷者吧?08年雪災(zāi)我雖然不在廣東,但是我還記得,由于缺少內(nèi)燃機(jī)車,全國各地短途跑內(nèi)燃區(qū)段的旅客列車大量停開,調(diào)內(nèi)燃機(jī)車去廣東,有的京廣線旅客列車線路上被困近一星期才等到機(jī)車救出……

這也就是說,即便全國鐵路100%電氣化,也需要諸多的干線內(nèi)燃機(jī)車去運(yùn)用,更何況這是不可能做到的,很多線路根本不具備電氣化改造的條件,例如太焦,皖贛等線路,但是又不能完全廢棄這些線路。東北,西北的內(nèi)燃區(qū)段更多,全改電氣化成本太高了,維護(hù)成本也很高。所以說,發(fā)展大功率的內(nèi)燃機(jī)車,還是非常有必要性的事。

回到正題上,北京6001的總體布局是:雙司機(jī)室,雙柴油機(jī),兩套液力傳動裝置,8軸。那么我的設(shè)想是:參照最初的電傳方案適當(dāng)改進(jìn),雙柴油機(jī)+單臺雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)(由兩臺柴油機(jī)共同驅(qū)動一臺發(fā)電機(jī)),交直交電傳動,8軸,長度寬度高度不變,前臉造型和東風(fēng)8B同樣(降低生產(chǎn)成本),整車外殼采用減重材料(省出電傳動相對于液力傳動增加的重量)。柴油機(jī)可采用更加先進(jìn)且體積,質(zhì)量更小的國產(chǎn)高速柴油機(jī)(例如中車大連的D180-16,河柴的CHD622V20,玉柴的YC20系列……),近年來的這些國產(chǎn)高速柴油機(jī),普遍的單位油耗率低于目前內(nèi)燃機(jī)車主要裝用的中低速柴油機(jī)。

給大家看看我設(shè)計(jì)(幻想)的東風(fēng)8GJ草圖吧,G代表大改,J代表交流電傳動。
法國CC70000型雙柴油機(jī)電傳送內(nèi)燃機(jī)車結(jié)構(gòu)圖,我設(shè)想的東風(fēng)8GJ型,內(nèi)部布局基本與其一致。

轉(zhuǎn)向架部分可以考慮使用b0+b0式二系懸掛式四軸轉(zhuǎn)向架(其結(jié)構(gòu)類似于資陽機(jī)車制造廠出口烏克蘭8軸機(jī)車所使用的四軸轉(zhuǎn)向架,相信其他機(jī)車制造廠也有能力做出來這種產(chǎn)品),以提升機(jī)車通過山區(qū)小半斤曲線的能力,也滿足工礦,干,支線小運(yùn)轉(zhuǎn)的牽引需求。

資陽四軸機(jī)車轉(zhuǎn)向架,由于采用二系懸架,b0+b0的布局,曲線通過性能很好。

除此之外,該機(jī)車還具備向客車供電的能力,能夠客貨兩用,內(nèi)地型具備重聯(lián)控制插頭插座,可重聯(lián)一次,雙機(jī)使用,高原型可重聯(lián)3機(jī)使用。

總的來看來看,雙柴油機(jī)大功率內(nèi)燃機(jī)車,可以滿足以下指標(biāo)或者要求:

1.機(jī)車最大輪周功率大于4800kw(不向客車供電),內(nèi)燃機(jī)最大輸出功率大于2×2700kw也就是5400kw。這樣可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)平直線路拉3500噸時(shí)速最高時(shí)速120公里,單機(jī)平直線路拉5000噸最高時(shí)速100公里,雙機(jī)平直線路5000噸輕松最高時(shí)速上120公里。

2.機(jī)車最高時(shí)速120公里,軸重23噸(可增加至25噸)。

3.啟動牽引力大于720KN,持續(xù)牽引力大于500KN(軸重23噸時(shí))

4.機(jī)車分為內(nèi)地型和高原型,內(nèi)地型供電最大功率800kw(內(nèi)地型DC600V與AC380V雙制式供電),高原型供電最大功率1800kw。在軸重,啟動持續(xù)牽引力,輪周功率,內(nèi)燃機(jī)最大功率上,高原型可適當(dāng)比內(nèi)地型低一些。

5.高原型機(jī)車,海拔5000米時(shí)兩臺柴油機(jī)總輸出功率不低于3600kw(這個指標(biāo)不高,充分考慮了高原掉功率的情況),高原型機(jī)車重聯(lián)控制系統(tǒng)最多可重聯(lián)3臺機(jī)車后由1臺機(jī)車控制牽引。


雙柴油機(jī)大功率內(nèi)燃機(jī)車(內(nèi)地型)的運(yùn)用場景可以如下:

1.替代一些由東風(fēng)4系列機(jī)車雙機(jī)承擔(dān)的機(jī)車交路(如太焦線貨車大部分是東風(fēng)4c雙機(jī)),或者是提高相應(yīng)線路的牽引定數(shù)。

2.替代部分平原內(nèi)燃區(qū)段的東風(fēng)8b機(jī)車交路(如新長線),降低內(nèi)燃區(qū)段的牽引所需油耗量,由于機(jī)車采用高速柴油機(jī),單位油耗量更低,而且牽引定數(shù)不高的情況下,也可以關(guān)閉一臺柴油機(jī)運(yùn)用。

3.作為熱備機(jī)車,遇到應(yīng)急情況時(shí)更高效的出動救援,由于采用了高速柴油機(jī),啟機(jī)更快,且單機(jī)車功率和牽引力更大,可以讓救援更高效,能夠早日疏通線路。

4.雙機(jī)運(yùn)用替代一些雙機(jī)東風(fēng)8b擔(dān)當(dāng)?shù)臋C(jī)車交路,可以提高這些線路的牽引定數(shù),例如南疆線,集通線,雙機(jī)輕松5000噸翻山不是夢想。

5.跨內(nèi)燃-電力區(qū)段交路運(yùn)用。由于雙柴油機(jī)大功率內(nèi)燃機(jī)車功率大,速度快,可以減少換掛,開通一些長貨運(yùn)交路一機(jī)到底,節(jié)省鐵路的運(yùn)營成本。

6.由于采用雙柴油機(jī)的設(shè)計(jì),該機(jī)車同時(shí)也可以用于小運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè),此時(shí)只需要關(guān)閉一臺柴油機(jī),運(yùn)用成本將不會大于目前既有的各類內(nèi)燃機(jī)車。


雙柴油機(jī)大功率內(nèi)燃機(jī)車(高原型)運(yùn)用場景如下:

1.雙機(jī)(可定制為固定重聯(lián)高原版機(jī)車)牽引青藏25T,20節(jié)滿編大列進(jìn)進(jìn)藏,同時(shí)能夠給列車供電,省去加掛的KD25T青藏空調(diào)發(fā)電車,提高進(jìn)藏客運(yùn)列車定員數(shù)量。

2.雙機(jī)或3機(jī)可牽引5000噸大列翻越唐古拉山口,提高青藏鐵路格爾木到拉薩段單列牽引定數(shù),相當(dāng)于提高了全線是運(yùn)輸能力,在川藏鐵路尚需很多年開通的情況下,緩解進(jìn)藏鐵路運(yùn)能不足的局面。


總結(jié)一下該型機(jī)車的各類參數(shù)(最低門檻值):


用途:干支線客貨兩用

軸式:b0+b0’b0+b0

軌距:1435mm

輪徑:1050mm

車鉤中心距:24500mm

寬:3300mm

高:4600mm

全軸距:18400mm

轉(zhuǎn)向架中心距:14927mm

軸重:25噸

最小轉(zhuǎn)彎半徑:140米

機(jī)車整備質(zhì)量(油水砂上滿):200噸

啟動牽引力(內(nèi)地型):720KN

持續(xù)牽引力(內(nèi)地型):500KN

最大裝機(jī)功率(內(nèi)地型):2700kw×2=5400kw

最大輪周功率(內(nèi)地型):4800kw(半磨耗)

最大速度:120千米每小時(shí)

供電制式: DC600V/ AC380V雙模

最大供電功率(內(nèi)地型/高原型):800kw/1800kw

……

先寫到這里,如有未盡容后補(bǔ)充。







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