高原型DF11与平原型DF11的比较

秦涛

乌局乌段 - 0215

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                  东风11型内燃机车与中国铁路大提速
             许人华： 戚野堰机车车辆厂，副总工程师，设计处长
   东风11型内燃机车是戚野堰机车车辆厂（以下简称戚厂）根据铁道部的安排，为满足广深准高速铁路的需要而开发研制的准高速客运内燃机车。它装用16V280ZJA型大功率柴油机、装车功率3 610kW，并采用了轮对空心轴式牵引电动机架悬装置、微机控制等许多高新技术，最高运用速度170km/h，动力学实验速度180km/h。首台样车于1992年12月研制成功，1994年4月在北京环行铁道最高实验速度达到了183km/h，创造了当时“中国铁路第一速”。1994年12月22日，东风11型机车牵引我国第1列准高速旅客列车在广深线投入商业运营，保证了广深准高速铁路的如期开通。1996年4月1日，由东风11型内燃机车牵引的我国第一列快速旅客列车“先行号”在沪宁线投入商业运行，最高速度140km/h。从此，它以其功率大、速度快、技术新、可靠性高的优势，成为中国铁路4次大提速的主型内燃机车。截止2002年12月，共有404台机车投入使用。
   东风11型内燃机车的研制成功填补了我国大功率准高速客运内燃机车的空白，先后获得了国家“八五”科技攻关奖、铁道部科技进步特等奖、国家科技进步一等奖等殊荣。东风11型机车的研制成功不仅为广深准高速铁路的顺利开通、为我国铁路大提速战略的实施作出了重大贡献，也为戚厂从“修造并举、以修为主”过度到“修造并举、以造为主”的产品结构战略重大调整起了决定性作用。
1 东风11型内燃机车的产生过程
   20世纪80年代中后期，中国铁路运输装备落后，运输速度低，严重的制约了国民经济的发展，成为了国民经济发展的瓶颈，也面临着航空、公路、水运等其它交通方式的严峻挑战。为了彻底摆脱这一被动局面，铁道部决定实施“大提速战略”，这就需要运行速度为140km/h的客运机车和客车。而当时担当旅客列车牵引任务的主型机车采用抱轴悬挂，构造速度仅为120km/h，加上功率小（柴油机装车功率仅为2 426kW），牵引20辆旅客列车根本无法达到140km/h的速度。因此，研制最大速度可达140km/h、柴油机装车功3 610kW的新型大功率客运机车成为当务之急。
   铁道部将这一新型机车的研制列入了国家“七五”重点科技攻关计划，并采取招标方式落实研制单位，戚厂承担了这一机车的研制任务。这一机车后被铁道部正式定型为“东风9型客运内燃机车”。
   东风9型内燃机车装用18V280ZJA型大功率柴油机、装车功率3 610kW，并采用了轮对空心轴式牵引电动机架悬装置、高柔度圆弹簧旁承、独立作用式新型单元制动器等新型部件。首台样车东风9－0001号机车于1990年研制成功，1991年初在北京环行铁道最高实验速度达到了143km/h，通过了国家重点科技项目验收，并获得国家“七五”科技攻关奖。
   1990年7月，国家计委、科委、铁道部等部门在广州组织召开了“广深线旅客列车最高时速160km行车方案论证会”，会议要求以东风9型内燃机车为基础进行时速160km客运机车的方案论证和设计。同时，会议还要求对试制中的东风9－0002号机车，仅改变了牵引齿轮传动比，在北京环行铁道的小环上（有直线区段）的最高实验速度达到了163km/h，本次实验也为广深准高速线路建设提供了大量急需的线路、道岔、桥梁、信号、和客车等方面的实测数据。
   铁道部又把广深线准高速客运内燃机车的研制列入了国家“八五”重点科技攻关项目。1990年11月，将该客运内燃机车定型为东风11型内燃机车。1991年3月，下达了“广深线准高速东风11型内燃机车设计任务书”，要求该机车的最高速度为170km/h、动力学实验最高速度180km/h。戚厂于1991年8月完成技术设计，并通过了铁道部科技司组织的部级技术设计审查，同年12月完成施工设计。
   东风11型准高速客运内燃机车在东风9型内燃机车的基础上，针对运用速度的提高作了以下几个方面的改进。
（1）转向架方面：采用锥度空心轴增大车轴与空心轴之间的间隙，适应速度提高后车轴跳动量增大的需要；改变一、二系悬挂系统的刚度和阻尼。
（2）制动方面：采用电空制动系统，并采用列车运行速度监控系统。
（3）机车控制方面：在国内内燃机车上率先采用微机控制系统。
（4）机车外形方面：采用适度流线的机车头形。
   首台样车东风11－0001号于1992年12月试制完成，第2台样车东风11－0002号于1993年8月试制完成。1994年4月，在北京环行铁道的最高实验速度达到了183km/h，创下了当时的“中国铁路第一速”。1993年7月－1994年12月，2台样车分阶段进行了冷却性能、牵引性能、动力学性能和制动性能等项目的鉴定实验，情况良好，达到了设计任务书和有关标准的要求。1994年12月22日，东风11型内燃机车牵引我国第一列准高速列车在广深线投入商业运营，是相距147km的广州和深圳的运行时间，从过去的2H缩短到了67min。
   东风11型准高速客运内燃机车的研制成功，为以后的铁路大提速打下了基础。
2 东风11型内燃机车在既有线提速实验及既有线提速中的应用
2．1 东风11型内燃机车在既有线提速实验中展现了优异的性能
   1995年10－11月，铁道部用广深线的东风11型准高速客运内燃机车及准高速客车在沪宁线、京秦线上进行了既有线提速实验。1996年7月，又在沈山线进行了既有线提速实验。在沪宁线、京秦线、沈山线的最高实验速度分别达到了173.5km/h、175.7km/h和183.7km/h，实验结果表明，东风11型准高速客运内燃机车及准高速客车，具有良好的 动力学性能，能在线路条件较好的既有线上实施提速；线路做少量的改造（如采用提速道岔等），列车的最大速度可以提高到140~160km/h。
   东风11型内燃机车在这3次既有线提速实验中，充分展现出了其优异的动力学性能和良好的牵引性能。其优异的动力学性能主要体现在以下几个方面。
（1）作用力低、对线路破坏作用小。由于其采用了两极弹性的轮对空心轴式牵引电动机架悬装置，簧下质量小（仅为2 400kg），因而，它在140~160km/h速度运行时的轮轨动作用力相当。
（2）机车运行平稳、安全可靠。由于其采用了高柔度圆弹簧旁承，并配以各向油压减振器，因而机车在140~160km/h的较高速度运行时，仍具有优良的垂向和横向平稳性指标，能确保机车安全可靠的提速运行。
（3）牵引电动机震动加速度很小，运用条件大大改善。由于其牵引电动机用3个吊臂全悬挂于转向架上，因而，它在运行速度140km/h时的垂向振动加速度仅为传统机车100km/h运行时的12.3%，横向振动加速度仅为40.9%。这样电动机的运用条件大为改善，有利于提高其可靠性。
   这3次既有线提速实验表明，东风11型内燃机车不仅适用于广深线牵引准高速列车，也能满足于我国主要铁路干线扩大旅客列车的编组、提高运行速度的牵引需要。
2.2 东风11型内燃机车在既有线提速中率先担当牵引主力
   既有线提速实验取得的成功后，铁道部决定先开行短途快速旅客列车，以便积累经验后实施大提速战略。东风11型内燃机车率先担当了既有线提速列车的牵引主力。
   1996年4月1日，东风11型内燃机车牵引我国第一列时速140km/h的快速旅客列车“先行号”在沪宁线投入商业运营，使全长303km的沪宁线的旅行时间从当时特快列车的3h59min压缩到了2h48min，缩短1h11min。
   1996年7月1日，东风11型内燃机车牵引我国第二列时速140km的快速旅客列车“北戴河”号在京秦线投入商业运营使北京到秦皇岛的旅行时间从当时特快列车的3h38min压缩到了2h30min，缩短了1h8min。
3东风11型内燃机车在中国铁路大提速中不断发展
   东风11型内燃机车于1996年2月通过铁道部科技成果鉴定，并通过国家“八五”重点科技攻关项目验收。为满足中国铁路大提速的急需，立即被投入了批量生产并得到广泛应运。在批量生产的过程中，戚厂根据运用部门的一些特殊要求，围绕进一步提高产品质量和档次，不断的改进完善，使东风11型内燃机车逐步形成了系列。
3.1 东风11型内燃机车在中国铁路大提速中的应用越来越广
   1997年4月1日，全路实施第一次大提速。京沪、京广、京哈三大干线全面提速。全路开行了运行速度120~160km/h的跨局旅客列车8对，“夕发朝至”旅客列车78对；沪宁线、郑武、沈山、京秦等线开行了不同数量的管内特快列车。其中京沪线、沈山线上的特快列车基本上都由东风11型机车牵引。
   1998年10月1日，全路实施第2次大提速。这次提速的重点是对京沪、京广、京蛤三大干线延展提速区段增加提速列车数量。三大干线大部分区段特快列车运行速度都超过120km/h；特快旅客列车达到了80对，“夕发朝至”旅客列车116对，东风11型内燃机车担当了绝大部分特快列车的牵引任务。
2000年10月21日，全路实施第3次大提速。为了西部大开发，这次提速的重点线路是陇海、兰新、京九和浙赣等线。全路公开行特快旅客列车142对，“夕发朝至”旅客列车266对，其中跨局“夕发朝至”旅客列车138对。东风11型内燃机车承担了兰新线、京九线以及陇海线东部提速列车的牵引任务。
2001年10月21日，全路实施第4次大提速。这次提速的重点线路是京九线、武昌—成都（经汉丹、达成线）、京广线南段、浙赣线、沪杭线和哈大线。全路共开行特快旅客列车188.5对。东风11型内燃机车承担了京九线、汉丹线提速列车的牵引任务。
中国铁路4次大提速中，东风11型内燃机车不断发展，每年的生产量见表1所示。
3.2 东风11型内燃机车不断得到改进和完善
   东风11型内燃机车规模较大的改进有以下几项，并取得明显的成效。
（1）微机控制系统显示屏改用大屏幕彩色液晶显示屏。由于当时的技术水平有限，早期的东风11内燃机车微机控制系统显示屏是黑白的，存在显示不清晰和经常死屏的问题，一些插件板的可靠性也不高。1997年在研制东风8B型重载提速货运内燃机车时，在国内内燃机车上率先采用了大屏幕彩色液晶显示屏，运用情况良好，深受乘务员的欢迎。因而，从1998年开始，生产的东风11型内燃机车也开始采用大屏幕彩色液晶显示屏。
（2）空气制动风源系统改用2.4m3/min空气压缩机，并采用双管供风系统。东风11型内燃机车设计时，空气制动风源系统采用了2台供风量为1.6m3/min的W－1.6/9型空气压缩机。但投入运营后发现提速客车的空气弹簧、塞拉门、集便器等车用设备大量使用压缩空气，使得空气压缩机长期处于工作状态，列车空气制动用风也难以得到保证。因而，专门研制了体积、重量与W－1.6/9型空气压缩机基本相当，而供风量为2.4m3/min的V－2.4/9型空气压缩机，从1999年开始使用。此外，空气管路改用双管供风系统，一路供列车制动用风，另一路供客车设备用风，以确保列车制动用风的需要。
（3）针对早期使用的铝中冷器、双流道铜散热器的较多问题，从132号机车开始，由铝中冷器改为铜中冷器，由双流道管带式散热器改为新型双流道管片式散热器。
（4）针对机车在运行速度120km/h时横向晃动较大的问题，从139号机车开始采用新型的橡胶弹性定位装置。
（5）为彻底根除轮箍迟缓和蹦箍的问题，从132号机车开始采用进口的整体车轮。针对整体车轮运用中出现的问题，从257号机车开始采用取消螺纹工艺孔并缩小减重孔的新结构整体车轮。
（6）早期生产的高、低温水泵，叶轮与轴是通过花键配合，故障多，从177号机车开始采用叶轮与轴通过锥度过盈配合的高、低温水泵。
（7）为解决早期燃油系统故障较多的问题，从257号机车开始采用新型圆弧齿轮燃油泵，并对燃油管路也作了改进。
（8）针对早期的活塞、活塞环、汽缸套不耐磨的问题，从257号机车开始采用氮化缸套、氮化活塞顶和镀铬环，有效的减了活塞环槽、活塞环和缸套的磨损。
（9）针对联合调速器性能不稳定、可靠性差、经常游车等问题，从299号机车开始采用性能优良、可靠性较高的PGMV调速器。
（10）针对空调及其电源故障率较高的问题，从333号机车开始，空调机组从内置式改为顶置式安装，并采用进口元件的法维莱空调电源。
（11）根据铁道部的统一安排，从367号机车开始采用标准化司机室。
（12）为提高管路的可靠性和管路的互换性，对机车的油、水、空气管路进行了多次规范化改进，现已基本管路布置规范，安装、检修、互换方便。从259号机车开始，3个系统的塞门、截止阀采用不锈钢球阀，从393号机车开始，制动系统的阀类安装架采用集中板安装结构。
   通过不断的改进完善，东风11型内燃机车产品质量、运行可靠性稳步提高。
3.3 兰新线东风11型内燃机车的开发研制
   2000年10月21日兰新线大提速，特快列车的技术速度从约60km/h提高到100km/h，最高到140km/h。兰新线具有风沙大、高海拔、温差大、坡道大四大特点，这对东风11型内燃机车提出了更高、更新的要求，必须进行响应的设计改进。
（1）针对兰新线风沙大的特点主要采取了4个改进措施。一是将柴油机空气滤清器系统2级滤清改为4级滤清。在旋风筒滤清与铝板网滤清之间增加了一道纸质滤清，同时，还在进风口增设了一道防沙网，以满足柴油机对进气质量的要求。但考虑到空气经过4级滤清，势必增大进气阻力，故每个增压器改从机车两侧同时进气以加大进气面积，增加空气流量，来满足柴油机对进气量的要求。二是顶置式电阻制动装置进、出风口改进。将进风口的固定百叶窗改成电控风动的活动百叶窗，并增设了一道滤清网；在出风口增设了一道电控风动的活动百叶窗。当不使用电阻制动时，这两组活动百叶窗处于关闭状态；而当使用电阻制动的时候，这两组百叶窗在风缸的推动下打开。三是加强车体密封性能。四是采用更加牢固的前窗玻璃。
（2）针对海拔高的特点进行了微机控制软件的改进。兰新线海拔高，而且沿途高度变化较大，低的地区约700m高的则达2000多m这对机车柴油机功率的输出带来了较大影响。为此，对配属兰州铁路局嘉峪关机务段的东风11－0213号机车专门进行了高原功率修正实验。
   根据实验主要结论—柴油机功率的受限因素为增压器，对机车微机控制软件进行了改进。其控制原理为：机车在高海拔处运行时，由于空气稀薄，增压器涡轮转速便会增加。只要涡轮超过规定值，微机控制系统就会自动进行励磁减弱并减小柴油机喷油量，这就起到了随海拔高度增加而使柴油机功率下降的作用。即当涡轮转速超过规定值时，微机控制系统就按恒涡轮转速控制。这一修正方法除了能克服传统修正方法经济性不好等缺点外，还能充分保护增压器，具有柴油机功率随海拔高度自动修正功能。
（3）针对温差大的特点主要进行了两方面的设计改进。兰新线夏天气温高达40多℃，而冬天气温则降至零下30多℃，这对机车的冷却能力、防寒能力都提出了更高的要求。针对冬季气温特别低的情况，采取了特殊防寒措施。这与经特殊防寒处理的东风11型内燃机车基本相同，仅作了局部的改进完善。针对夏季炎热高温的天气特点，采用了冷却效果较高的新型冷却风扇，以进一步提高机车冷却能力。
（4）针对长大坡道多、限坡大的特点，改变了其牵引齿轮传动比。由于兰新线具有12.5‰的长大坡道，且最长坡道达120多km，这对东风11型内燃机车的起动牵引力、持续牵引力和电阻制动性能都提出了更高的要求。将东风11型内燃机车的牵引齿轮传动比，从原来的76/29改为65/22，使机车的最大起动牵引力从原来的245kN提高到277kN，提高了13.1%；持续牵引力从原来的160kN提高到181.5kN，提高了13.5%，以更好的满足兰新线大坡道对机车大牵引力的需要。
（5）兰新线东风11型内燃机车的主要技术参数、牵引和制动性能见表2
   通过上述各项改进后，东风11型内燃机车在兰新线运用良好。到目前为止，先后一共有68台东风11型内燃机车在兰新线投入运用。
3.4 东风11Z型专用内燃机车的开发研制
  为满足某一特殊客运列车牵引任务的需要，2001年5月，铁道部决定在具有较高运用可靠性的提速主型内燃机车—东风11型内燃机车的基础上开发研制东风11Z型专用内燃机车，以替代20世纪70年代从国外进口的专用内燃机车。
  东风11Z型专用内燃机车由2台单司机室的东风11型内燃机车固定重联而成，以确保机车运用的高可靠性。首台样车于2002年5月试制完成并投入运用考核。已经完成的高温冷却能力、动力学性能和制动性能试验表明，相关指标达到了设计任务书和有关标准的要求。后续车组正在生产之中。
4 东风11型内燃机车在中国铁路大提速中发挥了重要作用
（1）东风11型内燃机车的研制成功保证了广深准高速铁路的如期开通。广深准高速铁路建设工程是分步进行的，1994年开通之初是内燃牵引，到1997年才完成电气化改造。广深准高速铁路动工之初就宣称1994年底开通，这对1997年迎接香港回归具有政治意义和窗口作用。东风11型内燃机车多次担当了“广深准高速铁路科技攻关项目综合试验”和“综合评估试验”的牵引动力，1994年12月22日，牵引我国第一列准高速旅客列车在广深线投入商业运营，保证了广深准高速铁路的如期开通，为广深准高速铁路建设作出了重要贡献。
（2）东风11型内燃机车为既有线提速试验作出了重要贡献。1995年10月~11月、1996年7月，当铁道部决定在沪宁线、京秦线、沈山线进行既有线提速试验时，东风11型内燃机车是当时国内唯一的牵引电机采用轮对空心轴式全悬挂驱动装置且最大试验速度可达180km/h的客运机车。东风11型内燃机车在上述3个区段的提速试验都取得了圆满成功，为中国铁路大提速战略的实施打下了良好的基础。
  国内某一准高速电力机车在采用东风11型内燃机车的轮对空心轴式全悬挂驱动装置后，在京广线提速试验中取得了成功，最高实验速度达到了240km/h，为中国电气化铁路的提速和高速列车的研制打下了良好的基础。
（3）东风11型内燃机车是中国铁路4次大提速的主力车型。中国铁路4次大提速，提速总里程达13 000km，而东风11型内燃机车约承担了其中一半里程的特快列车牵引任务，京沪、京沈、京九、兰新等繁忙干线上的提速特快列车几乎东风11型内燃机车承担牵引任务。
5 东风11型内燃机车在中国铁路未来发展展望
5.1 东风11型内燃机车在未来仍有一定的需求量
   根据铁道部编制的《铁路“十五”提速计划》，铁路还将于2003年、2005年进行第5次、第6次大提速，这2次提速不仅新涉及10多条、总长10 000多km的线路，而且既有提速线路快速列车的对数将较大幅度的增加。到“十五”末期，初步建成以北京、上海、广州为中心，连接全国主要城市的全路快速客运网，总里程约为14 000~16 000km。提速线路范围的进一步扩大，既有内燃机车牵引的提速线路快速列车对数的较大幅度的增加，使得东风11型内燃机车在一定时期内仍有一定的需求量。
5.2 充分发挥东风11型内燃机车的技术优势，适时开发系列产品
（1）开发研制4 410kW、交流传动、轮盘制动、牵引电动机架悬的东风11B型内燃机车，满足一些繁忙干线旅客列车扩编和提高旅行速度的需求。目前，一些繁忙干线（如京沪线、京哈线等）的提速列车纷纷扩编，3 610kW的东风11型内燃机车已显功率不足，负荷明显偏高。若双机重联牵引浪费又太大。因而，运用部门急需比东风11型内燃机车功率更大的东风11B型内燃机车。
   东风11B型内燃机车拟装用与国外合作改进的16V280ZJB型柴油机，主传动采用先进的交流传动，并采用轮盘制动技术以解决踏面制动对踏面的损伤。这一机车的开发已列入2002年铁道部科研计划，宜加速开发研制。
（2）开发研制牵引电机全悬挂、径向转向架的东风11C型内燃机车，以满足曲线多且半径小的山区铁路列车提速的需求。第5次、第6次大提速将涉及大量的山区铁路，如将东风8B—7001号机车的径向转向架技术移植到东风11型内燃机车的牵引电动机全悬挂转向架上，开发出其系列产品—“径向+全悬挂”转向架的东风11C型内燃机车，用做山区铁路客运提速机车无疑是适合的。这一机车的上部及下部的牵引电动机全悬挂装置可与现有东风11型机车相同，基础制动装置也基本相同，仅增加了径向机构并相应改进一系悬挂装置，对运用部门十分有利，建议铁道部批准立项研制。
表1 东风11型机车每年的产量
年份  1992 1993 1994 1995 1996  1997  1998  1999  2000  2001  2002
产量/台  1    1   3    0   24  42+1   60    50   75     76    71
累计/台  1    2   5    5   29   72    132  182   257    333   404
注：1997年的43台中，其中1台是“周恩来号”东风11—1898号机车  
        表2 兰新线东风11型机车主要参数
轴重/t：                               23
   计算整备重量/t ：                      138
   机车标称功率/kW ：                   3 040
   柴油机最大运用功率/kW ：             3 610
   机车速度（按动轮直径半磨耗计算）
     最大时速/km•h-1：                   159.3 （170）
     最大恒功率速度/km•h-1：             159.3 （160）
     持续速度/km•h-1：                   58.2  （65.6）
   机车轮周牵引力
     最大起动牵引力/kN：                277   （245）
     持续牵引力/kN：                    181.5 （160）
     电阻制动最大制动力/kN：            152.6 （135）
   最大制动力所对应的
     速度/ km•h-1：                       70.8   （79.8）



来自“机车宝库”中的一篇文章，作者：京局润段-1。

finley

多了几个窗户,其他的我老眼昏花,看不到了,咳咳...