出口窄軌液力傳動調車機車研制

馬 帥 朱 兵 李廉楓

（中車資陽機車有限公司研發部，資陽 641300）

本機車是根據中車資陽機車有限公司與非洲國家簽訂的采購合同而設計開發的液力傳動調車機車，主要用于調車作業。機車是在我公司以往出口泰國、坦桑尼亞、贊比亞等國家內燃調機的基礎上，根據合同要求并結合國外窄軌調車市場的需求，設計開發的內燃機車，它完全適用于車輛的牽引、區間車站的事故列車的救援牽引，設備、物資的運輸車輛及其他無動力車輛的牽引作業。

1 機車主要技術參數

機車為單司機室外走廊結構，裝用重慶康明斯KTTA19-C700型柴油機，機車軸式B-B，軸重為16t，最高運行速度30km/h。機車設有微機控制系統，具有液力換向、液力制動等功能。機車主要技術參數如表1所示。

2 機車總體布置及性能

總體布置如圖1所示。機車整體采用模塊化設計，分上、下兩部分，上部從左至右依次為后機室模塊、司機室模塊、動力室模塊、冷卻室模塊。下部設置有兩臺可互換兩軸轉向架，中間為可拆卸燃油-蓄電池箱。

后機室內主要布置有制動閥類安裝架、空氣干燥器、螺桿式空氣壓縮機組等空氣制動系統部件。司機室前后和兩側設置有瞭望窗，頂部設置有風扇、頂棚燈和空調出風口，中部為乘務員工作間，下部地板為多層結構，地板表面附以阻燃地板膠皮。司機室后墻布置有手制動裝置、緊急制動閥、衣帽鉤及滅火器等。司機室內布置有前后兩個右向駕駛操縱臺，以及電器柜和兩個座椅。動力室內安裝有1臺重慶康明斯KTTA19-C700型柴油機，柴油機牽引功率通過萬向軸傳遞給帶有液力換向功能的液力傳動箱，柴油機自由端通過萬向軸驅動1臺輔助齒輪箱，輔助齒輪箱分別驅動直流啟動發電機和靜液壓泵，直流輔助發電機產生的電供空壓機、空調等110V設備使用。動力室側墻設置有柴油機進氣裝置，柴油機排氣系統為頂部排氣。動力室端墻還布置有膨脹水箱、靜液壓油箱以及相應的管路。冷卻室為整體模塊，包括冷卻室鋼結構、立式布置的散熱器、冷卻風扇等。散熱器采用鋁制板翅式散熱器，冷卻風扇采用靜液壓系統驅動。

表1 機車主要技術參數

圖1 機車總體布置

3 機車各部類介紹

3.1 柴油機及其輔助系統

機車裝用重慶康明斯KTTA19-C700型柴油機，輔助系統主要包括燃油系統、進氣系統、排氣系統、燃油箱安裝、冷卻裝置、靜液壓系統等。其中，柴油機主要技術參數如表2所示。

表2 柴油機主要技術參數

燃油箱由左右兩個對稱的油箱體組成，中間由一根連通管連通，兩個油箱體內各有一個蓄電池箱。在燃油箱頂部兩側布置有加油口，油箱端面設有油位表。在燃油箱端部和底部設清洗孔，當需清洗燃油箱時，打開清洗孔蓋對油箱進行清洗。在燃油箱底部兩端設有放油堵，當需要排放燃油或積水時，可拆下放油堵。

進氣系統安裝在柴油機旁邊的側墻上[1]。柴油機進氣系統為三級濾清，空氣濾清的途徑為：外界空氣→防沙網（一級濾清）→慣性式空濾器（二級濾清）→雙層紙質濾清器（三級濾清）→增壓器→柴油機，進氣系統從柴油機增壓器一側的側墻中部進氣。

柴油機排氣系統的作用是將柴油機增壓器的廢氣排入大氣。排氣系統由波紋管、排氣筒、排氣罩等組成，安裝在柴油機增壓器排氣口與機車車頂之間，波紋管及排氣管采用了隔熱包扎。

機車冷卻裝置布置在機車前端，主要由鋼結構、散熱器、冷卻風扇、膨脹水箱等部件組成，形成整體模塊。冷卻裝置采用吸風式冷卻，冷卻空氣先通過防塵網，然后通過冷卻器，經冷卻風扇排入大氣環境中。

3.2 傳動系統

傳動系統分為驅動機車前進的主傳動系統以及驅動輔助發電機的輔助傳動系統，傳動系統如圖2所示。

圖2 傳動系統

主傳動系統由液力傳動箱、車軸齒輪箱和主傳動萬向軸組成。柴油機牽引功率首先經第一萬向軸傳遞給液力傳動箱，傳動箱兩端輸出，經兩根第二萬向軸分別傳遞到2、3位車軸齒輪箱，再經兩根第三萬向軸分別傳遞至1、4位車軸齒輪箱，經車軸齒輪箱驅動輪對。

液力傳動箱是全自動的液力傳動裝置，其作用是將柴油機外特性轉變為機車理想的牽引特性，機車牽引特性曲線如圖3所示[2]。它的輸入法蘭經第一萬向軸與柴油機彈性聯軸節相連接。傳動箱的牽引部分設置了兩套結構基本相同的變扭器軸，每套變扭器軸各裝有一個變扭器，分別用于機車前進方向和后退方向的牽引。通過對兩套變扭器軸組成上的不同變扭器充油，就能得到傳動箱輸出軸的不同轉向，從而達到改變機車運行方向的目的。

輔助傳動系統中，柴油機自由端輸出輔助功率，經輔助萬向軸傳遞到輔助齒輪箱，輔助齒輪箱分別驅動輔助發電機和靜液壓泵。其中，輔助發電機為機車輔助系統供電。靜液壓泵通過靜液壓管路帶動靜液壓馬達工作，從而驅動機車冷卻風扇運轉。靜液壓系統原理圖如圖4所示。

3.3 車體

機車車體采用單司機室外走廊結構，主要由車體上部、車架、車鉤緩沖裝置和車體設備等部件組成；車體上部從左到右，分成后機室、司機室、動力室和冷卻室，車體下部為車架與車鉤緩沖裝置，車體方案如圖5所示。其中，后機室、司機室、動力室都是可拆卸的獨立模塊。

圖3 牽引特性曲線

圖5 車體總圖

3.4 電氣系統

機車電氣系統采用DC 24V和DC 110V供電。柴油機起機之前由蓄電池提供DC 24V電源。當柴油機起動后，由柴油機自帶發電機為蓄電池充電。電器柜內24V電源變換器給微機控制系統和機車24V控制回路供電。輔助發電機提供DC 110V電源供給空壓機、空調等110V用電設備。

機車電氣控制電路主要包括微機控制電路、空調控制電路、照明電路、直流供電電路、直流輔助電路等組成，主要完成機車運行控制、柴油機調速控制、機車運行保護、機車照明控制等功能。各供電回路均設置有自動脫扣開關作為過載及短路故障保護。

機車電氣控制系統采用成熟可靠的PLC控制系統作為控制電路的核心，用于實現機車的啟動、調速、換向、保護、顯示等控制。機車電器設備選用成熟、可靠的產品，以保證機車控制性能的安全可靠。

3.5 轉向架

轉向架作為機車的走行部，它對機車動力學性能以及機車運行安全起著決定性的作用[3]。走行部為具有二系懸掛的二軸轉向架，它由構架、軸箱、輪對、二系懸掛裝置、牽引裝置、基礎制動裝置、砂箱等部件組成。轉向架結構示意圖如圖6所示。其主要技術參數如表3所示。

圖6 轉向架

表3 轉向架結構的主要技術參數

3.6 空氣系統

空氣制動系統主要由風源系統、制動系統、輔助控制用風系統組成[4]。風源系統主要由螺桿式空壓機、空氣干燥器、總風缸、總風壓力開關、高壓保安閥等組成，以保證為調車機車制動及輔助用風提供清潔、干燥的壓縮空氣。制動系統采用JZ-7制動機，通過對列車管充、排風來實現列車的緩解與制動。輔助控制用風系統主要由撒砂系統和風笛系統等組成。

4 機車主要特點

4.1 機車模塊化程度高

機車車體上部采用模塊化活動連接設計，后機室、司機室、動力室和冷卻室均為可拆卸的模塊，其中司機室、冷卻室為整體模塊，可實現車下組裝完成后整體吊裝，從而提高機車的生產制造效率。

4.2 機車各部類通用化水平高

機車主要部類采用模塊化、通用化設計，通過預留不同配置安裝空間及接口，可實現客戶的個性化需求，避免了同類車型相同部類的重復性設計，如操縱臺、電器柜、閥類安裝架和冷卻裝置等。

4.3 環境適應性強

機車可適應非洲等高溫、多風沙地區環境，如操縱臺、電器柜等均考慮防風沙設計；進氣系統為三級濾清；設備布置根據耐高溫程度進行區域劃分，避免部分設備受高溫影響。

4.4 司機室隔音降噪性性能好

為降低司機室噪聲，提高司機的駕駛體驗，司機室內部填充有吸聲隔熱材料，前后隔墻及頂棚采用雙層結構，側窗采用雙層玻璃。

4.5 曲線通過能力強

機車能以5km/h的速度通過半徑70m的曲線線路。

5 結語

機車是根據合同要求設計開發的窄軌液力傳動調車機車，在機車研制過程中借鑒了我公司以往出口液力傳動調車成功的研制和運用經驗，保證了機車的可靠性和安全性。同時，在設計中運用了許多的模塊化、通用化的設計理念，充分考慮了機車的環境適應性，使得機車不僅可以滿足本次合同的要求，而且可以適用于多數窄軌國家調車市場的運用需求。出口窄軌液力傳動調車機車的成功研制擴充了我公司內燃機型譜，也將提升我公司國外液力傳動調車機車市場的競爭力。

[1]鄧伯勇，錢紀富.GK_（0C）1000型液力傳動調車機車[J].內燃機車，2013，（1）：12-14.

[2]饒忠，陸嘯秋.列車牽引計算[M].3版.北京：中國鐵道出版社，2016：1.

[3]李連凱，錢紀富，隆孝軍.GK0C2000型液力傳動調車機車[J].鐵道機車與動車，2017，（10）：8-11.

[4]劉炳利，唐勁松.內燃機車JZ-7型空氣制動系統[J].內燃機車，2013，（4）：19-25.