HXN3型高原內燃機車的研制

李云龍 項東波 馬智榮

(1.中車大連機車車輛有限公司技術開發(fā)部 遼寧 大連 116021；2.青藏鐵路公司機務部 青海 西寧 810007)

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HXN3型高原內燃機車的研制

李云龍1項東波2馬智榮2

(1.中車大連機車車輛有限公司技術開發(fā)部 遼寧 大連 116021；2.青藏鐵路公司機務部 青海 西寧 810007)

針對青藏鐵路的特殊地理環(huán)境及運用條件，初步搭建了交流傳動內燃機車技術平臺,進行高原內燃機車的開發(fā)研制、樣車生產，并最終通過了高原適用性試驗，滿足了青藏鐵路公司的運用要求。

HXN3型高原機車；青藏鐵路；技術平臺；高原試驗

1 青藏鐵路的基本狀況

青藏鐵路是世界上海拔最高、運營里程最長的高原凍土鐵路，是溝通西藏、青海與內地聯系的大通道，為西部地區(qū)的經濟建設與發(fā)展提供有力的支撐。青藏鐵路的格—拉段(格爾木至拉薩)全長1 142 km，其中位于海拔4 000 m以上的線路有965 km。晝夜溫差達40 ℃,常年有風沙雨雪，并有較長的雷電區(qū)段，空氣稀薄，含氧量為平原地區(qū)的50%，還有較強的紫外線照射。鐵路最大坡道為20‰，最低海拔2 800 m，最高海拔5 072 m，還要經過世界海拔最高的風火山隧道，世界最長的昆侖山隧道和條件惡劣的羊八井隧道。鐵路為單線運行，沿線基本無人管理。青藏鐵路的延伸線拉—日段(拉薩至日喀則)全長253 km，橋梁、隧道占全程的60%以上，其中最長隧道長達10.4 km。

2 技術平臺的搭建

隨著中國鐵路跨躍式發(fā)展戰(zhàn)略的提出，高速、重載機車車輛的研制是中國鐵路機車車輛今后發(fā)展的目標和方向。通過和諧機車的技術引進，中車大連機車車輛有限公司(以下簡稱大連公司)基本掌握了大功率電噴柴油機的制造、交流傳動和微機網絡控制的運用技術，具備了交流傳動機車整車系統(tǒng)集成創(chuàng)新能力。新型機車的牽引性能、制動性能、耐久性、可靠性和人性化水平大幅提高，柴油機的燃油消耗和排放大幅降低，縮小了與國際先進技術的差距，使我國內燃機車技術站在了新的起點上，初步具備了設計和制造世界最先進內燃機車的能力。

通過不斷消化吸收引進技術和再創(chuàng)新，大連公司目前已初步搭建了交流傳動內燃機車技術平臺。在該技術平臺上可以自主創(chuàng)新，開發(fā)出功率在3 000 kW～4 600 kW，軸重在23～32 t，滿足干線牽引、重載運輸、快捷貨運、支線小運轉等多種需要的內燃機車產品。以交流化、系列化、模塊化、標準化、信息化為核心，開發(fā)出國產化率82%以上、完全達到國際知名企業(yè)的同等技術質量標準的新型機車。

HXN3型機車就是搭建交流傳動內燃機車技術平臺的基礎，是目前國內技術水平最高，牽引功率最大的交流傳動內燃機車之一，目前已經成為沈陽鐵路局的主力車型。該機車投入運用后，大大提升了鐵路貨物運輸的能力，能夠持續(xù)不斷地支撐我國大功率交流傳動內燃機車相關技術的發(fā)展。

3 研發(fā)思路

高原機車的開發(fā)要基于成熟的和諧型機車的技術平臺，充分考慮高原地區(qū)特定的環(huán)境和運用維護條件，按照可靠性、安全性和人性化優(yōu)先的原則進行開發(fā)。以青藏鐵路機車為代表的高原機車的開發(fā)采用近、遠期方案相結合的思路。近期方案主要是在現有的HXN3型機車基礎上進行適應性改造，爭取小批量機車在短時間內投入運用，充分研究目前和諧型機車在高原的適應能力和運用情況。遠期方案是根據近期機車的使用情況和積累的數據、經驗，為青藏鐵路量身打造一款適用的機車。

4 總體方案

總體方案設計是在原HXN3型機車主結構和主參數不變的基礎上，針對高原地區(qū)的特點進行適應性的改進，以保證機車滿足青藏線的運用要求。機車主傳動采用交-直-交傳動，柴油機裝車功率為3 300 kW[1]，最大啟動牽引力為620 kN，持續(xù)牽引力為598 kN，持續(xù)速度為16 km/h，最高運用速度為120 km/h。

機車為雙司機室、內走廊、整體承載、整體式燃油箱結構。雙司機室分為操縱端和非操縱端司機室，操縱端司機室內有操縱臺、座椅、電暖氣、空調、熱水壺及制氧系統(tǒng)等設施；電氣間為模塊化整體式電氣柜，強迫正壓通風，左側裝有整體干式衛(wèi)生間；電阻制動間內有電阻制動、I架通風機、主發(fā)電機通風機及空氣制動柜；空氣濾清間有慣性濾清器、玻璃纖維濾清器、除塵-電氣柜通風機；動力間設有16V265H型柴油機、主發(fā)電機及膨脹水箱；冷卻間設有頂置式散熱器、冷卻風扇、II架通風機、2臺空壓機及油水管路；非操縱端司機室為司機休息生活區(qū)，內有休息床、空調、微波爐等生活設施。每臺機車為單司機室操縱，雙側貫通內走廊，2臺機車重聯使用，2臺機車可通過非操縱端司機室實現互通，如圖1所示。

圖1 機車總圖

圖2 非操縱端司機室效果圖

該機車采用16V265H型柴油機，排放等級為Tier 0，增壓器降功轉速設定為28 500 r/min，停機轉速設定為29 500 r/min。車體底架和主要結構不變,前端(操縱端)司機室基本不變，采用防紫外線玻璃[2]，制氧機放置于電氣柜中，供前端司機使用。后端(非操縱端)司機室改為生活區(qū)，并安裝中門，內部安裝了休息床、空調、冰箱、微波爐、電暖氣等生活設施及制氧系統(tǒng)，并進行隔音降噪處理(見圖2)。電氣系統(tǒng)保持交流傳動和微機網絡控制系統(tǒng)及部件基本不變。對機車的電線電纜布局進行了優(yōu)化。安裝了CMD和6A系統(tǒng)，各電機部件增加防電暈處理。制動系統(tǒng)沿用CCBII制動系統(tǒng)，供風系統(tǒng)采用HXN3型機車的2臺螺桿式空壓機，每臺排風量為2 400 L/min，機車增加雙管供風裝置。對冷卻系統(tǒng)和通風系統(tǒng)進行加強改進，增加1組冷卻風扇及逆變器，驅動方式為變頻驅動，各種通風機進行增加風量改進。針對高原地區(qū)雷電頻繁的情況，增加了接地裝置。

5 高原適用性試驗

2臺HXN3型高原內燃機車于2014年7月13日抵達青藏鐵路公司格爾木機務段后，順利完成了格爾木至拉薩、拉薩至日喀則的往返牽引試驗，完成了高海拔地區(qū)的冷卻能力、油耗、排放及制動的高原適用性試驗(見圖3)。

圖3 HXN3型高原內燃機車進行適用性試驗

通過試驗得出了以下結論：在青藏鐵路格—拉段、拉—日段，被試機車雙機重聯牽引約2 600 t，按預定的運行方案完成了全程牽引運行試驗，安全順利地通過了試驗區(qū)間的全部隧道。柴油機功率試驗以及牽引運行試驗表明，在2 800～5 100 m間的海拔高度，被試機車柴油機功率隨著海拔高度的變化進行自動修正，在海拔高度約2 800～4 250 m，柴油機功率維持在額定功率3 300 kW左右；在海拔高度約4 250～5 067 m，柴油機功率隨著海拔高度的升高逐步下降；在海拔高度約4 950 m時，柴油機功率降至3 000 kW，在唐古拉站(海拔5 067 m)，柴油機功率下降到約2 950 kW。在整個機車靜置試驗及牽引運行試驗過程中，柴油機的水溫、油溫、渦輪前排氣溫度等參數均正常；制動和絕緣試驗也都符合試驗大綱要求。2014年8月16日，拉薩至日喀則線路正式開通運營，2臺樣車擔當了客運牽引任務。

6 小結

HXN3型高原內燃機車的成功研制填補了國內高原型交流傳動內燃機車的技術空白，完全滿足了西部鐵路對客、貨運內燃機車的需求。其優(yōu)異的牽引和制動性能，具有牽引噸位大、速度快的特點，有效緩解了鐵路客運運輸緊張的瓶頸局面。

[1] 李海燕.青藏鐵路牽引動力功率等級的計算與分析[J].中國鐵道科學，2001，22(6)：17-20.

[2] 劉葉第.青藏鐵路機車司機的紫外線輻射防護[J].內燃機車，2004(3)：12-14.□

(編輯：繆 媚)

征訂啟事

《軌道交通裝備與技術》是由中國中車集團主管的科技類雜志，以鐵路機車車輛和城市軌道交通新技術、新裝備為主要報道內容，向全路設計人員和城市軌道交通相關人員介紹國內外新技術、新工藝、新材料和相關簡訊，及時報道各制造工廠、路局、段、所及地鐵公司的各種實踐經驗，是中國學術期刊綜合評價數據庫統(tǒng)計刊源，中國核心期刊(遴選)數據庫收錄期刊，中國期刊全文數據庫收錄期刊，萬方數據——數字化期刊群入網期刊以及《超星期刊域出版系統(tǒng)》全文收錄期刊，在鐵路運輸、城市軌道交通及其他相關行業(yè)有著重要影響。

主要欄目有：技術裝備、地鐵輕軌、現場經驗、計算機應用、技術講座和國外科技等。國內統(tǒng)一刊號為CN 32—1836/U，國際標準刊號為ISSN 2095—5251，采用國際A4開本，逢單月15日出版，全國公開發(fā)行，訂閱代號28-168，全年定價30元。2017年征訂工作已經開始，請及時到當地郵局訂閱。

Development of HXN3high altitude diesel locomotive

LI Yunlong; XIANG Dongbo;MA Zhirong

In consideration of the special geographical and operating conditions of Qinghai-Tibet Railway, a technology platform for AC drive diesel locomotive was set up for the development of high altitude diesel locomotive and sample production. The prototype locomotive passed high altitude suitability test and can satisfy the operational requirements of Qinghai-Tibet Railway Co.

HXN3high altitude locomotive; Qinghai-Tibet Railway; technology platform; high altitude test

2095-5251(2016)06-0001-03

2016-03-30

李云龍(1978-)，男，本科學歷，高級工程師，從事機車設計工作。

U262.9+1

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