HXN3型高原内燃机车的研制

李云龙 项东波 马智荣

(1.中车大连机车车辆有限公司技术开发部 辽宁 大连 116021；2.青藏铁路公司机务部 青海 西宁 810007)



HXN3型高原内燃机车的研制

李云龙1项东波2马智荣2

(1.中车大连机车车辆有限公司技术开发部 辽宁 大连 116021；2.青藏铁路公司机务部 青海 西宁 810007)

针对青藏铁路的特殊地理环境及运用条件，初步搭建了交流传动内燃机车技术平台,进行高原内燃机车的开发研制、样车生产，并最终通过了高原适用性试验，满足了青藏铁路公司的运用要求。

HXN3型高原机车；青藏铁路；技术平台；高原试验

1 青藏铁路的基本状况

青藏铁路是世界上海拔最高、运营里程最长的高原冻土铁路，是沟通西藏、青海与内地联系的大通道，为西部地区的经济建设与发展提供有力的支撑。青藏铁路的格—拉段(格尔木至拉萨)全长1 142 km，其中位于海拔4 000 m以上的线路有965 km。昼夜温差达40 ℃,常年有风沙雨雪，并有较长的雷电区段，空气稀薄，含氧量为平原地区的50%，还有较强的紫外线照射。铁路最大坡道为20‰，最低海拔2 800 m，最高海拔5 072 m，还要经过世界海拔最高的风火山隧道，世界最长的昆仑山隧道和条件恶劣的羊八井隧道。铁路为单线运行，沿线基本无人管理。青藏铁路的延伸线拉—日段(拉萨至日喀则)全长253 km，桥梁、隧道占全程的60%以上，其中最长隧道长达10.4 km。

2 技术平台的搭建

随着中国铁路跨跃式发展战略的提出，高速、重载机车车辆的研制是中国铁路机车车辆今后发展的目标和方向。通过和谐机车的技术引进，中车大连机车车辆有限公司(以下简称大连公司)基本掌握了大功率电喷柴油机的制造、交流传动和微机网络控制的运用技术，具备了交流传动机车整车系统集成创新能力。新型机车的牵引性能、制动性能、耐久性、可靠性和人性化水平大幅提高，柴油机的燃油消耗和排放大幅降低，缩小了与国际先进技术的差距，使我国内燃机车技术站在了新的起点上，初步具备了设计和制造世界最先进内燃机车的能力。

通过不断消化吸收引进技术和再创新，大连公司目前已初步搭建了交流传动内燃机车技术平台。在该技术平台上可以自主创新，开发出功率在3 000 kW～4 600 kW，轴重在23～32 t，满足干线牵引、重载运输、快捷货运、支线小运转等多种需要的内燃机车产品。以交流化、系列化、模块化、标准化、信息化为核心，开发出国产化率82%以上、完全达到国际知名企业的同等技术质量标准的新型机车。

HXN3型机车就是搭建交流传动内燃机车技术平台的基础，是目前国内技术水平最高，牵引功率最大的交流传动内燃机车之一，目前已经成为沈阳铁路局的主力车型。该机车投入运用后，大大提升了铁路货物运输的能力，能够持续不断地支撑我国大功率交流传动内燃机车相关技术的发展。

3 研发思路

高原机车的开发要基于成熟的和谐型机车的技术平台，充分考虑高原地区特定的环境和运用维护条件，按照可靠性、安全性和人性化优先的原则进行开发。以青藏铁路机车为代表的高原机车的开发采用近、远期方案相结合的思路。近期方案主要是在现有的HXN3型机车基础上进行适应性改造，争取小批量机车在短时间内投入运用，充分研究目前和谐型机车在高原的适应能力和运用情况。远期方案是根据近期机车的使用情况和积累的数据、经验，为青藏铁路量身打造一款适用的机车。

4 总体方案

总体方案设计是在原HXN3型机车主结构和主参数不变的基础上，针对高原地区的特点进行适应性的改进，以保证机车满足青藏线的运用要求。机车主传动采用交-直-交传动，柴油机装车功率为3 300 kW[1]，最大启动牵引力为620 kN，持续牵引力为598 kN，持续速度为16 km/h，最高运用速度为120 km/h。

机车为双司机室、内走廊、整体承载、整体式燃油箱结构。双司机室分为操纵端和非操纵端司机室，操纵端司机室内有操纵台、座椅、电暖气、空调、热水壶及制氧系统等设施；电气间为模块化整体式电气柜，强迫正压通风，左侧装有整体干式卫生间；电阻制动间内有电阻制动、I架通风机、主发电机通风机及空气制动柜；空气滤清间有惯性滤清器、玻璃纤维滤清器、除尘-电气柜通风机；动力间设有16V265H型柴油机、主发电机及膨胀水箱；冷却间设有顶置式散热器、冷却风扇、II架通风机、2台空压机及油水管路；非操纵端司机室为司机休息生活区，内有休息床、空调、微波炉等生活设施。每台机车为单司机室操纵，双侧贯通内走廊，2台机车重联使用，2台机车可通过非操纵端司机室实现互通，如图1所示。

图1 机车总图

图2 非操纵端司机室效果图

该机车采用16V265H型柴油机，排放等级为Tier 0，增压器降功转速设定为28 500 r/min，停机转速设定为29 500 r/min。车体底架和主要结构不变,前端(操纵端)司机室基本不变，采用防紫外线玻璃[2]，制氧机放置于电气柜中，供前端司机使用。后端(非操纵端)司机室改为生活区，并安装中门，内部安装了休息床、空调、冰箱、微波炉、电暖气等生活设施及制氧系统，并进行隔音降噪处理(见图2)。电气系统保持交流传动和微机网络控制系统及部件基本不变。对机车的电线电缆布局进行了优化。安装了CMD和6A系统，各电机部件增加防电晕处理。制动系统沿用CCBII制动系统，供风系统采用HXN3型机车的2台螺杆式空压机，每台排风量为2 400 L/min，机车增加双管供风装置。对冷却系统和通风系统进行加强改进，增加1组冷却风扇及逆变器，驱动方式为变频驱动，各种通风机进行增加风量改进。针对高原地区雷电频繁的情况，增加了接地装置。

5 高原适用性试验

2台HXN3型高原内燃机车于2014年7月13日抵达青藏铁路公司格尔木机务段后，顺利完成了格尔木至拉萨、拉萨至日喀则的往返牵引试验，完成了高海拔地区的冷却能力、油耗、排放及制动的高原适用性试验(见图3)。

图3 HXN3型高原内燃机车进行适用性试验

通过试验得出了以下结论：在青藏铁路格—拉段、拉—日段，被试机车双机重联牵引约2 600 t，按预定的运行方案完成了全程牵引运行试验，安全顺利地通过了试验区间的全部隧道。柴油机功率试验以及牵引运行试验表明，在2 800～5 100 m间的海拔高度，被试机车柴油机功率随着海拔高度的变化进行自动修正，在海拔高度约2 800～4 250 m，柴油机功率维持在额定功率3 300 kW左右；在海拔高度约4 250～5 067 m，柴油机功率随着海拔高度的升高逐步下降；在海拔高度约4 950 m时，柴油机功率降至3 000 kW，在唐古拉站(海拔5 067 m)，柴油机功率下降到约2 950 kW。在整个机车静置试验及牵引运行试验过程中，柴油机的水温、油温、涡轮前排气温度等参数均正常；制动和绝缘试验也都符合试验大纲要求。2014年8月16日，拉萨至日喀则线路正式开通运营，2台样车担当了客运牵引任务。

6 小结

HXN3型高原内燃机车的成功研制填补了国内高原型交流传动内燃机车的技术空白，完全满足了西部铁路对客、货运内燃机车的需求。其优异的牵引和制动性能，具有牵引吨位大、速度快的特点，有效缓解了铁路客运运输紧张的瓶颈局面。

[1] 李海燕.青藏铁路牵引动力功率等级的计算与分析[J].中国铁道科学，2001，22(6)：17-20.

[2] 刘叶第.青藏铁路机车司机的紫外线辐射防护[J].内燃机车，2004(3)：12-14.□

(编辑：缪 媚)

征订启事

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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

李云龙(1978-)，男，本科学历，高级工程师，从事机车设计工作。

U262.9+1

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