和谐型调车机车运用现状及优化改进

2018-01-25李红斌

铁道机车车辆 2018年4期

李红斌

(中国铁路总公司机辆部，北京 100844)

目前，我国批量投入运用的和谐型调车机车主要为HXN3B型调车机车和HXN5B型调车机车。

HXN3B型调车机车是大连机车车辆有限公司为满足我国铁路路网型及区域性编组站的调车及小运转作业需求而研制的大功率交流传动调车内燃机车。该机车以HXN3型机车为基础进行设计，采用交流传动和微机网络控制系统，C0-C0轴式，装用12V265电喷柴油机以及HXN3型机车成熟可靠的部件。机车最大运用速度100 km/h，具有单机牵引能力强、节能环保、维护成本低的特点。满足我国铁路大型编组场运量大、整列牵引吨位大等特点对大功率调车机车的需求。

HXN5B型调车机车是戚墅堰机车有限公司为解决我国目前各编组站牵引定数与干线牵引不相匹配和运力瓶颈而研制的新一代交流传动调车内燃机车，适用于大、中型编组站的编组、调车及小运转作业。机车轴重25 t，采用外走廊车架承载式车体结构，整体承载式燃油箱设计，模块化设计制造。机车装用R12V280ZJ型电子控制喷射柴油机、CDJD113型交流异步牵引电动机、CDJF212型主辅发电机。机车采用交流电传动和微机控制，装车功率3 530 kW、起动牵引力560 kN，持续牵引力540 kN。机车同时采用了多种节能减排新技术，是一款高可靠性和高可维护性的“节能、环保、重载”调车内燃机车。

1 机车配属、运用情况及特点

根据对9个机务段共计102台调车机车的运用情况调研，2017年日均运用88.4台，日均非运用13.6台，运用率86.7%。和谐型调车机车在运用过程中体现了很多优点，同时也存在一些不适应性的问题。

(1)机车牵引力大，有效提升了编组场工作效率

与既有的东风系列调车内燃机车相比，和谐型机车功率大，黏着性能好，起动牵引力达到了560 kN，持续牵引力540 kN。与DF7G型调车机车相比，功率提升了76.5%，轮周功率提升了78.2%，起动牵引力提升了28.7%，起动加速性能提高了40%，很好地满足了编组场大编组列车的解编、转场调车、小运转作业的需要，大大提高了调车作业效率和区段牵引定数。比如太北四场至太北六场由原DF4型机车牵引4 000 t，提高至由和谐型调车机车牵引5 000 t，充分利用和谐型调车机车功率大、牵引力大的优势为运输挖潜提效。

(2)机车性能优越

HXN3B型内燃机车采用交-直-交电传动、32位微机网络控制以及燃油电子喷射等先进技术，具有高牵引力、高黏着利用率、高效率、油耗低、排放优、噪声低、检修维护少等优越性能，机车主发输入功率3 250 kW；机车具有电阻制动功能并预留重联；采用CCBII型电空制动机，适应中国铁路各路网型和区域性编组站使用环境。

HXN5B型机车充分借鉴HXN5型机车、DF7G型机车、ND5型机车的先进性和可维护性，对机车可靠性、可适用性、舒适度、可维护性及瞭望条件等方面进行了优化设计和改善提高。针对调车机车的特点，优化了调车机车的牵引性能。机车装用性能卓越、低油耗低废气排放的R12V280ZJ型柴油机，采用了电子燃油喷射、高压比可变喷嘴增压等先进技术。同时机车能全寿命周期完全满足调车机车过驼峰的要求，配备有制动电阻装置。机车蓄电池满足2 h 辅助供电，同时机车还采用了多种节能措施来降低机车油耗和废气排放。

机车故障率低，司机室噪声低、照明条件好，机车保养工作量小等，能更好地满足调车作业要求，受到机车运用检修人员及车站调车人员的普遍欢迎。

(3)连续作业能力强

既有东风系列调车机车的燃油箱容积基本在5 500 dm3以下，可利用的油量仅4 000 dm3左右，连续作业能力严重不足；和谐型调车机车可用燃油7 500 dm3，将连续作业能力提高到了5～7天。

(4)经济性好

调车机车特殊的工况特点，使其长时间处于惰转及低负荷运行状态、全功率运行时间少，燃油利用率较低。和谐型调车机车装用节能环保柴油机，标况下燃油消耗低至198 g/kWh，机油消耗率小于等于燃油消耗率的0.5%；同时机车采用了电子燃油喷射控制技术、可变涡轮增压技术、柴油机超低怠速控制技术(可低至260 r/min)、温控牵引电机通风技术、并联冷却水系统、免维护产品等大大提高了机车经济性。

2 和谐型调车机车在运用中存在的问题

2.1 HXN3B机车运用中存在的问题

(1)部分功能设置存在操作不便的问题。包括：电笛安装位置不方便副司机操作；滑油加油口设计不合理，操作空间不方便；微机屏每次上电重启，均需重新设置时间，且重设时间的密码为动态变换密码，不便于乘务员操作；车下照明灯在车下打开后，无法在车下关闭。

(2)部分零部件可靠性有待提高。包括：遮阳棚因为结构及材质不良，破损频率较高；冷却水泵的机械密封对较差水质的适应能力不高；在杂质较多时密封性能降低造成警告孔漏水。

(3)技术性能有待提升，空调制冷效果差，空调出风口位置设置低，距离进风口不足20 cm，造成空调在运行中出风口吹出的冷气直接被吸入进风口，空调制冷效果不明显；机车在低功位长时间运转，柴油机燃烧不好，增压器通过烟囱喷油。

2.2 HXN5B机车运用中存在的问题

(1)部分功能设置存在操作不便的问题.包括：前后车梯较陡，上下机车不便；司机室取暖器安装位置不合理，换向作业时易碰伤乘务员腿脚；司机室侧墙缺少喇叭按钮，乘务员操作不便。

(2)部分零部件可靠性有待提高。包括：机车存在DK-2制动机分配阀泄漏、散热单节漏水等零部件质量和可靠性方面的问题。

(3)适应性有待提升。包括：长期低档位运用形成排烟管积碳、增压器渗油、冒黑烟；由于和谐系列机车采用合成闸瓦，同时机车轴重提高到25 t，低速下制动距离较DF7G长；由于调车机车后面车辆不接风管，造成空压机打风时间短，油温较低，水汽不能有效排出，引起空压机机油乳化。

3 和谐型调车机车的优化改进

主机厂针对和谐型调车机车运用中存在的问题，进行了相应的优化改进。

3.1 HXN3B机车优化改进

(1)针对部分功能操作不便问题的改进优化。在司机室内两侧墙上各安装一个低音风笛按钮，主、副操纵台上各安装一个电笛按钮，方便主、副司机操作；润滑油加油口在柴油机自由端的端部，初始设计水管路遮挡造成加油不便。后将加油口调整方向，解决水管遮挡问题，可方便加油；微机屏每次启动需重新设置时间问题，目前通过升级软件解决此问题，升级后的显示屏软件只有在更换显示屏才需要重置时间；上车灯与下车灯均采用时间继电器控制，在车上、车下操作灯控按钮后延迟3 min车灯自动关闭，该优化方案同时解决了乘务员忘记关闭车灯问题。

(2)提高部分零部件可靠性。遮雨棚的雨搭布的损坏主要是由于滑动机构等未做好防锈处理，收放遮阳棚时出现卡滞现象，回位不良造成，新遮阳棚对外露的金属部分进行防锈处理，运动部件进行润滑，消除了造成损坏的根源，遮雨棚使用可靠性大幅提高。原冷却水泵采用58U机械密封，在水质不满足条件情况下，机械密封因杂质较多形成漏水问题。采用95石墨机械密封替代原58U机械密封，已经解决漏水问题。

(3)提升技术性能。针对空调制冷效果差问题，通过设置玻璃钢风道，空调出风口的高度增加至距地板面1 600 mm，并远离空调进风口，使司机室内空气循环更流畅并避免了空调出风直接进入回风口的问题，改造后制冷效果明显改善，另外还对司机室顶盖增加了隔热层处理，增强司机室的恒温效果；机车在低功位常时间运转，柴油机燃烧不好，增压器通过烟囱喷油，大功率调车机车长期在惰转位运行时，会导致喷油器雾化削弱，存在燃烧不良的问题，部分不能完全燃烧的燃油会随废气排出机车，正在研发智能停缸技术，缓解惰转位燃烧不良问题，目前智能停缸正在装车试用。

3.2 HXN5B机车优化改进

(1)针对部分功能设置存在操作不便的问题的优化改进。前后车梯较陡，上下机车不便的问题，对机车登车梯进行了重新设计，在保证车底架强度的前提下，对车架中梁向内进行了改进，以满足登车梯纵向深度，登车梯倾斜度与DF7G机车保持一致；同时登车梯踏板设置为前后可调节结构，用户还可以根据需要进行各个踏板的前后调节；以后新造的机车已开始全部实行新的登车梯方案。司机室取暖器安装位置不合理，换向作业时易碰伤乘务员腿脚的问题，由于司机室对取暖设备的功率要求达8 kW以上，因此取暖器的单个取暖器的体积较大，在侧墙完全嵌入存在一定困难，新方案在取暖器周边与侧墙间进行圆滑过渡，防止碰腿。针对部分机务段反馈司机室侧墙缺少喇叭按钮，乘务员操作不便的问题，新方案在左右侧墙各设置了一个喇叭按钮。

(2)针对部分零部件可靠性有待提高的优化改进。针对DK-2制动机分配阀泄漏的问题，制动机改进了结构，取消了分配阀，彻底解决了分配阀泄露的问题；针对散热器漏水的问题，从源头严控清洁度，对冷却水配方提出了明确的要求，同时验证新的冷却水配方，对散热器铜管采用预镀膜工艺，提高散热器可靠性，对泄漏散热器进行解剖和分析，对其中的杂质进行化验，同时借助相关高校力量进行可能造成泄漏的试验分析，开发圆管铜散热器进行装车验证，经过近两年的运用情况良好。

(3)适应性方面的改进。针对长期低档位运用，形成积碳的问题，微机控制程序设置了自动提转速的功能，当机车长时间低档位运行后，机车将自动升转速至800 r/min，以消除形成的积碳；同时用户也可以选择低功率模式，让机车尽可能的在较高档位运用，以防止积碳的形成。针对制动力弱的问题，与乌鲁木齐局机务段进行了试验调试，通过DK-2制动柜上备用的钮子开关来进行调车投入/切除的模式选择：在调车投入模式下小闸闸缸压力由300 kPa提高至450 kPa；而在调车切除模式下，保持和原制动机一致，有效解决了制动力弱的问题。针对空压机机油乳化的问题，机油乳化主要发生在西南地区，HXN5B为此进行了防乳化改进，空压机增加空载功能，即通过加长空压机打风时间来提升空压机的运用率，同时在微机界面设置了空压机机油防乳化选择的软开关，用户可以根据需要进行选择。