出口窄轨液力传动调车机车研制

马 帅 朱 兵 李廉枫

（中车资阳机车有限公司研发部，资阳 641300）

本机车是根据中车资阳机车有限公司与非洲国家签订的采购合同而设计开发的液力传动调车机车，主要用于调车作业。机车是在我公司以往出口泰国、坦桑尼亚、赞比亚等国家内燃调机的基础上，根据合同要求并结合国外窄轨调车市场的需求，设计开发的内燃机车，它完全适用于车辆的牵引、区间车站的事故列车的救援牵引，设备、物资的运输车辆及其他无动力车辆的牵引作业。

1 机车主要技术参数

机车为单司机室外走廊结构，装用重庆康明斯KTTA19-C700型柴油机，机车轴式B-B，轴重为16t，最高运行速度30km/h。机车设有微机控制系统，具有液力换向、液力制动等功能。机车主要技术参数如表1所示。

2 机车总体布置及性能

总体布置如图1所示。机车整体采用模块化设计，分上、下两部分，上部从左至右依次为后机室模块、司机室模块、动力室模块、冷却室模块。下部设置有两台可互换两轴转向架，中间为可拆卸燃油-蓄电池箱。

后机室内主要布置有制动阀类安装架、空气干燥器、螺杆式空气压缩机组等空气制动系统部件。司机室前后和两侧设置有瞭望窗，顶部设置有风扇、顶棚灯和空调出风口，中部为乘务员工作间，下部地板为多层结构，地板表面附以阻燃地板胶皮。司机室后墙布置有手制动装置、紧急制动阀、衣帽钩及灭火器等。司机室内布置有前后两个右向驾驶操纵台，以及电器柜和两个座椅。动力室内安装有1台重庆康明斯KTTA19-C700型柴油机，柴油机牵引功率通过万向轴传递给带有液力换向功能的液力传动箱，柴油机自由端通过万向轴驱动1台辅助齿轮箱，辅助齿轮箱分别驱动直流启动发电机和静液压泵，直流辅助发电机产生的电供空压机、空调等110V设备使用。动力室侧墙设置有柴油机进气装置，柴油机排气系统为顶部排气。动力室端墙还布置有膨胀水箱、静液压油箱以及相应的管路。冷却室为整体模块，包括冷却室钢结构、立式布置的散热器、冷却风扇等。散热器采用铝制板翅式散热器，冷却风扇采用静液压系统驱动。

表1 机车主要技术参数

图1 机车总体布置

3 机车各部类介绍

3.1 柴油机及其辅助系统

机车装用重庆康明斯KTTA19-C700型柴油机，辅助系统主要包括燃油系统、进气系统、排气系统、燃油箱安装、冷却装置、静液压系统等。其中，柴油机主要技术参数如表2所示。

表2 柴油机主要技术参数

燃油箱由左右两个对称的油箱体组成，中间由一根连通管连通，两个油箱体内各有一个蓄电池箱。在燃油箱顶部两侧布置有加油口，油箱端面设有油位表。在燃油箱端部和底部设清洗孔，当需清洗燃油箱时，打开清洗孔盖对油箱进行清洗。在燃油箱底部两端设有放油堵，当需要排放燃油或积水时，可拆下放油堵。

进气系统安装在柴油机旁边的侧墙上[1]。柴油机进气系统为三级滤清，空气滤清的途径为：外界空气→防沙网（一级滤清）→惯性式空滤器（二级滤清）→双层纸质滤清器（三级滤清）→增压器→柴油机，进气系统从柴油机增压器一侧的侧墙中部进气。

柴油机排气系统的作用是将柴油机增压器的废气排入大气。排气系统由波纹管、排气筒、排气罩等组成，安装在柴油机增压器排气口与机车车顶之间，波纹管及排气管采用了隔热包扎。

机车冷却装置布置在机车前端，主要由钢结构、散热器、冷却风扇、膨胀水箱等部件组成，形成整体模块。冷却装置采用吸风式冷却，冷却空气先通过防尘网，然后通过冷却器，经冷却风扇排入大气环境中。

3.2 传动系统

传动系统分为驱动机车前进的主传动系统以及驱动辅助发电机的辅助传动系统，传动系统如图2所示。

图2 传动系统

主传动系统由液力传动箱、车轴齿轮箱和主传动万向轴组成。柴油机牵引功率首先经第一万向轴传递给液力传动箱，传动箱两端输出，经两根第二万向轴分别传递到2、3位车轴齿轮箱，再经两根第三万向轴分别传递至1、4位车轴齿轮箱，经车轴齿轮箱驱动轮对。

液力传动箱是全自动的液力传动装置，其作用是将柴油机外特性转变为机车理想的牵引特性，机车牵引特性曲线如图3所示[2]。它的输入法兰经第一万向轴与柴油机弹性联轴节相连接。传动箱的牵引部分设置了两套结构基本相同的变扭器轴，每套变扭器轴各装有一个变扭器，分别用于机车前进方向和后退方向的牵引。通过对两套变扭器轴组成上的不同变扭器充油，就能得到传动箱输出轴的不同转向，从而达到改变机车运行方向的目的。

辅助传动系统中，柴油机自由端输出辅助功率，经辅助万向轴传递到辅助齿轮箱，辅助齿轮箱分别驱动辅助发电机和静液压泵。其中，辅助发电机为机车辅助系统供电。静液压泵通过静液压管路带动静液压马达工作，从而驱动机车冷却风扇运转。静液压系统原理图如图4所示。

3.3 车体

机车车体采用单司机室外走廊结构，主要由车体上部、车架、车钩缓冲装置和车体设备等部件组成；车体上部从左到右，分成后机室、司机室、动力室和冷却室，车体下部为车架与车钩缓冲装置，车体方案如图5所示。其中，后机室、司机室、动力室都是可拆卸的独立模块。

图3 牵引特性曲线

图5 车体总图

3.4 电气系统

机车电气系统采用DC 24V和DC 110V供电。柴油机起机之前由蓄电池提供DC 24V电源。当柴油机起动后，由柴油机自带发电机为蓄电池充电。电器柜内24V电源变换器给微机控制系统和机车24V控制回路供电。辅助发电机提供DC 110V电源供给空压机、空调等110V用电设备。

机车电气控制电路主要包括微机控制电路、空调控制电路、照明电路、直流供电电路、直流辅助电路等组成，主要完成机车运行控制、柴油机调速控制、机车运行保护、机车照明控制等功能。各供电回路均设置有自动脱扣开关作为过载及短路故障保护。

机车电气控制系统采用成熟可靠的PLC控制系统作为控制电路的核心，用于实现机车的启动、调速、换向、保护、显示等控制。机车电器设备选用成熟、可靠的产品，以保证机车控制性能的安全可靠。

3.5 转向架

转向架作为机车的走行部，它对机车动力学性能以及机车运行安全起着决定性的作用[3]。走行部为具有二系悬挂的二轴转向架，它由构架、轴箱、轮对、二系悬挂装置、牵引装置、基础制动装置、砂箱等部件组成。转向架结构示意图如图6所示。其主要技术参数如表3所示。

图6 转向架

表3 转向架结构的主要技术参数

3.6 空气系统

空气制动系统主要由风源系统、制动系统、辅助控制用风系统组成[4]。风源系统主要由螺杆式空压机、空气干燥器、总风缸、总风压力开关、高压保安阀等组成，以保证为调车机车制动及辅助用风提供清洁、干燥的压缩空气。制动系统采用JZ-7制动机，通过对列车管充、排风来实现列车的缓解与制动。辅助控制用风系统主要由撒砂系统和风笛系统等组成。

4 机车主要特点

4.1 机车模块化程度高

机车车体上部采用模块化活动连接设计，后机室、司机室、动力室和冷却室均为可拆卸的模块，其中司机室、冷却室为整体模块，可实现车下组装完成后整体吊装，从而提高机车的生产制造效率。

4.2 机车各部类通用化水平高

机车主要部类采用模块化、通用化设计，通过预留不同配置安装空间及接口，可实现客户的个性化需求，避免了同类车型相同部类的重复性设计，如操纵台、电器柜、阀类安装架和冷却装置等。

4.3 环境适应性强

机车可适应非洲等高温、多风沙地区环境，如操纵台、电器柜等均考虑防风沙设计；进气系统为三级滤清；设备布置根据耐高温程度进行区域划分，避免部分设备受高温影响。

4.4 司机室隔音降噪性性能好

为降低司机室噪声，提高司机的驾驶体验，司机室内部填充有吸声隔热材料，前后隔墙及顶棚采用双层结构，侧窗采用双层玻璃。

4.5 曲线通过能力强

机车能以5km/h的速度通过半径70m的曲线线路。

5 结语

机车是根据合同要求设计开发的窄轨液力传动调车机车，在机车研制过程中借鉴了我公司以往出口液力传动调车成功的研制和运用经验，保证了机车的可靠性和安全性。同时，在设计中运用了许多的模块化、通用化的设计理念，充分考虑了机车的环境适应性，使得机车不仅可以满足本次合同的要求，而且可以适用于多数窄轨国家调车市场的运用需求。出口窄轨液力传动调车机车的成功研制扩充了我公司内燃机型谱，也将提升我公司国外液力传动调车机车市场的竞争力。

[1]邓伯勇，钱纪富.GK_（0C）1000型液力传动调车机车[J].内燃机车，2013，（1）：12-14.

[2]饶忠，陆啸秋.列车牵引计算[M].3版.北京：中国铁道出版社，2016：1.

[3]李连凯，钱纪富，隆孝军.GK0C2000型液力传动调车机车[J].铁道机车与动车，2017，（10）：8-11.

[4]刘炳利，唐劲松.内燃机车JZ-7型空气制动系统[J].内燃机车，2013，（4）：19-25.