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【铁道科普】来自西门子的“亚洲飞人”——越南铁路D20E型内燃机车

2019-03-11 15:24 作者:宁柳跨越  | 我要投稿

文章作者:西瓜昌真湿基(B站和百度昵称:宁柳跨越)


概述

“亚洲飞人”Asiarunner系列内燃机车是西门子交通集团⑴在欧洲推出“欧洲飞人”Eurorunner系列内燃机车的同时,针对亚洲、非洲、南美洲和澳大利亚等地窄轨铁路线广泛的情况而推出的内燃机车系列。

本系列内燃机车的唯一客户是越南铁路。越南铁路订购的Asiarunner 15 VR型⑵内燃机车被编为D20E型内燃机车⑶;其不仅是越南铁路的电力传动米轨内燃机车车型之一,亦是越南铁路第一款交流传动内燃机车车型。

D20E-006号机车


历史

为了满足日益增长的运输需求,越南铁路在2001年至2003年间向中国南车集团资阳机车有限公司订购了三批共40台D19E型内燃机车⑷。有鉴于该型机车在越南铁路的良好表现,越南铁路于2005年决定启动机车国内组装计划,并与资阳机车公司达成了技术转让协议,让嘉林机车车辆厂在越南当地组装D19E型内燃机车。

D19E-921号机车

D19E型内燃机车尽管性能良好,但在设计上是采用交—直流电传动⑸。而考虑到南北铁路海云关⑹困难区段⑺,越南铁路于2006年从西门子交通集团订购了16台AR15 VR型内燃机车,以克服这一区段。

南北铁路海云关区段


设计

由于西门子公司在以往没有制造过符合UIC 651标准的窄轨铁路机车,Asiarunner系列机车的大部分开发都必须从零开始。但即便如此,Asiarunner系列机车亦延续了Eurorunner系列内燃机车和Eurosprinter系列电力机车的模块化概念。

Asiarunner系列机车的技术数据
  • 司机室

按人机工程学设计的司机室完全集装在焊接的主车架上,并有一采用模块化结构的司机操纵台。在D20E型机车上,第一次把机车上的空气接口和电气接口移到操纵台的中部控制台上;司机位在控制台左侧,副司机位在控制台右侧。

在司机室前面,通过一个大的维修口,可以安装机车空调,并可由作业人员方便地更换前灯和灌注洗涤剂。在每个司机室中设有两个60赫兹230伏的插座,可用于热饭。

模块化司机操作台
  • 车体车架

这种机车设计为棚式机车,尽管其限界小,但机械室中的侧面过道以及电气室的维修过道均符合UIC 651标准的要求。

两端车头端梁上设有符合美国铁路协会AAR标准的车钩,其距轨面的高度可以在760毫米到890毫米之间由制造商进行调整;同时端梁向下扩宽作为脱轨防护梁并安装可调整高度的排障器,以便于在机车脱轨时承受整个机车的重量,并阻止机车“埋进”道砟中,使损坏风险降到最低。

主车架的两根中部中梁接收来自车钩的牵引力和压缩力,并固定着全部机器间中的部件(制动电阻和消声器除外)。

D20E型机车的车架
  • 转向架

转向架构架采用焊接箱形结构,可适应于1000毫米和1067毫米两种轨距的铁路,并满足UIC 518和EN 14363标准对类似用途的窄轨机车三轴转向架的要求。所有轮对的一系弹簧和铰接导杆,以及中间轮对轴箱均可横向偏移,所以每个轮对在小半径曲线线路运行时的磨耗很小。

在每台转向架四个横梁中的三个横梁上,各通过一个摆杆支撑着三台鼻悬式牵引电动机驱动装置。

  • 机械室

机械室内装用一台12缸MTU 12V4000R41型柴油机,其最大运用功率为1500千瓦,并直接用法兰与主发电机相连。而柴油机与冷却装置之间留有相应的空间以换装16缸MTU 16V4000R41型柴油机,因此该冷却装置是按MTU 16V4000R41型柴油机在热带气候下工作。

由于限界和尺寸原因,制动电阻只能布置成径向结构形式,直接悬挂安装在司机室后壁背部与侧壁角的上部。

  • 辅助电源

机车电气设备分为四种电压级。机车设有24伏辅助电源,供给柴油机启动发电机、前窗雨刮和机车头灯;而对于功率较大的风扇和静液压泵等辅助驱动装置,则由60赫兹440伏三相辅助电源供电。最后通过功率电路,由主发电机发出交流电,经过整流器和逆变器,转换为交流异步牵引电动机所需的频率可变的交流电电压。

机车主电路图
  • 传动系统

机车传动系统包括一台三相交流同步主发电机、一台整流器和两台水冷IGBT逆变器装置模块,以及六台三相交流异步牵引电动机。主发电机向B6整流桥供给电能,由整流桥提供直流电流给两台脉冲逆变器;然后,每台脉冲逆变器输出电压和频率可变的交流电流,驱动每台转向架的三台并联的牵引电动机。

当实施制动时,牵引电动机发出的电能一部分供给辅助驱动装置,从而得到有效的转换利用;一部分电能通过制动调节器,几乎无折耗地在1400千瓦制动功率的制动电阻转换为热能,并由制动电阻通风机散发出去。机车可以利用电阻制动减速。

HBU辅助逆变器由整流桥提供直流电流,除两台由静液压驱动的柴油机冷却风扇外,所有的辅助驱动装置均由这个HBU辅助逆变器供电。

  • 机车中央控制级

机车控制级的核心是机车控制器,其属于西门子公司Sibas 32控制系统系族。在两个封闭的系统之间,利用车辆总线连接机车控制器、诊断显示器、风动控制的防滑系统、重联通路、数据记录器以及用于机车外围设备的接口等控制技术部件,使机车在内部实现数据交换;通过列车总线可以实现双机重联或者是三机重联。

机车的主要运行参数——速度、牵引力和制动力,通过无线显示器在中央显示屏上显示出来。在正常情况下,司机利用显示器对运行参数进行控制调整;在故障情况下,则显示所需要的故障信息和报告状态。

集装的电子防滑-防空转装置在规定的范围内,最大限度地自动利用轮轨间可利用的黏着系数,而不要求司机降低牵引力或者是制动力,阻止在牵引工况下车轮的空转,和电阻制动工况下车轮被抱死。

控制系统原理图
  • 制动系统

模块化安装的制动系统包括带UIC制动控制装置的主模块、压缩空气控制的辅助传动装置、风冷螺杆式空气压缩机,以及转向架上的闸瓦制动单元。


后记

D20E型内燃机车的引进,不仅解决了海云关区段的牵引定数问题,同时也让越南铁路牵引动力开启交流传动化进程,不负“亚洲飞人”之名也。

D20E-007号机车


注释

⑴在西门子公司于2008年1月1日重组之前,西门子运输系统是与西门子交通集团关系最为密切的业务部门;重组之后,西门子交通集团整合了西门子运输系统,还整合了原铁路车辆和机车部门——西门子铁路技术。2011年10月1日,西门子交通集团更名为西门子铁路系统。

⑵“AR”代表“亚洲飞人”、“15”代表柴油机功率为1500千瓦、“VR”表示越南铁路。

⑶按越南铁路机车命名规则,“D”代表内燃机车、“15”代表柴油机功率为2000马力、“E”代表电力传动。

⑷设计型号为CKD7F型内燃机车;在越南铁路系统内根据其型号编制而定型为D19E型内燃机车(“D”代表内燃机车,“19”代表柴油机标定功率为1900马力,“E”代表电力传动)。

⑸D19E型内燃机车的传动装置采用JF221型三相交流同步主副发电机和ZQDR-310型直流牵引电动机

⑹越南语:Đèo Hải Vân。该地是越南国道1A号上的一个山口,位于承天顺化省和岘港市的交界处。海云关得名于这里海上升起的雾降低了能见度,亦是越南南北之间的气候分界线。

⑺该困难区段海拔仅约270米,但却有100米的小曲线半径和千分之21的坡度。


参考资料

  • 《西门子公司为越南制造的“亚洲飞人”号(AR15VR/D20E型)内燃机车》,《国外内燃机车》2008年第1期;原载于《ETR》2006,No9,580~584页,作者M.O.Girgert和A.Gasch,韩才元译。

  • 《Railways in Vietnam Locomotives-D20E》:http://railvn.byethost3.com/D20E.html

D20E-016号机车


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