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制造双柴油机大功率内燃机车(东风8GJ型)的设想--从北京6001谈起。

2021-06-16 02:22 作者:或许问心脏三世归来  | 我要投稿

(如果要起个名字的话,我看叫东风8GJ合适,因为是大改型号外加采用了交流电传动。本双柴油机大功率机车,不依赖任何外采部件,核心部件和技术依照现有的能力,完全可以百分百国产。)

我们很多人都知道,北京6001型内燃机车,是我国乃至全世界历史上,功率最大的内燃机车。也是我国历史上几乎唯一的单节8轴内燃机车,其轴式为“D0-D0”,设有两组四轴转向架。机车长度达到了24.5米,超过了国内目前所有的单节机车的长度。

北京6001资料图

遗憾的是,由于当时物质,技术条件的局限性,该车采用了液力传动的传动方式而非电传,这也限制了该型号机车的发展。因为机车所装用的12V240系列柴油机,后来也是很成熟的机车动力。我相信若不是液力传动这个制约因素的话,在后来完全可以在该车基础上进一步发展出更大功率内燃机车,这样的话,恐怕今天就没有和谐内3,和谐内5,乃至于没有NJ2什么事儿了。

但是,有一点需要说明的是,北京6001在设计阶段一开始就考虑的是选用电传动方案,但是,由于当时物质条件的匮乏,技术上的门槛高,这才选择了当时来看更为简单方便的液力传动方案。

注意我划线的部分

但是时至今日,国内内燃机车的运用上出现了一个尴尬局面,咱们主要看货运方面(货运内燃机车对功率要求更高):和谐内3,内5,NJ2这些美国血统内燃机车,造价高昂,据说一台成本1500万上下,时至今日据说早已停产。而造价成本相对低廉的东风4C,DH,东风8系列,已经可谓是“廉颇老矣”,而且最大速度不足120,难以满足当前干线铁路运输对机车的要求,而原先被毙掉的东风8CJ,BJ等车型,虽然最大速度达120,但又存在这样或者那样的问题。

芭比

客运方面就更不用说了,东风11“狮子”存量虽然大,但是这是准高速机车,山区长大坡道等区段表现不如东风4D“老虎”,而东风4D停产近20年,早已经垂垂老矣。其实东风11“狮子”车龄也普遍偏大,好不到哪里去。据说在东北一些地方,已经出现了和谐内3拉客车的现象……而东风11G系列车,成本也很高,和谐内3k,5k系列,也是一般。

狮子

无论是客运还是货运,我们都不难发现,假以时日,比如说3到5年之后,正线内燃机车会普遍出现缺口,尤其是客运内燃机车,进而不得不分出部分货机拉客,从而造成整体的机车不足现象。

有的人可能会说,过3.5年,在营业的内燃区段就不剩多少了,新研制内燃机车没有意义。说这些话的人,恐怕都不是08年雪灾的亲历者吧?08年雪灾我虽然不在广东,但是我还记得,由于缺少内燃机车,全国各地短途跑内燃区段的旅客列车大量停开,调内燃机车去广东,有的京广线旅客列车线路上被困近一星期才等到机车救出……

这也就是说,即便全国铁路100%电气化,也需要诸多的干线内燃机车去运用,更何况这是不可能做到的,很多线路根本不具备电气化改造的条件,例如太焦,皖赣等线路,但是又不能完全废弃这些线路。东北,西北的内燃区段更多,全改电气化成本太高了,维护成本也很高。所以说,发展大功率的内燃机车,还是非常有必要性的事。

回到正题上,北京6001的总体布局是:双司机室,双柴油机,两套液力传动装置,8轴。那么我的设想是:参照最初的电传方案适当改进,双柴油机+单台双转子发电机(由两台柴油机共同驱动一台发电机),交直交电传动,8轴,长度宽度高度不变,前脸造型和东风8B同样(降低生产成本),整车外壳采用减重材料(省出电传动相对于液力传动增加的重量)。柴油机可采用更加先进且体积,质量更小的国产高速柴油机(例如中车大连的D180-16,河柴的CHD622V20,玉柴的YC20系列……),近年来的这些国产高速柴油机,普遍的单位油耗率低于目前内燃机车主要装用的中低速柴油机。

给大家看看我设计(幻想)的东风8GJ草图吧,G代表大改,J代表交流电传动。
法国CC70000型双柴油机电传送内燃机车结构图,我设想的东风8GJ型,内部布局基本与其一致。

转向架部分可以考虑使用b0+b0式二系悬挂式四轴转向架(其结构类似于资阳机车制造厂出口乌克兰8轴机车所使用的四轴转向架,相信其他机车制造厂也有能力做出来这种产品),以提升机车通过山区小半斤曲线的能力,也满足工矿,干,支线小运转的牵引需求。

资阳四轴机车转向架,由于采用二系悬架,b0+b0的布局,曲线通过性能很好。

除此之外,该机车还具备向客车供电的能力,能够客货两用,内地型具备重联控制插头插座,可重联一次,双机使用,高原型可重联3机使用。

总的来看来看,双柴油机大功率内燃机车,可以满足以下指标或者要求:

1.机车最大轮周功率大于4800kw(不向客车供电),内燃机最大输出功率大于2×2700kw也就是5400kw。这样可以实现单机平直线路拉3500吨时速最高时速120公里,单机平直线路拉5000吨最高时速100公里,双机平直线路5000吨轻松最高时速上120公里。

2.机车最高时速120公里,轴重23吨(可增加至25吨)。

3.启动牵引力大于720KN,持续牵引力大于500KN(轴重23吨时)

4.机车分为内地型和高原型,内地型供电最大功率800kw(内地型DC600V与AC380V双制式供电),高原型供电最大功率1800kw。在轴重,启动持续牵引力,轮周功率,内燃机最大功率上,高原型可适当比内地型低一些。

5.高原型机车,海拔5000米时两台柴油机总输出功率不低于3600kw(这个指标不高,充分考虑了高原掉功率的情况),高原型机车重联控制系统最多可重联3台机车后由1台机车控制牵引。


双柴油机大功率内燃机车(内地型)的运用场景可以如下:

1.替代一些由东风4系列机车双机承担的机车交路(如太焦线货车大部分是东风4c双机),或者是提高相应线路的牵引定数。

2.替代部分平原内燃区段的东风8b机车交路(如新长线),降低内燃区段的牵引所需油耗量,由于机车采用高速柴油机,单位油耗量更低,而且牵引定数不高的情况下,也可以关闭一台柴油机运用。

3.作为热备机车,遇到应急情况时更高效的出动救援,由于采用了高速柴油机,启机更快,且单机车功率和牵引力更大,可以让救援更高效,能够早日疏通线路。

4.双机运用替代一些双机东风8b担当的机车交路,可以提高这些线路的牵引定数,例如南疆线,集通线,双机轻松5000吨翻山不是梦想。

5.跨内燃-电力区段交路运用。由于双柴油机大功率内燃机车功率大,速度快,可以减少换挂,开通一些长货运交路一机到底,节省铁路的运营成本。

6.由于采用双柴油机的设计,该机车同时也可以用于小运转作业,此时只需要关闭一台柴油机,运用成本将不会大于目前既有的各类内燃机车。


双柴油机大功率内燃机车(高原型)运用场景如下:

1.双机(可定制为固定重联高原版机车)牵引青藏25T,20节满编大列进进藏,同时能够给列车供电,省去加挂的KD25T青藏空调发电车,提高进藏客运列车定员数量。

2.双机或3机可牵引5000吨大列翻越唐古拉山口,提高青藏铁路格尔木到拉萨段单列牵引定数,相当于提高了全线是运输能力,在川藏铁路尚需很多年开通的情况下,缓解进藏铁路运能不足的局面。


总结一下该型机车的各类参数(最低门槛值):


用途:干支线客货两用

轴式:b0+b0’b0+b0

轨距:1435mm

轮径:1050mm

车钩中心距:24500mm

宽:3300mm

高:4600mm

全轴距:18400mm

转向架中心距:14927mm

轴重:25吨

最小转弯半径:140米

机车整备质量(油水砂上满):200吨

启动牵引力(内地型):720KN

持续牵引力(内地型):500KN

最大装机功率(内地型):2700kw×2=5400kw

最大轮周功率(内地型):4800kw(半磨耗)

最大速度:120千米每小时

供电制式: DC600V/ AC380V双模

最大供电功率(内地型/高原型):800kw/1800kw

……

先写到这里,如有未尽容后补充。







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