王 強(qiáng)

(鐵道部運(yùn)輸局裝備部,北京100844)

2005年中國鐵路開發(fā)了HXN3和HXN5型4 400 kW大功率交流傳動內(nèi)燃機(jī)車。其中HXN3型機(jī)車額定功率4 400 kW,最大起動牽引力620 kN,恒功率速度范圍23～120 km/h,采用世界先進(jìn)的大功率低排放柴油機(jī)、交流傳動控制技術(shù)、32位微機(jī)控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊控制和故障診斷、CCBII電控制動等技術(shù),具有持續(xù)牽引力大、低油耗、低排放、低輔助功率消耗、運(yùn)行速度高、安全性高、操作方便等特點(diǎn),能夠滿足干線牽引5 000～6 000 t的要求。

當(dāng)今世界知名軌道交通運(yùn)輸裝備制造企業(yè),都擁有自己的產(chǎn)品技術(shù)平臺[1],如EMD公司SD9043MAC和GE公司的AC6044CW 內(nèi)燃機(jī)車平臺,阿爾斯通公司PRIMATM機(jī)車平臺,龐巴迪公司TRAXX機(jī)車平臺,西門子公司EurosPrinter電力機(jī)車和EuroRunner內(nèi)燃機(jī)車平臺等。機(jī)車技術(shù)平臺的建立,可以充分發(fā)揮產(chǎn)品的系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢和規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng),實(shí)現(xiàn)機(jī)車產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化和信息化,達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)小、成本低、交貨期短、性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠、環(huán)保節(jié)能、滿足客戶不同要求的目的。

通過進(jìn)一步的系統(tǒng)優(yōu)化和創(chuàng)新,完善并持續(xù)發(fā)展先進(jìn)的大功率交流傳動內(nèi)燃機(jī)車的技術(shù)平臺,可以使我國的內(nèi)燃機(jī)車裝備達(dá)到并保持國際先進(jìn)水平。

從機(jī)車的總體及柴油機(jī)、電氣、車體、轉(zhuǎn)向架、制動、輔助等主要系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)入手,闡述和分析機(jī)車平臺的基本特點(diǎn)、技術(shù)優(yōu)勢、優(yōu)化和創(chuàng)新要點(diǎn),系統(tǒng)地梳理產(chǎn)品技術(shù)平臺的建立和發(fā)展。

1 機(jī)車產(chǎn)品技術(shù)平臺的特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢

1.1 總體結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)

HXN3型機(jī)車采用我國干線機(jī)車傳統(tǒng)的雙司機(jī)室、內(nèi)走廊、整體式承載結(jié)構(gòu),機(jī)車上部從前向后分為I端司機(jī)室、電器室、電阻制動室、清潔空氣室、動力室、冷卻室及II端司機(jī)室,下部包括底架結(jié)構(gòu)、2個(gè)3軸轉(zhuǎn)向架、蓄電池箱、主風(fēng)缸和啟動風(fēng)缸等。而為了增加車體強(qiáng)度和優(yōu)化布置,機(jī)車采用了底架集成式燃油箱、桁架式側(cè)墻的結(jié)構(gòu)(見圖1)。

HXN5機(jī)車為單司機(jī)室、外走廊、底架式承載結(jié)構(gòu),其承載式底架燃油箱具有更為簡潔的結(jié)構(gòu)和更高的強(qiáng)度,其司機(jī)室、輔助室、主發(fā)電機(jī)室、柴油機(jī)室、散熱器室等均采用模塊化設(shè)計(jì),利于批量生產(chǎn)和方便維修(見圖2)。

圖1 HXN3機(jī)車總體布置模型

圖2 HXN5機(jī)車總體布置模型

1.2 機(jī)車主要性能及其技術(shù)優(yōu)勢

從表1所列的機(jī)車主要性能數(shù)據(jù)可以看出,與DF8B機(jī)車相比,該平臺機(jī)車功率提高了29%,最高速度提高了20%,最大牽引力提高了29%,持續(xù)牽引力提高了66%～76%,電阻制動性能更是在最大電制動力及其涵蓋的速度范圍等方面得到了全面提升。

表1 機(jī)車主要性能數(shù)據(jù)

1.3 柴油機(jī)

1.3.1 柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和主要性能參數(shù)(表2)[2]

HXN3機(jī)車采用的16V265H和HXN5機(jī)車采用的GEVO16柴油機(jī),是目前最為成熟和先進(jìn)的中速機(jī)車柴油機(jī),采用動力組工作單元、整體鑄造式機(jī)體、全纖維鍛造鋼曲軸、單缸分段式凸輪軸、高壓比廢氣渦輪增壓器、電子噴油泵、多孔式噴油器、集成式燃油噴射及柴油機(jī)管理系統(tǒng)等多項(xiàng)先進(jìn)結(jié)構(gòu)和技術(shù)。

1.3.2 柴油機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢

16V265H和GEVO16柴油機(jī),是當(dāng)今世界機(jī)車用大功率柴油機(jī)的代表產(chǎn)品,在以下3個(gè)方面體現(xiàn)出其明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

(1)整體性能先進(jìn)

與16V280ZJA型柴油機(jī)相比較,柴油機(jī)功率提升了27%;平均有效壓力和強(qiáng)化系數(shù)均有較大提高;單位功率質(zhì)量輕,達(dá)到5.4 kg/kW,有利于機(jī)車總體布置;燃油和滑油消耗率低,燃油消耗率降低了4%,滑油消耗率降低到以下;排放性能優(yōu)越,最佳排放可達(dá)到EPA TireⅡ水平;柴油機(jī)可靠性高,運(yùn)用周期長,采用動力單元組、單缸分段式凸輪軸等結(jié)構(gòu)使維護(hù)更方便。

(2)先進(jìn)的柴油機(jī)控制系統(tǒng)

具有完整的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng),一方面柴油機(jī)控制系統(tǒng)通過安裝在柴油機(jī)上的傳感器來監(jiān)控柴油機(jī)的運(yùn)行參數(shù),控制燃油噴射以維持柴油機(jī)轉(zhuǎn)速并優(yōu)化柴油機(jī)排放指標(biāo);另一方面,柴油機(jī)電控系統(tǒng)與機(jī)車控制系統(tǒng)交換控制指令、運(yùn)行信息、診斷及故障處理記錄等;同時(shí),還可以通過與計(jì)算機(jī)直接連接在線進(jìn)行柴油機(jī)狀態(tài)監(jiān)控和運(yùn)行診斷,擁有較高的智能化和人機(jī)交互能力。

(3)柴油機(jī)自動啟停系統(tǒng)

柴油機(jī)自動啟停系統(tǒng)是提高機(jī)車經(jīng)濟(jì)性的又一特色,它可以優(yōu)化機(jī)車長時(shí)間怠轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)這種系統(tǒng)還具有低溫保護(hù)功能,當(dāng)機(jī)車處于低溫環(huán)境時(shí),可根據(jù)機(jī)車油水溫度等參數(shù)的實(shí)時(shí)變化,自動控制柴油機(jī)的啟停,達(dá)到預(yù)熱保溫的目的。

表2 柴油機(jī)主要性能數(shù)據(jù)

1.4 電氣系統(tǒng)

1.4.1 電氣系統(tǒng)原理

機(jī)車電氣系統(tǒng)的主傳動系統(tǒng)、輔助傳動系統(tǒng)均實(shí)現(xiàn)了交流化,并具有功能完善的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。HXN3型機(jī)車電氣系統(tǒng)的主要原理見圖3。

機(jī)車主傳動系統(tǒng)主要由主發(fā)電機(jī)、牽引整流單元、牽引逆變器、牽引電機(jī)、電阻制動裝置等組成。主發(fā)電機(jī)雙電樞繞組輸出的三相交流電,經(jīng)其集成式牽引整流單元轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏褐绷麟?供給牽引逆變器控制牽引電動機(jī)。機(jī)車的交流驅(qū)動采用架控方式,牽引逆變器由6個(gè)相模塊組成,安裝在電器室頂部,由前牽引通風(fēng)機(jī)提供空氣冷卻。牽引逆變器的2塊控制板(MPU)在車載微機(jī)EM2000的機(jī)箱內(nèi),與機(jī)車主控模塊(CPM)實(shí)現(xiàn)共總線的快速數(shù)據(jù)交換,同時(shí)通過接口模塊進(jìn)行信號處理和轉(zhuǎn)換來控制安裝在相模塊的逆變器驅(qū)動板。機(jī)車配置一個(gè)徑向電阻制動裝置,可完成自負(fù)荷試驗(yàn)。通過主傳動系統(tǒng)的交流控制,機(jī)車具有優(yōu)秀的牽引和電阻制動特性(見圖4、圖5所示)。

輔助系統(tǒng)由與主發(fā)電機(jī)同軸的輔助發(fā)電機(jī)供電。輔助發(fā)電機(jī)電樞的3組輸出分別為輔助設(shè)備、主輔勵(lì)磁和蓄電池充電供電。所有的主要用電設(shè)備均由微機(jī)控制,以便匹配各種情況下的用電負(fù)荷。

輔助設(shè)備供電輸出為三相136～444 V,直接驅(qū)動前后牽引通風(fēng)機(jī)電機(jī)、1個(gè)主發(fā)通風(fēng)機(jī)電機(jī)、2個(gè)冷卻風(fēng)扇變極電機(jī)、經(jīng)逆變器控制的2個(gè)空壓機(jī)電機(jī)、1個(gè)電器柜通風(fēng)機(jī)電機(jī)等。

圖3 HXN3機(jī)車主傳動系統(tǒng)框圖

圖4 HXN3機(jī)車牽引特性曲線

圖5 HXN3機(jī)車電阻制動特性曲線

機(jī)車采用32位的EM2000微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)車的牽引、電阻制動、主發(fā)勵(lì)磁、輔助設(shè)備、運(yùn)行邏輯和操縱接口等控制,機(jī)車的FIRE顯示系統(tǒng),完成信息顯示、程序安裝、數(shù)據(jù)下載、操作及維護(hù)界面、制動機(jī)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接口等功能,機(jī)車采用EMDEC控制器進(jìn)行柴油機(jī)電子噴射控制。

1.4.2 電氣系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢

(1)交流傳動系統(tǒng)

HXN3和HXN5機(jī)車的交流傳動分別采用架控和軸控,均實(shí)現(xiàn)了高達(dá)0.413的牽引黏著利用系數(shù);大扭矩的牽引電動機(jī)在高性能的牽引逆變器控制下,獲得了優(yōu)異的輪周牽引特性;牽引逆變器均采用風(fēng)冷,中間直流電壓分別為2 800 V和1 400 V,而HXN3機(jī)車牽引逆變器由于結(jié)構(gòu)更為簡單,可以很方便地集成在電器柜內(nèi)。

(2)主、輔發(fā)電機(jī)

兩種機(jī)車均采用同軸一體化結(jié)構(gòu)的主、輔發(fā)電機(jī),為主、輔各個(gè)系統(tǒng)提供電源,HXN3機(jī)車牽引整流裝置采用多管并聯(lián)方式,并集成在主、輔發(fā)電機(jī)內(nèi)部。HXN5機(jī)車牽引整流裝置采用單管方式,并集成在牽引變流室內(nèi)。上述結(jié)構(gòu)使機(jī)車總體布置更為簡單,集成度更高,可方便地取消傳統(tǒng)的前后機(jī)械傳動裝置。

(3)微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

HXN3和HXN5機(jī)車均采用了性能先進(jìn)功能完善的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),其通訊網(wǎng)絡(luò)除分別采用了成熟的CAN和ARCNET網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)外,都部分地應(yīng)用了具有更強(qiáng)傳輸能力的工業(yè)以太網(wǎng);無論是前者的EM2000和FIRE系統(tǒng),還是后者的智能顯示單元(DS)和各分散控制模塊,都提供了優(yōu)秀的人機(jī)界面、故障診斷處理和記錄、邏輯控制等系統(tǒng)功能。

(4)輔助傳動控制

HXN3和HXN5機(jī)車均實(shí)現(xiàn)了輔助系統(tǒng)的交流電驅(qū)動,但各有不同的特點(diǎn)。HXN5機(jī)車采用了柴油機(jī)變頻啟動、風(fēng)機(jī)風(fēng)扇跳波控制、空壓機(jī)變級驅(qū)動等控制模式。

1.5 車體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢

1.5.1 輕量化、高強(qiáng)度

經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的車體結(jié)構(gòu)不但質(zhì)量較輕,還大幅度提高了強(qiáng)度,以HXN5機(jī)車為例,其可承受的縱向壓縮載荷為3 788 kN,縱向拉伸載荷為3 100 kN,特別適合于重載牽引;機(jī)車具有防撞和防爬結(jié)構(gòu)。

1.5.2 底架燃油箱

巧妙合理的底架燃油箱設(shè)計(jì),既為車體高承載能力提供了保證,又有效降低了整車總重。

1.5.3 隔離式司機(jī)室結(jié)構(gòu)

HXN3機(jī)車隔離式司機(jī)室結(jié)構(gòu)使司機(jī)室成為一個(gè)獨(dú)立的單元,符合模塊化設(shè)計(jì)理念。隔離式司機(jī)室采用彈性元件衰減了來自于線路和柴油機(jī)產(chǎn)生的振動和噪聲,提高了機(jī)車的操控和乘坐舒適度(見圖6所示)。

圖6 HXN3機(jī)車司機(jī)室隔離結(jié)構(gòu)

1.5.4 鉤緩系統(tǒng)

機(jī)車采用了具有自動對中功能的高強(qiáng)度車鉤和緩沖器,更適應(yīng)于重載牽引的要求。

1.6 轉(zhuǎn)向架

1.6.1 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

HXN3機(jī)車上裝有兩臺高牽引力、快速3軸HTSC型轉(zhuǎn)向架。該轉(zhuǎn)向架采用一系鋼彈簧,二系橡膠堆懸掛方式、輕量焊接構(gòu)架、4連桿式牽引裝置、內(nèi)順置交流牽引電動機(jī)、斜齒輪傳動和焊接齒輪箱、滾動抱軸半懸掛系統(tǒng)、單拉桿分體式軸箱、單側(cè)踏面制動單元及高性能合成閘瓦等結(jié)構(gòu)。

1.6.2 轉(zhuǎn)向架技術(shù)優(yōu)勢

(1)輕量型構(gòu)架設(shè)計(jì)

HXN3機(jī)車構(gòu)架采用了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),滿足了低總重(整個(gè)構(gòu)架總重2.7 t)、高強(qiáng)度的要求,對內(nèi)燃機(jī)車的總重控制具有重要意義。

(2)高性能的驅(qū)動裝置

機(jī)車驅(qū)動裝置具有傳遞最大103 kN,持續(xù)95～100 kN牽引力的能力;HXN3和HXN5機(jī)車主動齒輪分別采用了內(nèi)錐式(與齒輪一體的短軸嵌入電機(jī)軸)和齒輪軸式(直接在電機(jī)軸上加工成型),這樣,既可以采用大傳動比(5.31),又滿足了空間尺寸的要求。

(3)整體性能優(yōu)越

HXN3轉(zhuǎn)向架整體結(jié)構(gòu)成熟、簡單、性能好、可靠性高,分體式軸箱、全密封軸箱軸承等設(shè)計(jì)便于維修維護(hù)。

1.7 機(jī)車制動系統(tǒng)

1.7.1 制動系統(tǒng)組成

空氣制動系統(tǒng)主要包括電空控制單元(EPCU)、集成處理模塊(IPM)、繼電器接口模塊(RIM)、單獨(dú)制動閥和自動制動閥。制動系統(tǒng)中風(fēng)源部分為兩個(gè)由交流電機(jī)驅(qū)動的螺桿式空壓機(jī)、干燥器及各種風(fēng)缸、管路及閥類,干燥器置于第1和第2總風(fēng)缸之間。

1.7.2 制動系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢

機(jī)車采用國際先進(jìn)的微機(jī)控制空氣制動系統(tǒng)CCBII?？諝庵苿酉到y(tǒng)的自診斷、故障顯示及人機(jī)對話功能被集成到機(jī)車顯示單元中(FIRE和DS)。該制動系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的電控空氣制動系統(tǒng),除緊急制動外,所有的邏輯均由計(jì)算機(jī)控制,是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的機(jī)車制動系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)減壓準(zhǔn)確、反應(yīng)迅速、保養(yǎng)少,并具有安全、可靠、集成度高的特點(diǎn);采用在線可更換單元的設(shè)計(jì)理念,維護(hù)簡單;整個(gè)系統(tǒng)功能可擴(kuò)展性好。

1.8 機(jī)車輔助系統(tǒng)

1.8.1 冷卻水系統(tǒng)的特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢

HXN3和HXN5機(jī)車均采用頂置式大片散熱器、高性能外轉(zhuǎn)子壓風(fēng)式冷卻風(fēng)扇,既提供了良好的散熱性能,又有利于機(jī)車的設(shè)備布置;HXN5機(jī)車的分離式冷卻系統(tǒng)在控制系統(tǒng)的管理下優(yōu)化了機(jī)車?yán)鋮s性能,有效地減小散熱器的體積。

1.8.2 機(jī)油、燃油系統(tǒng)的特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢

HXN3和HXN5機(jī)車的機(jī)油、燃油系統(tǒng)具有更高的過濾精度,同時(shí),其設(shè)計(jì)保證了機(jī)車可實(shí)現(xiàn)更長的維護(hù)時(shí)間間隔(大于92天)。

1.8.3 通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢

機(jī)車配置了柴油機(jī)進(jìn)氣,牽引電機(jī)、主發(fā)電機(jī)、電器室、動力室、牽引逆變器通風(fēng),濾清器排塵等完善的通風(fēng)及其濾清系統(tǒng)。柴油機(jī)進(jìn)氣濾清采用了鋼板網(wǎng)、旋風(fēng)筒式過濾器、袋式玻璃纖維過濾裝置3級過濾;空氣濾清系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也使機(jī)車能夠滿足最少92天的維護(hù)時(shí)間間隔。

2 機(jī)車產(chǎn)品技術(shù)平臺的系統(tǒng)優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新

2.1 柴油機(jī)技術(shù)平臺的優(yōu)化與創(chuàng)新

柴油機(jī)技術(shù)平臺可以在原有高性能16V265H和GEVO16型柴油機(jī)基礎(chǔ)上,一方面通過柴油機(jī)缸數(shù)、機(jī)體、曲軸、凸輪軸、增壓器、機(jī)油泵和水泵等的重新配套選型發(fā)展12、8缸等系列化柴油機(jī);另一方面在全面掌握增壓器和電子噴射系統(tǒng)技術(shù)的前提下,研究應(yīng)用國際先進(jìn)的增壓器VGT技術(shù)、米勒定時(shí)優(yōu)化技術(shù)及選擇性催化還原技術(shù)(SCR)等,進(jìn)一步提高柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能;同時(shí),基于大量的研究和實(shí)踐,逐步建立我國機(jī)車柴油機(jī)系統(tǒng)性的可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證體系;此外,柴油發(fā)電機(jī)組的彈性安裝將更有利于機(jī)車總體設(shè)計(jì)和組裝、維護(hù)。

2.2 電氣系統(tǒng)平臺的優(yōu)化與創(chuàng)新

應(yīng)對微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和控制節(jié)點(diǎn)性能持續(xù)升級和改進(jìn),如發(fā)展工業(yè)以太網(wǎng)等寬帶大流量網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于機(jī)車控制,并提高機(jī)車及其運(yùn)用管理平臺的信息化水平。同時(shí),應(yīng)基于該平臺機(jī)車已有的標(biāo)準(zhǔn)重聯(lián)控制接口,借助于成熟的有線和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),建立和完善我國內(nèi)燃機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)化重聯(lián)控制接口規(guī)范。

從HXN3和HXN5機(jī)車的實(shí)際效果分析,采用架控和軸控的牽引主傳動系統(tǒng)都能夠獲得良好的牽引和電制動性能。但如何提高機(jī)車的全天候黏著性能是交流牽引系統(tǒng)下一步優(yōu)化的重點(diǎn),現(xiàn)有撒沙系統(tǒng)作用機(jī)理和新型增黏技術(shù)的研究與創(chuàng)新將會起到重要的輔助作用。此外,應(yīng)深入研究交流機(jī)車電阻制動的使用與列車運(yùn)行安全的關(guān)系。

輔助傳動控制應(yīng)進(jìn)一步推廣采用逆變器控制模式[3]。相對于變級或跳波的有級調(diào)速控制方式,采用逆變器控制的冷卻風(fēng)扇具有更寬范圍更靈活的調(diào)速控制,可以進(jìn)一步減小輔助功率消耗,優(yōu)化冷卻控制特性(如圖7所示);采用逆變器控制的空壓機(jī),可以避免變級驅(qū)動的低供風(fēng)能力和較高的故障率,提高風(fēng)源系統(tǒng)的性能和可靠性(如圖8所示);柴油機(jī)的變頻啟動方式更充分地發(fā)揮了交流機(jī)車主要部件的多功能性,更有利于系統(tǒng)的簡便和可靠。

2.3 車體技術(shù)平臺的優(yōu)化與創(chuàng)新

車體技術(shù)平臺要保持干線機(jī)車的雙司機(jī)室結(jié)構(gòu)和調(diào)車機(jī)車的單司機(jī)室外走廊結(jié)構(gòu),根據(jù)需要采用隔離式司機(jī)室結(jié)構(gòu)可以有效減小司機(jī)室的振動和噪聲,采用整體燃油箱等結(jié)構(gòu)優(yōu)化整體布置,可以通過調(diào)整中部燃油箱處的車體底架設(shè)計(jì)來滿足不同軸重、不同功率柴油機(jī)的設(shè)計(jì)需要;應(yīng)進(jìn)一步研究和應(yīng)用機(jī)車防撞、防爬和吸能結(jié)構(gòu)(裝置),提高機(jī)車非常態(tài)情況下的安全防護(hù)水平。

圖7 冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)特性(陰影為逆變器控制模式的更寬可調(diào)速范圍)

圖8 空壓機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)特性(逆變器控制模式可提供柴油機(jī)全轉(zhuǎn)速范圍的恒速控制)

2.4 轉(zhuǎn)向架技術(shù)平臺的優(yōu)化與創(chuàng)新

轉(zhuǎn)向架平臺可基于成熟的牽引桿或中心銷方式、大扭矩驅(qū)動裝置、分體式單拉桿軸箱結(jié)構(gòu),根據(jù)不同的機(jī)車總體要求對懸掛系統(tǒng)、構(gòu)架強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);根據(jù)交流機(jī)車牽引力大的特點(diǎn),深入研究減少車輪踏面和輪緣磨耗的技術(shù)手段;同時(shí),針對山區(qū)小曲線的運(yùn)用區(qū)間,進(jìn)一步研究徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)的應(yīng)用。

2.5 制動系統(tǒng)平臺的優(yōu)化與創(chuàng)新

制動系統(tǒng)平臺可以在目前所采用的體系和構(gòu)架的基礎(chǔ)上,通過對核心軟、硬件自主創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計(jì),進(jìn)一步提高各模塊的集成度和可靠性;進(jìn)一步研究干燥器位置對制動系統(tǒng)的綜合影響。

2.6 輔助系統(tǒng)平臺的優(yōu)化與創(chuàng)新

在完善油、水和通風(fēng)及其濾清系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上,應(yīng)進(jìn)一步提高其模塊化程度;分離式冷卻水系統(tǒng)是優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)車整體布局和冷卻、排放性能的更好解決方案;在現(xiàn)有輔助系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,深入研究針對極端高溫、高風(fēng)沙、高海拔等特殊環(huán)境的適應(yīng)性技術(shù),為我國西部新建線路做好技術(shù)儲備。

2.7 整車產(chǎn)品技術(shù)平臺的優(yōu)化和創(chuàng)新

在上述各系統(tǒng)平臺優(yōu)化與創(chuàng)新的基礎(chǔ)上,根據(jù)不同的用途、環(huán)境、線路要求,形成成熟可靠的各系統(tǒng)平臺配置技術(shù)方案,并通過良好的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化的系統(tǒng)集成手段和對核心技術(shù)的持續(xù)研發(fā)能力,開發(fā)基于大功率交流傳動內(nèi)燃機(jī)車平臺的系列化交流內(nèi)燃機(jī)車產(chǎn)品。這些機(jī)車功率可覆蓋2 200～4 400 kW,軸重可以在20～33 t之間,滿足干線牽引、調(diào)車及小運(yùn)轉(zhuǎn)的需要。同時(shí),基于交流傳動系統(tǒng)及高性能柴油機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢,還可以開展新型燃料和混合動力機(jī)車的研究。

在上述各系統(tǒng)平臺優(yōu)化與創(chuàng)新的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)車的經(jīng)濟(jì)性仍將是整車性能優(yōu)化和創(chuàng)新的重點(diǎn)。為此,應(yīng)深入開展機(jī)車輪周效率、空載油耗和柴油機(jī)燃油消耗率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的研究與優(yōu)化;同時(shí),應(yīng)通過技術(shù)提升系統(tǒng)地優(yōu)化全壽命周期成本,不斷地提高機(jī)車可用率、可靠性,延長維護(hù)周期和降低維護(hù)成本。

3 結(jié)束語

基于自身的技術(shù)優(yōu)勢,建立和不斷發(fā)展?jié)M足市場需求并具有行業(yè)領(lǐng)先水平的產(chǎn)品技術(shù)平臺,是國際先進(jìn)企業(yè)所普遍采用的策略,同時(shí)也是提高我國內(nèi)燃機(jī)車的總體設(shè)計(jì)水平、提升機(jī)車整體性能、縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期和成本、降低研制風(fēng)險(xiǎn)、提高機(jī)車市場競爭的必然選擇,將為滿足我國鐵路運(yùn)輸?shù)拈L期需求和實(shí)現(xiàn)機(jī)車裝備制造業(yè)走出去戰(zhàn)略起到重要作用,為打造世界知名內(nèi)燃機(jī)車品牌奠定基礎(chǔ),內(nèi)燃機(jī)車。

[1] 王元珠,韓才元.國外機(jī)車車輛產(chǎn)品技術(shù)平臺的發(fā)展[J].內(nèi)燃機(jī)車,2007,(2):1-7.

[2] 周宏偉.我國內(nèi)燃牽引動力國產(chǎn)化工作重點(diǎn)及再創(chuàng)新發(fā)展方向[J].鐵道機(jī)車車輛,2010,30(1):48-53.

[3] 王 強(qiáng),韓樹明.逆變器控制交流輔助傳動技術(shù)在CKD8D和CKD9型機(jī)車上的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)車,2006,393(11):18-21,29.