李正明  杨国华

（昆钢股份安宁公司铁路运输部）

摘  要  昆钢铁路内燃机车经历三十多年的选型实践与探索，从现有内燃机车10个机型的分析研究，选型原则判断，得出昆钢内燃机车选型方向是柴油机缸径240/275 mm系列,装车功率大小与调车牵引定量适配的电力传动内燃机车系列化。

关键词  昆钢内燃机车 柴油机 传动方式  性能对比  选型原则 方向

1  前言

铁路内燃机车是以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。中国铁路上采用的内燃机绝大多数是柴油机，燃油(柴油)在气缸内燃烧，首先将热能转换为由柴油机曲轴输出的机械能，再通过传动装置转换为适合机车牵引特性要求的机械能，最后通过机车走行部驱动动轮在轨道上转动。

本文从昆钢铁路运输保产和调车运用角度，介绍昆钢现有各型内燃机车的基本性能和运用状况，指出存在的问题，分析内燃机车柴油机和传动方式，探索昆钢铁路内燃机车的选型方向。

2  昆钢铁路内燃机车现状及存在问题

昆钢铁路内燃机车从1988年6月购入4台米轨内燃机车开始到现在，共选购运用了10个型号的35台内燃机车。下面分别介绍各型号内燃机车性能特点、现状和运用技术参数。

2.1 DFH21型机车

DFH21型是青岛四方机车车辆厂1977年试制，1979年投入批量生产的米轨铁路内燃机车。该型机车昆钢共选购了4台,1997年，八街矿米轨铁路停用后，昆钢铁路运输公司委托昆明小石坝机车厂将机车台车更换成准轨台车,目前因燃油消耗高，研制生产年代早，厂家转型、备件组织困难等因素，其中3台已停用，另外1台处于非正常运用机车的替用状态。

2.2 DFH5B型机车

DFH5B型是四川资阳内燃机车厂设计制造的,于1985年研制成功。该型机车适用于地方工矿企业调车及小运转作业。1992年4月至1994年4月期间，昆钢先后选购了5台，除3029#因修程大停用外，其余4台在正常运用。

2.3 GK1B型机车

GK1B型是四川资阳内燃机车厂研制生产的工矿企业调车内燃机车。1998年6月至2003年12月期间，昆钢先后选购了4台，除0061#因修程大停用外，其余3台在正常运用。

2.4 GK1F型机车

GK1F型是青岛四方机车车辆厂制造的工矿企业调车或小运转内燃机车。该型机车1998年10月，昆钢选购了2台。运用期间，因厂家转型，备件组织困难，将柴油机更换成Z12V190BJ8型，目前在正常运用。

2.5 GK2B型机车

GK2B型是青岛四方机车车辆厂在GK1F型基础上生产的改进型，整车长度进行了加长，达到了15 250 mm。该型机车昆钢共选购了5台，因备件组织困难，修程大，除1012#、1009#在用外，其余3台停用，其中1009#机车是玉钢投产后购买的二手机车。

2.6 GK1E31型机车

GK1E31型是中国中车集团北京二七机车厂生产的液力换向工矿调车内燃机车。2012年6月至2013年12月期间，昆钢共选购了5台，其中安宁公司本部2台，新区3台，目前处于铁水运输和原燃料运输满负荷保产的正常运用状态。

2.7 GK1C型机车

GK1C型是中国中车集团资阳机车有限公司的工矿型系列产品。该型机车昆钢共购买了4台，其中2008年3月红钢公司购买了2台，2010年7月玉钢公司购买了2台，目前处于铁水运输满负荷保产的正常运用状态。

2.8 DFH5型机车

DFH5型是四川资阳内燃机车厂于1976年在DFH2型基础上试制的调车、小运转机车。该型内燃机车研制生产年代早，燃油消耗高，玉钢公司投产后，为了弥补运用机车不足，先后购买了二手的2058#、10067#共2台，目前处于小负荷运用状态。

2.9 太行JMY-279型机车

太行JMY-279型是石家庄动力机械厂生产，适合于工矿铁路、建筑工地运输及调车作业的小功率内燃机车。该型内燃机车玉钢公司购买了2台，因机车重量轻、制动力弱，处于非正常的短时对位运用状态。

2.10常州牌JMY-179型机车

常州牌JMY-179型是常州市万航工矿设备有限公司生产的主导产品之一。该型内燃机车适用于短距离特定环境、牵引动力特性在179kW以下行业使用。红钢公司购买了2台，因机车重量轻、制动力弱，1#机车处于非正常的短时应急对位运用状态，2#机车停用。

上述10个型号，共计35台内燃机车的隶属关系，外形尺寸，装车功率，构造速度，曲线半径限制等主要运用技术参数见表1

综上所述，昆钢内燃机车使用的全是液力传动内燃机车，柴油机最大装车功率1 100 kW，最小装车功率179 kW。最大功率机车不能满足江头坪交接站原燃料运输牵引动力要求，最小功率机车不能满足厂内铁水运输牵引性能要求，造成了小马拉大车的情况。更没有形成机车装车功率大小与厂内厂外调车机车牵引力相适配的系列，目前还没有与国铁昆明局集团干线牵引相匹配的大功率机车，整列到达需分部运输，运用成本高。昆钢内燃机车经过30多年的发展，形成了厂家多、机型杂、没有系列的格局，机车备件互换性差，修理工艺、设备不能覆盖所有机型，造成修理成本高。

3  内燃机车的柴油机

机车柴油机作为内燃机车的动力源，是内燃机车的“心脏”。选好合适的柴油机，直接决定一台机车的使用寿命和铁路运输成本的高低。柴油机缸径240/275系列内燃机车，经历了DF4-DF4B-DF4C-DF4D型的四次更新改型，除柴油机逐步强化、提高技术等级外，其它电机、控制电器系统等技术等级也得到极大提高，成为主流柴油机。240/275系列柴油机经历16V240ZJ-16V240ZJA-16V240ZJB-16V240ZJC-16V240ZJD的发展阶段，气缸数有：4缸、6缸、8缸、12缸、16缸。现在D型化柴油机已经成为国铁的主型内燃机车，代表了国内240/275系列柴油机的发展方向。并且D型化柴油机单缸功率大（184 kW）、燃油消耗率低（207 g/kW.h）、具有较高的可靠性。如：240ZJD型柴油机的燃油消耗率为207 g/kW.h，240ZJB型柴油机的燃油消耗率为211 g/kW.h，以2 000 kW工作1小时计，即可节约燃油8 kg。柴油机其它缸径，如180、190系列，DFH系列、北京型等已逐步被淘汰。

4  内燃机车的传动方式及其性能对比

内燃机车按传动方式分有机械传动、液力传动、电力传动。目前国内内燃机车电力传动技术已非常成熟，中国国家铁路集团有限公司（以下简称：国铁）干线及调车机车现已全部采用电力传动技术。液力传动内燃机车通过液力变扭器实现动力的传递，国内液力变扭器受到技术及制造工艺的各种原因限制，该装置在国内液力内燃机车上仅局限1 350马力以下的机车。且如何发挥出机车最大的牵引力还会受到液力变扭器与柴油机的匹配能力的限制。

电力传动和液力传动内燃机车性能对比：

4.1技术经济性能

4.1.1电力传动效率高于液力传动效率

根据对比实验，速度在40～80 km/h时，电力传动机车总效率高于液力传动机车最少3 %。速度低于40 km/h时，电力传动机车效率高于液力传动机车效率5 %以上，最大时达到20 %。昆钢调车作业最大速度25 km/h，电力传动机车的效率优势极其明显。

4.1.2电力传动机车比液力传动机车燃油消耗低

根据鞍钢股份公司冶金运输厂，配置6240ZJ型柴油机的GKD1A型电传动机车和GK系列液力传动机车，通过对16个月运营计量分析，作业燃油消耗电传动GKD1A型机车比液力传动GK系列机车节约42.8 %，见表2。

4.1.3电力传动比液力传动维修保养成本低

电力传动内燃机车成为国铁主流机型后，液力传动内燃机车市场逐步萎缩，液力传动内燃机车配件供应和维修将进入狭窄的空间。液力传动内燃机车今后的配件供应将完全依赖生产厂家，厂家对配件价格垄断、用户议价权低，机车配件供应价格相对高。国铁干线机车均采用电力机车和电力传动内燃机车，国铁昆明局集团四出省的成昆、贵昆、南昆和内昆干线均为电气化铁路电力机车，仅仅配属有少量调车用电力传动内燃机车，液力传动内燃机车维修保养成本也相对高。

4.1.4电力传动比液力传动机车全寿命周期费用低

电力传动内燃机车的特点是一次性购入成本略高，但后期检修成本低，全寿命周期长。而液力传动内燃机车的特点则是一次性购入成本低，但后期检修成本高，全寿命周期短。综合购车成本，检修周期、检修成本、机车利用率等多方面因素，电力传动内燃机车全寿命周期费用低于液力传动内燃机车。

4.2机车制动、换向性能

电力传动内燃机车具有换向可靠，操作简便，无需建立油压、动作迅速、反馈灵敏等特点。液力传动内燃机车虽然具备液力制动及液力换向的特点，但最大缺点就是油压建立慢、动作迟缓、反馈不灵敏。

5 工矿企业内燃机车选型的基本原则

工矿企业的机车选型工作通常遵循以下基本原则：

5.1内燃机车具备实用性

根据企业现有铁路线路状况、路厂交接站状况、线路坡道状况（坡度大小、坡道长度）、站线有效长度、线路最小曲线半径、通过最大坡道时机车最大牵引定量、通过坡道时机车限速状况等基本数据，做相关的牵引计算，确定所选机车的牵引力及功率。同时考虑企业自身发展及长远规划需求，确定最终适合的机车性能参数。既要从实际运用保养出发留有余量，又要避免余量过大造成浪费。总之，所选机车必须是满足本企业调车或小运转生产需要，并留有长远规划发展余量的内燃机车

5.2内燃机车具备先进技术性能

为了减轻企业负担，降低运用成本，工矿企业选择内燃机车，不能选择在短期内被淘汰的内燃机车。内燃机车一般运用年限在25～30年，最少换型周期不得少于20年。因此，在机车选型过程中就需要充分考虑机车技术等级及技术先进性。

5.3内燃机车具备良好的经济性

5.3.1良好的性价比保证投资采购成本最低

企业投资选购内燃机车是一个复杂的决策过程，既要考虑生产厂家市场因素和机车技术先进性因素，更要考虑本企业实际情况（运用和修理）。企业在换型过程中应注意产品系列化的问题，根据实际需要做到柴油机装车功率大小搭配，技术标准一致，配件供应一致，服务及技术支持一致。在资金的投入上，根据各生产厂家报价，充分议价，用相对低的价格选购到一台性价比优良的内燃机车。

5.3.2内燃机车的检修成本要低

内燃机车的检修维护成本取决于机车的检修频率、检修工作量、周边的检修维护技术力量等。在粉尘及风沙大的地区，如果选用滑动轴瓦抱轴转向架的机车，平均每年需要更换3～5次轴瓦，6轴机车每次更换轴瓦成本在3万元左右。如果是选择了一台采用滚动抱轴技术转向架的机车，可以保证一个大修期内不用更换轴承。

5.4选购定型、市场占有率高、质量可靠、配件供应方便、便于检修的内燃机车

内燃机车是高技术含量产品，工矿企业在选购机车过程中，应充分进行市场调研，充分听取在用用户意见。选择机车供货厂家时，一是要十分重视产品业绩，产品业绩好，说明市场占有率高；二是要注意厂家技术、设备、工艺、生产及人员实力。市场竞争激烈，企业生死存亡靠的就是企业实力。三是要注重机车供货厂家的培训能力。当前，模拟驾驶和实物、实地培训是司乘和工程技术人员快速掌握内燃机车的有效培训方式。四是要注重企业的售后服务体系。企业不但销售产品，更重要的是销售服务，销售和售后服务一体化是售后服务的有力组织保证。只有充分考虑上述因素后，才能选购到定型、市场占有率高、质量可靠、售后服务好的内燃机车。市场占有率高，配件供应相对方便，减少库存，检修维护成本低。

5.5内燃机车的选型必须符合产业发展的政策

工矿企业机车的运用检修对国铁的依赖性较大，应十分关注国铁机车产业发展政策的变化。工矿企业的机车性能配置应与国铁基本保持一致，没必要高于国铁，也不能和国铁相差太远。选购的机车最好与国铁机车具备良好的配件通用互换性，保证机车的配件供应渠道畅通。

6  昆钢内燃机车选型的发展方向

工矿企业交接站调车机车为了对接国铁调车机车，尽可能采用装车功率接近国铁调车机车的机车，因液力传动机车最大装车功率就是1000kw,没有大功率机车。因此，工矿企业为交接站配备运用的调车机车，越来越多的换型淘汰了液力传动机车，选购功率较大的电力传动机车。冶金企业铁水调车机车可以是液力传动机车，也可以是电力传动机车，但机车检修传动工艺就必须是液力传动和电力传动两套，为了减少检修传动工艺，应逐步归并形成电力传动机车系列工艺。新建企业内燃机车选型可以直接选为装车功率大小与生产匹配的电力传动机车系列，检修工艺、工装设备配套直接设计为电力传动机车工艺配套，如新区的机车检修工艺、工装设备配套设计。

6.1厂内冶金铁水运输调车机车

安宁公司本部、红钢、玉钢采用ZT-65-2型铁水车，铁路轨道采用50 kg/m钢轨、7#道岔，铁路线路最大纵向坡度4.8 ‰，最小曲线半径70 m。新区采用ZT-140-2型铁水车，铁路轨道采用60 kg/m钢轨、7#道岔，铁路线路最大纵向坡度4.98 ‰，最小曲线半径150 m。根据高炉一次出铁的最大铁水量作为机车的牵引定量，并与线路、道岔相匹配，能够满足铁水运输调车牵引性能要求的机车是柴油机装车功率在790～1 000 kW的内燃机车。柴油机装车功率在790～1 000 kW的内燃机车，从柴油机缸径看，有180、190系列，240/275系列可供选择，但180、190系列在逐步淘汰，未来的发展方向是240/275系列。从传动方式看，有电力传动和液力传动内燃机车可以选择，但液力传动内燃机车在逐步淘汰，未来的发展方向是电力传动内燃机车。

6.2路局车原燃料运输调车机车

安宁公司本部、玉钢铁路与国铁接轨，新区铁路即将与国铁接轨，红钢未与国铁接轨。国铁昆明局集团进出省的成昆、贵昆、南昆和内昆干线货物列车牵引定量4 000 t。接轨铁路轨道采用50 kg/m钢轨、7#或9#道岔，铁路线路最大纵向坡度10 ‰，最小曲线半径12 5m。适合牵引定量、并与线路、道岔相匹配，能够满足江头坪交接站原燃料运输调车牵引性能要求的机车是柴油机装车功率在2 000 kW以上的内燃机车。柴油机装车功率在2 000 kW以上的内燃机车，极大多数是16V240ZJB-16V240ZJC-16V240ZJD柴油机系列的电力传动内燃机车。

6.3机车修理工装配套设备

安宁公司本部现在仅开展了180、190系列柴油机、液力传动内燃机车的修理，即机车修理工装配套设备只能满足180、190系列柴油机、液力传动内燃机车的修理。柴油机气缸直径240 mm、活塞行程275 mm系列的机车已有9台（红钢2台，玉钢2台，本部2台，新区3台），应尽快开展此系列内燃机车各修程的修理。在今后维持液力传动内燃机车1～2个大修周期内，昆钢的内燃机车检修设备和技术队伍应立足自有为主。机车修理长期工装配套设计应向电力传动机车发展。

综上所述，适合昆钢厂内冶金铁水运输调车的是电力传动、柴油机气缸直径240 mm、活塞行程275 mm系列，装车功率在800～1 000 kW的内燃机车；适合路局车原燃料运输调车的是电力传动、柴油机气缸直径240 mm、活塞行程275 mm系列，装车功率2 000 kW以上的内燃机车；机车修理配套工装设备，应尽快开展柴油机气缸直径240 mm、活塞行程275 mm系列、电力传动内燃机车各修程的修理。在维持液力传动内燃机车1～2个大修周期后向电力传动机车发展。

7  参考文献

［1］各型机车随车资料

［2］中国钢铁工业协会.冶金企业铁路技术管理规程，中国铁道出版社，2018.6

［3］中国中车集团大连机车车辆有限公司机车选型推荐，2009.6