東風 5B 型柴油機車

東風 5B 型柴油機車（DF5B）是一款由中車大連機車車輛研製及銷售的調車柴油機車車型，於 1996 年在東風 5 型柴油機車的基礎上改進設計而成並投入生產。東風 5B 型柴油機車使用一臺裝車功率為 2,500 馬力（1,840 千瓦）的 12V240ZJF 型柴油機作為動力裝置，牽引傳動系統採用 TQFR-3000 型同步發電機、GTF-4800/770 型矽整流機組、ZQDR-410 型直流牽引電動機，恆功率勵磁控制系統採用由大連機車車輛公司研製的 LTQ-II 型勵磁調節器。

概要

1.1 東風 5B 型

1995 年，大連機車車輛廠根據遼陽石油化纖公司提出的要求，開始在東風 5 型柴油機車的基礎上研製東風 5B 型廠礦用調車機車。1996 年 4 月，完成了機車全套圖紙的編制工作，並開始進入試製階段。1996 年 8 月 14 日，東風 5B 型 0001 號及 0002 號機車在大連機車車輛廠落成，同月交付遼陽石油化纖公司使用。與裝用 8240ZJ 型柴油機的東風 5 型柴油機車相比，東風 5B 型柴油機車使用 12V240ZJF 型柴油機，柴油機裝車功率由 1,800 馬力（1,324 千瓦） 提高至 2,500 馬力（1,840 千瓦），機車標稱功率亦由 1,400 馬力（1,040 千瓦）提高至 2,000 馬力（1,500 千瓦），柴油機安裝、機油和冷卻水系統佈置、機車主電路等方面也作出相應改變，以適應柴油機輸出功率的提升。牽引傳動系統仍與東風 5 型柴油機車相同，採用 TQFR-3000 型同步發電機、GTF-4800/770 型矽整流機組、ZQDR-410 型直流牽引電動機，恆功率勵磁控制系統採用由大連機車車輛廠研製的 LTQ-II 型勵磁調節器。

截至 2015 年為止，大連機車車輛廠生產了 76 臺東風 5B 型柴油機車（0001~0076），主要使用者包括中國石油遼陽石油化纖公司、調兵山鐵法煤業集團、中國石油齊魯石化公司勝利煉油廠、鞍山鋼鐵集團有限公司、中國石化石家莊煉化分公司、中國石油蘭州化學工業公司、東風汽車集團鐵路運輸處、廣西方元電力公司來賓電廠、遼寧華電鐵嶺發電有限公司、山西晉煤集團、凌源鋼鐵集團公司等。

1.2 東風 5BG 型

2003 年 11 月，合九鐵路有限責任公司向大連機車車輛廠訂購一臺調車機車，該機車在原來東風 5B 型機車上作進一步改進，稱之為東風 5B 改型或東風 5BG 型柴油機車。東風 5BG 型柴油機車可選用 12V240ZJB 型柴油機。牽引傳動系統仍採用 TQFR-3000 型同步發電機、GTF-4800/770 型矽整流機組、ZQDR-410 型直流牽引電動機。車體結構以東風 10DD 型柴油機車為基礎，車體側門採用東風 5D 型柴油機車的結構形式。2004 年，東風 5BG 型 0001 號機車交付合九鐵路有限責任公司，擔當安慶北站的貨物列車編組任務。

1.3 衍生車型

1999 年，因應各地地方鐵路和廠礦企業對大功率調車機車的需求，大連機車車輛廠在東風 5B 型柴油機車為基礎上研製出東風 10DD 型柴油機車。該型機車應用了通用化、系列化、模組化、標準化的設計理念，以便滿足不同使用者對機車提出的各種要求。機車裝用一臺 12V240ZJD 型柴油機，柴油機裝車功率為 3,000 馬力（2,200 千瓦），機車標稱功率為 2,550 馬力（1,880 千瓦）。牽引傳動系統採用 TQFR-3000 型同步發電機、GTF-5000/1250 型矽整流機組、ZD109B 型直流牽引電動機。

技術特點

2.1 總體佈置

2.1.1 基本結構

東風 5B 型柴油機車是調車及小運轉用的六軸柴油機車，機車標稱功率為 2,000 馬力（1,500 千瓦），構造速度為 100 公里 / 小時，運轉整備重量為 135 噸，軸重為 22.5 噸。機車採用外走廊式及中梁承載的罩式車體結構，車體所有載荷均由車體底架承擔，車體底架長度為 18,000 毫米，車鉤中心線間距為 18,800 毫米，車體寬度為 3,305 毫米，車體高度為 4,532.5 毫米。車身兩側和兩端設有行走通道，車體兩側設有供乘務人員檢修裝置的拉門。車體底架兩端裝有 13 號上作用車鉤、牽引緩衝裝置和排障器。車體底架下部兩臺轉向架之間吊掛著一個容量為 5,700 升的燃油箱，燃油箱兩側設有鉛酸蓄電池組。

2.1.2 裝置佈置

機車從前到後分別為輔助室、冷卻室、動力室、司機室和電氣室，其中電氣室方向為短罩端，輔助室方向為長罩端。輔助室內設有預熱鍋爐、空氣壓縮機、、總風缸、等裝置。冷卻室內設有冷卻水系統和散熱裝置，冷卻室頂部裝有一個由靜液壓馬達傳動的軸流式冷卻風扇，冷卻風扇直徑為 1,600 毫米，冷卻室兩側共設有 30 個銅管帶式散熱器單節，冷卻室下部設有靜液壓變速箱和前轉向架牽引電動機通風機。機車設有兩套獨立的迴圈冷卻水系統，分別為冷卻柴油機的高溫冷卻水系統（10 個散熱器單節），以及冷卻增壓空氣、機油、靜液壓傳動油的低溫冷卻水系統（20 個散熱器單節）。

動力室內安裝了一套柴油發電機組，柴油機輸出端透過牽引發電機連線起動變速箱，並透過該變速箱驅動、、後轉向架牽引電動機通風機；動力室內並設有空氣濾清器、、、、機油熱交換器、矽整流櫃、勵磁整流櫃等裝置。司機室內設有包含主控制器、操縱按鈕、空氣制動閥、儀表和訊號顯示裝置等裝置的司機操縱檯。在最初生產的東風 5B 型 0001 號至 0005 號機車上，司機室內有在面向長罩端方向的左側設有司機操縱檯。從東風 5B 型 0006 號機車起，部分機車應使用者要求將司機操縱檯改為設於面向短罩端方向的左側，並降低了電器室的車體高度以改善司機的瞭望視野。電氣室內設有高低壓控制電器櫃。空氣制動裝置採用 JZ-7 型空氣制動機，並配備一臺 NPT5 型電動空氣壓縮機。

2.2 柴油機

東風 5B 型柴油機車裝用一臺由大連機車車輛廠設計及製造的 12V240ZJF 型柴油機，屬於 240/275 系列柴油機產品之一，許多零部件能夠和同系列的 16V240ZJC、12V240ZJ、12V240ZJD 型柴油機通用互換。12V240ZJF 型柴油機是一款 12 氣缸、四衝程、V 型結構、直接噴射、廢氣渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻的中速柴油機。為 240 毫米，活塞行程為 275 毫米，氣缸 V 形夾角為 50°，額定轉速為每分鐘 1,000 轉，最低空載轉速為每分鐘 430 轉，標定工況下的平均有效壓力為 1.626 兆帕（每平方釐米 16.58 公斤），UIC 標定功率為 2,740 馬力（2,020 千瓦），裝車功率為 2,500 馬力（1,840 千瓦），標定工況運轉時的燃油消耗量為 160 克 / 有效馬力・小時（217.6 克 / 有效千瓦・小時）。

柴油機機體採用由整體鑄鋼懸掛式和板件組焊成的鑄焊組合結構，並採用內外縱分隔的箱形結構和半隧道式的拱形。柴油機並採用鋼頂鋁裙組合式內油冷活塞、合金球墨鑄鐵曲軸、耐熱合金鑄鐵汽缸蓋、合金鋼鍛壓並列連桿、簧片式彈性聯軸節、單螺旋柱塞噴油泵。柴油機採用定壓增壓系統，配備兩臺 ZN248 型渦輪增壓器。柴油機採用由步進電機驅動的無級調速聯合調節器，司機控制器採用不等間隔轉速的八檔無級調速控制，低擋位時轉速間隔較大，高擋位時轉速間隔較小。空氣過濾裝置採用 V 型波浪濾網、多旋流管式慣性濾清器、紙質濾清器組成三級空氣濾清器。柴油機由 ZQF-80 型起動發電機起動，其電源由蓄電池供給。柴油機完成起動後，起動發電機由直流串勵電動機變為直流他勵發電機，並透過電壓調整器輸出 110 伏直流電，作為輔助發電機使用，用來給蓄電池充電並和向輔助電路及控制電路供電。

2.3 傳動系統

東風 5B 型機車採用交 — 直流電傳動裝置，柴油機曲軸透過聯軸節驅動一臺交流同步發電機發出三相交流電，經由矽二極體組成的三相橋式整流裝置整流為直流電後，再將電能輸送給兩臺轉向架上的六臺直流牽引電動機，透過傳動齒輪驅動。東風 5B 型機車的主發電機、牽引電動機、矽整流機組、起動發電機和勵磁機型號均與東風 4B 型柴油機車相同。

2.3.1 牽引發電機

牽引發電機採用 TQFR-3000 型三相交流同步發電機，額定容量為 2,985 千伏安，額定電壓為 438／613 伏特，額定電流為 3,936／2,805 安培，額定轉速為每分鐘 1,100 轉，定子及轉子均為 F 級，冷卻方式為徑向自通風式，主發電機淨重為 4,985 公斤。牽引發電機的由一臺專門的勵磁機供給（下述），勵磁機由柴油機透過起動變速箱驅動，其發出的交流電經勵磁整流器轉換為直流電後，給發電機的轉子勵磁繞組勵磁。

2.3.2 整流裝置

牽引發電機發出的三相交流電由矽整流裝置轉換成直流電，整流裝置是由矽二極體元件組成的三相橋式全波整流電路。東風 5B 型機車採用與東風 4B 型柴油機車相同的 GTF-4800/770 型矽整流裝置，由六個串聯的整流橋臂組成，每一橋臂有六個並聯的 ZP500-20 型風冷平板式整流二極體，每臺整流櫃共有 36 個二極體元件，矽整流裝置的最大直流輸出電壓為 770 伏特，額定直流輸出電流為 4,800 安培。

2.3.3 牽引電動機

牽引電動機採用 ZQDR-410 型四極串勵直流電動機，額定功率為 410 千瓦，額定電壓為 550 伏特，額定電流為 800 安培，額定轉速為每分鐘 640 轉，最高轉速為每分鐘 2,365 轉，定子及電樞絕緣等級分別為 H 級和 B 級，冷卻方式為強迫通風。牽引電動機採用全並聯連線、無磁場削弱。

2.4 控制系統

東風 5B 型柴油機車的控制系統採用由大連機車車輛廠研製的 LTQ-II 型勵磁調節器，同時還保留了由聯合調節器油馬達驅動功調電阻的勵磁調節裝置，兩者進行牽引工況時的恆功率控制，彌補了聯合調節器功調電阻勵磁系統反應時間長、動態效能差、在柴油機轉速每分鐘 430～700 轉以內不能進行恆功調節之缺陷，使柴油機在每分鐘 430～1000 轉範圍內保持恆功率調節，並可自動控制機車起動電流增長率和恆制動功率。當功調電阻勵磁調節裝置發生故障時，微機控制的勵磁調節器仍然可以獨立運作。

功調電阻勵磁調節裝置採用由聯合調節器伺服油壓馬達帶動變阻器的方式，整個系統主要由測速發電機、勵磁機、勵磁整流櫃和聯合調節器的功率調節滑閥等環節組成。勵磁機勵磁電流是由柴油機經啟動變速箱驅動的測速發電機供電。測速發電機是一臺他勵直流發電機，測速發電機的勵磁電流是由 110 伏直流電經一個功率調節電阻供給，功率調節電阻的滑動觸點由聯合調節器上的功率伺服油壓馬達帶動，它根據柴油機工作狀況（欠載或過載）自動地調節可變電阻器的阻值，從而改變測速發電機的勵磁電流，並經測速發電機和勵磁機二級放大後，間接地改變了牽引發電機的輸出功率。

微機控制的 LTQ-II 型勵磁調節器是以英特爾 MSC-51 微控制器為核心，由逆變外掛、斬波外掛、電源外掛、擴充套件外掛、控制外掛、調整外掛組成。在牽引工況時，該系統接收從感測器傳送的各種反饋訊號，包括柴油機轉速、發電機輸出電壓、發電機輸出電流和機車速度訊號，由中央處理器將發電機電壓、電流、功率的訊號電壓，與對應於某個柴油機轉速下的預設基準電壓進行比較，經過比例積分運算後輸出一組數字訊號，再經由數字 — 模擬轉換器將之轉換成模擬訊號電壓，由 PWM 脈寬調製器來控制測速發電機之勵磁電流。

2001 年，在晉煤集團向大連機車車輛廠訂購的兩臺東風 5B 型機車上，採用具備遙控功能的恆低速微機控制系統，該微機控制系統是以大連機車車輛廠研製的 DLC 微機控制系統為基礎，這是一個以英特爾微處理器為核心的多功能即時控制系統，並在原有的柴油機轉速控制、發電機恆功率控制、輔助發電控制、過渡控制及即時非同步序列通訊等功能之外，增加了遙控及恆低速控制功能。機車操縱人員可以透過遙控器在 1,200 米範圍內操縱機車，機車在 0.5~3 公里 / 小時的速度範圍內進行低恆速運轉。

2.5 轉向架

機車軸式為 Co-Co，走行部為兩臺相同的無導框式三軸轉向架。轉向架的主要結構與東風 5 型柴油機車完全相同。轉向架採用鋼板組焊成封閉式箱形結構的 “目” 字形構架。輪對軸箱內裝有，軸箱定位裝置採用拉桿式彈性定位結構，軸箱透過裝有橡膠關節元件的上、下軸箱拉桿與構架相連線，實現軸箱相對於構架的橫向和縱向定位。轉向架採用四點支承的旁承裝置，車體全部重量透過八個旁承由兩臺轉向架支承，轉向架與車體間還設有緩衝側擋裝置。彈簧懸掛裝置分為一系和二系懸掛兩部分。一系懸掛採用獨立懸掛形式，包括軸箱與構架之間的軸箱圓彈簧，以及用於衰減吸收來自軌道高頻振動的橡膠墊，以及在 1、3、4、6 軸裝有並列的液壓減震器；二系懸掛為轉向架構架與車體之間的旁承橡膠堆，一系及二系懸掛靜撓度為 118 毫米和 16 毫米。牽引力和制動力透過低位平行四杆牽引杆機構傳遞，牽引點至軌面距離 725 毫米。

牽引電動機採用單側齒輪傳動的軸懸式驅動方式（滑動抱軸承式半懸掛），即牽引電動機的一側透過抱軸瓦（滑動軸承）剛性地支承在車軸上，另一側透過彈性元件（橡膠墊）和吊杆懸掛在轉向架構架上。全部牽引電動機採用順置排列方式，即牽引電動機都放在車軸的同一側，可以有效地減少軸重轉移的幅度，牽引齒輪傳動比為 4.5（63：14）。基礎制動方式為帶閘瓦間隙自動調節器的單元制動裝置（可按使用者需要加裝彈簧停車制動裝置），採用單側雙閘瓦制動和粉末冶金閘瓦。

車輛儲存

東風 5BG 型 0001 號機車：由大連機車車輛有限公司於 2004 年製造，曾配屬合九鐵路有限責任公司機輛事業部和上海鐵路局合肥機務段，自 2018 年停用以後封存在合肥機務段內。