東風 10 型柴油機車

東風 10 型柴油機車（DF10）是中國鐵路使用的電力傳動柴油機車車型之一，由大連機車車輛廠基於中國鐵路發展過載運輸的預期，而於 1980 年代開發研製的雙節聯掛八軸過載貨運機車，也是東風 4 型柴油機車的系列產品之一，僅試製了一組並未投入批次生產。東風 10 型柴油機車的動力裝置為 12V240ZJC 型柴油機，電力傳動裝置採用 TQFR-2000 型牽引發電機和 ZQDR-410 型牽引電動機，機車標稱功率為 2×2,150 馬力（1,600 千瓦）。1991 年，該型機車配屬柳州鐵路局金城江機務段投入黔桂鐵路試用，但在坡度大的山區鐵路上由於粘著重量限制了粘著牽引力的發揮，輪對空轉情況較為嚴重，最終不獲鐵道部門的青睞。

發展歷史

1.1 開發背景

1980 年代，中國實行改革開放後隨著國民經濟的發展，中國鐵路貨物運輸量迅速增長，鐵路運輸能力與運量增長的矛盾越趨突出。為了改變鐵路技術裝備落後的局面、實現中國鐵路的現代化，中華人民共和國鐵道部於 1983 年制定了中國第一個《鐵路主要技術政策》，提出 “逐步提高列車重量，增加行車密度，在此基礎上適當提高行車速度”，貨物列車重量要提高到 4000～5000 噸，最高速度要提高到 80 公里 / 小時。“六五” 及 “七五” 期間，鐵道部確定了以 “貨運過載、客運高速”、提高運輸能力為方針的鐵路科技發展規劃，並將鐵路貨運過載配套技術列入研究開發的主攻方向之一，致力提高機車牽引功率和貨車裝載重量。1984 年，大連機車車輛廠開展對未來鐵路牽引動力需求的調查和研究，工廠認為對於在繁忙幹線上的 4000～5000 噸級過載運輸，東風 4 型柴油機車單機牽引時效能明顯不足，而雙機重聯牽引時功率餘量較多，影響過載列車的營運經濟效益。大連機車車輛廠經過論證後決定著手研製用於過載貨運的雙節八軸柴油機車 —— 東風 10 型柴油機車。

東風 10 型機車的設計思想是一種具有廣泛通用性並充分考慮各種使用情況的柴油機車，這種八軸機車由兩節結構相同的四軸機車聯掛組成，亦可以單機使用。在雙機重聯使用時能夠在鐵路幹線上牽引 5000 噸過載列車，而單機使用時能夠代替建設型蒸汽機車和東風型柴油機車，在鐵路支線上牽引貨物列車。機車最大運用功率為 5,400 馬力（3,970 千瓦），比東風 4 型柴油機車高 70%，在計算坡度不大於 6‰的一級線路上，可以牽引 5000 噸過載列車。此外，東風 10 型機車也可以與東風 4 型機車組成不同軸數和功率等級的機車組合，例如，單節東風 10 型機車可以與一臺東風 4 型機車組成 10 軸、4800 馬力等級的機車組，滿足平原地區牽引 6000 噸過載列車的需要。

1.2 試驗過程

1985 年，大連機車車輛廠以東風 4C 型柴油機車所使用的 16V240ZJC 型柴油機為基礎，設計了為東風 10 型機車配套的 12V240ZJC 型柴油機。1986 年 4 月 21 日，第一臺 12V240ZJC 型柴油機在大連機車車輛廠落成。1987 年 4 月至 12 月，該柴油機在工廠內的柴油機開發試驗檯上進行了功率負荷、牽引特性、空載油耗等效能試驗和 UIC 100 小時耐久性試驗。1988 年，大連機車車輛廠試製出第一組東風 10 型柴油機車，隨後在廠內進行了例行試驗、牽引效能試驗、動力學效能試驗等試驗專案。1990 年 9 月 4 日，東風 10 型 0001 號機車在沈大鐵路完成首次過載牽引試驗，機車牽引 4002 噸列車（總長度 799.7 米、編組 54 節）以 27.5 公里 / 小時的速度順利透過沈大線松樹至關子間長達 8 公里的 10‰長大坡道。

1992 年起，為緩解京滬、京廣、京哈等繁忙幹線的運輸緊張狀況，鐵道部決定透過調整機車型別和延長車站到發線有效長至 1050 米，組織開行 5000 噸級過載混編列車。1992 年 8 月 5 日至 14 日，濟南鐵路局和上海鐵路局在京滬鐵路進行 5000 噸過載列車牽引試驗，濟南西至徐州北間使用 ND5 型柴油機車雙機重聯牽引、徐州北至南京東間分別用 ND5 型柴油機車雙機重聯、東風 4 型柴油機車雙機重聯、東風 10 型柴油機車雙節重聯牽引。1992 年 8 月 9 日，東風 10 型機車牽引 5000 噸級過載列車（編組 64 輛，牽引定數 5119 噸）從徐州北站出發，以不到 9 小時的時間正點到達南京東站。試驗結果顯示，這幾種機車都可以勝任 5000 噸過載列車的牽引任務，但 ND5 型機車具有功率儲備較多、起動加速較快的優勢。

1.3 黔桂鐵路

與此同時，位於中國西南地區的黔桂鐵路也急需一種牽引效能更好的新型機車，黔桂鐵路尤其金城江至麻尾區段，以彎道多、曲線半徑小、坡度大而著名，最大限制坡度達到 27.7‰。在南昆鐵路通車之前，黔桂鐵路一直是連線貴州省和廣西自治區的唯一鐵路通道。從 1970 年代開始，黔桂鐵路長期以來都以東風型柴油機車作為主力，牽引定數為 1050 噸，金麻區段透過限坡的速度為 18 公里 / 小時。與東風 4 型機車相比，東風型機車功率小、油耗大、故障率高，且即將退役而迫切需要替代車型。1990 年，成都鐵路局與柳州鐵路局曾於黔桂鐵路使用東風 4 型機車進行雙機牽引試驗，試驗結果顯示，東風 4 型機車可以雙機牽引 1500 噸～1600 噸列車透過限坡，透過坡頂速度可達 25 公里 / 小時，但由於其採用的三軸轉向架軸距較大，在小曲線半徑的鐵路上對線路損害及機車輪緣磨耗嚴重，甚至出現軌距被擴寬的情況，因此否定了使用東風 4 型機車雙機牽引的方案。

1991 年 1 月，鐵道部將東風 10 型機車配屬給柳州鐵路局金城江機務段（柳局金段），同年 3 月 2 日起在黔桂鐵路的麻尾至金城江區段上試用。截至 1992 年 4 月 30 日，東風 10 型 0001 號機車已走行 104,736 公里，完成運量 11,266.1 萬噸公里。運用考核結果證明，東風 10 型機車由於功率較大，並採用二軸轉向架和電阻制動裝置，在黔桂鐵路的小半徑曲線透過效能、執行速度、制動效能和油耗經濟性等方面均優於東風型機車，尤其是二軸轉向架的輪軌作用力較小，透過曲線效能明顯優於三軸轉向架機車。當東風 10 型機車牽引 1250 噸時，透過坡頂速度可達 30 公里 / 小時，列車平均牽引總重比東風型機車多 200 噸左右。然而，機車在運用過程中也顯示出粘著效能的不足。由於東風 10 型機車只有八軸而粘著重量只有 184 噸，機車功率和牽引力受機車粘著重量限制而不能充分發揮，牽引重量難以比東風型機車雙機牽引時有所增加，而且在爬坡時也較容易發生輪對空轉、坡停後的起動困難等問題，東風 10 型機車在黔桂鐵路運用首年期間，便發生了二十次列車坡停而請求救援的事件，其中少數為電器故障，多數因為空轉造成。

1990 年代初，北京二七機車廠也開始研製適用於黔桂鐵路的柴油機車，以 1990 年研製成功的東風 7B 型調車機車為基礎，裝用適應小半徑曲線的轉向架，試製了東風 7B 型 3025 號及 3026 號機車。1994 年 8 月，這兩臺機車在黔桂鐵路金城江至麻尾間進行雙機牽引執行試驗，並且獲得了令人滿意的結果，雙機牽引定數可達 1350～1500 噸，透過坡頂速度可達 19～23 公里 / 小時，輪軌動力學效能和曲線透過效能良好。1995 年 7 月，北京二七機車廠研製出用於山區鐵路的東風 7D 型柴油機車，同年 8 月首批機車配屬柳州鐵路局金城江機務段和成都鐵路局麻尾機務段投入運用，逐步替換老舊的東風型機車。此後，東風 10 型機車甚少在黔桂鐵路上線運用，並於 1990 年代末開始封存於金城江機務段。

1.4 運用後期

2002 年，唯一一組東風 10 型機車經整修後，轉配屬柳州鐵路局南寧機務段（柳局邕段），主要用於牽引通勤列車和作調車用途。2004 年，東風 10 型機車其中的 B 節機車轉配屬柳州機務段，而 A 節機車仍然配屬於南寧機務段，兩節機車分別在柳州車輛段和南寧南編組站作為調車機車使用。2009 年 4 月起，南寧鐵路局將該兩節機車移至柳州機務段金城江運用車間（原金城江機務段）封存。2010 年 1 月，南寧鐵路局透過中國鐵路採購網在網上釋出了報廢機車招標公告，將兩節已經拆除大部分部件的東風 10 型機車按 45 萬元人民幣底價出售，同年於柳州拆解。

1.5 衍生車型

為了滿足中國鐵路幹線開行 5000 噸過載貨物列車的需要，根據國家計劃委員會於 1991 年下達的國家重點科技專案合同，大連機車車輛廠於 1994 年 12 月試製出新一代的東風 10D 型柴油機車。該型機車是以東風 10 型柴油機車為基礎，吸收和應用了東風 6 型柴油機車上的各種先進技術，而開發研製的雙節聯掛八軸過載貨運機車。東風 10D 型柴油機車的動力裝置為 12V240ZJD 型柴油機，電力傳動裝置和控制系統是以國產化的東風 6 型機車為基礎改進而成，包括 JF206A 型牽引發電機和 ZD108 型牽引電動機，機車標稱功率為 5,000 馬力（3,590 千瓦）。與東風 6 型機車相比，東風 10D 型機車還採用了許多前者所沒有的嶄新技術，例如由交流非同步電動機驅動的輔助傳動系統、以牽引發電機作為起動電機的柴油機變頻起動技術、由兩臺微機組成的主從微機通訊控制系統、乾式加壓閉式迴圈冷卻水系統等。就動力裝置、電傳動裝置和控制系統的技術水平而言，東風 10D 型柴油機車無疑是當時中國鐵路最先進的國產柴油機車，但由於受到零部件製造工藝和生產品質的限制，該型機車的可靠性特別是交流輔助傳動系統，遠遠未達到可供投入運用的成熟程度。唯一一組東風 10D 型柴油機車在完成線路執行試驗後返廠封存，未能投入批次生產。

技術特點

2.1 總體佈置

東風 10 型機車是幹線貨運用的雙節重聯八軸柴油機車，由兩節結構相同的單司機室四軸機車聯掛而成，分別為 A 節和 B 節機車。機車乘務員在本務機車上可同時操縱兩節機車，兩車之間有相連。機車既可雙節重聯使用，也可單節獨立使用。機車標稱功率為 2×2,150 馬力（1,600 千瓦），構造速度為 100 公里 / 小時，運轉整備重量為 2×92 噸。東風 10 型機車採用單司機室、內走廊式、全鋼焊接結構的桁架式側壁承載車體，主要承載構件採用 16Mn 低合金鋼材，車體長度為 14,572 毫米，車鉤中心線間距為 2×15,572 毫米，車體寬度為 3,106 毫米，車體高度為 4,760 毫米。每節機車在車體底架下面兩臺轉向架之間，吊掛著一個容量為 5000 升的燃油箱，燃油箱兩側並設有鉛酸蓄電池組。

機車從前到後分別為、電氣室、動力室、冷卻輔助室，其中電氣室、動力室和冷卻輔助室頂部均設計成活動頂蓋，以便拆裝車內部件。司機室內機車執行方向的左側設有司機操縱檯、空氣制動機的自動制動閥和單獨制動閥，右側設有副司機座席及工具箱，後側設有手制動手柄。電氣室內上部設有高低壓電器櫃、主矽整流櫃、勵磁整流櫃等電器裝置；下部設有起動變速箱、起動發電機、勵磁機、測速發電機、前轉向架牽引電動機通風機等裝置。位於機車中部的動力室內安裝了一套柴油發電機，以及車體通風機、燃油濾清器、燃油輸送泵、起動機油泵、膨脹水箱、預熱鍋爐等配套裝置。柴油機空氣濾清系統採用與東風 4C 型機車相同的三級空氣濾清系統，第一級為波紋狀濾網，第二級為離心式旋風慣性過濾器，第三級為金屬骨架紙質濾芯過濾器。

冷卻輔助室設有冷卻水系統和散熱裝置，冷卻系統的設計類似於東風 4C 型柴油機車。冷卻水系統分為柴油機的高溫水系統，以及機油熱交換器和中冷器的低溫冷卻水系統。冷卻室頂部裝有 V 字形佈置的肋片扁管式銅散熱器，其中包括 8 個高溫冷卻水系統散熱器單節和 22 個低溫冷卻水系統散熱器單節，散熱器上面設有一個直徑為 1800 毫米的軸流式冷卻風扇。冷卻室下部設有靜液壓變速箱、後轉向架牽引電動機通風機、、機油熱交換器、空氣壓縮機、制動電阻櫃和兩個總風缸等裝置，冷卻風扇由靜液壓馬達傳動，空氣壓縮機和牽引電動機通風機採用機械傳動。空氣制動裝置沿用了東風 4 型機車的 JZ-7 型空氣制動機。採用手制動裝置。

2.2 柴油機

東風 10 型機車裝用一臺由大連機車車輛工廠製造的 12V240ZJC 型柴油機，為 240/275 系列柴油機產品之一。該型柴油機是在 16V240ZJC 型柴油機基礎上發展而成 12 氣缸機型，採用了重新設計的機體、曲軸、凸輪軸、中冷器等零部件，曲軸比 16 缸機型縮短了 800 毫米。為了適應四軸機車的軸重限制，部分零部件如機體、連線箱、油底殼等均採用了輕量化設計。

12V240ZJC 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 1000 轉，最低空載轉速為每分鐘 430 轉，平均有效壓力為 1.773 兆帕，UIC 標定功率為 3,000 馬力（2,210 千瓦），裝車功率為 2,660 馬力（1,985 千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為 157 克 / 有效馬力・小時（214 克 / 有效千瓦・小時）。柴油機採用鋼製鑄焊機體、鋼頂鐵裙活塞、合金曲軸，曲軸輸出端裝有簧片式彈性聯軸節。增壓系統採用單根排氣總管和定壓增壓，兩臺 ABB VTC214-13 型增壓器分別安裝在柴油機兩端。

2.3 傳動系統

東風 10 型機車採用交 — 直流電傳動裝置，柴油機透過法蘭盤直接驅動一臺三相交流同步牽引發電機，透過矽整流裝置把牽引發電機發出的三相交流電整流為直流電，再將電能輸送給兩臺轉向架上的四臺並聯連線的直流牽引電動機，透過傳動齒輪驅動。

牽引發電機採用十八極、三相、他勵的 TQFR-2000 型同步交流發電機，該發電機的電氣結構與東風 4B 型機車所使用的 TQFR-3000 型牽引發電機基本相同。牽引發電機的額定容量為 1915 千伏安，額定電壓為 433 伏特，額定電流為 2560 安培，最大電壓為 606 伏特，額定轉速為每分鐘 1000 轉，定子和轉子繞組絕緣等級均為 F 級，冷卻方式為強迫通風，發電機淨重為 4095 公斤。牽引發電機的勵磁電流由一臺 GQL-45 型供給，其產生的交流電經勵磁整流裝置三相橋式全波整流後，供給牽引發電機轉子的勵磁繞組。

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，每節機車上都設有一組由大連機車車輛廠研製的 GTF3200/770 型矽整流裝置，採用由風冷式矽二極體元件組成的三相橋式全波整流電路，矽整流裝置有四個串聯的整流橋臂，每一橋臂有六個並聯的 ZP500-20 型整流二極體，每節機車共有 24 個整流二極體元件。矽整流裝置的最大直流輸出電壓為 770 伏，額定直流輸出電流為 3200 安培。牽引電動機採用與東風 4B 型機車相同的 ZQDR-410 型四極直流串勵電動機，額定功率為 410 千瓦，額定電壓為 550 伏，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 2365 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。

在電阻制動工況時，牽引電動機變為他勵直流發電機工作，六個激磁繞組全部串聯並由牽引發電機經矽整流櫃供電，牽引電動機發出的電流輸入到電阻制動櫃，將電能透過電阻器轉化為熱能消耗掉，最大制動功率為 2×1,600 馬力（2×1,210 千瓦）。

2.4 轉向架

機車軸式為 2×（Bo-Bo），每節機車的走行部為兩臺相同的無導框式二軸轉向架，軸距為 2800 毫米。轉向架採用鋼板組焊成封閉式箱形結構的 “日” 字形構架，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。一系懸掛採用軸箱加垂向液壓減震器，二系懸掛採用橡膠金屬堆旁承和橫向液壓減震器，車體重量透過四個旁承由兩臺轉向架支承，轉向架與車體間還設有彈性側擋裝置，使轉向架進出曲線時能夠相對與車體進行迴轉運動。牽引力和制動力透過中心銷傳遞，牽引點高度距離軌面 400 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。牽引齒輪傳動比為 3.90（82：21）。基礎制動方式為帶閘瓦間隙自動調節器的單側踏面制動，每個車輪各配有一個 203 毫米直徑的制動缸，當機車施行制動時，制動缸從空氣制動機獲得壓縮空氣，並透過槓桿機構使閘瓦抱輪產生制動作用。