東風 5D 型柴油機車

東風 5D 型柴油機車（DF5D）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。該型機車是為了滿足中國各地地方廠礦企業對電傳動調車柴油機車的需求，由大連機車車輛廠於 1998 年開始設計、1999 年研製成功的調車機車，適用於鐵路幹線調車編組及廠礦、港口小運轉作業等。該型機車是以東風 10DD 型柴油機車為基礎，動力裝置為一臺 8V240ZJD 型柴油機，裝車功率為 2,000 馬力（1,470 千瓦），傳動系統使用採用 TQFR-3000Z 型同步發電機、GTF-5100/1250 型矽整流機組、ZD109Z 型直流牽引電動機，並配備了由大連機車車輛廠開發的 DLC 微機控制系統。

發展歷史

1.1 開發背景

1996 年，大連機車車輛廠在東風 5 型柴油機車的基礎上，推出了面向路外廠礦企業使用者的東風 5B 型柴油機車。隨著工廠自銷機車銷量比例日益增加，面對競爭日趨激烈的工礦調車機車市場，大連機車車輛廠先後推出多款功率各異的調車機車產品。1998 年，為了滿足地方廠礦企業對大功率電傳動調車柴油機車的需求，大連機車車輛廠在東風 5B 型柴油機車的基礎上，開發研製出裝用 12V240ZJD 型柴油機的東風 10DD 型調車機車；並且在東風 4D 型柴油機車的基礎上，開發研製出裝用 16V240ZJD 型柴油機的東風 4DD 型調車機車，進而形成了東風 5B 型柴油機車（2,500 馬力）、東風 10DD 型柴油機車（3,000 馬力）、東風 4DD 型柴油機車（4,000 馬力）三種不同功率等級的調車機車產品系列。與此同時，大連機車車輛廠還決定在東風 10DD 型調車機車的基礎上，研製一款採用 8 缸柴油機、運用功率為 2,000 馬力的東風 5D 型調車機車，以進一步擴大調車機車產品線的覆蓋範圍。

1998 年 3 月，大連機車車輛廠與英國裡卡多公司簽訂了關於共同開發新一代 8V240ZJD 型柴油機的技術合作合同。8V240ZJD 型柴油機是在 16V240ZJD 型、12V240ZJD 型柴油機的基礎上研製的 8 缸機型，在總體設計結構和效能引數上與前者儘可能保持一致，以提高零部件的通用互換率。1998 年 8 月，大連機車車輛廠與裡卡多公司進行 8V240ZJD 型柴油機總體方案設計評審。1999 年 5 月，完成了柴油機全套施工圖紙和技術檔案，並於同年 6 月開始試製第一臺原型機。1999 年 10 月 13 日，首臺 8V240ZJD 型柴油機在大連機車車輛廠組裝完畢。隨後，大連機車車輛廠又先後試製了三臺 8V240ZJD 型柴油機，並在工廠試驗檯架上完成了牽引特性和震動特性試驗。1999 年 12 月 2 日，第一臺裝用 8V240ZJD 型柴油機的東風 5D 型 0001 號機車正式出廠，東風 5D 型 0002 號、0003 號機車亦於同月下旬相繼落成。在完成磨合調整試驗、客戶驗收試驗、水電阻試驗和正線牽引執行試驗後，首批三臺東風 5D 型機車交付廣深鐵路股份有限公司，於 2000 年 1 月起分別在廣州東站、黃埔站、深圳北站投入使用。

1.2 運用情況

截至 2021 年，大連機車車輛廠累計生產了超過 180 臺東風 5D 型機車（0001～0180），主要使用者為中國鐵路廣州局集團有限公司廣深鐵路股份有限公司，以及冶金、煤炭、化工、電力系統等行業的路外工礦企業。

中國鐵路廣州局集團有限公司（原廣州鐵路（集團）公司）廣深鐵路股份有限公司是中國國家鐵路系統當中唯一一個使用東風 5D 型機車的路局單位。1999 年至 2000 年，東風 5D 型 0001 號～0009 號機車配屬到廣深鐵路股份有限公司廣深機務管理所，擔任廣深鐵路沿線車站的調車、編組及小運轉作業。2001 年，廣深鐵路股份有限公司對公司職能部門和基層運輸生產單位進行重組，將原廣深機務管理所與原廣深車輛運用段合併為廣深機輛事業部。2007 年 11 月，根據廣州鐵路（集團）公司對廣州機務段內部機構實施整合的決定，將原廣深機輛事業部機務部份合併到廣州機務段，機車車身上的 “廣鐵深段” 段標亦陸續改為 “廣鐵廣段”。2018 年起，廣州機務段開始將部分車況欠佳的東風 5D 型機車封存。2019 年 2 月，東風 5D 型 0001 號、0008 號、0009 號機車被封存於廣州機務段韶關運用車間。2020 年 12 月，廣州局集團公司將原配屬懷化機務段的 5 臺東風 5 型機車調撥到廣州機務段，替換下來的東風 5D 型機車被封存於廣州、韶關、平湖南等地。

使用東風 5D 型機車的路外廠礦企業包括大唐陝西發電公司西安熱電廠、大唐長春第二熱電有限公司、中國石油蘭州石化公司、中國石油大慶石化公司、大慶油田化工有限公司、華電能源富拉爾基熱電廠、遼寧清河發電有限公司、川鐵（瀘州）鐵路有限責任公司、遼寧阜新礦業集團、五礦營口中板有限公司、山東鋼鐵集團濟鋼板材有限公司、中鋁物流集團有限公司、大唐戶縣第二發電廠、國電長源荊門熱電廠、國華徐州發電有限公司、徐州港務集團萬寨港、淮河能源（集團）股份有限公司、上海梅山鋼鐵股份有限公司、華潤電力湖南有限公司、中金嶺南公司韶關冶煉廠、廣西沿海鐵路公司、廣西八一鐵合金公司、中國鋁業山東分公司、中國鋁業青海分公司、中鐵十局集團有限公司等。

技術特點

2.1 總體佈置

2.1.1 基本結構

東風 5D 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 1,630 馬力（1,200 千瓦），構造速度為 100 公里 / 小時，運轉整備重量為 138 噸，軸重為 23 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，機車中部兩側及兩端設有露天走臺與扶梯。車體底架長度為 17,800 毫米，車鉤中心線間距為 18,800 毫米，車體寬度為 3,200 毫米，車體高度為 4,532.5 毫米。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，燃油箱左右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電氣室、司機室、動力室、冷卻室和輔助室，其中電氣室方向為短罩端（II 端），輔助室方向為長罩端（I 端）。電氣室、傳動室、動力室及輔助室均設有可拆卸頂蓋，以便吊裝車內機組和裝置。電氣室內設有高低壓控制電器櫃、微機控制裝置和各種用途的接觸器開關，電氣室並設有通往司機室的中間走廊。司機室內設有兩個功能相同的司機操縱檯，在司機室內沿前進（面向短罩端方向的左側）、後退（面向長罩端方向的左側）方向對角佈置，以便司機選擇任意一個方向操縱機車，司機操縱檯的形式與東風 10DD 型機車大致相同，設有、操縱按鈕、空氣制動閥、儀表和訊號顯示裝置等；司機室內還設有空調裝置、電爐、電熱壁。

動力室內安裝了一套柴油發電機組，並設有空氣濾清器、、、、機油熱交換器、等輔助裝置。動力室內靠近司機室方向設有主整流櫃、勵磁整流櫃、行車安全裝置、起動變速箱及相關輔助裝置，起動變速箱透過萬向軸與主發電機端部法蘭連線，並透過該變速箱驅動、、前轉向架牽引電動機通風機。

冷卻室設有冷卻水系統和散熱裝置，冷卻室頂部裝有 V 形結構的扁管肋片式散熱器，以及一個直徑為 1,600 毫米的軸流式冷卻風扇，冷卻風扇由靜液壓馬達傳動，冷卻室兩側的百葉窗可隨冷卻水溫度而自動開閉。機車設有兩套獨立的迴圈冷卻水系統，並分別為冷卻柴油機的高溫閉式加壓冷卻水系統（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開式迴圈冷卻水系統（20 個散熱器單節）。散熱器下方設有靜液壓變速箱、後轉向架牽引電動機通風機。輔助室內設有兩個總風缸、兩臺空氣壓縮機。空氣制動裝置採用 JZ-7 型空氣制動機，並配備兩臺 NPT5 型電動空氣壓縮機。

2.2 柴油機

東風 5D 型機車裝用一臺由大連機車車輛工廠製造的 8V240ZJD 型柴油機。該型柴油機是在 16V240ZJD 型和 12V240ZJD 型柴油機的基礎上，與英國裡卡多公司共同開發的高強化 8 缸柴油機，屬於 240/275 系列柴油機產品之一。8V240ZJD 型柴油機是一款 8 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，標定工況下的為 1.929 兆帕（每平方釐米 19.67 公斤），UIC 標定功率為 2,200 馬力（1,620 千瓦），裝車運用功率為 2,000 馬力（1,470 千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為 153 克 / 有效馬力・小時（208 克 / 有效千瓦・小時）。

柴油機採用六邊形橫斷面的整體鑄造機體、稀土合金球墨鑄鐵曲軸、鋼頂鋁裙組合式活塞。增壓系統採用定壓渦輪增壓，配備一臺 ABB VTC254-13D 型增壓器和一臺 KLQ-60B-00 型中冷器。在 V 形夾角上方設有和排氣總管，增壓器和中冷器則安裝在排氣總管的輸出端。左右兩排氣缸排出的廢氣透過和總管，分別進入兩臺渦輪增壓器推動渦輪後排出，而新鮮空氣由安裝在車體上的空氣濾清器吸入，經增壓器增壓後流經中冷器進行冷卻，然後透過和進入各個氣缸。柴油機進氣空氣濾清器採用三級空氣濾清系統，第一級為波紋狀濾網，第二級為離心式旋風慣性過濾器，第三級為紙質濾芯過濾器。

柴油機採用 C3X 型調速器和無級調速裝置，透過控制聯合調節器配速機構上的步進電機，實現對柴油機的有檔無級調速控制。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，啟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 伏特直流電，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 5D 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 5D 型機車的矽整流機組、起動發電機和勵磁機型號均與東風 4D 型柴油機車相同。

2.3.1 牽引發電機

東風 5D 型機車的牽引發電機採用永濟電機廠製造的 TQFR-3000Z 型三相交流同步發電機，額定容量為 2,911 千伏安，額定電壓為 425／770 伏特，額定電流為 3,955／2,183 安培，額定轉速為每分鐘 1,000 轉，定子及轉子均為 H 級，冷卻方式為徑向自通風式，主發電機淨重為 5,120 公斤。牽引發電機由一臺 GQL-45 型，勵磁機由柴油機透過啟動變速箱驅動，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，由風冷式矽二極體元件組成三相橋式全波整流電路。東風 5D 型機車使用與東風 10DD 型機車相同的 GTF-5100/1250 型矽整流裝置，整流裝置有六個串聯的整流橋臂，每一橋臂有四個並聯的 ZP2500-28 型整流二極體，每個整流櫃共有 24 個整流二極體元件。矽整流裝置的最大直流輸出電壓為 1,250 伏，額定直流輸出電流為 5,100 安培。

2.3.3 牽引電動機

東風 5D 型機車採用與東風 4DD 型機車相同的 ZD109Z 型四極直流串勵牽引電動機，額定功率為 530 千瓦，額定電壓為 670 伏，額定電流為 845 安培，額定轉速為每分鐘 770 轉，最高轉速為每分鐘 2,385 轉，定子及電樞絕緣等級均為 H 級，冷卻方式為強迫通風。為了擴大機車的的恆功率調速範圍，還可以對牽引電動機進行一級磁場削弱，磁場削弱率為 54%。

2.4 控制系統

東風 5D 型機車採用由大連機車車輛廠研製的微機控制系統，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，司機可根據實際情況切換勵磁控制方式或兩者同時使用。

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。牽引發電機的勵磁電流是由勵磁機發出的交流電經勵磁整流櫃整流後供給，而勵磁機的勵磁電流則是由柴油機經啟動變速箱驅動的測速發電機供電。測速發電機的勵磁電流由 110 伏輔助電源提供，並經過功率調節電阻和勵磁調節器控制。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。

東風 5D 型機車使用名為 “內燃機車控制器”（Diesel Locomotive Controller，DLC）的微機控制系統。該系統是以東風 6 型柴油機車的車載微機控制系統為基礎，由大連機車車輛廠於 1996 年開始研製的內燃機車多功能即時控制系統。控制系統的硬體部分主要由微機系統主機、訊號感測器及訊號處理部分、機車狀態液晶顯示屏及電源供應器部分組成。系統主機釆用外掛板式結構，各個控制板透過 RS-485 序列匯流排進行網路通訊，並以英特爾微處理器為核心。系統主要控制功能包括恆功率勵磁控制、柴油機轉速控制、輔助發電勵磁控制、磁場削弱控制、故障診斷與保護、機車狀態引數的記錄和顯示等。

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，結構形式與東風 10DD 型機車大致相同。轉向架採用鋼板組焊成封閉式箱形結構的 “目” 字形構架。輪對軸箱採用和拉桿式彈性定位裝置，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彈性摩擦式旁承，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，以及在 1、3、4、6 軸裝有並列的垂向液壓減震器。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分別為 121 毫米和 15 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（滾動抱軸承式半懸掛）。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）。基礎制動裝置採用帶閘瓦間隙自動調節器、鑄鐵閘瓦的單側單閘瓦槓桿制動，為手制動裝置。轉向架並設有輪緣潤滑裝置。

車輛儲存

東風 5D 型 0001 機車：由大連機車車輛廠於 1999 年製造， 曾先後配屬廣深鐵路股份有限公司廣深機務管理所廣深機輛段、廣州鐵路（集團）公司廣州機務段。2018 年起，封存於廣州機務段廣州運用車間。2019 年 2 月，退役後被轉移到廣州機務段韶關運用車間封存。2019 年 10 月，進入位於韶關運用車間內的韶關機務實訓基地儲存，作為教學和展示用車。