ND5型柴油機車

ND5型柴油機車是中國鐵路使用的電力傳動柴油機車車型之一，由美國設計及製造。該型機車是中國為了緩解機車數量不足的燃眉之急，根據技貿結合原則分兩批從美國引進的4000馬力幹線貨運用柴油機車，第一批220臺機車於1985年10月到1986年1月間製造。ND5型機車是以通用電氣Dash 7系列的C36-7型柴油機車為原型，根據中國鐵路的技術條件和使用環境而修改設計的出口車型，機車裝用一臺通用電氣7FDL-16型柴油機，傳動系統採用三相交流同步發電機、矽二極體整流裝置、直流牽引電動機組成的交—直流電傳動裝置。ND5型柴油機車在上海鐵路局、濟南鐵路局、北京鐵路局、瀋陽鐵路局投入運用以後，有效提高了主要幹線運用區段的牽引定數和鐵路貨運量，加快中國鐵路繁忙幹線內燃化的步伐，緩解了鐵路運輸能力緊張的情況；配合長交路、輪乘制的實施，大幅提高了機車運用效率。在引進ND5型機車的同時，中國還與通用電氣簽訂了關於機車關鍵部件製造技術轉讓、合作改進國產柴油機車的技術合作合同，將ND5型機車的部分先進技術移植到中國國產機車上，這對提高以後中國國產柴油機車的設計製造水平產生了深遠的影響。發展歷史.歷史背景.1960年代末，隨著中國和美國面臨的國際形勢急劇變化，中美兩國開始向對方表達了緩和關係的意願。1972年2月，美國總統尼克松訪問中國，中美兩國聯合發表了《上海公報》，開始了中美關係正常化的程序。就在尼克松訪華前夕，美國政府宣佈進一步放寬對華出口控制， 對華出口商品清單上新增商品包括鐵路機車和內燃機在內等工業產品，對中國的出口等級和蘇聯與大多數東歐國家同等。《上海公報》發表以後，兩國之間各方面的交往都迅速增加。美國一些大型企業在美國政府贊助下成立了美中貿易全國委員會，以促進和便利美中貿易，推動兩國商界的互訪和兩國經貿關係的發展。早於1970年代中期，通用電氣公司便開始嘗試開啟中國鐵路機車的市場。1976年5月，通用電氣運輸系統分公司首次派出代表團來到中國，與中華人民共和國鐵道部、大連機車車輛工廠、二七機車車輛工廠、大連熱力機車研究所、株洲電力機車研究所、鐵道部科學研究院、鐵道部科學技術情報研究所、一機部湘潭電機廠、哈爾濱汽輪機廠等單位舉行了技術座談會，向中國介紹了該公司的柴油機車和電力機車產品及技術情況。1978年，通用電氣運輸系統分公司再度前往中國舉行第二次的技術交流，這些交流活動促使中國邀請通用電氣就購買機車的計劃進行討論。中國在實施改革開放以後，國民經濟快速發展，鐵路客貨運量猛增，鐵路運輸能力全面緊張，貨運能力不足導致各地待運貨物物資大量積壓，而當時剛剛投入批次生產的東風4型內燃機車，不僅機車數量和生產能力無法滿足需求，而且在柴油機、傳動系統以及製造工藝等方面也存在較多問題，機車可靠性和生產質量仍有待改進。為了緩和機車運用緊張的局面，中華人民共和國鐵道部經研究後決定，按技貿結合原則從國外進口一批大功率柴油機車，並先後派出人員對蘇聯、加拿大和美國的機車製造工廠進行考察。與此同時，美國對華技術出口管制也開始逐步放鬆。1983年6月，美國政府宣佈將中國提升為“友好的非盟國”待遇，列入同其他大部分西方國家和發展中國家並列的V組。這一政策變化大大提高了美國企業可向中國出口的技術和產品的技術水平，促進了美國對華技術與產品的出口。技術談判.1979年1月1日，美國和中華人民共和國正式建立外交關係。1979年1月20日，也就是時任中華人民共和國國務院副總理鄧小平應美國總統卡特邀請訪問美國的前夕，中國向通用電氣提交了關於機車採購意向和技術條件的檔案，正式就大功率柴油機車引進專案展開談判。在整個談判過程中，中方派出的代表來自鐵道部機務局、鐵道部工業總局和中國機械進出口總公司。由於這次訂單金額龐大且外商競爭激烈，中國一開始就把技術轉讓設定為談判的先決條件，對於中國提出轉讓機車零部件製造技術和材料加工技術的要求，通用電氣公司表示一概答應，但並不打算在中國直接投資建設生產裝置。談判的另一個重點是通用電氣公司從中國購買機車零配件的問題，由於中國改革開放初期急需從國外引進大量技術裝置，用來滿足進口用匯需求的國家外匯儲備日益見拙，因此中方希望通用電氣公司採用和購買一些中國製造的機車配件，以此彌補部分引進機車所耗費的外匯資金。通用電氣公司則提出了向中國訂購鑄鋼轉向架構架的建議，由美方向中國的工廠提供圖紙和工藝技術，製造過程中派技術人員來華指導，並開出了一個讓中國有利可圖的價格。1982年，戚墅堰機車車輛廠得到通用電氣公司委託製作整體鑄造式轉向架構架的訂單。整體而言，通用電氣在談判過程中比較通融，技術要求和合同條款也儘量滿足中國的要求。經過反覆比較後，中國最後選定了通用電氣運輸系統分公司的C36-7型柴油機車。C36-7型機車是通用電氣公司於1978年推出的大功率柴油機車，也是通用電氣Dash 7系列產品中最後一種車型。為了適應中國鐵路的技術條件和使用環境，出口中國的C36-7型機車與美國本土的同型機車稍有差異，其中最主要的改變是機車整備重量。由於中國鐵路線路基礎設施的軸重限定值低於美國，因此出口車型的整備重量來實現減重。機車重量下降的同時也會導致牽引力相應下降，通用電氣在計算牽引力時採用了0.30的計算粘著係數。此外，有別於美國本土機車早已廣泛使用的整體式車輪，出口中國的機車仍然使用帶輪箍的組合式車輪。引進過程.1983年10月31日，中國向通用電氣公司訂購首批220臺C36-7型柴油機車的銷售合同和10種柴油機車關鍵部件製造技術的技術轉讓合同在北京簽訂，合同金額為210,276,000美元，隨車配件合同金額為9,558,000美元，這批機車計劃在1984年開始交付。這對當時處於不景氣狀態的通用電氣機車部門無疑是一筆重要的大訂單，通用電氣發言人表示這是該公司收到“單一生產批次的單筆最大訂單”，通用電氣公司也極其希望獲得這筆來自中國的訂單，這樣工廠就能維持開工直到美國機車市場回暖。踏入1980年代，中國鐵路客貨運量增長迅速，主要幹線的運輸能力已臨近極限，加快牽引動力改革成為中國鐵路面臨的迫切任務。與通用電氣公司簽訂首批220臺柴油機車的訂購合同後不久，中國鐵道部便經報國務院批准向國外訂購第二批200臺大功率柴油機車。除了美國的通用電氣和易安迪公司之外，其他來自西德和日本的機車製造商也前來提交了產品報價。由於通用電氣同意由中國提供部分轉向架鑄鋼件，加上基於前幾年的談判雙方發展出的友好關係，第二筆訂單的談判過程要比之前簡單快捷得多，雙方僅用兩個月時間就達成了交易協議。1985年4月24日，中國機械進出口總公司和通用電氣運輸系統分公司簽訂了出口機車配件和購買幹線柴油機車的貿易合同，中國向通用電氣公司購買200臺C36-7型柴油機車，通用電氣公司則向中國購買價值280萬美元的機車配件。同時，中國鐵道部並與通用電氣公司簽訂了關於合作改進東風4型柴油機車、建立進口柴油機車大修工廠以及機車製造管理培訓的技術轉讓合同。根據雙方簽訂的貿易合同，在第二批進口的220臺機車當中，75臺機車的轉向架由大同機車工廠自行製造和組裝。1984年4月，鐵道部派出機車轉向架赴美考察組，前往伊利工廠學習機車轉向架製造技術和生產工藝，所有轉向架於1984年7月至1985年3月間製造完成。出口到中國的C36-7型機車在中國鐵路系統內被定型為ND5型柴油機車，其中“N”代表內燃機車，“D”代表電力傳動，“5”代表中國第五種進口電傳動內燃機車。通用電氣為ND5型機車負責三年或60萬公里的保證期，期間派員來華進行售後技術服務，發生的一切質量技術問題由其賠償。首批共74臺ND5型機車於1984年9月運抵中國天津港，其中0002號機車於天津港卸船時由於起吊重心錯誤而落水，打撈上岸經過修復後恢復正常使用。另一批共104臺ND5型機車於1984年11月運抵中國上海港，其中0111號機車於1984年11月1日在弗吉尼亞州紐波特紐斯裝船時因吊車鋼纜折斷而落水報廢，通用電氣公司事後還戲稱他們正在試驗名為尼莫船長。驗收試驗.1985年4月至8月，鐵道部科學研究院機車車輛研究所與濟南鐵路局、上海鐵路局合作，在第一批進口的ND5型機車當中抽選了兩臺機車，按照IEC標準和合同技術條件規定進行了驗收試驗，首先在北京環形鐵道上對濟南西機務段的ND5型0121號機車進行了水阻定置、牽引熱工效能、經濟效能和制動效能等試驗，隨後又在南京東機務段對該段配屬的ND5型0197號機車進行了冷卻效能、牽引發電機溫升及柴油機起動能力等試驗，並在滬寧鐵路上完成了單機制動距離試驗。第一批的ND5型機車在牽引熱工試驗過程中，發現柴油機實際裝車功率只有3630馬力，遠低於訂貨合同中規定的4000馬力，分析後確定原因出自於雙方對柴油機功率修正係數計算上的差異。中國提交的訂貨合同使用國際鐵路聯盟的計算基準，若果按照後者的標準來作功率修正，柴油機裝車功率則為4000馬力。此外，第一批機車的粘著效能亦未能達到預期標準，主要是因為“警哨”粘著控制系統不夠穩定所致。通用電氣根據第一批機車的試驗結果和在中國的實際運用情況，針對第二批機車的功率控制系統和粘著控制系統作出改良，機車付運之前也在通用電氣的試驗線上進行了專門的測試。1986年，鐵道部科學研究院又在第二批進口的ND5型機車當中，抽選了ND5型0388號機車來進行牽引效能和電阻制動效能等試驗，這次試驗得到了令人滿意的結果。第二批機車上的司機控制器級位，其第七和第八位所對應的柴油機輸出功率，分別比第一批機車調高了100馬力和330馬力，使柴油機裝車功率提升至4035馬力。同年11月，鐵道部科學研究院在金千鐵路金華至溪西間，對ND5型0254號機車進行了小半徑曲線透過效能試驗。運用歷史.由於進口機車的主要目的是貫通津浦鐵路、支援晉煤外運、疏通大連樞紐，ND5型柴油機車自1984年起開始大量配屬上海鐵路局南京東機務段。上海鐵路局.1984年10月，上海鐵路局南京東機務段配屬首批20臺ND5型機車，0003號機車為首臺投入運用的ND5型機車，到達南京東機務段並安裝中國鐵路機車訊號、自動停車裝置、列車無線排程電話等裝置後，於1984年10月15日在滬寧鐵路首次擔當貨物列車牽引任務。南京東機務段的ND5型機車投入津浦鐵路運用後，該段的貨運機車交路由南京東至蚌埠東延長至徐州，同時改變了以往一直保持的機車包乘制度，由蚌埠機務段支配部分機車實行長交路輪乘制，南京東至蚌埠東之間由南京東機務段司機值乘，蚌埠東至徐州由蚌埠機務段司機值乘。此外，南翔機務段亦支配運用南京東機務段的部分ND5型機車，擔當滬寧鐵路南翔至南京東和滬杭鐵路南翔至喬司的貨物列車牽引任務，取代了KD7型蒸汽機車、前進型蒸汽機車和東風4型柴油機車。南京東機務段由蒸汽機車向內燃機車轉型後，津浦鐵路和滬寧鐵路的運輸能力得到大幅增長，滬寧線貨物列車牽引定數由原來的上行3000噸、下行3400噸分別提高到3400噸、3800噸，津浦線南京東—蚌埠東—徐州北的牽引定數由上行2900噸、下行3500噸分別提高到3400噸、4000噸。1987年4月，符夾鐵路蚌埠東至青龍山區段的貨物列車亦改用ND5型機車牽引。1990年代初，作為上海鐵路局和濟南鐵路局局界的符離集分界口，已經成為了津浦鐵路全線最主要的卡口，該區段的貨運透過能力已經達到飽和。1992年8月，為了進一步提高津浦線貨物列車重量和貨運密度，鐵道部決定在津浦線徐州北至南京東間開行5200噸過載列車，每列列車由兩臺ND5型機車重聯牽引，初期每日開行4對，逐漸增加到每日8對，至1994年9月1日起每日開行16對，並將其中40臺機車重聯組合，組成20組過載列車專用機車組。同時，由於南翔機務段配屬的東風4B型柴油機車逐漸增多，而固定重聯的東風4E型柴油機車於1995年5月投入滬寧線運用，該段需要支配的ND5型機車也相應減少，支配數量由1986年的65臺減少至1995年的30臺。從1986年到2006年的整整二十年之間，ND5型機車一直都是南京東機務段的主力車型。隨著京滬鐵路於2006年完成了電氣化改造，南京東機務段開始配屬韶山4G型電力機車及HXD3型電力機車，而ND5型機車的運用範圍也逐步向華東第二通道轉移。為了緩解和分流貨運能力極度緊張的京滬鐵路，京九鐵路、阜淮鐵路、淮南鐵路、皖贛鐵路、宣杭鐵路和水蚌鐵路組成了由華北進出華東的第二通道。2006年起，上海鐵路局根據鐵道部安排，將原用於津浦線、滬寧線的ND5型及東風8B型機車轉投華東第二通道運用。上海鐵路局原本計劃將華東第二通道所使用的ND5型機車統一配屬給合肥機務段，但由於石德鐵路電氣化後貨物列車牽引定數提高到5000噸，以及京九鐵路北段，除了從南京東機務段轉配的ND5型機車之外，也包括了許多從濟南西機務段和大連機務段抽調的機車，高峰時期阜陽及合肥機務段運用的ND5型機車一度多達185臺。2007年3月起，華東二通道正式開行由阜陽北至喬司的4500噸過載列車，並由合肥機務段的ND5型機車擔當牽引任務。當ND5型機車的主要舞臺走向華東第二通道之後，南京東機務段餘下的ND5型機車分屬南京東運用車間、南京北運用車間和蚌埠運用車間。南京東運用車間的ND5型機車主要用於牽引寧蕪鐵路南京東至蕪湖東的貨物列車、京滬鐵路南京東至常州東的摘掛貨物列車，以及用於南京周邊地區的調車及小運轉作業。南京北運用車間的ND5型機車主要擔當寧啟鐵路南京東至海安的貨物列車。而蚌埠運用車間的ND5型機車則主要用於牽引符夾鐵路蚌埠東至青龍山、水蚌鐵路蚌埠東至合肥東的貨物列車，以及京滬鐵路徐州北至蚌埠東、蚌埠東至南京東沿線的摘掛貨運任務。在春運等客運機車緊張時期，ND5型機車亦會臨時擔當蚌埠—淮南、蚌埠—合肥以及蚌埠—阜陽區段的旅客列車牽引任務。2014年起，上海鐵路局已開始逐步報廢部分車況欠佳的ND5型機車。2017年，隨著華東二通道北段的阜淮鐵路和淮南鐵路完成電氣化改造，南京東機務段和徐州機務段調撥了部分HXD2B型電力機車給合肥機務段，並從合肥機務段抽調部分ND5型機車到南京東機務段，用於汰換狀況欠佳的ND5型機車。2019年初，上海鐵路局再次調整機務佈局，並加快淘汰報廢日漸老化的ND5型機車，南京東機務段蚌埠運用車間接收從徐州機務段和合肥機務段轉配的東風8B型機車，用以替換ND5型機車。同時，南京東機務段和合肥機務段共同擔當寧蕪鐵路直通貨物列車牽引任務，合肥機務段蕪湖東運用車間的HXN5型柴油機車直通南京東，南京東機務段乘務員開始學習運用HXN5型機車，ND5型機車的運用範圍進一步縮小。2020年5月起，南京東機務段的ND5型機車不再擔當幹線貨運的牽引任務，但仍然活躍於南京城北環線、林浦支線、寧蕪線的小運轉任務，以及上海局集團各車站的調車作業。2021年4月21日起，ND5型機車正式退出了寧蕪線古雄小運轉、城北環線堯化門小運轉，該地小運轉任務改由南京東機務段的東風8B型機車擔當。濟南鐵路局.1984年10月，濟南鐵路局濟南西機務段配屬首批ND5型機車，配屬數量於1985年為79臺，至1986年進一步增加至95臺。濟南西機務段的ND5型機車主要擔當津浦鐵路德州至濟南西、濟南西至徐州區間的貨物列車牽引任務，替換了原來使用的東風4型柴油機車和前進型蒸汽機車。1985年1月起，由於機車牽引能力增加，因而取消了濟南西至泰安之間下行貨物列車的補機，濟南西—兗州—徐州北之間的牽引定數由上行2900噸、下行3500噸提高至上行3200噸、下行3700噸。1994年，ND5型機車開始擔當濟南西至南倉的直通貨物列車長交路，開行對數由最初每日5對陸續增加至22對。1995年，為緩解運輸能力接近飽和的津浦鐵路，濟南西至徐州北間每日開行8對5200噸過載貨物列車，並由ND5型機車重聯牽引。2001年，濟南西機務段ND5型機車擔當的濟南西至南倉間貨運長交路，部分列車的牽引定數由單機4000噸提高到雙機5000噸。2002年，濟南西機務段配屬東風8B型柴油機車，擔當濟南西至南倉間的部分過載貨物列車牽引任務。2004年，濟南西至徐州北的直通貨物列車由單機牽引4000噸提升至雙機牽引5000噸。2006年7月起，濟南西機務段的ND5型機車擔當濟南西至豐臺西的5000噸過載直通貨物列車，替換下來的東風8B型機車投入到膠濟鐵路使用，當時濟南西機務段配屬多達141臺ND5型機車。2006年下半年，京滬鐵路電氣化之後濟南西機務段開始配屬韶山4G型及HXD3型電力機車，京滬線部分貨物列車實行電力機車長交路佈局調整，濟南西機務段的ND5型機車逐步調往上海鐵路局並投入華東二通道運用。2011年4月，濟南鐵路局最後一臺ND5型機車被調出。北京鐵路局.1984年11月，北京鐵路局豐臺機務段開始配屬ND5型機車，除了用於牽引京山鐵路豐臺西至南倉、京廣鐵路豐臺西至石家莊、京原鐵路豐臺西至靈丘的貨物列車之外，亦擔當豐沙鐵路豐臺西至沙城和京包鐵路沙城至大同段的晉煤外運過載列車牽引任務，並由張家口機務段支配運用。與此同時，鐵道部選擇了晉煤外運北通道中的豐沙大鐵路和京秦鐵路，進行了組合式過載煤炭列車的運轉試驗。1985年3月20日起，北京鐵路局正式開行大同至秦皇島的7400噸過載組合列車，即是將兩列3700噸列車合併成一列執行，列車固定編組為90輛C62A型敞車，前部和中部各有一臺ND5型機車牽引，列車從大同西站出發直達秦皇島東站，煤炭卸車後原列空車返回大同，實行三個機務段跨段輪乘的乘務制度，其中大同至張家口南段由張家口機務段司機值乘，張家口南至雙橋段由豐臺機務段司機值乘，雙橋至秦皇島東段由南口機務段司機值乘。過載組合列車開行初期為每日1對，同年5月1日起增加至每日5對。1986年4月1日，過載組合列車正式納入列車執行圖，每日開行6對。過載組合列車不僅大幅增加了晉煤外運能力，並且為後來大秦鐵路開行過載單元列車累積了經驗。1985年1月，豐沙大鐵路電氣化改造工程竣工，開始了內燃牽引轉向電力牽引的過渡階段，豐臺機務段的ND5型、ND4型柴油機車和豐臺西電力機務段的韶山1型電力機車共同擔當豐臺西—張家口南—大同的貨物列車牽引任務。1986年，豐臺機務段增配第二批ND5型機車，替換下來東風4型機車轉配給保定機務段；同年，靈丘機務段配屬25臺ND5型機車，擔當原平至靈丘的貨物列車牽引任務，上行牽引定數由3500噸提高至3800噸。1987年至1990年間，隨著從法國進口的8K型電力機車大量配屬豐臺西電力機務段，北京鐵路局的ND5型機車逐步調出，配屬數量由1986年的135臺減少至1988年的87臺，到了1991年減少至79臺。1992年，靈丘機務段增配新造的東風4B型柴油機車，該段所屬的ND5型機車全部調出，分別轉配南京東機務段20臺、濟南西機務段7臺、大連機務段3臺。至1994年末，北京鐵路局僅餘下42臺ND5型機車，主要用於京原鐵路。1999年，隨著豐臺機務段增配東風4C型、東風4D型貨運機車，北京鐵路局的最後11臺ND5型機車全部調往上海、瀋陽、濟南鐵路局。瀋陽鐵路局.1986年8月，瀋陽鐵路局大連機務段配屬ND5型機車41臺，主要目的是為疏通大連港及大連鐵路樞紐、減少積壓貨物和提高海鐵聯運能力。ND5型機車在大連機務段投入運用後，替換了原來使用的前進型蒸汽機車，主要擔當沈大鐵路大連至大石橋間的貨物列車的牽引任務，列車牽引定數為3200噸。1987年，大連機務段增加ND5型機車的跨段繼乘範圍，貨運交路由大連至大石橋延伸至蘇家屯，用34臺ND5型機車擔當38對直通貨物列車的牽引任務，創造了ND5型機車日車公里846公里的全國最高紀錄；同時，蘇家屯至大石橋區間的貨物列車牽引定數由3200噸提高到4000噸，大連至大石橋區間的牽引定數由3200噸提高至3300噸。截至1998年底，瀋陽鐵路局擁有共75臺ND5型機車，分別配屬大連機務段、蘇家屯機務段和瓦房店機務段。2001年4月，沈大鐵路完成電氣化改造後，大連機務段開始配屬韶山4G型電力機車，逐步替代ND5型機車擔當沈大線直通貨物列車牽引任務。此後，瀋陽鐵路局的ND5型機車逐漸退居二線，活躍於大連鐵路樞紐、沈丹鐵路和沈大鐵路沿線車站的調車及小運轉任務，包括旅順支線、營口支線、金莊鐵路、金窯鐵路、遼溪鐵路、溪田鐵路和港口專用線等支線鐵路。2006年至2011年間，大連機務段的部分ND5型機車被調往上海鐵路局並投入華東二通道運用。經濟效益.ND5型機車在中國鐵路主要幹線投入運用後，產生了可觀的社會經濟效益。ND5型機車的牽引效能遠高於同時期國產的東風4B型柴油機車，根據技術經濟計算，ND5型機車在12‰限制坡道上可以牽引3200噸，而東風4B型機車只能牽引2700噸，換言之改用ND5型機車之後的線路透過能力比東風4B型機車增加18%左右。與東風4型機車相比，ND5型機車的萬噸公里燃油消耗量降低了20%左右，但牽引能力卻相當於1.25～1.4臺東風4型機車。此外，為了充分發揮ND5型機車行駛時間長和檢修間隔週期長的特點，機務段相繼實施乘務制度改革，以長交路、輪乘製取代了過往沿用的包乘制，減少了直通貨物列車的機車摘掛次數，縮短了機車週轉時間、中間站及段內停留時間。由於貨物列車牽引定數和運用效率的上升，機車日產量、貨運週轉量及經濟效益亦相應提高。ND5型機車投入運用的第一年，津浦鐵路運量增加8.6%，滬寧鐵路運量增加11.3%，高於當時全國鐵路貨運量增長的5.2%。若將運量增長按全國鐵路平均收入率計算，ND5型機車單單首年便為上海鐵路局帶來了1.08億元人民幣的收益。1985年，ND5型機車的日產量比全國鐵路機車平均日產量高92%，南京東機務段更創造了日產180萬噸公里的全路最高水平。至1980年代末，ND5型機車透過近五年的使用期，基本上已經收回了當初的投資。運用部門根據實際使用經驗，普遍認為ND5型機車耗油低但牽引力大，機車設計合理、運用可靠、維護方便，主要部件例如柴油機、牽引電動機、渦輪增壓器、輔助傳動裝置等都具有優異的可靠性，機車上各個系統設有多種型別的安全保護裝置，故障發生後能透過燈號通知司機並自動採取相應措施，機車還可以利用電阻制動裝置進行自負荷試驗，只需用萬用表在電子外掛板上量度相關電子元件的電壓值，作簡單換算後即可得到柴油機輸出功率、油水溫度等28項效能資料，其便利程度遠超同時期的國產機車。ND5型機車的引進不僅有效緩解了當時中國鐵路對牽引動力的迫切需求，並且大大加速了中國鐵路幹線牽引動力內燃化。作為中國鐵路史上數量最大的進口機車車型，ND5型機車於1987年全部交付之後，佔了當時全國內燃機車保有量近十分之一，這些機車投入津浦、豐沙、京原鐵路使用後，置換出來的東風4型機車得以被調往京廣、浙贛鐵路等其他急需柴油機車的幹線運用。除此之外，ND5型機車的到來及時填補了中國機車車輛工業製造能力的缺口，使大連機車車輛廠能夠在生產東風4B型貨運機車的同時，還有餘力發展和生產東風4B型客運機車，以解繁忙幹線旅客列車擴大編組的燃眉之急。技術轉讓.根據中國與通用電氣於1983年10月簽訂的 《關於機車牽引應用裝置技術轉讓合同》，中國從通用電氣公司引進ND5型機車的同時，通用電氣公司向中方轉讓該型機車10種關鍵部件的製造技術，包括牽引電動機、牽引發電機、電子控制系統、空氣濾清器、牽引齒輪、柴油機增壓器、汽缸套、活塞環、噴油泵、噴油器等，涉及技術轉讓合同的工廠包括大連機車車輛廠、永濟電機廠、資陽機車廠、戚墅堰機車車輛廠、大同機車廠等七家企業。該技術轉讓合同經中美雙方政府批准後隨即生效，商定中方派出技術人員前往美國接受培訓，通用電氣公司亦派出技術專家來華教學和指導，中方按照美方提供的圖紙和工藝技術進行試製生產。1984年3月至4月，鐵道部工業總局派出代表團赴美，除了在通用電氣運輸系統分公司伊利工廠商談技術轉讓細節和互派人員計劃外，並前往分佈在美國八個州的機車零配件製造企業參觀考察。1987年8月至1991年6月，從通用電氣引進的機車關鍵部件製造技術全部完成了產品試製，並獲得了通用電氣公司簽署的合格證書。這次技術引進的重點為通用電氣的機車電傳動系統，ND5型機車上這些產品的優點恰恰就是當時中國國產機車的技術薄弱環節。當時中國國產柴油機車與國際先進水平的最大差距，表現在機車持續牽引力和最大恆功率速度兩個方面。以東風4型為代表的國產電傳動柴油機車，最大的不足在於恆功率速度範圍狹窄，柴油機功率無法被充分利用，影響高速區持續牽引力的發揮，而通用電氣柴油機車的主要特色，便是較大的恆功率調速範圍以及完善的恆功率勵磁控制系統。1983年起，通用電氣公司向永濟電機廠轉讓ND5型機車電機電器製造技術，並向株洲電力機車研究所轉讓了機車恆功率勵磁和防空轉系統的製造技術。永濟電機廠參考通用電氣5GTA24A3型牽引發電機，研製了為東風6型機車配套的JF202型牽引發電機，以及為東風11型機車配套的JF204C型牽引發電機。永濟電機廠透過對通用電氣5GE752AF8型牽引電動機的國產化，研製了為東風6型及東風10D型機車配套的ZD108型牽引電動機，後來並在此基礎上進一步研製了ZD106和ZD109系列牽引電機。株洲電力機車研究所引進了恆功率勵磁控制技術後，將其應用於東風9型柴油機車的電子恆功勵磁裝置。中國與通用電氣公司於1985年簽訂進口第二批ND5型機車的銷售合同時，亦簽訂了關於合作改進東風4型柴油機車、建立進口柴油機車大修點以及機車製造管理培訓的技術轉讓合同。1985年起，大連機車車輛廠和通用電氣公司開始合作研製東風6型柴油機車，機車設計效能指標是以通用電氣Dash 8系列的C39-8型柴油機車為參考物件，透過採用由中美合作設計製造的電力傳動系統和微機控制系統，使其牽引效能、經濟效能和運用可靠性達到1980年代世界先進水平。同時，美國還向中國提供管理技術課程，授課主要內容包括企業生產管理、財務管理，專案管理、資訊管理和質量控制等，並學習使用IBM PC執行資訊管理工作，中方於1987年選派人員赴美學習資訊管理和進行實習。1989年4月，首兩臺東風6型機車於大連落成出廠並投入試驗。但僅僅兩個月後中國便發生了六四事件，美國政府對中共鎮壓學運發出強烈譴責，並宣佈對華實施一系列經濟制裁。雖然東風6型機車在試驗中表現了非常出色的效能，但隨著中美關係十年蜜月期的結束，加上機車零部件的國產化遇到了種種困難，東風6型機車最終仍無法投入批次生產，成為六四後流產的中美技術合作專案之一。技術特點.總體佈置.ND5型柴油機車是幹線客貨運的六軸柴油機車，機車標稱功率為3,400馬力。在車體底架下面兩臺轉向架之間，吊掛著一個容量為9900升的，以及兩個總容量為915升的主風缸。蓄電池組裝設在右側外走廊靠近司機室一端的下面。司機室內在機車正反兩個執行方向的左側都設有操縱檯，因此室內有前後兩個功能相同的操縱檯和儀表盤。在第一批機車上為兼顧嘹望和操縱的方便，司機操縱檯採用美國柴油機車常見的45°斜置方式，而第二批機車改為中國機車傳統的橫向正面佈置，增加了司機室的空間。司機室地板右側下面設有空氣制動櫃，包括26-L型空氣制動機及相關部件；26-L型制動機具有階段緩解作用，緊急制動時能自動撒砂和切除功率。ND5型機車司機室的操縱效能、舒適程度以及隔音隔熱效果都比國產第二代柴油機車優越。司機室前端設有兩根防撞梁和砂箱，內壁敷設了玻璃纖維隔音材料。第一批機車的司機室前端設有四扇較小的玻璃窗，前窗玻璃採用熱風除霜；第二批機車加大了前窗玻璃以便嘹望，前部砂箱短罩相應降低高度，並改用電熱絲髮熱除霜。此外，司機室內還設有電熱取暖裝置和電風扇，以及供乘務人員使用的電冰箱、電爐灶。第一批機車在交付時更設有廁所，但第二批機車應中方要求取消了廁所，原空間改為安裝三項裝置，即機車自動停車裝置、機車訊號裝置和列車無線排程電話裝置。機車主要電氣控制裝置分別安裝在上下兩個電氣控制室內。電氣上室緊貼於司機室後面，集中安裝了所有低電壓及發熱量較小的電氣控制部件，包括可變電阻、電壓調整器、勵磁顯示屏、故障顯示屏和各種控制和保護功能的繼電器和接觸器等。電氣下室位於司機室左側地板和部分左側外走廊的下面，集中安裝了大部分高電壓及發熱量較大的電氣裝置，包括牽引電動機的並聯接觸器及勵磁接觸器、牽引發電機的電流控制電感器、換向開關、電阻制動開關等。第一批機車的手輪設定在前端短罩右側外面，但來到中國之後運用部門卻發現，該手輪經常被爬上機車玩耍的小孩和閒人扳動，因此從第二批機車開始將手制動裝置改為倒鏈式並移至司機室內，而空氣制動櫃、電氣控制室、動力室亦加裝鎖釦以保安全。動力室內安裝了一套，整流裝置設定在牽引發電機上方。勵磁機和輔助發電機安裝在牽引發電機前端的齒輪箱上，由牽引發電機輸出軸透過齒輪驅動。輔助發電機用於為蓄電池充電；勵磁機除了用於為牽引發電機提供勵磁外，亦作為照明及控制電路供電之用；在柴油機起動過程中，勵磁機和輔助發電機由蓄電池供電，同時作為起動電動機之用。在牽引發電機和電氣控制上室之間，設有一臺由牽引發電機電樞軸驅動的，為牽引發電機、牽引電動機、矽整流裝置等電氣裝置進行冷卻。在柴油機的自由端設有二級空氣濾清系統、機油熱交換器、、冷卻水箱等裝置。位於機車後部的冷卻室內設有冷卻水系統和散熱裝置。ND5型機車的冷卻水系統採用封閉加壓迴圈，在正常情況下不和大氣相通，因而可透過提高水的沸點來提升冷卻效能，柴油機出口冷卻水溫度可達115℃。同時，ND5型機車亦採用了壓風式冷卻和乾式冷卻系統，冷卻室頂部為A字形佈置的六個散熱器單節，下面設有一個直徑為72英寸的冷卻風扇，冷卻風扇由柴油機輸出軸經驅動，轉速根據冷卻水溫度和柴油機轉速自動調節。乾式冷卻系統設有來控制水流，當柴油機停機時散熱器內的冷卻水自動流回水箱，避免低溫環境下冷卻水結冰膨脹導致散熱器損壞。冷卻室車體兩側設有電阻制動裝置，吸入冷卻室的氣流先冷卻制動電阻器，然後經過風扇冷卻上面的散熱器。冷卻室下部設有一臺空氣壓縮機，同樣由柴油機經聯軸器直接驅動。動力系統.ND5型機車裝用一臺通用電氣公司設計製造的7FDL-16型柴油機，這是一款、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9英寸。柴油機機體是由合金鑄鐵製成，採用主副連桿和四螺栓緊固氣缸體總成的結構形式，和並列連桿結構相比不僅縮短了機體長度和簡化了結構，亦改善了機體內部的受力和變形狀況。有別於一般柴油機上氣缸蓋和氣缸體為單獨零件的情況，該型柴油機採用了無緊固螺栓的焊接式鋼氣缸蓋，將氣缸蓋和氣缸安裝在氣缸外套內構成了氣缸體總成，並利用緊固螺栓將每個氣缸體總成固定在機體上，這個設計最早被用於1966年推出的U28C型柴油機車。由於氣缸體總成採用一缸一體的構造形式，任何一個氣缸位置的氣缸體總成都是通用的，故柴油機在安裝和維修保養時顯得特別方便。該型柴油機採用鋼頂鋁裙的組合式活塞，活塞環採用二道氣環和一道油環，活塞採用振盪式油冷，內部設有機油冷卻油腔。柴油機採用主副連桿機構作為動力傳遞機構。曲軸採用合金鋼全纖維鍛造。柴油機的V形夾角內佈置有排氣總管和排水總管，柴油機自由端上部設有一臺GE 7S1616型渦輪增壓器，在其兩側各有一臺增壓空氣中冷器。ND5型機車設有柴油機監控保護系統，提供柴油機低水壓保護、低油壓起動保護、柴油機超速保護、曲軸箱過壓保護、冷卻水及機油過熱保護等功能，並能透過故障顯示屏和柴油機控制板上的燈號顯示機車故障所在，方便乘務人員檢查、維護和迅速排除故障。傳動系統.ND5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六臺並聯連線的直流牽引電動機，透過傳動齒輪驅動。牽引發電機採用十極、三相、他勵的5GTA24A2型同步交流發電機，額定容量為2596千伏安，額定電壓為276伏特，額定電流為5430安培，最大整流電壓為1400伏特，最大整流電流為9600安培，額定轉速為每分鐘1000轉，定子和轉子繞組絕緣等級分別為H級和F級，冷卻方式為自通風式，主發電機淨重為6070公斤，5GTA24A3型牽引發電機與前者的差異為提高了定子和轉子繞組的最大溫升限制。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，機車上設有分為兩組共六臺的FM-464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，每臺矽整流裝置有兩個整流橋臂，每一橋臂有六個並聯的矽二極體，整臺機車共有72個二極體元件，最大直流輸出電壓為1330伏特。牽引電動機採用5GE752AF8型四極直流串勵牽引電動機，額定功率為400千瓦，額定電壓為375伏特，額定電流為1180安培，額定轉速為每分鐘463轉，最高轉速為每分鐘2445轉，定子及電樞絕緣等級為H級，冷卻方式為強迫通風。該型牽引電動機的特點在於可以承受較大的持續電流，併發揮很大的扭矩輸出和牽引力，額定轉矩高達8360牛頓·米，而東風4B型機車所使用的ZQDR-410型牽引電動機，額定電流為800安培，額定轉矩僅為6027牛頓·米。為了擴大機車的恆功率速度範圍，ND5型柴油機車的電傳動系統採用了牽引電動機固定全並聯及全磁場調壓、牽引發電機雙定子繞組串並聯轉換的設計。同步發電機具有兩組獨立且相同的三相定子繞組，分別與兩組三相橋式全波整流裝置相連，並根據機車速度自動控制串並聯轉換接觸器開關。當機車執行速度低於64公里/小時，兩組並聯輸出使牽引發電機發出較大的電流和較低的電壓，使牽引電動機能輸出較大的扭矩；當機車執行速度達到64公里/小時以上，兩組繞組改為串聯連線使牽引發電機發出較高的電壓和較小的電流，牽引電動機從而能達到較高的轉速。這樣就可以提高牽引發電機調壓比，而無須對使用牽引電動機實施磁場削弱，使ND5型機車在持續速度範圍內都能實現恆功率控制，同時避免了因磁場削弱而帶來的直流電動機換向惡化的問題。相比之下，同時期的東風4B型柴油機車的恆功率速度範圍只有21.6～73.1公里/小時，一旦超過這個速度後傳動裝置就無法充分利用柴油機發出的功率，導致牽引功率急劇下降。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，制動功率為3,130馬力內保持基本恆定的制動力。此舉大大提升了低速情況下的電阻制動效能，當ND5型機車在平道上單機執行時，僅用電阻制動就可以使機車停下。此外，電阻制動和空氣制動系統還設有聯鎖裝置，在電阻制動時無法使用單獨制動閥對機車施行空氣制動以免擦傷輪對，但仍可以使用自動制動閥對列車施行空氣制動。控制系統.ND5型機車設有完善的電子控制系統，主要由恆功率勵磁控制系統，檢測牽引發電機的輸出電壓與電流，然後饋入一個乘法器將兩個訊號相乘得出對應牽引發電機輸出功率的訊號電壓，再將這個訊號電壓與對應於某個司機操縱手柄位置下的基準電壓進行比較。當發電機功率與規定的恆功率值不符時就產生了偏差訊號電壓，然後透過脈寬調製器和電晶體斬波器去控制勵磁機的勵磁電流，從而改變牽引發電機的功率。除此之外，CHEC系統還包括了電阻制動狀態下的調節功能，其電路原理和牽引狀態下相似，給定訊號變成了對應於某個電阻制動級位下的制動電流和勵磁電流，利用檢測訊號和給定訊號經運算放大器比較後的輸出訊號來控制電晶體斬波器，以此控制牽引電動機的勵磁電流和制動電流。“警哨”粘著控制系統是透過檢測機車輪對的速度、速度差及加速度，從而判斷輪對是否發生，並根據空轉或滑行的程度自動採取相應的粘著修正措施，包括撤砂、比例降功率、部分降功率、切除勵磁這四種方式，由於它能像哨兵一樣監控和改善輪軌粘著狀況而得名。與通用電氣Dash 7系列、易安迪Dash 2系列柴油機車一樣，ND5型柴油機車也是1970年代柴油機車電子控制系統的典型代表。控制系統大量採用由積體電路和運算放大器組成的類比電子電路和邏輯閘電路，CHEC系統和“警哨”系統的所有電子元件都分別裝30塊電路板外掛上。CHEC系統不僅能夠快速且準確地使牽引發電機達到恆功率狀態，從而改善恆功率控制系統的靜態和動態特性，系統還引入了多種調整修正訊號和反饋訊號，使得系統對各種複雜多變情況都能迅速作出反應，從而最大程度上發揮其牽引力。轉向架.ND5型機車的軸式為Co-Co，走行部為兩臺相同的FB-3型三軸浮動搖枕轉向架。車體底架透過24英寸大直徑心盤與搖枕剛性連線，搖枕透過四個橡膠堆坐落在轉向架構架上，使搖枕相對於構架是浮動的。這個承載式心盤除了承受機車重量的垂直載荷外，還傳遞車體和搖枕之間水平方向的牽引力和制動力；而搖枕和構架之間的牽引力和制動力，則透過構架橫樑和搖枕上的牽引座來傳遞。彈簧懸掛裝置分為一系和二系懸掛兩部分，一系懸掛為軸箱與構架之間的軸箱圓彈簧組，位於軸箱體上方構架側梁箱形斷面內，每個轉向架並裝有兩個摩擦式垂向減震器；二系懸掛為轉向架構架與浮動搖枕之間的四個橡膠堆旁承，在垂直和橫向方向都能產生彈性位移；懸掛裝置的彈簧總靜撓度為129.82毫米。牽引電動機採用軸懸式驅動方式和單邊齒輪傳動，牽引電動機的一側透過抱軸瓦剛性地支承在車軸上，另一側透過橡膠元件和拉桿懸掛在轉向架構架上，齒輪傳動比為82：21。牽引電動機為兩順一逆方式佈置，缺點是粘著重量利用率較低，機車正向執行時粘著重量利用率可達83.6%，但反向執行時粘著重量利用率只有68.6%。ND5型機車採用26-L型空氣制動機，基礎制動方式為單側槓桿踏面制動，每臺轉向架的構架側梁設有四個9英寸直徑制動缸，並透過槓桿機構使閘瓦抱輪產生制動作用，採用耐磨塑膠合成閘瓦，並設有閘瓦間隙調整器。外觀工作.在韓國製作的動畫“띠띠뽀 띠띠뽀 ”中，將出現以對該機車的第一次批評為原型的分別名為“토니”和“슈퍼 Z”的角色，但軸的排列方式為B'o-B'o。與實際車輛有所不同的產品，例如前聯結器是可伸縮的，並且省略了側門板。