東風10DD型柴油機車

東風10DD型柴油機車。發展歷史.東風10DD型.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。面對競爭日趨激烈的工礦調車機車市場，大連機車車輛廠的自銷機車銷量比例日益增加，並且一些地方鐵路和工業企業亦希望採購功率更大的調車機車。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，大連機車車輛廠決定在東風5B型柴油機車的基礎上，開發研製裝用12V240ZJD型柴油機的東風10DD型調車機車；與此同時，大連機車車輛廠還在東風4D型柴油機車的基礎上，開發研製裝用16V240ZJD型柴油機的東風4DD型調車機車，進而形成了東風5B型柴油機車三種不同功率等級的調車機車產品系列。1999年1月15日，大連機車車輛廠召開東風10DD型調車機車設計評審會議；1月19日，工廠下達了東風10DD型調車機車設計任務書。同年5月，東風10DD型1001號機車在大連機車車輛廠落成。同年，首兩臺東風10DD型機車分別交付陝西省西延鐵路公司和河南省焦作電廠使用。東風10DD型柴油機車是按照地方工礦企業需要而設計的調車機車，適合在坡度大、曲線多的地方鐵路上執行調車編組及小運轉作業。機車採用一臺裝車功率為3,000馬力的12V240ZJD型柴油機，牽引傳動系統與東風4D型柴油機車大致相同，採用TQFR-3000E型同步發電機、GTF-5000/1250型矽整流機組、ZD109B型直流牽引電動機，東風10DD型機車並配備了大連機車車輛廠開發的DLC微機控制系統。東風10DDA型、東風10DDB型.自1990年代以來，大連機車車輛有限公司先後推出了多款採用240/275系列柴油機的調車機車產品，包括使用4240ZJ型柴油機的GKD0型柴油機車、使用6240ZJ型柴油機的GKD1型柴油機車、使用8V240ZJ型柴油機的東風5D型柴油機車、使用12V240ZJF型柴油機的東風5B型柴油機車、使用12V240ZJD型柴油機的東風10DD型柴油機車、使用16V240ZJD型柴油機的東風4DD型柴油機車。這些機車主要都是針對特定使用者的特殊要求而設計，開發過程中並未充分考慮到零部件模組化和系列化。由於地方廠礦機車的特點是生產批次小、生產週期短、加裝改造專案多，每個使用者都會根據自身的使用習慣和運用環境提出個性化的要求，因此即使是同一款型號的機車往往也有各異的配置，甚至還衍生出種類繁多、相似卻又不同的車型，例如合九鐵路有限責任公司希望購買一臺以東風10DD型機車為基礎的調車機車，但要求將12V240ZJD型柴油機更換成12V240ZJF型柴油機，並且要使用東風5B型機車的轉向架和東風5D型機車的側門結構，如此一來便成為了東風5BG型柴油機車。使用者每次訂購機車都相當於重新設計新的車型，因而造成工廠生產組織混亂、設計方案複雜、生產成本增加、配件通用性差，使得機車設計開發部門疲於應付，也不利於運用部門的培訓和維護工作。2005年，大連機車車輛有限公司在為鞍山鋼鐵集團公司生產的GKD1A型柴油機車上初步嘗試了模組化設計。調車機車的模組化改進設計將結構、部件、系統整合為模組，力求使各種調車機車技術標準統一，提高機車部件的通用互換性，節省生產工序和設計成本，並可根據客戶的特定要求，選擇不同的模組和機組，組合成為滿足客戶要求的機車產品。2006年，大連機車車輛有限公司吸取GKD1A型柴油機車的成功經驗，決定在市場需求較大的東風10DD型調車機車之基礎上進行重新設計，開發研製新一代的東風10DD型模組化機車。模組化機車將機車上部車體分為制動部件室、司機室、電氣室、傳動室、動力室、冷卻室和輔助室七大模組，每個獨立模組均使用螺栓固定於車體底架上，並參照鐵道部對新造機車的規範化要求重點改良了柴油機油水管路、空氣管路、電氣佈線、標準化司機室等方面的設計，制動系統制動部件和行車安全監控裝置達致整合化。東風10DD型模組化機車有兩種輔助傳動系統可供選擇。採用交流輔助傳動方案的機車被稱為東風10DDA型柴油機車，轉向架牽引電動機通風機和冷卻風扇均由交流電動機驅動。採用機械—靜液壓傳動方案的機車被稱為東風10DDB型柴油機車，輔助系統的驅動方式與東風4B型柴油機車基本相同，冷卻風扇由靜液壓馬達驅動。兩種機車均採用JF208A型三相無刷勵磁同步發電機，機車控制系統採用ADLC微機控制系統及可程式設計邏輯控制器。制動裝置也可選用設有手制動機構、鑄鐵閘瓦的基礎制動裝置，或者採用設有彈簧停車機構和高摩合成閘瓦的單元制動裝置。2007年5月，大連機車車輛有限公司試製出首臺東風10DDA型0126號機車，同年7月交付秦皇島港股份有限公司鐵運分公司使用。東風10DD型機車應用模組化設計後，大幅節省了機車設計、生產工序及生產週期，機車設計週期由以前的5個月縮短到2個月，而實際生產週期亦縮短到10至15天之內。東風10DD型機車的市場定位介乎於北京二七機車的東風7G型柴油機車和資陽機車的東風12型柴油機車之間。由於東風10DDA、東風10DDB型機車有一定的價格差距，追求價效比的地方廠礦企業大多傾向購買價格較低的東風10DDB型機車。運用情況.中國國內.截至2021年6月，中車大連機車車輛公司已生產了超過300臺東風10DD型機車鐵路有限公司、中鐵一局赤峰鐵路運輸公司、中鋁物流集團中部國際陸港有限公司、中鋁山西新材料有限公司、江蘇新海發電有限公司、河南大有能源股份公司、開灤集團鐵運公司、山西潞安化工集團、雲南天達化工實業、天馳物流有限責任公司。出口機車.2008年，因應中國鐵建股份有限公司在沙烏地阿拉伯的鐵路建設專案需要，中國鐵建公司向大連機車車輛公司訂購了5臺東風10DDB型柴油機車。這批機車根據中東地區的使用環境進行了區域性改進，適於熱帶高溫、高風沙運用環境，各種零部件能適應-40℃~+55℃的環境溫度，輪對採用符合沙烏地阿拉伯鐵路標準的輪緣踏面。2009年3月，5臺東風10DDB型機車在大連港裝船啟運。2010年，中國鐵建公司再度向大連機車車輛公司訂購2臺東風10DDB型柴油機車。兩批共7臺東風10DDB型機車交付中國鐵建旗下的中鐵十五局集團沙特公司、中鐵十八局集團沙特公司使用，參與、麥加—麥地那高速鐵路等鐵路修建專案。2013年3月，與中國北方工業公司旗下的北方國際合作股份有限公司簽訂合同，向中國南車集團、中國北車集團訂購用於亞吉鐵路的鐵路機車車輛，包括35臺HXD1C型電力機車、6臺東風10DDB型柴油機車、30輛25G型鐵路客車和1100輛鐵路貨車，合同金額達2.59億美元，由中國進出口銀行提供融資支援。大連機車車輛公司根據當地的運用環境為這批東風10DDB型機車作出改進，取消了機車預熱系統及冷卻水外迴圈系統，並在機車電氣間頂部安裝了雙層頂蓋結構。2015年12月，6臺東風10DDB型柴油機車運抵吉布提港並交付衣索比亞鐵路公司，這批機車用於亞吉鐵路幹線小運轉以及吉布提港的調車作業。2020年5月，中國土木工程集團有限公司向中車大連機車車輛公司訂購供11臺柴油機車，其中包括4臺東風10DDB型機車、3臺東風4DH型柴油機車，用於中國土木工程集團公司在阿聯酋承包的二期建設工程。4臺東風10DDB型機車於2021年1月19日運抵阿聯酋，交付中國土木工程集團有限公司阿聯酋分公司使用。技術特點.總體佈置.基本結構.東風10DD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2,550馬力，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。東風10DD型機車的車體底架長度為17,800毫米，車鉤中心線間距為18,800毫米；東風10DDA型、東風10DDB型模組化機車的車體底架長度為18,900毫米，車鉤中心線間距為19,900毫米。模組化和非模組化機車的車體寬度均為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5,000升的，燃油箱左右兩側設有鉛酸蓄電池組，燃油箱前後兩端各有一個總風缸。裝置佈置.非模組化機車.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4DD型調車機車相同，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。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；在牽引電動機通風機上面還設有主整流櫃和勵磁整流櫃。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，以及兩個直徑為1,400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，分別為冷卻柴油機的高溫冷卻水系統。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等。輔助室內設有兩臺NPT5型電動空氣壓縮機。空氣制動裝置採用JZ-7型空氣制動機。模組化機車.模組化機車從前到後依次為制動室、司機室、電氣室、傳動室、動力室、冷卻室、輔助室，其中制動室方向為短罩端。機車車架、車體各室等設計均被設計成具有各種不同的使用功能、介面介面、技術條件的模組化部件，可以根據客戶特定的條件選用不同的模組，但各種模組的介面介面和鋼結構完全相同，各室與車架透過連線座與螺栓連線。傳動室、動力室和輔助室頂部設有可拆式頂蓋，側牆亦設計成可拆卸式以便維修車內部件。司機室、冷卻室和電氣室設計成可以整體吊裝的模組。車體底架中梁採用魚腹式結構、邊梁採用壓型梁結構，以提高車體底架的整體剛度。制動室設有空氣制動系統的各種閥類和行車安全裝置等。司機室按鐵道部規範化調車機車司機室設計，可按使用者需要設有一個或兩個司機操縱檯，在靠近電氣室一側的端牆還設有通向電氣櫃的檢修門。電氣室內採用了電器櫃與車體設計成一體的獨立拆裝結構，不同功能的電氣部件模組組裝完畢後才安裝到電氣室鋼結構上。傳動室內設有一臺由柴油發電機組輸出端經萬向軸驅動的起動變速箱，並透過起動變速箱分別驅動起動發電機、交流輔助發電機、後轉向架牽引電動機通風機。輔助室內設有兩臺空氣壓縮機、空氣冷卻器、油水分離器等。東風10DDA型機車採用交流輔助傳動系統，機車上設有一臺經起動變速箱驅動的交流輔助發電機，牽引電動機通風機的交流電動機直接由交流輔助發電機驅動，而冷卻風扇的交流電動機則經由交流輔助電器控制櫃控制的逆變器變頻驅動。東風10DDB型機車則沿用非模組化機車的機械—液壓輔助傳動系統，啟動變速箱透過彈性柱銷聯軸節分別帶動起動發電機、牽引電動機通風機，而靜液壓變速箱則驅動靜液壓馬達來帶動冷卻風扇。柴油機.東風10DD型機車裝用一臺由大連機車車輛工廠製造的12V240ZJD型柴油機，屬於240/275系列柴油機產品之一。該型柴油機是在16V240ZJD型柴油機基礎上發展而成12氣缸機型，吸收了大連機車車輛廠與英國裡卡多公司的技術合作成果，並應用了部分為16V240ZJE型柴油機設計的零部件。與16V240ZJD型柴油機相比，12V240ZJD型柴油機除了氣缸數量減少之外，其高度和寬度尺寸亦有所縮減，以便適應機車重量限制的要求。在1996年面世的東風10F型柴油機車亦採用了該型柴油機，而在東風10DD型機車上則進一步按鐵道部規範化設計標準改善了柴油機油水管路的設計。12V240ZJD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，平均有效壓力為1.819兆帕，UIC標定功率為3,200馬力。柴油機採用鋼製鑄焊結構機體、組合式鋼頂鋁裙活塞、稀土合金曲軸、合金鍛鋼，配備兩臺由天津機輛軌道交通裝備公司製造的ZN250型增壓器。非模組化機車的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。模組化機車則借鑑了東風4D型準高速客運機車的經驗，將第一級改為過濾效果更佳的油浴式過濾網。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。傳動系統.東風10DD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10DD型機車的主發電機、矽整流機組、牽引電動機、起動發電機和勵磁機型號均與東風4D型柴油機車相同。牽引發電機.非模組化機車的牽引發電機採用永濟電機廠製造的TQFR-3000E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5,100公斤。與東風4B型柴油機車採用的TQFR-3000型同步牽引發電機相比，TQFR-3000E型牽引發電機具有較大的恆功調壓比，可以有效降低牽引電動機的磁場削弱深度。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。模組化機車則採用與東風7G型柴油機車相同的JF208A型三相無刷勵磁凸極同步發電機，它是在TQFR-3000E型發電機的基礎上，利用內建式旋轉整流裝置及勵磁機代替了外接式勵磁機，從而簡化了主發電機的勵磁系統，其效能與TQFR-3000E型發電機完全相同。發電機轉子上設有主發電機的勵磁繞組和勵磁機的三相電樞繞組，而勵磁機的勵磁繞組則設在主發電機定子上。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，定子及轉子絕緣等級均為H級，冷卻方式為徑向自通風式，主發電機淨重為5,500公斤。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。機車使用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。牽引電動機.牽引電動機採用ZD109B型，兩者的電氣引數和製造工藝基本相同，同樣吸收了在引進ND5型柴油機車時通用電氣向永濟電機廠轉讓的牽引電動機制造技術，例如壓型焊接機座、定子整體壓型線圈等，從而提高了額定電流和額定轉矩，大幅改善了機車持續牽引特性和恆功率範圍。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%。控制系統.東風10DD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10DD型機車的微機控制系統。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實時控制系統。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、TFT彩色液晶顯示屏及電源供應器部分組成。系統主機採用-{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。模組化機車使用名為“先進內燃機車控制器”構成，同樣以英特爾80C196微處理器作為核心。與以往的DLC系統相比，ADLC系統增加了防空轉和滑行控制、交流輔助發電勵磁控制、冷卻風扇電源逆變器變頻控制等功能，並採用了新研製的可程式設計邏輯控制器以簡化控制程式。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。標配的踏面制動裝置為帶閘瓦間隙自動調節器、高磨合成閘瓦、彈簧停車制動器的踏面制動單元，同時亦備有帶閘瓦間隙自動調節器、鑄鐵閘瓦、為手制動裝置的單側單閘瓦槓桿制動方案供使用者選擇。轉向架並設有輪緣潤滑裝置。