NY7型內燃機車

NY7型內燃機車是西德亨舍爾公司於1970年代為中國鐵路設計製造的液力傳動內燃機車車型之一。該型機車是採用雙機組設計的幹線貨運機車，設有兩套相同而又互相獨立的動力傳動機組，車上裝有兩臺MTU MA 12V 956 SB10高速柴油機，以及兩臺福伊特L820rU型液力傳動裝置，機車最大速度為120公里/小時，機車名義功率為5400馬力，最大運用功率為5000馬力。除了柴油機型號和個別配件稍有不同，其他如車體結構、裝置佈置、輔助機組、傳動裝置、走行裝置等部分皆與NY6型柴油機車完全相同。NY7型機車總數共計20臺，曾先後配屬過山海關機務段、靈丘機務段、北京內燃機務段。發展歷史.引進背景.1967年，中國為了引進西德液力傳動柴油機車的先進技術，引進四臺由亨舍爾公司製造、以德國聯邦鐵路V320型柴油機車為基礎、根據中國方面訂貨要求而設計的4000馬力液力傳動柴油機車，即NY5型柴油機車，作為自主研製大馬力液力傳動柴油機車的技術樣板。NY5型機車投入運用以後由於效能表現良好，同時為了緩解缺乏大功率柴油機車的局面，中國於1970年決定再次向亨舍爾公司訂購一批功率更大的液力傳動柴油機車。1970年夏季，中德雙方進行了為期三個月的貿易和技術談判，確定了機車的技術條件。1970年7月，中國技術進出口總公司代表中華人民共和國鐵道部，與西德亨舍爾公司正式簽訂了30臺大功率液力傳動柴油機車的訂單，合同總價值超過8000萬西德馬克，這也是繼1958年埃及向亨舍爾訂購總值1億馬克的柴油機車之後，十二年來西德機車車輛製造業收到的最大一張出口訂單。根據中國提出的訂貨要求，新機車是以NY5型機車為基礎、設計速度為120公里/小時的幹線貨運機車，在技術條件允許的情況下儘量提高機車功率和牽引力。這批機車號稱當時世界上單機功率最大的液力傳動柴油機車，原計劃全部裝用MTU MA 12V 956系列柴油機，機車標定功率為5400馬力。然而，MTU MA 12V 956 TB10型柴油機雖然是當時西德能夠提供的功率最大的機車用柴油機，但該型柴油機未經詳盡的運用試驗就投入批次生產，並且大量裝用於德國聯邦鐵路218型柴油機車上，因此運用初期柴油機常常發生故障，不能用於出口產品。同時，MTU公司正忙於查詢缺陷和作出修改，作為改進型的MTU MA 12V 956 SB10型柴油機遲遲未能定型生產。鑑於中國要求的交貨時間較為緊迫，經協商後決定先行交付10臺裝用MTU MB 16V 652 TB10型柴油機的機車，該型柴油機雖然功率較小但技術成熟可靠，被廣泛裝用於德國聯邦鐵路216型、215型、217型柴油機車。這批機車在中國鐵路系統內被定型為NY6型柴油機車，機車標定功率為4600馬力，在亨舍爾公司的內部設計代號為DHG 4600，機車生產序號為31621～31630。而訂單中的其餘20臺機車則仍然裝用MTU MA 12V 956 SB10型柴油機，機車標定功率為5400馬力，在中國鐵路系統內被定型為NY7型柴油機車，在亨舍爾公司的內部設計代號為DHG 5400，機車生產序號為31631～31650。NY6型機車與NY7型機車相比，除了柴油機型號和相關配件不同之外，其他如車體結構、裝置佈置、輔助機組、傳動裝置、走行裝置等部分皆完全相同，因此兩者實際上是不同功率等級的同型機車，因此它們亦擁有連續的機車編號，車號分別為0001～0010、0011～0030。運用歷史.NY7型柴油機車由位於德國黑森州卡塞爾的亨舍爾機車工廠組裝，機車完成出廠驗收試驗後在漢堡港裝船啟運，並於1972年中陸續運抵中國塘沽新港，至同年12月全部機車交付完畢。1972年8月，NY7型內燃機車配屬錦州鐵路局山海關機務段使用，與東方紅1型內燃機車共同成為當時沈山鐵路的主力客運機車，擔當沈山鐵路山海關站至瀋陽站間的旅客列車牽引任務。NY7型機車在磨合期內亦曾經發生過一些因質量問題造成的故障，例如，NY7型0014號在投入運用不到兩個月便發現均衡梁焊縫出現裂紋，隨後又在另一臺車上發生執行途中均衡梁斷裂的嚴重事故，德國方面一開始不承認是設計問題，認為是機車執行線路質量不好造成，隨後亨舍爾公司派出技術人員來華檢查，最終承認該零部件原設計存在缺陷，同意更換20臺機車上的240套均衡梁。1974年，山海關機務段的其中10臺NY7型機車，轉配屬北京鐵路局太原鐵路分局靈丘機務段，擔當京原鐵路靈丘站至太原北站間貨物列車的牽引任務，至1976年調回山海關機務段。1975年5月以後，山海關機務段又增加了山海關站經由天津站至北京站、山海關站經由天津站至濟南站的旅客快車牽引任務，除了山海關站經由津山鐵路天津站至濟南站區間的三對交路由NY7型內燃機車擔任外，其餘機車交路全部由東方紅1型內燃機車擔任。1980年，NY7型機車在先後配屬靈丘和山海關機務段運用近八年之後，20臺機車中有19臺機車因柴油機曲軸燒瓦而不能運用，主要原因是由於維護保養不當，導致的主軸承油潤間隙異常、機油濾清不良、機油稀釋。1980年4月，所有NY7型機車改配屬北京鐵路局北京內燃機務段，經過對柴油機機體的修理，才使NY7型機車恢復正常運用。自此，NY5、NY6、NY7三種大功率液力傳動柴油機車集中配屬在北京內燃段，並且被機務部門暱稱為“大馬力”。1980年代，“大馬力”機車主要擔當京包鐵路、京承鐵路、京原鐵路、豐沙鐵路等北京周邊山區鐵路幹線的客運牽引任務，其中NY7型機車主要用於牽引京包鐵路北京至大同區段的旅客列車，尤其在京包鐵路南口至青龍橋之間坡度達到33‰的關溝段擔當本務機車和補機，成為八達嶺長城腳下老京張鐵路的一道經典風景。同時，NY7型機車亦成為3/4次國際聯運列車在北京至大同區間的本務機車。2004年9月，隨著K3/4次國際列車北京至大同區間的機車交路轉交南口機務段，NY7型機車牽引國際列車的歷史正式終結。2004年9月8日由北京發車的K3次列車是最後一趟由NY7型機車牽引的國際列車，當日的本務機車為NY7型0012號機車。“大馬力”系列機車從投入運用開始，由於沒有工廠能夠承接大修任務，機車一切修程都由北京內燃機務段承包，段修範圍有些方面甚至已擴大到廠修的範圍，例如柴油機機體的曲軸主軸瓦孔的塗鍍與鏜孔等，但還有些問題是段方無能力解決的，有些重要零部件長期得不到維修保養，對機車執行構成安全隱患。例如因為沒有合適的退輪裝置，車輪大修問題一直未能徹底解決。國產機車一般走行60～70萬公里就需要入廠大修，而許多“大馬力”機車的走行里程已超過300萬公里，但輪對仍然沒有正常進行廠修。除此之外，對於進口機車而言配件供應往往決定機車使用壽命，但國家每年分配用於進口配件的外匯款額非常有限，進口配件的價格逐年上漲，而且某些配件在國外已停止生產，因此配件供應亦是長期困擾著“大馬力”系列機車的另一個問題。1980年代起，氣缸套、預燃室、主軸瓦等開始採用國產配件代替進口配件。1988年8月，為了提高乘務人員對機車維護保養的責任心，北京機務段把“大馬力”機車從輪乘制改為包乘制之後，機車臨修和機破件數明顯減少。1990年代末，NY7型機車開始陸續停運報廢，至2003年之後僅餘下6臺NY7型機車。0030號機車是最後一臺報廢的NY7型機車，於2008年1月正式報廢。而0012、0018號機車是最後兩臺被拆解的NY7型機車，於2013年2月在北京機務段拆解。技術特點.總體佈置.NY7型柴油機車是5400馬力的幹線貨運用液力傳動柴油機車，機車採用全鋼焊接結構的框架承載式車體，焊接在一起的車體和車架共同構成一個剛性的整體承載結構。車底架長度為22,000毫米，轉向架中心間距為12,800毫米，車鉤中心線間距為23,610毫米，車架兩端設有裝有排障器、自動車鉤和。車體部分用輕型鋼結構作為骨架，並在外部敷以薄鋼板作為蒙皮。機車採用雙端司機室、雙側對稱結構的佈置，可根據行車方向由機車任一端司機室操縱機車。為了便於機車執行過程中司機對動力室的巡檢，兩端司機室透過雙側內走廊通道相連，取代了NY5型機車的單側走廊佈置方式。車內裝置佈局採用雙機組對稱佈置，裝有兩套相同而獨立的動力傳動機組，每套機組包括一臺柴油機及傳動裝置，可以根據需要使用其中任何一套或兩套同時工作。車體內部從前端至後端分為第一司機室、第一動力室、傳動冷卻室、第二動力室、第二司機室等五個部分。司機室內設有正副司機操縱檯、電氣控制櫃、空氣制動閥、手制動器手輪等裝置，司機主操縱檯設定在機車前進方向的左側，控制器手輪設有按逆時針方向轉動的31位運轉位，而按順時針方向轉動為16位液力制動位。兩個動力室各裝有一臺柴油機，以及燃油及機油的輸送和加熱等配套裝置。第二動力室內裝有一臺電動的主空氣壓縮機，另外還設有一臺輔助柴油機，用於驅動輔助空氣壓縮機和輔助發電機；第一動力室內還設有一臺預熱鍋爐。當機車長時間停車待機時，由輔助柴油機供應輔助電源和壓縮空氣，避免主柴油機在無負荷情況下長時間運轉，並且有效節省燃油消耗。傳動冷卻室內下部的車架上裝有兩組液力傳動裝置，每組液力傳動裝置各自設有輔助輸出軸，並透過彈性聯軸節驅動起動發電機和靜液壓泵。NY7型機車設有兩套彼此獨立的冷卻水系統，兩套V型結構的散熱器組設定在傳動裝置上方。由於NY7型機車的柴油機功率較大，因此冷卻系統的效能亦相應調整，迴圈水泵、靜液壓泵、靜液壓馬達、冷卻風扇的轉數和功率均比NY6型機車有所提升。每組銅質管片式散熱器由34個冷卻單節組成，散熱器元件採用德國著名冷卻裝置製造商。冷卻空氣從車體側牆上的通風百葉窗口吸入，流經散熱器和吸收熱量之後從車頂排出。車體下方兩臺轉向架之間的空間，吊掛著一個容量為10,000升的燃油箱、兩個總風缸和蓄電池組。柴油機.NY7型柴油機車裝用兩臺由MTU公司製造的MTU MA 12V 956 SB10型柴油機，該型柴油機是一款四衝程、12氣缸、V型結構、直接噴射、廢氣渦輪增壓、中間冷卻的高速柴油機，氣缸內徑為230毫米，活塞行程為230毫米，單缸排量為9.56升，氣缸夾角為50°，UIC標定功率為2,700馬力，裝車功率為2,500馬力，標定轉速為每分鐘1,500轉。在輸出端V型夾角上面佈置著兩臺AGL-340型渦輪增壓器，而另一端設有用於冷卻增壓空氣的中冷器，其排氣管與柴油機進氣管相連。柴油機採用整體鑄鐵機體、特種鑄鐵溼式氣缸套、鋼頂鋁裙組合式油冷活塞、合金鋼整體鍛造麴軸、單體式鑄鐵氣缸蓋、合金鋼模鍛並列式連桿組、博世合成式高壓噴油泵、圓片彈簧式減震器。傳動系統.NY7型柴油機車是採用雙機組設計的液力傳動柴油機車，車上裝有兩套相同而又互相獨立的動力傳動機組，分別驅動兩個三軸轉向架。液力傳動系統包括液力變速箱、分配齒輪箱、車軸齒輪箱、中間支承、萬向軸等部分組成。主傳動路線與NY5、NY6型機車基本相同，液力變速箱的安裝位置靠近車體中部，而柴油機則安裝在司機室之後，分配齒輪箱安裝在轉向架構架上。柴油機輸出的功率經第一萬向軸傳給液力變速箱，然後從液力變速箱輸出的扭矩經第二萬向軸、中間支承裝置、第三萬向軸傳入分配齒輪箱，最後從分配齒輪箱經過第四、第五、第六萬向軸分別傳給前後三個車軸齒輪箱。NY7型柴油機車採用多迴圈圓結構型式的福伊特L820rU型液力變速箱，變速箱內裝有兩個結構引數不同的液力變扭器，包括一個起動變扭器、一個運轉變扭器，以及一對機械式換向齒輪和兩個液力制動耦合器。起動變扭器和運轉變扭器均為單級離心式渦輪。液力傳動裝置根據機車速度和柴油機功率的變化，利用充排油使變扭器自動接入或退出工作來實現自動換擋，換檔時牽引力無級變化。與NY6型機車的液力傳動裝置相比，泵輪轉速由每分鐘3115轉提高到3260轉，當額定輸入轉速為每分鐘1500轉時，液力變速箱最大輸入功率提高至2300馬力。換向機構採用帶有變扭器微量充油功能的風動齒輪離合器。傳動裝置並設有KB510/41型液力制動器，機車運行於長大下坡道或減速時，使用液力制動可減少閘瓦磨耗，最大制動功率為2×1840馬力。雖然NY6型和NY7型機車原本計劃作為貨運機車，但投入運用以後基本上只用於客運牽引，這是由於機車設計方面的原因所致。這兩種車型均採用兩變扭器的福伊特L820rU型液力變速箱，該變速箱在較高速度範圍有較佳的效能，低速效能反而比不上設有三個變扭器、用於NY5型機車的福伊特L830rU型液力變速箱。國外使用福伊特L820rU型液力變速箱的柴油機車，例如德國聯邦鐵路210型、215型、217型、218型柴油機車，都設有工況齒輪箱以便滿足客貨運通用的需要。而中國訂購機車時不僅不要工況齒輪箱，並將設計最高速度定為較高的120公里/小時，進一步削弱了機車的低速起動效能，因此NY6、NY7型機車的設計從本質上就是客運機車。雖然NY7型機車功率比較大，但只有138噸的粘著重量又限制了其牽引定數。NY7型機車在京原鐵路大坡道區段上進行貨物列車牽引試驗期間，就發現起動緩慢、輪對空轉嚴重等問題，所以此後該型機車只作為客運機車使用。轉向架.機車走行部為兩臺三軸轉向架，其結構與NY5型機車轉向架基本相同。構架採用鋼板焊接箱型結構，車軸軸箱採用導框式定位，並裝有錐形橡膠軸端緩衝裝置。每臺轉向架側樑上設有兩個油浴式摩擦旁承，車體重量便透過四點旁承支承在轉向架上，轉向架相對於車體的橫向彈性位移依靠二系彈簧的橫向剛度來實現，而最大橫向位移則以側承加以限制。機車設有二系懸掛裝置，一系懸掛為軸箱兩側的螺旋彈簧，以及並聯的垂向油壓減震器。二系懸掛為車體和旁承裝置之間的螺旋彈簧組，車體和轉向架之間亦有橫向油壓減震器以抑制橫向高頻振動。所有垂向和橫向油壓減震器均採用荷蘭科尼公司產品。靠近車體中部的兩個輪對之間還設有均衡梁聯接。牽引力和制動力透過車體和轉向架間的中心低位牽引拉桿傳遞。機車採用克諾爾空氣制動機，每個輪對設有一個制動缸，施行雙側閘瓦制動；分配閥有一次緩解和階段緩解兩個位置，並帶有緊急制動加速器。和NY5、NY6型機車一樣，NY7型機車同樣設有防空轉裝置、防滑調節器、輪緣給油潤滑裝置。重大事故.1976年7月28日凌晨3時06分，錦州鐵路局錦州鐵路分局山海關機務段的NY7型0017號機車，牽引由濟寧站開往三棵樹站的117次直快旅客列車從天津站正點出發，凌晨3時42分，當列車以100千米/小時的速度執行至津山鐵路北塘站至茶澱站間的下行線K201＋600處時，火車司機發現前方訊號機燈柱正在搖晃，同時感到機車劇烈地左右搖晃，並看見前方東南方向地平線出現大面積藍色閃光，立即意識到是地震光，判定地震即將來臨，隨即對列車施行緊急制動，在制動過程中唐山大地震發生，強烈震動和路基變形使得117次直快旅客列車脫軌，造成七輛客車脫軌，壓壞鋼筋混凝土軌枕370根，所幸當時車速經過緊急制動已經降至很低，擔當列車乘務的濟哈第五包乘組全體人員和全列車740餘名旅客沒有傷亡，全部獲救。