東風11型柴油機車

背景

1987年，为了提高中国铁路旅客列车的运行速度、增加繁忙干线的客运能力，中华人民共和国铁道部、国家科委、国家计委将新型快速客运内燃机车、电力机车的研制列入了“七五”国家重点科技攻关项目。经过评标过程后，戚墅堰机车车辆厂获中国铁道部选定为新型大功率客运内燃机车的研制单位。1990年11月，戚墅堰机车车辆厂完成试制首台东风9型内燃机车，采用了16V280ZJA型大功率内燃机、轮对空心轴式牵引电动机全悬挂装置、高柔圆弹簧二系悬挂转向架等新技术，最高试验速度达到145公里/小时。
与此同时，中国铁道部决定对广深铁路既有线路进行技术改造，用较少的投资、较短的时间将既有线路改造成能够开行时速160公里旅客列车的准高速铁路，为未来发展高速铁路进行探索和试验。1990年，铁道部发布《铁计【1990】1号文》，正式将“广深铁路实现旅客列车最高速度160km/h的技术方案研究”列入1990年铁道部科学技术发展项目，并将准高速客运内燃机车的研制列入“八五”国家重点科技攻关项目。

研制

1990年7月，中国铁道部、国家计委、国家科委及广东省委部门在广州召开了“广深线旅客列车最高时速160km行车实施方案论证”，明确要求戚墅堰机车车辆厂在东风9型内燃机车的基础上，立即着手进行160公里/小时客运机车的方案论证和设计；同时并要求对试制中的东风9型0002号机车，通过改变牵引齿轮传动比，使机车最高速度由140公里/小时提高到160公里/小时，以配合广深准高速铁路的科技攻关项目试验，成为中国铁路史上第一台准高速客运机车。1990年11月，铁道部正式将正在研制中的时速160公里/小时准高速客运内燃机车定型为东风11型，车型代号DF11。
1990年末，戚墅堰机车车辆厂开始与铁科院机车车辆研究所、大连内燃机车研究所、株洲电力机车研究所、四方车辆研究所、戚墅堰机车车辆工艺研究所、西南交通大学、上海铁道学院、永济电机厂等单位合作研制东风11型准高速客运机车。1991年3月，铁道部以《铁科函【1991】99号文》下达“广深线准高速东风11型内燃机车设计任务书”。1991年8月，东风11型机车的技术设计审查在北京二七机车厂内举行，同年年底完成工程设计。而在试制东风11型机车之前，戚墅堰机车车辆厂通过改变东风9型0002号机车的牵引齿轮传动比，将机车构造速度由140公里/小时提高到160公里/小时。1992年3月至4月，北京环行铁道试验基地进行了“广深线准高速科技攻关项目综合试验”，东风9型0002号机车的最高试验速度达到163公里/小时，为东风11型机车的设计研制及准高速列车的运行提供了大量试验数据。

试验

首台东风11型机车（0001）于1992年4月开始试制，同年12月完成试制并通过铁道部验收。1993年3月，东风11型0001号机车在北京环行铁道试验基地进行第一次调整试验，并于同月20日达到167公里/小时的试验速度。1993年8月，戚墅堰机车车辆厂试制完成第二台东风11型机车（0002）；同时，0001号机车在南昌机务段进行了夏季高温冷却能力试验。1994年3月至6月，东风11型0001号机车在北京环行铁道继续进行牵引性能、动力学性能和制动性能等各种鉴定试验和综合性能试验；1994年4月11日，东风11型0001号机车牵引7辆25Z型客车，在北京环行铁道外环线试验的最高实验速度达到了183公里/小时，创下了当时的“中国铁路第一速”。
根据1993年12月在广州召开的“广深准高速铁路第三次科技攻关和建设工作会议”，为了满足广深线未电气化改造前牵引准高速旅客列车的需要，决定扩大东风11型机车的试制规模，再制造另外三台机车予广深线使用，戚墅堰机车车辆厂分别在1994年8月、10月、12月完成试制了东风11型0003、0004和0005号机车。1994年9月21日，东风11型机车开始在广深准高速铁路进行线路开通前的线路、信号、安全评估试验，完成对从法国引进的U—T多信息自动闭塞及分级速度监控设备（UM-71型轨道电路、TVM-300机车信号系统）的测试，至同年12月8日完成了历时79天的提速试验，试验中准高速列车最高时速达到174公里。1994年12月22日，经提速改造后的广深准高速铁路正式开通，首批5台东风11型机车均配属广州铁路集团广州机务段运用，担当牵引25Z型准高速旅客列车投入商业运行，初期每日开行2对广州东—深圳的准高速列车（准高1/2次、准高3/4次）。1995年3月28日起，东风11型机车并开始牵引广九直通车，全程运行时间从原来的2小时40分缩短到1小时59分。及后，所有牵引广深、广九直通车的此型机车，曾改配深圳机务段；而在深圳机务段于2007年撤销后，所有此等机车恢复配属广段。
1995年6月，基于广深准高速铁路提速改造的成功经验上，为即将实施的中国铁路第一次大面积提速进行技术准备，中国铁道部决定在沪宁铁路、京秦铁路、沈山铁路、京广铁路郑州至武昌区段等既有干线上进行大规模提速试验。1995年10月，铁道部在沪宁铁路组织进行中国铁路史上首次既有线提速试验，主要试验项目包括列车起动加速度、制动性能、机车车辆动力学性能及提速道岔等，东风11型0005号机车牵引10辆25B型双层客车、1辆发电车、2辆试验车共13辆编组时，最高速度为150公里/小时；当牵引5辆25Z型准高速客车、1辆发电车、2辆试验车共8辆编组时，最高试验速度达到173.5公里/小时。1995年11月，东风11型0005号机车在京秦铁路进行第二次提速试验，最高实验速度175.7公里/小时。
1996年4月1日，由东风11型机车牵引的中国第一列快速旅客列车“先行号”在沪宁铁路投入商业运行，南京和上海之间的单程运行时间缩短到3小时之内。1996年7月1日，北京铁路局在京秦铁路开行了“北戴河号”快速旅客列车，北京至北戴河的运行时间仅需2小时30分钟。同月，东风11型0019号机车又在沈山铁路进行了既有线提速实验，最高速度达到183.7公里/小时。以上提速试验为1997年4月展开的中国铁路第一次大提速奠定了技术基础，东风11型机车于1996年2月通过部级技术鉴定，1997年获国家科技进步一等奖。2002年4月1日，时任铁道部副部长刘志军视察戚墅堰机车车辆厂时，指出“没有戚墅堰工厂的东风11，就没有中国铁路的四次大提速”。

运用

通过部级技术鉴定后，戚墅堰机车车辆厂于1996年开始批量生产东风11型机车；同年3月，上海铁路局上海机务段配属了二台东风11型机车（0006、0007），担当牵引“先行号”快速旅客列车；同年6月，北京铁路局北京机务段配属了二台东风11型机车（0010、0011），担当牵引“北戴河号”快速旅客列车。此后广州铁路集团、上海铁路局、北京铁路局、沈阳铁路局、济南铁路局相继增配东风11型机车，成为牵引准高速旅客列车的主型大功率快速内燃机车。在1997年和1998年实施的中国铁路第一次及第二次大提速之中，京哈铁路和京沪铁路上的大部分特快列车均由东风11型机车担当牵引任务。
2000年开展的第三次大提速中，重点提速范围移至中西部地区，东风11型机车开始担当兰新铁路、京九铁路、以及陇海铁路郑州至徐州区段的旅客列车牵引任务，戚墅堰机车车辆厂并为乌鲁木齐铁路局、兰州铁路局提供了东风11型高原型机车，郑州铁路局、南昌铁路局也开始配属东风11型机车。2001年，中国铁路实施第四次大提速，东风11型机车承担了京九铁路、汉丹铁路的提速列车牵引任务。至2005年停产，戚墅堰机车车辆厂累计生产了459台东风11型内燃机车，均主要配属于北京铁路局、上海铁路局、广州铁路集团、乌鲁木齐铁路局、兰州铁路局、南昌铁路局、沈阳铁路局、武汉铁路局及郑州铁路局。
本型机车由1995年至2012年间，曾用于牵引广九直通车，并隶属于广深铁路股份有限公司辖下的深圳机务段（广铁深段，已降级为笋岗客技站）；而自2012年12月21日及以后，则由十辆指定的韶山8型电力机车取代，自此所有在港铁系统内行驶的载客列车（包括直通车），均以电力驱动；在12月21日港铁完全电气化前，晚上8时许开往广州东的T802次广九直通车，成为港铁最后一班内燃动力载客列车。

总体结构

东风11型内燃机车采用低合金钢侧壁承载结构棚式车体，设双侧贯通式内走廊、双端司机室，司机室头部为25°倾角的适度流线型结构。机车车体从前到后依次为第一司机室、电气室、动力室、冷却室、辅助室和第二司机室。电气室内设有高低压电器柜、信号系统控制柜、微机控制柜、主整流柜、牵引电机通风机，卧式制动电阻柜设置于靠近动力室的顶部。动力室在机车中部，安装了一套内燃发电机组，以及起动发电机、励磁机、燃油输送泵、空气滤清器等辅助装置。冷却室内设有V型结构的散热器和冷却风扇，此外并设有牵引电机通风机、静液压变速箱、机油热交换器、空气压缩机等设备。辅助室内安装预热锅炉及其控制柜。车底两台转向架之间设有燃油箱、总风缸和蓄电池组。

内燃机

机车装用一台16V280ZJA型内燃机，为16气缸、四冲程、废气涡轮增压的V型中速内燃机，是在东风8型机车装用的16V280ZJ型内燃机基础上改进设计而成的大功率内燃机，其装车功率比16V280ZJ型内燃机高300千瓦，燃油消耗率也有所降低。气缸直径280毫米，活塞行程285毫米，标定功率3860千瓦，装车功率3610千瓦，并采用了江津增压器厂引进瑞士ABB公司专利生产的高压比、高效率的VTC254-13型增压器和模件式脉冲转换增压系统（MPC）。空气滤清装置为两级滤清系统，分别为惯性滤清器和铝板网式滤清器。

传动系统

东风11型机车采用交—直流电传动，装用一台额定功率3600千伏安的JF204C型三相交流同步发电机，和六台额定功率530千瓦的ZD106型直流牵引电动机。内燃机通过弹性联轴节直接驱动一台三相交流同步牵引发电机，通过硅整流装置把牵引发电机发出的三相交流电整流为直流电，再将电能输送给两台转向架上的六台并联的直流串励牵引电动机，通过传动齿轮驱动车轮。机车标称功率3040千瓦，最高恒功速度为160公里/小时，最高运行速度为170公里/小时。东风11型机车单机牵引定额640吨的旅客列车（约12节车厢）时，在平直道上的最大平衡速度可达167公里/小时；牵引定额1100吨的大编组旅客列车（约20节）时，在平直道上的最大平衡速度可达143公里/小时。
机车采用基于英特尔80C186微处理器的微机控制系统，具有恒功励磁控制、防空转防滑行控制、故障诊断显示功能，能使机车在任何工况时处于最佳状态下恒功率运行，并具有全功率自负荷试验功能的电阻制动系统，以及电空制动系统、TVM-300机车信号系统、移频机车信号及轴承温度检侧等新技术。

转向架

机车走行部为两台准高速架悬式三轴转向架，是在东风9型机车基础上改进而来，机车轴式Co-Co。轴箱采用拉杆式定位，一系悬挂装置由轴箱拉杆、一系螺旋弹簧和垂向油压减振器组成；二系悬挂采用高柔圆弹簧及橡胶垫，车体与转向架之间并装有垂向减振器、横向减振器和抗蛇行减振器。牵引力和制动力通过转向架与车体底架间的低位平行四杆牵引机构传递。牵引电动机采用双侧六连杆轮对空心轴全悬挂安装方式，电动机与齿轮箱组成的传动部件的全部重量悬挂在转向架构架上，牵引电动机的扭矩通过空心轴和两端的六连杆联轴盘传递到轮对。考虑到牵引电动机全悬挂结构及线路不平顺度对准高速运行的影响，东风11型机车把东风9型机车的圆筒形空心轴改成锥度空心轴，增大车轴与空心轴之间的间隙，适应速度提高后车轴跳动量增大的需要，并调节了一、二系悬挂系统的刚度和阻尼，以确保机车准高速运行的可靠性。基础制动装置为双侧双闸瓦踏面制动，采用QB-2型独立作用式单元制动器。

技术改进

在生产过程中，戚墅堰机车车辆厂也对东风11型机车进行了改进。早期的东风11型机车微机控制系统采用黑白显示屏，显示清晰度低，从1998年开始生产的机车改为采用大屏幕彩色液晶显示屏。东风11型机车原设计空气制动风源系统采用了二台供风量为1.6立方米/分钟的W-1.6/9型空气压缩机，但投入运营后发现提速客车的空气弹簧、塞拉门、集便器等车用设备大量使用压缩空气，使得空气压缩机长期处于工作状态，因而研制了供风量为2.4立方米/分钟的V-2.4/9型空气压缩机，从1999年开始使用。同时空气管路改用双管供风系统，一路供列车制动用风，另一路供客车设备用风，以确保列车制动用风的需要。由0367号机车起，改用标准化司机室。
由于中国铁路在2000年10月21日开展第三次大提速，兰新铁路特快旅客列车速度提升至最高140公里/小时。兰新铁路具有风沙大、高海拔、温差大、坡道大四大特点，戚墅堰机车车辆厂对配属乌鲁木齐铁路局、兰州铁路局的东风11型高原型机车作出了相应改进。机车安装完善的双侧进风空气滤清／滤沙装置，内燃机空气滤清器系统由2级滤清改为4级滤清，进风口增设了一道防沙网。但由于这些措施增加了进气阻力，故每个增压器改从机车两侧同时进气以加大进气面积，增加空气流量满足内燃机对进气量的要求。另外又修改了微机控制软件的内燃机海拔功率校正参数，以保护内燃机和涡轮增压器。由于兰新线长大坡道多，故加大了齿轮传动比，由76：29改至65：22，并加大了增压器的功率，机车最大起动牵引力从原来的245千牛提高到277千牛，提高了13.1%；持续牵引力从原来的160千牛提高到181.5千牛，提高了13.5%，但最高运行速度降至153公里/小时。

衍生改型

戚墅堰机车车辆厂曾在2001年至2003年提出研制东风11型准高速内燃机车的改进衍生产品，以满足不同的需要，分别有两种方案。但由于此后中国铁路发展方向的改变，这两项计划最终均被取消。

8000系

由于吉林铁道职业技术学院的教学需求，戚墅堰机车车辆厂在2018年末又为其新造了一台东风11型内燃机车，编号8001。该车使用了东风11G的外观设计和东风11的涂装，最大速度158公里/小时。

东风11AJ型

东风11AJ型（DF11AJ），戚墅堰厂内早期代号为东风11B型，曾被列入2002年铁道部科研计划，是中国国内至今惟一获铁道部批准立项研究的大功率交流传动客运内燃机车。机车以东风8CJ型和装车功率达6000马力的16V280ZJB型大功率内燃机为基础，采用交流传动、轮盘制动、牵引电动机全悬挂、交流辅助系统、流线型头型等技术，机车标称功率为4410千瓦，可在牵引20节客车定额1100吨的情况下最大时速达到160公里，满足繁忙干线旅客列车进一步扩编和提高旅行速度的需要。戚墅堰机车车辆厂于2003年1月完成了东风11AJ型机车的技术设计，并于同年2月通过了铁道部技术设计评审，3月中旬开始施工设计，但研制计划最终不了了之，仅试制了少量零部件。而东风11AJ型机车的流线型车体设计方案后来被东风11G型机车采用。

东风11C型

东风11C型（戚墅堰厂内早期代号）机车采用牵引电机全悬挂、径向转向架，计划将东风8B型7001号机车的径向转向架技术移植到东风11型的牵引电动机全悬挂转向架上，以满足曲线多且半径小的山区铁路列车提速的需求。

出口型

2016年，戚墅堰厂为肯尼亚蒙内铁路制造5台DF11型干线客运内燃机车，这五台机车采用与东风11G型内燃机车相同的头型。