东风10F型柴油机车

背景

1988年，大連機車車輛廠成功試製了一組東風10型雙節八軸幹線貨運柴油機車，其後在黔桂鐵路的麻尾至金城江的大坡道、小半徑曲線多的區段上試用。運用實踐顯示，東風10型機車的通過曲線性能良好，但由於東風10型機車只有八軸而粘著重量只有184噸，機車功率和牽引力受機車粘著重量限制而不能充分發揮，容易導致在上坡時輪對空轉、坡停後的起動困難等問題。另外，東風10型機車在京滬鐵路徐州北至南京東區段進行的5000噸重載牽引試驗，也反映出列車起動加速階段時間太長的問題，原因同樣是粘著牽引力不足。
為了解決東風10型機車因粘著重量不足而限制軸功率發揮的缺點，大連機車車輛廠在東風10型、東風10D型機車基礎上，於1993年設計了東風10C型機車的技術方案。東風10C型機車為雙節十二軸幹線客貨運柴油機車，由兩節Co-Co軸式的六軸機車連接而成，每節機車裝用一台12V240ZJD型柴油機，採用東風4C型機車的電傳動裝置。東風10C型機車可按不同的齒輪傳動比和軸重配置而作為客運或貨運機車使用。機車標準軸重為21噸，但可根據需要在19~23噸的範圍內選擇。根據計算，貨運機車可牽引5000噸重載列車通過10.5‰的限制坡道；而客運機車可以牽引20輛客車達到140公里/小時的速度。

研製

根據中華人民共和國鐵道部關於第九個五年計劃（1996年至2000年）期間的鐵路發展規劃，要求實現「貨運重載、客運提速」，提高鐵路幹線旅客列車的旅行速度，提速區段的快速旅客列車最高速度為140～160公里/小時。1995年初，大連機車車輛廠開始在東風10C型機車的既有設計平台上，研製東風10F型准高速客運機車。由於大連廠實施了以計算機輔助設計（CAD）和標準化、模組化部件為主要內容的開發模式，東風10F型機車從設計到落成僅用了10個月的時間。
1995年3月，機車技術設計方案通過大連廠廠內設計評審；同年4月至7月，進入施工設計階段；同年8月，機車開始投入試製。1995年12月18日，時任鐵道部部長韓杼濱、副部長國林到工廠視察，要求加速開發東風10F型提速機車，強調「要達到160公里時速，准高速不能光靠一家生產，因為能力達不到」。1996年2月27日，首組東風10F型機車竣工並通過出廠驗收；同年6月，第二組機車出廠。

試驗

同年4月上旬，東風10F型機車在鐵道部科學研究院北京環形鐵道按有關標準進行了車體靜剛度、垂向自振頻率、軸重轉移、機車阻力、動力學和單機制軔性能等試驗，最高試驗速度達到170公里/小時。
為了對計劃於1997年實施的中國鐵路第一次大面積提速進行技術準備，鐵道部決定在滬寧鐵路、京秦鐵路、瀋山鐵路、京廣鐵路鄭州至武昌區段等既有幹線上進行提速試驗。1996年6月，東風11型、東風10F型准高速機車參加了北京鐵路局管內京秦線北京至北戴河間的提速試驗，進行對京秦線路線的平順性、穩定性、安全性綜合評估，期間東風10F型機車的最高試驗速度達到173.5公里/小時。

專運機車

自1970年代起，中國鐵路的專運機車一直採用由聯邦德國（西德）進口的NY6型液力傳動柴油機車。至1990年代，為了滿足專運機車更新換代的需要，大連機車車輛廠在研製東風10F型提速機車的同時也開發了東風10F型專運機車，當時又稱「高檔客運機車」。1995年12月18日，時任中國鐵道部部長韓杼濱到大連廠視察時指出，新型專運機車「原想走整機購進的道路，但每台車需750萬美元，經濟上難以承受，所以決定叫大連廠引進部分零部件自己製做，大連廠有實力做好」。1998年2月，東風10F型專運機車開始投入試製。
1998年間，大連廠先後生產了4組（8節）東風10F型專運機車，車號為2001～2004，其結構及性能與東風10F型0001、0002號機車基本相同，但車體外觀上略有差異，例如以大面積側牆豎式百葉窗取代了原來的進風窗口，此外部分關鍵零部件採用了進口產品以提高機車的可靠性。東風10F型專運機車於同年通過了三萬公里運用考核以及高溫試驗和牽引性能試驗；經過一段時間試驗，由於其故障率相對較高，未被鐵道部專運處選為正式專運機車。

運用

東風10F型客運機車完成試驗後，於1996年7月配屬北京柴油機務段投入運用，主要擔當「北戴河號」快速旅客列車、京秦線旅遊列車、京滬線快速列車的客運牽引任務。2001年，六組東風10F型機車陸續轉配屬北京西機務段，投入京九鐵路運用，擔當北京西至聊城（北）、衡水、阜陽的客運列車牽引任務。2005年3月，鐵道部決定實施鐵路局直接管理站段的體制改革，北京西機務段與北京柴油機務段合併，改稱北京機務段，東風10F型機車隨之改配屬為北京機務段北京西運用車間。2006年底，北京西運用車間陸續向北京運用車間調出東風10F型機車，改為牽引京原鐵路的客運列車，用以替代原來的雙節重聯北京型機車。 2014年4月，DF10F-0001、0002兩組機車分別於天津機務段和北京機務段報廢拆解。同年12月，DF10F-2001~2004四組專運機車無限期停用，封存於京局石家莊機務段保定運用車間。一年後的2015年12月，DF10F-2001~2004四組專運機車報廢拆解。自此，DF10F徹底成為歷史。

總體結構

東風10F型機車由兩節結構相同的單司機室機車聯掛而成，分別為A節和B節機車，機車乘務員在本務機車上可同時操縱兩節機車，兩車之間有風擋和通過台。機車既可雙節重聯使用，也可單節獨立使用。車體結構及設備布局大致繼承了東風10D型、東風4C型機車的設計，採用全焊接鋼結構框架式側壁承載車體，設雙側內走廊。機車從前到後分別為司機室、電氣室、傳動室、動力室和冷卻輔助室。電氣室內設有主整流櫃、高低壓電器櫃、制軔電阻櫃等；傳動室內設有輔助傳動機構、牽引電機通風機等設備；動力室在機車中部，安裝了一套柴油發電機組以及主發電機通風機、車體通風機等；冷卻輔助室內設有V型結構的扁管肋片式強化銅散熱器和風扇、輔助柴油機發電機組、牽引馬達通風機、空氣壓縮機和總風缸等。機車下部兩台轉向架之間吊掛著燃油箱和蓄電池組，結構與東風10D型機車相同。

柴油機

每節機車裝用一台12V240ZJD型柴油機，是在東風6型機車使用的16V240ZJD型柴油機基礎上改進設計而成，同樣應用了與英國里卡多諮詢工程公司技術合作成果，屬於240/275系列產品之一。該型柴油機為12氣缸、四行程、廢氣渦輪增壓的直噴式V型中速柴油機，與16V240ZJD型柴油機相比主要改進為縮小了柴油機尺寸以減輕重量，並應用了部分16V240ZJE型柴油機新型零部件。柴油機標定功率為2400千瓦，裝車功率為2200千瓦。

傳動系統

傳動裝置為交—直流電傳動。柴油機通過法蘭盤直接驅動一台三相交流同步牽引發電機，通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，再經過一套控制系統將電能輸送給兩台轉向架上的六台直流串勵牽引馬達，通過傳動齒輪驅動車輪。東風10F型機車的電傳動系統大部分電氣設備可與東風4C型機車通用互換，採用了TQFR-3000B型同步牽引發電機、ZD109D型直流牽引馬達。
東風10F型機車的控制系統是在東風4C型機車所採用的無級調速和勵磁調節器基礎上改進而成，安裝了微機控制的勵磁調節器，以及集柴油機調速器無級調節、輔助發電機電壓控制、磁場削弱控制三種功能於一體的多功能控制器。

轉向架

每節機車的走行部為兩台相同的三軸轉向架，除牽引電機懸掛方式不同外，其結構大致沿用了東風4系列機車三軸轉向架的設計。一系懸掛採用獨立軸箱拉杆定位圓彈簧加液壓減震器，二系懸掛採用橡膠堆旁承加橫向減振器和抗蛇行減振器，牽引力和制軔力通過低位四連杆機構牽引裝置傳遞。為了滿足機車高速運行時動力學性能要求，東風10F型機車是中國國內首次使用牽引馬達滾動軸承抱軸半懸掛結構的准高速機車，取代了滑動軸承抱軸懸掛，而結構上亦比空心軸全懸掛簡單。基礎制軔裝置採用帶閘瓦間隙自動調整器的單元制軔裝置（包括彈簧停車裝置）和粉末冶金閘瓦。