东风9型柴油机车

背景

隨著中國實行改革開放，國民經濟的高速發展對鐵路旅客運輸帶來大量需求，同時也對旅行速度提出了新的要求。為解決鐵路客運嚴重超員的問題，中華人民共和國鐵道部於1980年代中期，提出在中國第七個五年計劃（1986年～1990年）間實現以北京為中心、1500公里為半徑的繁忙幹線上，開行編組20節、最高速度140公里/小時、運行時間不超過15小時的「朝發夕至」或「夕發朝至」特快旅客列車，在地理上相當於北京到上海、哈爾濱、西安、長沙的距離，以增加繁忙幹線的客運能力，為此必須研製新型大功率客運機車。1987年，國家科委、國家計委、鐵道部將新型快速客運柴油機車、電力機車的研製列入了「七五」國家重點科技攻關項目，即分別為後來的東風9型柴油機車和韶山5型電力機車。

研製

為了提高廠家研製機車的效率及積極性，客運柴油機車的研製採用了招標評選的方法，所擬定的主要技術指標包括，機車輪周功率為4000馬力，能滿足旅客列車擴編為20節、最高運行速度為每小時140公里的運行需要，並要求在1990年底之前完成兩台樣車的試製，包括戚墅堰機車車輛廠、大連機車車輛廠、青島四方機車車輛廠、北京二七機車廠、資陽內燃機車廠等在內的中國國內多家機車製造工廠都參加了競爭。經過評標過程後，戚墅堰機車車輛廠被鐵道部選定為中標單位，並於1987年7月簽訂了科技攻關合同。
戚墅堰機車車輛廠確定中標後，隨即開展了新型機車的研製；1988年3月，機車設計方案通過了技術設計審查；1989年初，開始進入試製階段；同年，該型客運柴油機車正式被定型為東風9型。經過三年多的時間，戚墅堰機車車輛廠與10家科研單位、5所高等院校、30多家工廠共同合作，於1990年10月底完成了首台東風9型機車（0001）的總組裝，同年11月通過了鐵道部的竣工驗收。
與此同時，鐵道部決定對廣深鐵路既有線路進行技術改造，用較少的投資、較短的時間將既有線路改造成能夠開行時速160公里旅客列車的准高速鐵路，為未來發展高速鐵路進行探索和試驗。1990年，鐵道部發布《鐵計【1990】1號文》，正式將「廣深鐵路實現旅客列車最高速度160km/h的技術方案研究」列入1990年鐵道部科學技術發展項目。1990年7月，國家計委、國家科委、鐵道部及廣東省委部門在廣州召開了「廣深線旅客列車最高時速160km行車實施方案論證」，明確要求戚墅堰機車車輛廠在東風9型機車的基礎上，立即著手進行160公里/小時客運機車的方案論證和設計，同時並要求對試製中的東風9型0002號機車，改變了牽引齒輪傳動比，使機車最高速度由140公里/小時提高到160公里/小時，以配合廣深准高速鐵路的科技攻關項目試驗，成為中國鐵路史上第一台准高速客運機車。

試驗

首台東風9型機車試製完成後，由戚墅堰廠對其進行了水阻試驗、廠線試運行、滬寧鐵路正線試運行。1990年12月初，機車離開戚墅堰廠赴北京，與韶山5型電力機車同時在鐵道部科學研究院北京環行鐵道進行初步性能調整試驗。試驗結果表明，東風9型機車的主要性能參數均達到了設計要求，當牽引20輛編組的25A型客車時，列車運行速度可達到145公里/小時。東風9型機車完成調整試驗後，於1991年1月底返回戚墅堰廠拆撿，機車各部件狀況良好；同月，0001號機車投入三萬公里運行試驗。同年，東風9型柴油機車獲國家「七五」科技攻關重大成果獎。
1991年4月，構造速度為160公里/小時的東風9型0002號機車出廠。為了全面檢驗機車的性能，0002號機車於同年6月至8月在大連內燃機車研究所定置試驗台，環境溫度處於40℃左右的情況下完成了熱工定置試驗，最高試驗速度達到170公里/小時。1992年3月至6月，北京環行鐵道進行了中國首次時速160公里准高速試驗，期間0002號機車牽引五輛25A型客車，最高運行速度達到163公里/小時，這次實驗也為廣深准高速鐵路建設提供了大量急需的線路、道岔、橋樑、信號、客車等方面的實測數據。
根據鐵道部安排，0001、0002號機車分別作為鑑定試驗和運行考核樣車。1992年6月至12月，0001號機車在北京環行鐵道進行了樣車鑑定試驗，其中高溫冷卻試驗於8月在南昌進行。而0002號機車於1992年11月起在廣深鐵路投入15萬公里運行考核。

運用及改造

兩台東風9型機車分別完成鑑定試驗和運行考核後，於1993年配屬廣州鐵路集團廣深鐵路總公司（今廣深鐵路股份有限公司），投入廣深鐵路運用，擔當廣深城際列車的牽引任務。2003年初，東風9型機車曾經一度同時擔當牽引廣九直通車進入香港。
2005年，兩台東風9型機車的走行公里數已到大修期，為了提高零部件的通用性、方便日常維護檢修，東風9型機車通過返回戚墅堰機車車輛廠大修的機會，進行了較大範圍的更新改造。除了柴油機、 轉向架、主發電機及車體等重大部件仍利用原車部件，其餘部分儘量採用與東風11型機車通用的零配件，並根據東風11型機車運用過程中發現的問題進行改進。主要改造部分包括，高低壓電器櫃、主整流櫃均改用東風11型機車所用的型號；以32位元微機控制系統取代了原來的電子控制裝置，安裝了由株洲南車時代電氣公司研發、採用摩托羅拉MC68332微處理器為核心的LCS32型微機系統，並加設了多種傳感器；以ZD106型牽引電機取代了試驗性的ZD106S型牽引電機；傳動齒輪比改為與東風11型機車相同；對司機室、輔助系統和全車電氣線路、空氣管路進行更新。改造完成後，東風9型機車的性能與東風11型機車基本相同，最高運行速度均為170公里/小時。2005年10月初，兩台東風9型機車先後出廠，交付廣深鐵路股份有限公司使用。
2008年6月，廣州鐵路集團調整了京廣鐵路廣鐵管內廣州至長沙區段的乘務交路，兩台東風9型機車改配屬廣州機務段韶關運用車間，擔當廣州—韶關—衡陽區間的客運交路。

報廢

2010年下半年，東風9型0001、0002號機車開始分別封存於廣州機務段韶關運用車間、廣州運用車間兩地。同年12月，廣州鐵路集團通過中國鐵路採購網在網上發布了報廢機車招標公告，將兩台東風9型機車按廢金屬實行網上競價出售。2011年5月，兩台東風9型機車被拆解。

總體結構

東風9型機車採用低合金鋼側壁承載結構棚式車體，設雙側貫通式內走廊、雙端司機室。機車車體從前到後依次為第一司機室、電氣室、動力室、冷卻室、輔助室和第二司機室。電氣室內設有高低壓電器櫃、電子恆功率控制櫃、主整流櫃以及臥式電阻制動櫃，並裝有牽引電機通風機。動力室在機車中部，安裝了一套柴油發電機組，以及輔助發動機、勵磁機、燃油輸送泵、空氣濾清器等輔助裝置。冷卻室內設有V型結構的散熱器和風扇，此外並設有牽引電機通風機、機油濾清器、空氣壓縮機等設備。輔助室內安裝預熱鍋爐及其控制櫃。車底兩台轉向架之間設有燃油箱、總風缸和蓄電池箱。

柴油機

機車裝用一台16V280ZJA型柴油機，為16氣缸、四衝程、廢氣渦輪增壓的V型中速柴油機，是在東風8型機車裝用的16V280ZJ型柴油機基礎上改進設計而成的大功率柴油機，其裝車功率比16V280ZJ型柴油機高300千瓦，燃油消耗率也有所降低。氣缸直徑280毫米，活塞行程285毫米，標定功率3860千瓦，裝車功率3610千瓦，並採用了江津增壓器廠引進瑞士ABB公司專利生產的高壓比、高效率的VTC254型增壓器和模件式脈衝轉換增壓系統（MPC）。空氣濾清裝置為兩級濾清系統，分別為多旋流管式粗濾器和紙質細濾器。

傳動系統

機車採用交—直流電傳動，採用TQFR-3000C-1型三相交流同步發電機和ZD106型直流牽引電動機。柴油機通過彈性聯軸節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，再將電能輸送給兩台轉向架上的六台並聯的直流串勵牽引電動機，通過傳動齒輪驅動車輪。
東風9型機車的電子控制系統，借鑑了美國進口ND5型機車的恆功率勵磁控制系統和粘著控制系統。柴油發電機組的恆功控制系統，能保證機車牽引工況時，柴油機在各個轉速下運行，整流櫃輸出均具有恆功率特性；而在制動工況下，電阻制動具有恆勵磁電流特性。此外，該裝置還具有輪對防空轉防滑行功能，提高機車的粘著係數。

轉向架

機車走行部為兩台完全相同的三軸轉向架，軸箱拉杆定位、一系獨立懸掛、低位牽引杆等均沿用了中國國產內燃機車普遍採用的結構。為了滿足機車高速運行時動力學性能要求，東風9型機車是在中國國內首次採用了雙側六連杆輪對空心軸式牽引電動機全懸掛、高柔圓彈簧二系懸掛。輪對空心軸式牽引電機全懸掛的特點為，將牽引電動機全部重量懸掛在轉向架構架上，牽引電動機的扭矩通過牽引齒輪、彈性六連杆機構、空心軸裝配，從而驅動輪對。與抱軸式轉向架結構相比，輪對空心軸式每軸簧下重量可以減輕近50%，大大減少高速運行時的輪軌作用力。雙側六連杆輪對空心軸結構同樣被後來的東風11型、韶山8型等准高速客運機車所採用。
此外，車體與轉向架之間的二系懸掛也採用高柔度圓彈簧結構，轉向架兩側旁承座各設有四個獨立圓彈簧，具有較大的垂向靜撓度和較小的橫向剛度，能改善機車高速通過曲線的性能；二系懸掛還設置了垂向、橫向油壓減振器以及抗蛇行減振器，均採用荷蘭科尼公司（Koni）的減震器產品。