东风8B型内燃机车
发展历史 > 高原型机车

青藏铁路第一期工程（西宁至格尔木段）于1979年修通、1984年交付营运，但第二期工程（格尔木至拉萨段）限于当时的经济和技术水平而停建。1998年，铁道部安排设计单位对青藏铁路格拉段进行预可行性研究，并对包括高原铁路机车车辆选型在内的工程技术问题进行专题研究。2000年12月1日，铁道部向国家计委报送了青藏铁路项目建议书。2001年2月，国务院总理办公会议正式批准建设青藏铁路。2001年6月，青藏铁路二期工程正式全面开工建设。由于铁道部第一勘察设计院等单位在进行青藏铁路格拉段设计时，客、货运机车的初步选型是按照东风11型、东风8B型机车为基础，因此青藏铁路高原内燃机车的研制任务自然而然交给了戚墅堰机车车辆厂。2001年初，戚墅堰机车车辆厂已经设立了青藏高原内燃机车研制课题组，对高原机车各部分的设计进行专项研究。2001年1月12日，戚墅堰机车车辆厂在铁道部召开的青藏铁路机车车辆及供电技术研讨会上，提交了青藏铁路选用280系列大功率内燃机车的可行性分析报告。由于青藏铁路格拉段的特殊环境对机车车辆的要求已超出既有铁路技术规范和标准，同年铁道部指示中国铁道科学研究院与相关设计院、机车制造厂、铁路局等单位协作，进行高原实地调研、牵引模拟计算及综合技术研究，为青藏铁路格拉段制定机车车辆技术条件。2001年10月，铁道部在北京召开青藏铁路（格拉段）机车车辆总体技术条件讨论会，正式确定了研制高原内燃机车的总体技术要求。青藏铁路格拉段专用内燃机车的主要技术条件包括：满足12辆客车编组、2,000吨货车的牵引需要，客运及货运列车的最高速度分别为120公里/小时和100公里/小时，机车轴重限值为23吨，双机牵引时在海拔5,100米处的轮周牵引总功率不得低于6,000马力（4,400千瓦），电阻制动的轮周制动总功率不得低于5,800马力（4,300千瓦），柴油机功率能随海拔高度的变化进行自动修正，并需采用适应高原环境的高温冷却系统、涡轮增压器、电机电器设备。
2002年3月，戚墅堰机车车辆厂完成了青藏高原货运内燃机车的技术设计。同年4月底，铁道部科技司在北京主持召开了青藏线机车技术方案审查会，批准了戚墅堰机车车辆厂在东风8B型机车基础上进行高原适应性改造的设计方案。2002年5月，铁道部科技司与戚墅堰机车车辆厂签订了《青藏线高原内燃机车的研制及线路试验》科研项目合同，要求同年底前完成两台高原内燃机车样车的试制。同年6月初，工厂完成了机车施工图纸设计，开始进入试制阶段。2002年10月底，戚墅堰机车车辆厂完成两台高原内燃机车的试制。同年11月7日，铁道部运输局装备部正式将这两台机车定型为东风8B型9001号、9002号，同时工厂还为其命名为“雪域神舟”号。“雪域神舟”号机车是以一般的东风8B型货运机车为基础，因应青藏铁路沿线高海拔和恶劣气候而设计的高原货运内燃机车，机车仍然使用原来的16V280ZJA型柴油机，但改为使用超高压比的ABB TPL 61-A30型涡轮增压器，并可通过微机控制使柴油机功率随海拔高度自动修正，从而使柴油机在海拔5,100米处仍可输出达3,670马力（2,700千瓦）的功率。柴油机进气滤清器则参考了用于兰新铁路的东风11型机车，采用由四层钢丝网、多旋流管式空气滤清器、纸质滤清器组成的三级空气滤清系统。蓄电池选用低温性能较好的镍镉碱性蓄电池，保障低温环境下柴油机的启动。该机车还采用了全封闭的加压冷却水系统、带有承载式燃油箱的车体底架、防紫外线镀膜玻璃、变压吸附式制氧机、防雷接地装置等新技术吗，并增设双机制动重联和双管供风系统。为解决高原特殊环境对电气绝缘效能、电机绕组温升和电器电弧分断三个方面的影响，永济电机厂与昆明电器科学研究所合作进行了电机、电器的高原效能试验，并以此为依据为“雪域神舟”号机车研制出JF204G型同步发电机、ZD125型牵引电动机。
鉴于当时世界上从未进行过如此高海拔的大功率机车性能检测，铁科院为此特别制定了在青藏高原特殊环境条件下的机车试验方法和试验大纲。根据铁道部运输局装备部的安排，东风8B型9001号、9002号机车暂时交由兰州铁路局支配，出租给中铁一局集团南山口机务段运用。两台机车于2002年12月7日离开工厂，于12月14日到达兰州铁路局格尔木机务段，从12月28日起开始在已完成铺轨的南山口至望昆段间投入运用考核，负责牵引运送铁路建设物资的货物列车。2003年1月，研究人员利用冬季施工间隙，分别在格尔木（海拔2,832米）、纳赤台（海拔3,575米）、望昆（海拔4,576米）三个地点，对“雪域神舟”号机车进行了冬季防寒测试、启动牵引力测试及柴油机功率调整试验。同年8月，根据铁道部要求再次对机车进行高原综合性能试验，试验地点位于纳赤台（海拔3,575米）、玉珠峰（海拔4,159米）、4771米的昆仑山口（海拔4,771米）和不冻泉（海拔4,611米），在每个海拔点分别完成柴油机功率修正、机车冷却性能试验、电阻制动性能、牵引性能试验（2,300吨）、隧道内柴油机功率调整试验、电机温升及增压器流量试验，并在100多公里连续20‰长坡道和全长1,686米的昆仑山隧道进行运行考核。试验结果表明，机车各项性能数据基本达到设计要求，柴油机在不冻泉试验时的输出功率为3,960马力（2,913千瓦），在海拔高度4,500米处换算至半磨耗状态的最大起动牵引力为446.5千牛（设计值为442千牛）。通过这次试验，得出了柴油机功率随大气温度和海拔高度的变化关系数据。若按海拔高度每升高1,000米、柴油机功率下降480马力（353千瓦）计算，“雪域神舟”号机车在到达青藏铁路最高点唐古拉山垭口（海拔5,072米）时，预期柴油机输出功率应可达到3,840马力（2,750千瓦）。同时，在试验中亦发现了柴油机低温冷却水系统冷却能力不足的问题，随后戚墅堰机车车辆厂对此冷却水系统进行了改良，将其中8个双流道散热器全部并入低温冷却水系统，解决了机油温度过高的问题。
“雪域神舟”号曾经有望成为青藏铁路的主力牵引机车，但刘志军从2003年3月出任铁道部部长后随即提出“铁路跨越式发展”战略，指出中国铁路不能继续在原有基础上慢慢前进，而应该通过以市场换技术，把引进技术和自主创新结合起来，最短时间内提高中国铁路技术装备的水平。同时，刘志军明确提出“要把青藏铁路建设成世界一流的高原铁路，必须实现三个目标：把旅客列车在全线运行时间压缩到最短；全线行车设备实现免维修；沿线基本实现无人管理”，因而对青藏铁路使用的机车提出了更高的要求。为此，铁道部派出专家组赴秘鲁考察当地高原铁路，赴美国考察大功率内燃机车的生产和使用情况，并以此确定了青藏铁路的机车运用模式，重新制定了青藏铁路机车的总体技术要求。最终实施的《青藏线交流内燃机车技术条件》主要内容包括：牵引动力采用客货通用型内燃机车，需满足16辆客车编组、3,000吨货车的牵引需要，非冻土地带的最高运行速度为120公里/小时，冻土地带的最高运行速度为100公里/小时；为保护青藏铁路沿线的生态环境，需采用低噪声、低排放、低燃油消耗率的柴油机；机车各个部件的设计均需把可靠性作为首要考虑。由于交流牵引电动机的簧下重量较轻，机车通过冻土地带时对轨道的冲击较小，而且较大的恒功率范围使客货通用型机车得以实现，不必再分为货运机车、客运机车两种车型，因此铁道部将交流传动列入青藏铁路机车的必要技术条件，换言之将直流传动的东风8B型机车排除在选择之外。2003年起，铁道部分别与通用电气公司和易安迪公司就青藏铁路机车购置和技术引进展开谈判。由于中国对于通用电气公司的7FDL系列柴油机更为熟悉，而且通用电气公司承诺以后可转让其最新的GEVO系列柴油机技术，最终通用电气于2004年10月获得为青藏铁路提供78台NJ2型柴油机车的订单，并为2005年落实的6,000马力大功率交流传动内燃机车采购和技术引进项目奠定了基础。
2006年1月，为配合青藏铁路即将于同年7月1日开通试运营，铁道部运输局装备部向戚墅堰机车车辆厂订购了10台东风8B型高原机车，以应付青藏铁路西格段日益增长的运量，并满足格拉段在NJ2型柴油机车全部交付前的营运需要。根据铁道部要求“尽量少改动，但又能基本满足青藏线运用”的原则，这批机车保留了“雪域神舟”号机车大多数针对高原环境的设计和特点，例如柴油机功率修正、加压冷却水系统、双机重联控制、高原电气设备等，但采用了国产的ZN310-LSA4QG型高原增压器代替进口增压器，也没有采用电气室车顶夹层独立通风系统和整体承载式燃油箱，以降低制造成本。2006年2月，东风8B型9003号~9012号机车出厂并配属青藏铁路公司达格尔木机务段。2007年6月28曰，“雪域神舟”号机车通过中国南车科技成果审定。2015年，青海地方铁路建设投资有限公司向中车戚墅堰机车有限公司订购5台东风8B型高原机车，东风8B型9013号~9014号机车于2015年底交付，东风8B型9015号~9017号机车于2016年初交付，在位于柴达木盆地的锡北铁路投入服务。