中國鐵路局東風9型柴油機車

**東風 9 型柴油機車**（DF9）是中國鐵路使用的電力傳動柴油機車車型之一。該型機車是因根據中華人民共和國鐵道部提出擴大旅客列車編組、適當提高行車速度的方針，由戚墅堰機車車輛廠於 1986 年開始設計、1990 年研製成功的幹線客運柴油機車，屬於「七五」國家科技重點攻關計畫之一，不僅是繼東風 8 型柴油機車之後第二款裝用 280/285 系列柴油機的鐵路機車，也是當時中國鐵路單機功率最大的電力傳動柴油機車。東風 9 型柴油機車的動力裝置為一台 16V280ZJA 型柴油機，裝車功率為 4,910 馬力（3,610 千瓦），傳動系統使用由 TQFR-3000C-1 型同步發電機、GTF-5100/1000 型矽整流裝置、ZD106 型牽引馬達組成的交 — 直流傳動裝置，機車並採用了牽引馬達全懸掛、雙側六連杆萬向節空心軸驅動裝置、高柔螺旋圓彈簧二次懸吊裝置、電子恆功率勵磁及防空轉系統等新技術。構造速度為 140 公里 / 小時的東風 9 型 0001 號機車於 1990 年 10 月竣工。1991 年 4 月，為配合廣深准高速鐵路的科技攻關計畫試驗，戚墅堰機車車輛廠又試製出構造速度為 160 公里 / 小時的東風 9 型 0002 號機車。1992 年 3 月，東風 9 型 0002 號機車在北京環形鐵道創下 161 公里 / 小時的速度紀錄。隨後，戚墅堰機車車輛廠在東風 9 型柴油機車的基礎上，於 1992 年研製出新一代的東風 11 型柴油機車，為日後的中國鐵路大提速打下了基礎。

## 發展歷史

### 開發背景

1980 年代後期，中國實行改革開放後隨著國民經濟的發展，不但為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。為緩解鐵路幹線客運列車嚴重超員、提高鐵路客運能力以適應市場需求，中華人民共和國鐵道部決定採取擴大旅客列車編組、適當提高行車速度的辦法，提出以北京為中心、1,500 公里為半徑的繁忙幹線上，開行編組輛數 20 節、最高速度 140 公里 / 小時、運轉時間不超過 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。1986 年 7 月 30 日，國家科委以《國科工委〔1986〕024 號文》批覆鐵道部的《鐵路客運技術裝備研究》，並將研製新型快速客運柴油機車及電力機車列入國家「七五」重點科技攻關計畫，東風 9 型柴油機車和韶山 5 型電力機車的研製自此正式展開。

### 研製過程

為了提高機車工廠的研製效率及積極性，鐵道部決定對客運柴油機車採用招標評選的方法。為此，鐵道部擬定了大功率客運柴油機車的主要技術條件，要求機車標稱功率達到 4,200 馬力（3,090 千瓦），柴油機最大運用功率達到 4,910 馬力（3,610 千瓦），機車最高運轉速度為 140 公里 / 小時，牽引馬達使用架懸式驅動方式，機車軸重為 22.5±3% 噸，並要求在 1990 年底之前完成兩台樣車的試製。1986 年下旬，當東風 8 型柴油機車剛剛開始投入小批試生產並準備進行鑑定試驗之際，戚墅堰機車車輛廠已開始著手客運機車投標準備工作，對各種設計方案進行了比較及計算，並邀請鐵道科學研究院機車車輛研究所、株洲電力機車研究所、西南交通大學機車車輛研究所、上海鐵道學院輪軌關係研究所等聯合投標單位提供諮詢，共同審定了投標機車方案和投標申請書。1987 年 5 月至 6 月，戚墅堰機車車輛廠、北京二七機車廠、大連機車車輛廠、四方機車車輛廠、資陽內燃機車廠等五家工廠各自提交了投標書，戚墅堰機車車輛廠的方案以最高評分在一眾競爭對手中脫穎而出，被鐵道部確定為快速客運柴油機車的第一研製單位。1987 年 7 月，戚墅堰機車車輛廠與國家計委簽訂了科技攻關合約，並向鐵道部上報了大功率客運內燃機車設計任務書建議稿。同年，戚墅堰機車車輛廠在 16V280ZJ 型柴油機的基礎上，根據客運柴油機車的技術條件和使用要求，著手開發功率更大的 16V280ZJA 型柴油機。

1987 年至 1988 年初，戚墅堰機車車輛廠組織技術人員搜集資料進行牽引馬達兩種驅動方式的方案設計，並邀請到著名機車車輛專家、西南交通大學的孫竹生教授來廠指導，對架懸式轉向架應採用電機空心軸驅動方式還是輪對空心軸驅動方式的問題進行了比較論證，經權衡利弊後最終決定採用動力學性能較佳、簧下品質較輕的輪對空心軸方案，解決了客運機車的這一項關鍵技術問題。1988 年 3 月，機車設計方案通過了由鐵道部科技局、機務局、中車公司主持的技術設計審查，確定了機車總體、電控系統、牽引電機組、柴油機、轉向架、輔助系統、車體等七個方面的設計。1988 年 10 月 8 日，鐵道部科技局以《鐵科函〔1988〕114 號文》下達了《東風 9 型客運內燃機車設計任務書》，戚墅堰機車車輛廠隨即開始機車的施工設計工作，並先後與路內外二十多家工廠、高等院校、研究所簽定了合作攻關協議。其中，機車所使用的牽引電機組、矽整流裝置、司機操縱台由永濟電機廠試製，電子恆功率勵磁控制系統由株洲電力機車研究所負責研製，電阻制軔裝置由西安鐵路號誌廠研製，雙流道銅管帶式散熱器、高效能組合式冷卻風扇、柴油機鋁製中冷器與大連內燃機車研究所合作研製。至 1988 年底，完成了機車的全部施工設計圖紙，並於 1989 年初開始進入試製階段。為了確保機車的運用安全和可靠性，機車組裝前對車體底盤和轉向架構架分別進行了靜強度試驗，並與上海鐵道學院合作製作了專門的彈簧試驗機，對轉向架二次懸吊裝置的高柔度捲簧進行了試驗；而採用輪對空心軸驅動裝置的架懸式轉向架完成組裝後，亦在大連內燃機車研究所的機車定置試驗台上進行了中國首次機車轉向架台架試驗。

1990 年 10 月 23 日，作為戚墅堰機車車輛廠與 10 家科研單位、5 所高等院校、30 多家工廠的共同合作成果，經過三年時間研製而成的東風 9 型 0001 號機車完成了總組裝，同年 11 月通過了由國家計委、國家科委委託鐵道部的竣工驗收。 該機車經過工廠內的水電阻試驗、工廠專用線試運轉、滬寧鐵路正線試運轉後，於 1990 年 12 月 7 日離開戚墅堰機車車輛廠，赴鐵道部科學研究院北京環行鐵道進行初步調整試驗，其中包括列車起動加速性能、震動頻率測試、基本動力學性能、制軔性能、列車阻力、機車稱重等試驗計畫，由株洲電力機車廠試製的韶山 5 型 0001 號機車亦同時在北京環行鐵道進行試驗。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任務書的要求，展示出優良的加速性能和運轉平穩性。1990 年 12 月 29 日，國家計委、國家科委、財政部、鐵道部、國家統計局等國家機關的領導和專家前往北京環行鐵道視察，並試乘當時最新型的中國鐵路 25A 型客車，分別由東風 9 型柴油機車、韶山 5 型電力機車牽引。當東風 9 型機車牽引 20 輛編組客車時，時任鐵道部副部長屠由瑞、中車公司總經理黃志和、機務局副局長丁圻堮在機車上督導，列車最高運轉速度達到 145 公里 / 小時。1991 年 1 月底，東風 9 型 0001 號機車完成調整試驗後返回戚墅堰機車車輛廠，對機車各部件進行拆解檢驗。1991 年 2 月，該機車交付鄭州鐵路局鄭州機務段投入三萬公里磨合運轉試驗，擔當京廣鐵路鄭州至武昌之間的旅客列車牽引任務。同年，東風 9 型柴油機車獲國家「七五」科技攻關重大成果獎。

### 准高速試驗

1980 年代後期，中國鐵路面對交通運輸市場的激烈競爭，提高列車運轉速度成為了鐵路發展戰略的重點。鐵道部首先決定對廣深鐵路既有路線進行技術改造，用較少的投資、較短的時間將既有路線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累積經驗。1990 年 3 月，鐵道部以《鐵計〔1990〕1 號文》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計畫，同時要求鐵道部科學研究院與廣州鐵路局用三個月時間完成廣深准高速鐵路可行性研究。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，並要求工廠對試製中的東風 9 型 0002 號機車改變其牽引齒輪傳動比，使機車最高恆功速度由 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計畫試驗，為廣深准高速鐵路的路線、橋梁、機車車輛的設計提供依據。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，成為中國鐵路史上第一台國產准高速客運機車。1991 年 6 月至 8 月，為了全面檢驗東風 9 型 0002 號機車的性能，該機車在大連內燃機車研究所的定置試驗台上，在環境溫度處於 40℃左右的情況下完成了定置試驗，試驗計畫包括牽引熱工性能、柴油機起動性能、牽引馬達溫升、限流限壓性能、輔助傳動負載、機車震動性能、司機室噪音等，期間最高試驗速度達到 170 公里 / 小時。

1992 年 3 月 25 日至 4 月 3 日，東風 9 型 0002 號機車在北京環行鐵道參與了首次廣深線准高速科技攻關綜合運轉試驗，這次試驗在最小曲線半徑為 1,000 米的小環線上進行，曲線外軌最大超高為 150 毫米。由於東風 9 型 0002 號機車只是在原設計基礎上改變了齒輪傳動比，因此在試驗前特別對驅動裝置、制軔系統、懸掛系統等進行全面分析和安全評估，針對高速行駛時路線超高不足和低速時超高過剩的矛盾，對機車車體架與轉向架之間的側檔間隙作出了調整，使兩者之間的傾角被限制在一定的範圍內；另外還在四組高柔圓彈簧的前後加裝了垂向止檔，以防二次懸吊彈簧過量壓縮變形導致應力超限。試驗列車由三輛 25A 型客車和兩輛試驗車組成，試驗速度由 40 公里 / 小時開始按計劃逐級提升。1992 年 3 月 29 日，試驗列車最高運轉速度達到了 161 公里 / 小時，並連續行駛三圈後停車檢查，這次實驗創下了當時北京環行鐵道的最高速度紀錄，並為廣深准高速鐵路建設提供了有關路線、道岔、橋梁、號誌、客車等方面的大量實測數據。1992 年 5 月 4 日至 6 月 13 日，東風 9 型 0002 號機車在北京環行鐵道參與了第二次廣深線准高速科技攻關綜合運轉試驗，這次試驗在最小曲線半徑為 1,432 米的大環線上進行，主要目的是分別對長春客機廠、四方機車車輛廠、南京浦鎮車輛廠提供的四種准高速客車轉向架進行動力學性能試驗，以及對準高速客車制軔系統進行單車溜放制軔試驗。

1992 年 12 月，作為「八五」國家重點科技攻關計畫之一的首台東風 11 型柴油機車在戚墅堰機車車輛廠落成。該型機車是以東風 9 型柴油機車為基礎的准高速客運柴油機車，為了滿足行車速度提高到 160 公里 / 小時的需要，輪對空心軸驅動裝置採用了圓錐形空心軸，車體外觀造型採用了經重新設計的流線型頭型，並配備了微電腦控制系統。1994 年 4 月 11 日，東風 11 型 0001 號機車在北京環形鐵道進行准高速列車綜合試驗，最高速度達到 183 公里 / 小時，創下了當時的中國鐵路第一速。此後，東風 11 型柴油機車不僅投入到廣深准高速鐵路運用，並成為了前四次中國鐵路大提速的提速機車主力。由於東風 11 型柴油機車研製成功並投入批量生產，屬於實驗性質的東風 9 型柴油機車便沒有繼續生產。

### 鑑定試驗

1992 年 6 月至 12 月，東風 9 型 0001 號機車於鄭州鐵路局完成了三萬公里磨合試驗後，由鐵道部科學研究院主持進行了機車性能鑑定試驗，其中牽引性能、電阻制軔性能、電機溫升、動力學性能、制軔性能、噪聲測試等計畫在北京環行鐵道進行，而高溫冷卻性能試驗則於同年 8 月在南昌機務段進行。試驗結果顯示，機車各項主要技術性能指標均已達到或超過設計任務書及有關標準規定的要求，實測最大起動牽引力可達 250 千牛頓，實測最大輪周功率達到 3,000 千瓦，恆功率範圍內機車總效率最高可達 35.1%。在東風 9 型 0001 號機車進行鑑定試驗的同時，東風 9 型 0002 號機車則根據鐵道部安排作為運轉考核樣車交付廣州鐵路局廣州機務段，自 1992 年 11 月 1 日起在廣深鐵路投入 15 萬公里運用考核。由於當時廣深准高速鐵路工程進行得如火如荼，因路線施工速限局限了機車性能的發揮，最高行車速度一般在 100~110 公里 / 小時左右。1993 年 12 月，東風 9 型 0002 號機車在走行 189,294 公里後完成了運用考核，返回戚墅堰機車車輛廠進行解體檢查，顯示柴油機、電機及電器等主要部件狀態良好。

### 運用歷史

東風 9 型 0001 號、0002 號機車分別完成鑑定試驗和運轉考核後，交給廣州鐵路（集團）公司廣深鐵路總公司（後改制為廣深鐵路股份有限公司）並投入廣深鐵路運用。1994 年 10 月至 11 月，東風 9 型 0002 號機車安裝了由鐵道部科學研究院試製的 ZLSK 列車速度分級控制系統（又稱 LSK-160）及車載號誌裝置，該行車安全防護系統兼容四顯示多資訊的 UM71 軌道電路自動閉塞區間、移頻三顯示自動閉塞和半自動閉塞區間，在廣深鐵路的現場運轉試驗為列車速度分級控制系統的進一步改良提供了大量數據。1995 年 3 月，ZLSK 列車速度分級控制系統的正式產品分別安裝在東風 9 型 0002 號機車、東風 11 型 0005 號機車上投入運用。

1994 年 12 月 22 日，中國第一條准高速鐵路 —— 廣深准高速鐵路正式通車。廣深准高速旅客列車投入營運初期，由於當時廣州機務段只有 5 台東風 11 型柴油機車，扣除需要進行檢修和備用的機車後，每天能夠上線投入運用的機車一般不超過 3 台，尤其在 1995 年 10 月至 11 月期間鐵道部調用東風 11 型 0005 號機車參與滬寧鐵路及京秦鐵路既有線提速試驗時，准高速機車的運用調度更為緊張，因此當東風 11 型柴油機車不敷應用時，經常被迫使用東風 9 型機車作為替代車型來牽引廣深准高速列車。1995 年 9 月 16 日至 19 日，為了對即將展開的滬寧鐵路提速試驗作好準備，鐵道部將東風 9 型 0001 號機車調往北京環行鐵道，牽引不同編組輛數的 25 型系列混編旅客列車（包括 25 型、25A 型、25B 型客車）進行提速試驗，了解大編組旅客列車的起動加速性能和緊急緊軔性能；當牽引 14 輛編組列車（總重 790.9 噸）時，由靜止加速到 140 公里 / 小時的時間平均為 7 分鐘，加速距離平均為 10.94 公里；當牽引 20 輛編組列車（總重 1127.6 噸）時，由靜止加速到 140 公里 / 小時的時間平均為 12 分鐘 43 秒，加速距離平均為 21.69 公里；當牽引 8 輛編組列車（總重 455.2 噸）時，由靜止加速到 150 公里 / 小時的時間平均為 4 分鐘 39 秒，加速距離平均為 7.14 公里。1995 年 10 月下旬，全國鐵路科技大會在北京召開，並將東風 9 型 0001 號機車借調到北京環行鐵道供與會代表參觀、牽引中長途雙層客車作示範運轉。1996 年起，10 台新造的東風 11 型機車當年交付廣深鐵路股份有限公司後，廣深線機車運用緊張的情況始得以改善。

1997 年 5 月，廣深鐵路股份有限公司與戚墅堰機車車輛廠就關於東風 9 型機車中級檢修及改造計畫簽訂了合約；同年 8 月，兩台東風 9 型機車返回工廠進行修理，並按雙方達成的協議對機車進行局部改造，通過改變齒輪傳動比將東風 9 型 0001 號機車的構造速度從 140 公里 / 小時提高到 160 公里 / 小時。1997 年 11 月，兩台機車完成中級檢修後返回廣深鐵路再度投入服務。1999 年，隨著廣州東機務折返段建成投產，廣深鐵路股份有限公司成立了廣深機務管理所，負責該公司所屬機車的運用、檢修及維護，兩台東風 9 型機車因而轉配到廣深機務管理所。2001 年，廣深鐵路股份有限公司對公司職能部門和基層運輸生產單位進行重組，廣深機務管理所與廣深車輛運用段合併為廣深機輛事業部。2003 年，來往深圳和韶關的「丹霞號」列車（T353/354 次特快列車）改為使用中國鐵路 25C 型客車，該列車在廣州東和深圳之間的機車交路亦改由東風 9 型機車擔當。同年，東風 9 型機車並曾經多次臨時替代東風 11 型機車，擔當港穗直通車的牽引任務並進入香港。

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，藉著返回戚墅堰機車車輛廠進行大修的機會，對兩台機車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，其餘部分都儘量採用與東風 11 型機車通用的零配件，並根據東風 11 型機車在運用過程中發現的問題進行改進。主要改造計畫包括：柴油機油水管路採用規範化布置，以銅製中冷器取代原來的鋁製中冷器，並改用新型號的機油濾清器等；司機室頂蓋加裝空調及換氣裝置，司機室側窗改為動力集中式，電阻制軔櫃安裝位置亦有所改動；散熱器、機油熱交換器、靜液壓油熱交換器均改為與東風 11 型機車相同。電氣系統方面，改為使用與東風 11 型機車通用的 ZD106 型牽引馬達，代替故障率較高的 ZD106S 型牽引馬達；採用由株洲南車時代電氣公司研發的 LCS32 型微電腦控制系統，取代了原本的 TPZ8S 型電子恆功率勵磁控制系統；行車列車安全防護系統採用了 LKJ-2000 型列車運轉監控記錄裝置，取代原本的 ZLSK 列車速度分級控制系統。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。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。

2007 年 11 月，根據廣州鐵路（集團）公司對廣州機務段內部機構實施整合的決定，將原廣深機輛事業部機務部分合併到廣州機務段廣深運用車間，機車車身上的「廣鐵深段」段標亦被改為「廣鐵廣段」。2008 年 6 月，廣州鐵路（集團）公司調整了京廣鐵路廣州至長沙區段的乘務交路，同時將兩台東風 9 型機車改配屬廣州機務段韶關運用車間運用，主要擔當廣州（廣州東）— 韶關 — 衡陽區間的客運交路，與東風 11 型、韶山 8 型機車輪流牽引廣州至衡陽的 N605/606 次、N607/608 次管內快速列車（2009 年 4 月 1 日起車次變更為 K9039/9040 次、K9041/9042 次管內快速列車，至 2009 年 12 月 26 日隨武廣客運專線通車而中止營運），廣州至萬州的 1007/1008 次普通旅客快車，廣州東至襄樊的 2115/2116 次普通旅客快車（2009 年 7 月 1 日起變更為 K935/936 次快速旅客列車），廣州至宜昌的 2285/2286 次普通旅客快車（2009 年 7 月 1 日起變更為 K931/932 次快速旅客列車）。

2010 年下半年起，廣州機務段將東風 9 型 0001 號、東風 9 型 0002 號機車分別封存於韶關運用車間、廣州運用車間兩地。同年 12 月，廣州鐵路（集團）公司通過中國鐵路採購網在網際網路上發布了報廢機車招標公告，將兩台東風 9 型機車按廢金屬在網上競價出售。2011 年 5 月 5 日，東風 9 型 0002 號機車在廣州拆解；同年 5 月 17 日，東風 9 型 0001 號在韶關拆解。從東風 9 型 0002 號機車上拆下的機車編號銘牌被保存於廣州機務段。

## 技術特點

### 總體布置

#### 基本結構

東風 9 型柴油機車是幹線客運用的六軸柴油機車，機車標稱功率為 4,134 馬力（3,040 千瓦），構造速度為 140 公里 / 小時（0001 號）或 160 公里 / 小時（0002 號），運轉整備重量為 138 噸，軸重為 23 噸。機車採用雙端司機室、雙側內走廊、全鋼焊接結構的桁架式側牆承載車體，車體由左右側壁、底架、車頂、內部隔牆、兩端司機室等部分焊接在一起，共同承受垂直酬載和縱向酬載，車體主要骨架採用高強度低合金鋼材，車體側壁採用框架式和桁架式混合結構。為了儘可能減輕車體部分的結構重量，東風 9 型機車的車體長度比東風 8 型機車縮短了 750 毫米，車體架結構較東風 8 型機車減輕了 7.3%。連結器中心線間距為 21,250 毫米，底盤長度為 20,150 毫米，車體寬度為 3,288 毫米，車體高度為 4,736 毫米。機車兩端均設有同等功能的司機室，可雙向操縱機車。為了降低機車高速行駛時的空氣阻力，司機室前窗玻璃後傾角由東風 8 型機車的 10° 增大到 15°，而司機室正面下部則設計成 10° 後傾角，頂置前照燈亦包覆在司機室頂蓋內；機車於 2006 年進行廠修時對司機室頂蓋鋼結構作出改造，以便在司機室頂部空間安裝空調及換氣裝置，前照燈因而變成凸出於車頂前緣的形式。車體底架兩端裝有 13 號上作用連結器、MX-1 型牽引緩衝裝置和排障器。車體底架下部兩台轉向架之間吊掛著一個容量為 6,500 升的燃油箱，燃油箱左右兩側設有鉛酸蓄電池組，燃油箱前後兩端各有一個總風缸。

#### 設備布置

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、第二司機室。

司機室內在機車運轉方向的左側設有包含主控制器、換向手柄、各種操縱按鈕、氣軔閥、儀表和號誌顯示裝置等設備的司機操縱台，右側設有副司機座席；司機室設有供乘務人員使用的空調裝置、電暖器、電爐等設施，第二司機室後壁另設有手制軔裝置手柄，司機室內壁還填充吸音材料和複合多孔鋁板。電氣室內設有高壓電器控制櫃、低壓電器控制櫃、主整流櫃、行車安全設備、電子恆功率勵磁裝置（改造後被微電腦控制櫃取代）、電阻制軔櫃（兩台電阻制軔櫃原本分別安裝在電氣室和動力室前端頂部，機車改造後改為並排於電氣室與動力室間隔的頂部），電氣室下部設有主整流櫃通風機、前轉向架牽引馬達通風機。

位於機車中部的動力室安裝了一套柴油發電機組，並設有空氣濾清器、燃油濾清器、燃油輸送泵、燃油預熱器等輔助設備；動力室內靠近電氣室的一端設有勵磁整流櫃、風源淨化裝置、起動變速箱和相關設備，起動變速箱通過萬向軸與主發電機輸出端連接，並通過該變速箱驅動勵磁機、起動發電機、測速發電機、前轉向架牽引馬達通風機。動力室內靠近冷卻室的隔牆上設有膨脹水箱。

冷卻室設有冷卻水系統和散熱裝置，冷卻室頂部裝有 V 形結構的雙流道銅制散熱器，以及兩個直徑為 1,600 毫米的軸流式冷卻風扇，冷卻風扇由靜液壓馬達傳動。機車設有兩套獨立的循環冷卻水系統，分別為冷卻柴油機、增壓器的高溫冷卻水系統，以及冷卻增壓空氣、機油、靜液壓傳動油的低溫冷卻水系統，高低溫循環冷卻水系統共用 48 個散熱器單節。散熱器下方設有一台由柴油機自由端經萬向軸驅動的後變速箱，以及由後變速箱帶動的靜液壓泵、後轉向架牽引馬達通風機。此外，冷卻室內並設有機油熱交換器、機油濾清器、空氣壓縮機、靜液壓油熱交換器（原採用與東風 8 型機車相同的油 — 水熱交換器，改造後更換成與東風 11 型機車相同的油 — 空氣熱交換器）、靜液壓系統油箱等。輔助室內裝有預熱鍋爐、工具箱、氣軔系統閥類。氣軔裝置採用 JZ-7 型氣軔機，並配備兩台 NPT5 型電動空氣壓縮機。

### 柴油機

東風 9 型機車裝用一台由戚墅堰機車車輛廠製造的 16V280ZJA 型柴油機，屬於 280/285 系列柴油機產品之一。16V280ZJA 型柴油機是一款 16 氣缸、四行程、V 型結構、直接噴射、開式燃燒室、廢氣渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻的中速柴油機。氣缸內徑為 280 毫米，活塞行程為 285 毫米，氣缸夾角為 50°，額定轉速為每分鐘 1,000 轉，最低空載轉速為每分鐘 400 轉，標定工況下的平均有效壓力為 1.65 兆帕（每平方厘米 16.82 公斤），UIC 標定功率為 5,250 馬力（3,860 千瓦），裝車運用功率為 4,910 馬力（3,610 千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為 153 克 / 有效馬力・小時（208 克 / 有效千瓦・小時）。

16V280ZJA 型柴油機是在 16V280ZJ 型柴油機的基礎上強化的機型，兩者的基本結構大致相同，同樣採用了由球墨鑄鐵整體鑄造而成的機體，消除了因機體焊縫疲勞造成鈑金裂紋的隱患。機體由氣缸體和曲軸箱共同構成，機體的橫截面形狀為六邊形，並採用了懸掛式曲軸支承結構和半隧道式曲軸箱。柴油機採用由 42CrMo 高強度合金鋼鍛坯全纖維擠壓成形的全加工氮化曲軸、帶內冷油腔振盪冷卻的鋼頂鋁裙組合式活塞、合金鋼鍛造全加工並列式連杆、高強度合金鑄鐵氣缸蓋、合金硼鑄鐵濕式氣缸套。燃油噴射系統採用單體式噴油泵和多孔閉式噴油器。在左右兩列氣缸之間的 V 形夾角空間內，設有機油主油道、冷卻水進水道和空氣腔，在其上方裝有與空氣腔相通的空氣穩壓箱；兩台增壓器分別裝在空氣腔上方的兩端，中間設有兩台鋁製中冷器。氣缸排出的廢氣通過排氣管分別進入兩台渦輪增壓器推動渦輪後排出，而新鮮空氣由安裝在車體上的空氣濾清器吸入，經增壓器增壓後流經中冷器進行冷卻，然後通過空氣穩壓箱和進氣支管進入各個氣缸。柴油機增壓採用模件式串接脈衝轉換器增壓系統（MPC），將每個氣缸的排氣管設計成相同的脈衝轉換器，通過過渡管將氣流引入增壓器。東風 9 型機車最初採用江津增壓器廠引進 ABB 公司專利生產的 VTC254-13 型增壓器，後來又改為使用經過改進的 VTC254-13G 型增壓器。1991 年至 1993 年間，由大連內燃機車研究所研製的 ZN310-LSA 型增壓器亦曾裝用於東風 9 型機車進行運轉考核試驗。

柴油機進氣空氣濾清器採用由離心式旋風慣性過濾器和紙質濾芯空氣濾清器組成的二級空氣濾清器。調速系統採用天津機車車輛機械工廠研製的聯合調節器 - C 型液壓全制式調速器，通過控制聯合調節器配速機構上的步進電機，實現對柴油機的有檔無級調速控制。柴油機由 ZQF-80 型起動發電機起動，其電源由蓄電池供給。柴油機完成起動後，啟動發電機由直流串勵馬達變為直流他勵發電機，並通過電壓調整器輸出 110 伏特直流電，作為輔助發電機使用，用來給蓄電池充電並和向輔助電路及控制電路供電。

### 傳動系統

東風 9 型機車採用交 — 直流電傳動裝置，柴油機曲軸通過大圓盤薄板聯軸節與同步發電機聯接，取代了東風 8 型機車上使用的蓋斯林格聯軸節。從交流同步發電機發出的三相交流電，經由矽二極體組成的三相橋式整流裝置整流為直流電後，再將電能輸送給兩台轉向架上的六台並聯連接的直流牽引馬達，通過傳動齒輪驅動輪對。

#### 牽引發電機

牽引發電機採用由永濟電機廠研製的 TQFR-3000C-1 型三相交流同步發電機（即 JF204A 型同步發電機），它是在東風 8 型機車使用之 TQFR-3000C 型三相交流同步發電機（即 JF204 型同步發電機）的基礎上改進而成，主要變化為磁極採用螺栓固定結構代替燕尾凹形槽結構，定子鐵芯與機殼為熱套定位結構。額定容量為 3,500 千伏安，額定電壓為 524／724 伏特，額定電流為 3,858／2,790 安培，額定轉速為每分鐘 1,000 轉，定子及轉子絕緣等級均為 F 級，冷卻方式為軸向強迫通風，主發電機淨重為 6,370 公斤。與 TQFR-3000C 型同步發電機相比，TQFR-3000C-1 型同步發電機的容量增加了 5.1%，重量減輕了 10.4%。

牽引發電機的勵磁電流由一台三相感應子交流發電機供給。東風 9 型機車使用由永濟電機廠製造的 JGL-405A 型勵磁機，它是在東風 8 型機車使用之 GQL-45 型勵磁機的基礎上增加了去磁線圈。勵磁機由柴油機通過啟動變速箱驅動，其發出的交流電經勵磁整流器轉換為直流電後，給發電機的轉子勵磁線圈勵磁。

#### 整流裝置

牽引發電機發出的三相交流電由矽整流裝置轉換成直流電，由風冷式矽二極體元件組成三相橋式全波整流電路。東風 9 型機車使用 GTF-5100/1000 型主整流櫃。整流裝置有六個串聯的整流橋臂，每一橋臂有四個並聯的 ZP2000-28 型風冷平板式整流二極體，每台整流櫃共 24 個二極體元件。整流裝置的最大直流輸出電壓為 1,000 伏特，額定直流輸出電流為 5,100 安培。

#### 牽引馬達

東風 9 型機車最初採用由永濟電機廠研製的 ZD106S 型四極串勵直流馬達，該型馬達吸收了在引進 ND5 型柴油機車時奇異公司向永濟電機廠轉讓的牽引馬達製造技術，馬達磁極結構借鑑自奇異 5GE752AF8 型牽引馬達，電樞線圈導線採用杜邦卡普頓聚醯亞胺薄膜作為絕緣材料。牽引馬達的額定功率為 520 千瓦，額定電壓為 665 伏特，額定電流為 835 安培，額定轉速為每分鐘 945 轉，最大起動電流為 1,100 安培，最高恆功率轉速為每分鐘 2,166 轉，最高轉速為每分鐘 2,320 轉，定子及電樞絕緣等級均為 H 級，冷卻方式為強迫通風。為擴大機車的恆功率速度範圍，可以在牽引馬達勵磁線圈接入並聯分流電阻，對牽引馬達使用一級磁場削弱，磁場削弱率為 60%。

東風 9 型機車於 2005 年進行大修後，改為使用與東風 11 型機車相同的 ZD106 型四極串勵直流馬達，額定功率為 530 千瓦，額定電壓為 680 伏特，額定電流為 835 安培，額定轉速為每分鐘 955 轉，最大起動電流為 1,200 安培，最高恆功率轉速為每分鐘 2,285 轉，最高轉速為每分鐘 2,385 轉，定子及電樞絕緣等級均為 H 級，冷卻方式為強迫通風，最低磁場削弱率為 56%。

#### 電阻制軔裝置

在電阻制軔工況時，牽引馬達變為他勵直流發電機工作，六個激磁線圈全部串聯並由牽引發電機經矽整流櫃供電，牽引馬達發出的電流輸入到兩台臥式制軔電阻櫃，將電能通過電阻器轉化為熱能消耗掉。機車輪周制軔持續功率可達 3,800 馬力（2,792 千瓦），最大制軔電流限制為 670 安培，最大制軔力為 152.5 千牛頓。此外，機車還可以利用制軔電阻作為負載來進行柴油機全功率自負荷試驗。

### 控制系統

東風 9 型機車採用由株洲電力機車研究所研製的 TPZ8S 型電子恆功率勵磁控制系統，同時亦保留了由聯合調節器油馬達驅動功調電阻的勵磁調節裝置，司機可根據實際情況切換勵磁控制方式或兩者同時使用。當微電腦勵磁控制系統發生故障時，可採用油馬達勵磁維持機車運轉。至 2005 年，升級為株洲南車時代電氣股份有限公司研製的 LCS32 型微電腦控制系統。

功調電阻勵磁調節裝置採用由聯合調節器伺服油壓馬達帶動變阻器的方式。牽引發電機的勵磁電流是由勵磁機發出的交流電經勵磁整流櫃整流後供給，而勵磁機的勵磁電流則是由柴油機經啟動變速箱驅動的測速發電機供電。測速發電機的勵磁電流由 110 伏輔助電源提供，並經過功率調節電阻和勵磁調節器控制。功率調節電阻的滑動觸點由聯合調節器上的功率伺服油壓馬達帶動，它根據柴油機工作狀況（欠載或過載）自動地調節可變電阻器的阻值，從而改變測速發電機的勵磁電流，並經測速發電機和勵磁機二級放大後，間接地改變了牽引發電機的輸出功率。

中國通過「技貿結合」方式從美國奇異公司引進 ND5 型柴油機車的同時，株洲電力機車研究所獲得了引進內燃機車勵磁控制系統和防空轉控制系統兩項技術的機會，而為東風 9 型柴油機車而設計的 TPZ8S 型電子恆功率勵磁控制系統，便是在參考奇異之恆功率勵磁控制系統（CHEC）和「警哨」粘著控制系統的基礎上開發而成，該系統除了具備恆功率勵磁控制、磁場削弱過渡控制、輔助發電機電壓調整、電阻制軔的恆制軔電流及恆勵磁電流控制功能外，還具有四級防空轉防滑行功能，以提高機車的粘著係數。勵磁控制系統是一個閉環特性控制系統，以司機控制器在各手柄檔位下的指令號誌值作為給定號誌，經函數發生器轉換後分別得到該檔位下的限壓值、恆功值、限流值基準，同時由電壓及電流傳感器檢測得出牽引發電機的輸出電壓與電流反饋值，然後饋入一個乘法器將兩個號誌相乘得出對應牽引發電機輸出功率的反饋值，然後利用比較器將基準值和反饋值分別進行比較和放大，並以產生的最大誤差號誌作為調節號誌，通過脈寬調製器和電晶體斬波器去控制勵磁機的勵磁電流，從而相應改變牽引發電機的功率。該系統不僅克服了功調電阻勵磁調節裝置反應時間長、動態性能差的缺點，還可以利用從功調電阻電位器取得的電壓號誌來修正功率給定值，達到機車牽引功率與輔助功率之間動態轉移的目的。

LCS32 型微電腦控制系統是由株洲南車時代電氣股份有限公司於 2003 年推出、以摩托羅拉 MC68332 微處理器為核心的 32 位元內燃機車控制系統。硬體架構採用插件板式結構，CPU 插件、頻率串口插件、所有的 I/O 插件安裝在機箱內的 20 個標準插槽上，並通過主板上的 FE 匯流排相互連接。軟體部分採用 VRTX 實時多任務作業系統。系統主要功能包括機車牽引特性控制功能、防空轉防滑行保護、電阻制軔特性控制、磁場削弱控制，以及機車、柴油機、電氣等系統的保護功能，並具備機車各系統的故障診斷、記錄和顯示功能。

### 轉向架

機車軸配置為 Co-Co，走行部為兩台無導框式三軸轉向架。轉向架採用鋼板組焊成封閉式箱形結構的「目」字形構架，固定軸距為 2,000 毫米。輪對軸箱採用雙列圓柱滾子軸承和雙拉杆式彈性定位裝置，軸箱通過裝有橡膠關節元件的上、下軸箱拉杆與構架相連接，實現軸箱相對於構架的橫向和縱向定位。機車原本採用帶輪箍的組合式車輪，於 2006 年經大修後改用整體輾鋼車輪。

彈簧懸掛裝置分為一系和二次懸吊兩部分。一次懸吊裝置採用獨立懸掛形式，包括軸箱與構架之間的軸箱圓彈簧及橡膠墊，以及在 1、3、4、6 軸裝有並列的垂向液壓減震器。由於機車採用了輪對空心軸配置驅動裝置，為保護空心軸六連杆機構的正常工作狀況，一次懸吊裝置的靜撓度不能設計得太大，因此二次懸吊裝置必須有較大的彈簧靜撓度，以保障機車高速行駛時的穩定性。為此，東風 9 型機車的二次懸吊裝置採用了高柔度捲簧與瓦片式橡膠墊串聯組合結構，轉向架兩側中部的旁承座各設有四組獨立圓彈簧及彈性定位裝置，具有較大的垂向靜撓度和較小的橫向剛度，結構不僅簡單而且也沒有需要保養的摩擦部件。一系及二次懸吊靜撓度分別為 53 毫米和 88 毫米。車體全部重量通過四個旁承由兩台轉向架支承，轉向架與車體間除了設有垂向液壓減震器及彈性側擋外，還設有橫向液壓減震器、抗蛇行液壓減震器，以改善機車橫向平穩性和抑制蛇行運動，所有液壓減震器均採用荷蘭科尼公司（Koni）產品。牽引力和制軔力通過低位平行四桿牽引杆機構傳遞，牽引點至軌面距離由東風 8 型機車的 725 毫米降至 675 毫米，以改善機車的粘著重量利用率。

東風 9 型柴油機車是在中國第一款採用牽引馬達全懸掛、輪對空心軸配置驅動裝置的鐵路機車。牽引馬達通過前後吊臂剛性地安裝在轉向架構架上，固定空心軸（又稱外空心軸或空心軸套）用螺栓安裝在牽引馬達機座上，從動齒輪（大齒輪）通過滾動軸承在固定空心軸上轉動，大齒輪心通過六連杆萬向節機構與轉動空心軸（內空心軸）連接。轉動空心軸是一根圓柱形空心軸，空心軸與車軸間的徑向間隙為 30 毫米，連杆關節連接點採用帶有球狀橡膠襯套的橡膠球鉸，而轉動空心軸的另一端亦通過相同的六連杆萬向節機構與車輪相連。牽引馬達電樞軸輸出的扭矩經過小齒輪、大齒輪、六連杆萬向節、轉動空心軸、六連杆萬向節傳遞到其中一個車輪，並通過車軸驅動另一側車輪。與傳統的軸懸式驅動裝置相比，輪對空心軸配置驅動裝置將牽引馬達的全部重量都變為簧上品質，每軸簧下品質可以減輕近 50%，大幅減少高速運轉時的輪軌作用力。東風 8 型機車的每軸簧下品質為 4,610 公斤，而東風 9 型機車的每軸簧下品質為 2,475 公斤，牽引馬達在時速 100 公里的垂向震動加速度只有東風 8 型機車的十分之一。雙側六連杆萬向節空心軸驅動裝置同樣被後來的東風 11 型、韶山 8 型等准高速客運機車所採用。

東風 9 型 0001 號機車的齒輪傳動比為 2.95（65：22），最高速度為 140 公里 / 小時。東風 9 型 0002 號機車的齒輪傳動比為 2.62（76：29），最高速度為 160 公里 / 小時。基礎制軔裝置為雙側雙閘瓦踏面制軔、採用高磷鑄鐵閘瓦、帶閘瓦間隙自動調節器的單元制軔裝置，每台轉向架共有 10 個制軔單元（中間軸因受到牽引拉杆位置的限制仍採用單側制軔）。機車制軔系統並設有電氣指令式空氣軔機聯鎖保護裝置，避免因氣軔與電阻制軔同時發生作用而導致列車衝動或車輪擦傷。停留軔機為手制軔裝置。

## 參考文獻

## 參看

* 280/285 系列柴油機
* 東風 8 型柴油機車
* 東風 11 型柴油機車
* 韶山 5 型電力機車
* 韶山 8 型電力機車
* 中國鐵路大提速
* 廣深鐵路

## 外部連結