中国国铁NJ2型柴油机车

**NJ2 型柴油機車**是中國鐵路的柴油機車車型之一，由美國奇異公司設計製造，專門用於擔當青藏鐵路格爾木至拉薩區段客、貨運列車牽引任務，全數 78 台機車均配屬青藏鐵路公司格爾木機務段。NJ2 型機車採用電子控制燃油噴射柴油機、交流傳動技術，在空氣稀薄的高原鐵路沿線特殊的地理環境和氣候條件下仍可具有較高可靠性和牽引性能。

## 發展歷史

### 背景

2001 年 6 月，青藏鐵路二期工程（格爾木至拉薩段）正式全面開工建設，青藏鐵路高原柴油機車的研製任務也同時啟動。高原柴油機車的研製由戚墅堰機車車輛廠進行，當時並未考慮採用進口機車。2002 年 5 月，中華人民共和國鐵道部科技司與戚墅堰廠簽訂了《青藏線高原內燃機車的研製及路線試驗》科研計畫合約，要求試製 2 台青藏線高原柴油機車樣車。2002 年 10 月底，兩台被命名為「雪域神舟」的東風 8B 型 9001、9002 號高原柴油機車研製成功。2003 年初，「雪域神舟」號機車在青藏鐵路已鋪軌路段進行高原性能試驗，試驗結果表明機車各項數據基本達到設計要求。

當時「雪域神舟」號曾經有望成為青藏鐵路的主力牽引機車，但從 2003 年 3 月劉志軍出任中國鐵道部部長後，中國鐵路發展政策出現重大轉變。劉志軍上任後提出鐵路要實現「跨越式發展」，不能繼續在原有基礎上慢慢前進，而應該同其他行業一樣，積極引進國外的先進技術，最短時間內提高中國鐵路的技術水平。對於青藏鐵路這個高標準工程，劉志軍明確提出要把它建設成世界一流的高原鐵路，實現「三個目標」：「把旅客列車在全線運轉時間壓縮到最短；全線行車設備實現免維修；沿線基本實現無人管理」。與此同時，中央政府於 2004 年底決定作出對青藏鐵路提前一年通車的要求，更使「可靠性」成為決定青藏鐵路設備採購的重要標準，使得鐵道部在部分設備的採購上最終放棄了國產設備。

### 引進

對於高原鐵路機車的採購，鐵道部採取了全部整車進口的方式，由美國的奇異（GE）和 EMD（EMD）競標；奇異公司以 C44-9W 型柴油機車為基礎，提出 C38AChe 型高原柴油機車的方案，而 EMD 公司亦以 SD90MAC 型柴油機車為基礎，向中國推薦 JT46 型高原柴油機車。最終，奇異公司於 2004 年 10 月獲得中國鐵道部 78 台 C38AChe 型柴油機車的訂單，中國鐵道部委託中國技術進出口總公司與奇異公司簽訂了採購合約，這也是繼 1984 年進口的 ND5 型柴油機車之後奇異為中國鐵路提供的第二種鐵路機車。該型機車在中國被定型為 NJ2 型，其中「N」代表內燃機車、「J」代表交流傳動。此外，奇異公司還與中國鐵道部簽訂了引進用於青藏鐵路的增強型列車控制系統（ITCS）的合約。

NJ2 型柴油機車採用交 — 直 — 交流電傳動，機車由奇異公司位於賓夕法尼亞州伊利的工廠生產，而轉向架則由澳洲戈尼南公司（United Goninan）製造。青藏鐵路公司在機車引進前選拔技術職工並進行先期培訓，隨後送往美國監造機車，並接受技術培訓。2006 年 1 月 9 日，首批 3 台機車運抵天津港，同時並接卸了裝載機車設備的 14 個貨櫃。根據安排，3 台機車於 2006 年 1 月 21 日運抵西寧機務段格爾木運用車間，隨後中國鐵道部、中國鐵道科學研究院、青藏鐵路公司合作，對 NJ2 型機車在冬季嚴寒的青藏地區進行了一系列性能試驗，包括動力學性能試驗、雙機和三機重聯試驗、低溫起動試驗、長大坡道制軔試驗等計畫，以獲取第一手實驗數據，並為後續的 75 台機車的技術改進提供重要數據。試驗結果表明，NJ2 型機車各項性能指標均達到了合約要求。

### 運用

2006 年 3 月 1 日，青藏鐵路格爾木至拉薩段交付臨管營運，開行貨物列車；2006 年 5 月 1 日，開始不載客的旅客列車試運轉；2006 年 7 月 1 日，青藏鐵路格拉段正式開通運轉，開行北京西至拉薩、成都（重慶）至拉薩、西寧（蘭州）至拉薩三對特快旅客列車，在格拉段採用 NJ2 型機車三機或雙機重聯牽引。截至青藏鐵路開通運轉時，已經投入使用的 NJ2 型機車共有 10 台，因此運轉初期在機車運用緊張的情況下會安排 NJ2 型機車和東風 8B 型、東風 4B 型機車重聯牽引。全數 78 台 NJ2 型機車於 2006 年 1 月至 2007 年 3 月間陸續運抵中國，隨著機車陸續到位，青藏鐵路格拉段客貨列車的牽引機車自 2006 年 12 月 1 日開始全部統一採用 NJ2 型機車；最後 6 台機車於 2007 年 3 月 19 日在天津港完成接卸。

NJ2 型機車投入運用的初期，機車部分零部件曾經出現一些品質問題。國家品質監督檢驗檢疫總局和鐵道部於 2006 年 11 月起草了一份名為《質檢總局對青藏鐵路進口設備檢驗監管情況及存在問題的分析》的內部報告。報告中指出，在累計 150 萬公里的運轉過程中，已投入使用的 18 台 NJ2 型機車和 ITCS 號誌系統共發生 16 個重大品質問題，包括機車走行部掃石器鬆動脫落、機車空壓機冷卻器故障、柴油機散熱器漏水、機車橫向減震器斷裂脫落、軸箱導框摩擦板慣性脫落等，而由於通用公司設計、製造方面的原因所引發的問題有 6 個。經鐵道部、青藏鐵路公司與奇異公司協商，合作針對各種故障制定了相應的改進措施，所有改造於 2007 年 11 月底全部完成，機車故障率逐年下降。

## 技術特點

### 總體結構

NJ2 型機車採用整體承載結構棚式車體，設有單端司機室；為了便於機車運轉過程中司機對動力室的巡檢，機車採用雙側貫通式內走廊布置。機車可以多機重聯方式運用，司機從本務機車控制所有重聯機車，機車前後兩端均有端門可與相鄰機車或車輛連通；為保證可靠性，當其中一台機車故障時，故障機車可從重聯的其他機車獲得直流輔助電源和壓縮空氣，用於柴油機加熱、司機室加熱、供氧、照明等功能。每台機車的燃油箱容量達到 9000 公升，當其中一台機車無法牽引運轉時，故障機車能夠把自身燃油供給相鄰的機車。

氣軔系統採用克諾爾公司的「CCB II」微電腦控制電氣指令式空氣軔機系統，具有保壓和非保壓制軔、階段緩解等功能。機車最大起動牽引力達到 534 千牛頓，持續牽引力達到 427 千牛頓；最高運轉速度為 120 公里 / 小時，持續速度為 18.3 公里 / 小時。三機重聯牽引 3000 噸貨車或 960 噸客車時，在 20‰的長大上坡道運轉時平衡速度分別達 35 公里 / 小時、85 公里 / 小時；在 20‰的長大下坡道運轉時，單獨使用電阻制軔可使 3000 噸貨車、960 噸客車速度穩定在 80 公里 / 小時、100 公里 / 小時左右。單機制軔試驗中，制軔初速 120 公里 / 小時的緊急緊軔有效制軔距離在 800 米以內。

機車適用於環境溫度為 - 35℃～35℃的高原地區。針對高原地區的球狀閃電現象，機車採用了英國比威公司（Brecknell Wills）的防雷裝置，每根車軸均設有接地電刷。機車並加裝製氧機，既可用面罩供氧也可以用彌散方式供氧。 為適應機車長途運轉的需要，車上設置了非直排式廁所。

### 柴油機

機車裝用一台奇異公司製造的 7FDL-16AD1 型柴油機，為 16 氣缸、四行程、廢氣渦輪增壓的 V 型中速柴油機；氣缸直徑為 9 英寸（228.6 毫米），活塞行程 10.5 英寸（266.7 毫米）；功率能隨海拔高度自動修正，AAR 標準狀態下的標定功率為 4500 馬力（3356 千瓦），海拔 2828 米的裝車功率 3000 千瓦，海拔 5000 米的裝車功率達到 2700 千瓦。柴油機採用了奇異公司的電子控制燃油噴射系統和博世公司的高壓噴油泵，並設有可變噴油提前角控制和柴油機起機控制功能，柴油機在起機時不冒黑煙，並使柴油機具有較低的燃油消耗率及排放指標，達到美國環保局 0 級（EPA Tier 0）排放標準。

### 傳動系統

NJ2 型機車為交 — 直 — 交流電傳動柴油機車，採用奇異公司的交流傳動系統，包括 5GMG207 型交流發電機、17KG525 型牽引變流器和 5GEB30 型牽引馬達。5GMG207 型交流發電機為三相同步無刷發電機，額定功率為 3000 千瓦。17KG525 型牽引變流器採用 IGBT 為功率控制器件，採取脈寬調製（PWM）和六階梯波方式相結合的控制策略。5GEB30 型牽引馬達為三相異步牽引馬達，功率為 460 千瓦。牽引狀態時，柴油機直接驅動同步牽引發電機發出三相交流電，分別供給 3 個整流模組，轉換成中間直流電壓後供給 6 台牽引變流器，再將直流電轉換成頻率、電壓可調節的三相交流電，由微電腦控制系統分別向 2 台轉向架上的 6 台三相異步牽引馬達實現軸控式供電，通過傳動齒輪驅動力車輪。

### 控制系統

NJ2 型機車的運轉控制系統採用由奇異公司開發的「綜合控制架構」（Consolidated Control Architecture，CCA）系統，與 AC6000CW 型柴油機車的控制系統大致相同。該系統以 3 台智慧顯示器作為機車的控制電腦，通過一個串聯的 ARCNET 區域網通訊網路，控制機車上所有其他電腦和控制裝置的運轉，包括柴油機控制、牽引控制、制軔控制、輔助電源控制、重聯控制、粘著控制、故障診斷和檢測等功能。NJ2 型機車並裝設了上千個不同功能的傳感器，具有氣壓、溫度、轉速等檢測監控功能，機車各主要部件的運作狀態資訊會直接顯示在智慧顯示器上。

### 轉向架

機車走行部為兩台三軸轉向架，轉向架為導框式結構，一次懸吊為軸箱兩側捲簧，二次懸吊為構架和車體之間的橡膠旁承。牽引力和制軔力通過中心牽引銷傳遞。牽引馬達採用滾動軸承抱軸半懸掛安裝方式，採用單側齒輪傳動方式驅動輪軸。

## 參見

* C44-9W 型柴油機車
* HXN3 型柴油機車
* HXN5 型柴油機車
* ND5 型柴油機車
* 中國柴油機車列表

## 參考文獻

## 外部連結

* 進口機車不在狀態 國產機車仍 "替補"：境遇迥然（新華網）