日本國鐵DF90型柴油機車

DF90型柴油机车(日语:DF90形ディーゼル機関車)是日本國有鐵道的电力传动柴油機車車型之一,由日立制作所于1956年设计制造。该型机车属于实验性车型,仅试制了一台并未投入批量生产。

DF90
概览
类型柴油机车
原产国 日本
生产商东芝
生产年份1956年
产量1台
主要用户日本 日本国有铁道
技术数据
UIC軸式Co-Co
轨距1,067毫米
轮径1,000毫米
轴重15.75吨
机车长度16,330毫米(车钩中心距)
机车宽度2,945毫米
机车高度4,000毫米
整备重量94.50吨
燃料储备量2,800升
机油储备量500升
水储备量1,150升
传动方式直—直流电
发动机MAN V8V22/30 A.m.A.
发动机功率1,900马力(1,417千瓦)
牵引发电机EFC10-SP
牵引电动机HS-274-Ar-17 × 6
最高速度100公里/小時
持续速度29.9公里/小時
牵引力28,350公斤(起动)
11,820公斤(持续)
制动方式EL14AS自动空气制动机、手制动

开发背景

1950年代初,受到美国联邦德国(西德)大力推动牵引动力内燃化改革的影响,日本国有铁道也开始计划非电气化干线的牵引动力现代化。随着旧金山和平条约的签订,日本在1952年完成了从统制经济市场经济的转变,正式结束了石油制品统制制度,日本国铁随即恢复新型柴油机车的研制工作。在国铁柴油机车处于开发和摸索阶段的1950年代,日本国内的铁路机车制造商先后试制了一系列原型车,日本国铁并与制造商订立了车辆贷借契约,以租借的名义将这些原型车纳入国铁车辆编制及进行试验,1956年研制成功的DF90型柴油机车即为其中之一。DF90型柴油机车是由日立制作所自行研制的电力传动柴油机车,也是当时日本国铁功率最大的柴油机车,只需一台机车即可代替C62型D52型蒸汽機車[1]。机车装用一台曼恩集团的V8V22/30 A.m.A.型柴油机,小时制装车功率达到1900马力。

运用历史

1957年6月,日本国铁从日立制作所借入DF90 1号机车,并配属於水户铁道管理局水户机关区,投入当时仍然是非电气化二级线路的常磐線使用,主要担当常磐線旅客列车的牵引任务,「北上号」急行列车上野水户间一般固定使用DF90型柴油机车牵引。这台机车落成当初使用国铁标准的葡萄色涂装。1958年5月,第一届亚洲铁道首脑会议(Asian Railways Conference)在东京召开之际,DF90、DF41型柴油机车均在国铁大井工厂对外展出,其中DF90 1号机车还披上了奶油色和橘红色构成全新涂装[2]

1961年,日本国铁正式从日立制作所购入这台机车,并对机车作出了一些改造以尽量减轻轴重,例如减少空气压缩机与散热器的数量以及冷却水和燃料的储备量,使运转整备重量降至92吨,并恢复为原本的葡萄色涂装。1964年,常磐線基本完成电气化改造后,DF90 1号机车转配属秋田机关区,与同区之DF50型柴油机车共通运用,并改用灰色和红色构成的国铁柴油机车新标准涂装。但由于机车轴重较大加上检修维护不便等原因,DF90 1号机车自1966年4月以后就停运及封存,至1971年2月10日正式除籍报废,在东能代机关区存放一段时间后被解体处理[3][4]

技术特点

总体布置

DF90型柴油机车是客货运通用的电力传动柴油机车,采用底架承载的全钢焊接结构非贯通箱型车体,车体外形与同时期的EF58型电力机车较为相似。车体底架是由四根槽钢和钢板焊接而成的箱型钢结构,侧墙采用轧制钢板和构件组成的轻量化钢结构。车体两端各设有一个司机室,司机室内机车运行方向的左侧设有司机操纵台,右侧设有副司机座席及手制动手柄,司机室两侧设有供乘务员乘降的侧门。车体中部是设有各种机械及电气装置的动力室,动力室前后还各设有一个冷却室,并设有贯通式双侧内走廊连接两端司机室[1]

动力室内安装了一套柴油发电机组,牵引发电机上方装有涡轮增压器,并设有励磁机、励磁电阻器、膨胀水箱、机油滤清器、机油冷却器、辅助发电机、控制电器柜等配套设备,动力室内每边侧墙上各设有二个进风通风窗和三个采光玻璃窗。冷却室设有油水系统冷却装置,包括柴油机和机油热交换器的冷却水散热系统,冷却室顶部装有一个轴流式冷却风扇,两边侧墙上各设有一个通风百叶窗和大型散热器,冷却风扇经百叶窗口吸入冷风再从车顶排出热风;通风百叶窗口装有美国愛美克(AAF)制造的板式空气过滤器,具有除尘效率好和通风阻力低的优点;冷却室内还设有牵引电动机通风机、电动空气压缩机空气制动装置。车体下方除了有两台转向架之外,之间还吊挂着一个2800升的燃油箱、两个总风缸和蓄电池[1]

柴油机

DF90型柴油机车装用一台从联邦德国进口、曼恩集团制造的V8V22/30 A.m.A.型柴油机,是当时同功率等级当中重量及尺寸较小的中速柴油机,因此较适合应用于受轴重限制的窄轨柴油机车。该型柴油机是一种四冲程、16气缸、水冷式、废气涡轮增压的V型中速柴油机,气缸直径为220毫米,活塞行程为300毫米,气缸夹角为45°。小时功率为1900马力(1417千瓦),额定转速为每分钟950转。持续功率为1680马力(1253千瓦),额定转速为每分钟900转。单位燃料消耗量为157(+10%)克/有效马力·小时,柴油机净重量为9500公斤[1]

传动系统

传动系统使用直—直流电传动装置,柴油机直接驱动一台直流牵引发电机,并将发出的直流电供给六台并联的直流牵引电动机。机车装用一台独立励磁的EFC10-SP型牵引发电机,额定功率为1100千瓦,额定电压为500伏特,额定电流为2200安培,额定转速为每分钟900转,电枢定子绕组均采用F级绝缘,冷却方式为半密闭式强迫通风;当柴油机启动时牵引发电机亦作为起动电动机,改由蓄电池供电。

每个转向架装有三台HS-274-Ar-17型带补偿绕组的串励直流牵引电动机,额定功率为165千瓦,额定电压为500伏特,额定电流为367安培,额定转速为每分钟740转,额定励磁率为68%,电枢及定子绕组均采用H级绝缘,冷却方式为半密闭式强迫通风。为了扩大机车的的恒功率调速范围,还可以对牵引电动机进行二级磁场削弱,磁场削弱率分别为50%和30%[1]

DF90型柴油机车装有一台1.5千瓦的励磁机,用来供给牵引发电机励磁电流,并使牵引发电机具有恒功率励磁特性。机车具有自动负荷调节装置,司机控制器的9个级位分别对应特定的柴油机转速,当司机用控制器给定柴油机功率时,自动调节系统对柴油机高压油泵和牵引发电机励磁进行联合调节。

转向架

机车走行部为两台三轴不等轴距无摇枕转向架,构架采用“目”字形的一体化铸钢结构,轴箱采用导框式定位结构,一系悬挂装置为轴箱顶端构架侧梁内的螺旋弹簧。由于三轴转向架的固定轴距较长,因此采用了带弹性橡胶衬套的圆柱滚子轴承,使转向架通过曲线时各车轴能够具有少许横动量,以降低轮对对钢轨产生的横向侧压力。每个转向架设有两个摩擦式旁承,以支承车体重量的垂直载荷;而牵引力和制动力通过中心销传递。基础制动装置采用双侧踏面制动。牵引电动机采用轴悬式驱动方式,输出的扭矩通过一级减速齿轮传递给轮对,牵引齿轮传动比为17:76[1]

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 竹村伸一、小泉富土夫、立川昭三. 1,900馬力ディーゼル電気機関車. 《日立評論》 (日立製作所). 1957年9月: 57–70 (日语). 
  2. ^ DF90形試作ディーゼル機関車. [2014-03-09]. (原始内容存档于2014-03-10). 
  3. ^ 国鉄DF901号機. [2014-03-09]. (原始内容存档于2016-04-17). 
  4. ^ 車輌アルバム5 国鉄DF40・90. レイルロード. 1990 (日语).