大同型柴油機車
大同型柴油機車是一款由大同機車工廠於1980年代末設計及製造的電力傳動柴油機車。該型機車是從大同機車工廠為開發地方工礦企業市場而自行研製的重型調車機車，主要特點是採用中國從法國熱機研究所（SEMT）引進專利、由中船總公司陝西柴油機廠製造的6PA6L-280型柴油機作為動力裝置，而牽引傳動系統則採用TQFR-3000型同步發電機、GTF-4800/770型矽整流機組、ZQDR-410型直流牽引電動機。
| 大同型 | |
|---|---|
| 概覽 | |
| 類型 | 柴油機車 |
| 原產國 |  中華人民共和國 |
| 生產商 | 大同機車工廠 |
| 生產型號 | DT20 |
| 序列編號 | 0001 |
| 生產年份 | 1989年 |
| 產量 | 1台 |
| 技術數據 | |
| 華氏輪式 | 0-6-6-0 |
| UIC軸式 | Co'Co' |
| 軌距 | 1,435毫米 |
| 輪徑 | 1,050毫米（新輪） |
| 軸重 | 22.5噸 |
| 軸距 | 2×1,800毫米 |
| 機車長度 | 18,800毫米（車鈎中心線間距） |
| 機車寬度 | 3,340毫米 |
| 機車高度 | 4,750毫米 |
| 整備重量 | 135噸 |
| 燃料 | 柴油 |
| 燃料儲備量 | 6,000公斤 |
| 水儲備量 | 1,100公斤 |
| 砂儲備量 | 800公斤 |
| 傳動方式 | 交—直流電 |
| 引擎 | 6PA6-280 |
| 引擎功率 | 2,000馬力（1,470千瓦） |
| 牽引發電機 | TQFR-3000 |
| 牽引電動機 | ZQDR-410 |
| 最高速度 | 100公里/小時 |
| 持續速度 | 11.9公里/小時 |
| 起動牽引力 | 420千牛 |
| 持續牽引力 | 316千牛 |
| 制動方式 | 踏面制動 |
| 列車制動 | 空氣制動 |
發展歷史
開發背景
1980年代以前，中國各地的工礦企業仍然廣泛使用着落後、過時的蒸汽機車。由於國家鐵路部門自顧不暇和封閉式的經營，當時的機車車輛工業無力為地方工礦企業提供合適的柴油機車，致使全國工礦鐵路的內燃化大大落後於國家鐵路。1980年代起，由於工礦企業鐵路牽引動力內燃化的呼聲日高，加上隨着中國鐵路機車車輛工業的發展，鐵路工業已經有能力在滿足國家鐵路需求的同時，為路外工礦企業提供更多的柴油機車。資陽內燃機車廠製造的東方紅5型、東方紅5B型柴油機車，已經進入冶金系統的各煉鋼廠和石化系統的工廠運用。
與此同時，由於當時中國經濟處於轉軌期，中國船舶工業總公司下屬工廠都面臨生產任務不足的局面。「六五」期間，機車車輛工業生產能力與鐵路運輸需求的矛盾越來越大，中國不得不花費大量外匯從國外大批量進口鐵路機車以解燃眉之急。有鑒及此，陝西省政府、陝西柴油機廠、中船總公司曾多次向上級主管部門建議，讓陝西柴油機廠為鐵道部門生產大功率柴油機。 1985年，中華人民共和國鐵道部同意中船總公司提供一台PA6型柴油機以供試用。1987年，四方機車車輛廠試製出裝用6PA6L-280型柴油機的東風5型1007號機車，並於1987年1月起配屬濟南鐵路局青島機務段投入運用考核。
研製過程
1987年11月至12月，大同機車廠考慮針對路外工礦市場自行開發重型調車機車產品，並就此進行了市場調查和可行性分析。1988年初，工廠設計科成立了調車機車設計組並開始了施工設計，新型機車被命名為大同型柴油機車，設計代號為DT20。1988年2月，大同機車廠和陝西柴油機廠簽訂《聯合開發工礦用內燃機車協議》，確定新型調車機車將採用由陝西柴油機廠提供的6PA6L-280型柴油機[1]。1988年上半年，工廠完成了全部圖紙設計任務；同年8月開始進入施工階段。1989年3月19日，來自陝西柴油機廠的柴油機抵達大同機車廠。同年6月1日，機車在水電阻試驗站首次啟動柴油機。1989年9月6日，大同型0001號機車在北同蒲鐵路大同至朔縣之間完成了正線牽引運行試驗，單機牽引1240噸空載貨物列車通過9‰上坡道時的平衡速度為15公里/小時，試驗過程中的各項性能指標均達到了設計要求[2]。1989年9月24日，大同機車廠為大同型0001號機車舉行落成典禮。
然而，大同機車廠卻未能為大同型柴油機車找到任何買家，主要原因是價格昂貴的柴油機令整車價格居高不下。由於PA6系列柴油機是從法國熱機研究所（SEMT）引進專利和授權生產的機型[3]，而且當時柴油機尚未能達到完全國產化，致使柴油機的製造和維護成本相對較高。當時6PA6L-280型柴油機的價格約為每台59萬元人民幣（按年產50台的規模計算），相比之下東風5型柴油機車所使用8240ZJ型柴油機，每台價格約為40萬元人民幣（包含鐵道部內部補貼）。無人問津的大同型柴油機車完成試驗後便返回工廠封存，最終於1995年被拆解，而柴油機則根據協議送返陝西柴油機廠[1]。
技術特點
總體佈置
基本結構
大同型柴油機車是調車及小運轉用的六軸柴油機車。機車構造速度為100公里/小時，運轉整備重量為135噸，軸重為22.5噸。車體結構與設備佈局均參考自東風7型機車，根據調車機車的作業特點，採用外走廊式及中梁承載的罩式車體結構，車體所有載荷均由車體底架承擔，車體底架長度為17,800毫米，車鈎中心線間距為18,800毫米，車體寬度為3,340毫米，車體高度為4,750毫米。車身兩側和兩端設有露天走台與扶梯，車體兩側設有供乘務人員檢修設備的拉門。車體底架兩端裝有13號上作用車鈎、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着一個容量為6,000公斤的燃油箱，燃油箱兩側設有鉛酸蓄電池組[2]。
設備佈置
機車從前到後分別為輔助室、冷卻室、動力室、司機室和電氣室六個部分，其中電氣室方向為短罩端（II端），輔助室方向為長罩端（I端）。輔助室內設有兩台空氣壓縮機，以及膨脹水箱和預熱鍋爐油箱。冷卻室內設有冷卻水系統和散熱裝置，冷卻室頂部裝有兩個軸流式冷卻風扇，冷卻室兩側設有銅管帶式散熱器單節和隨冷卻水溫度自動開閉的百葉窗，冷卻室下部設有靜液壓波箱和前轉向架牽引電動機通風機。機車設有兩套獨立的循環冷卻水系統，分別為冷卻柴油機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。
動力室內安裝了一套柴油發電機組和相關輔助設備，包括起動波箱、勵磁機、起動發電機、矽整流櫃、勵磁整流櫃、後轉向架牽引電動機通風機、預熱鍋爐、機油熱交換器、空氣濾清器、燃油濾清器、燃油輸送泵、機油濾清器和兩個總風缸。在司機室內往前進方向（面向長罩端）的左側設有一個包含主控制器、操縱按鈕、空氣制動閥、儀表和信號顯示裝置等設備的司機操縱台，另外還設有手制動裝置、暖風機、空調和電冰箱等。電氣室內設有高低壓控制電器櫃和其他電氣設備[2]。
柴油機
大同型柴油機車裝用一台由陝西柴油機廠（四O八廠）製造的6PA6L-280型柴油機。該型柴油機是由法國熱機研究所（SEMT）研製，中國船舶工業總公司因應海軍艦艇推進動力的需求，於1978年與法國熱機研究所簽訂了關於引進PA6系列柴油機的生產營運許可協議，陝西柴油機廠自1983年起生產國產化的PA6系列柴油機[3]。
6PA6L-280型柴油機是一款直列六缸、四衝程、直接噴射、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290毫米，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2.02兆帕（每平方厘米20.6公斤），UIC標定功率為2,400馬力（1,765千瓦），裝車功率為2,000馬力（1,470千瓦），最大運用功率為2,200馬力（1,618千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為159克/有效馬力·小時（216克/有效千瓦·小時）。柴油機採用球墨鑄鐵整體鑄造機體、鋼頂鋁裙組合式活塞、合金鋼鍛壓曲軸、鑄鐵濕式氣缸套。柴油機採用MPC增壓系統，配備一台ABB VTC254型增壓器。
傳動系統
大同型機車採用交—直流電傳動裝置，柴油機曲軸通過聯軸節驅動一台交流同步發電機發出三相交流電，經由矽二極管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直流牽引電動機，通過傳動齒輪驅動輪對。大同型機車的主發電機、牽引電動機、矽整流機組、起動發電機和勵磁機型號均與東風4B型、東風7型柴油機車相同。
牽引發電機
牽引發電機採用TQFR-3000型三相交流同步發電機，額定容量為2,985千伏安，額定電壓為438／613伏特，額定電流為3,936／2,805安培，額定轉速為每分鐘1,100轉，定子及轉子絕緣等級均為F級，冷卻方式為徑向自通風式，主發電機淨重為4,985公斤[2]。牽引發電機的勵磁電流由一台專門的勵磁機供給，勵磁機由柴油機通過起動波箱驅動，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繞組勵磁。
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，整流裝置是由矽二極管元件組成的三相橋式全波整流電路。大同型機車採用與東風4B型柴油機車相同的GTF-4800/770型矽整流裝置，由六個串聯的整流橋臂組成，每一橋臂有六個並聯的ZP500-20型風冷平板式整流二極管，每台整流櫃共有36個二極管元件，矽整流裝置的最大直流輸出電壓為770伏特，額定直流輸出電流為4,800安培[2]。
牽引電動機
牽引電動機採用ZQDR-410型四極串勵直流電動機，額定功率為410千瓦，額定電壓為550伏特，額定電流為800安培，額定轉速為每分鐘640轉，最高轉速為每分鐘2,365轉，定子及電樞絕緣等級分別均為H級，冷卻方式為強迫通風。牽引電動機採用全並聯連接。為了擴大機車的恆功率速度範圍，牽引電動機迴路設有二級磁場削弱[2]。
轉向架
機車軸式為Co-Co，走行部為兩台相同的無導框式三軸轉向架。轉向架的主要結構與東風4B型柴油機車基本相同，但根據調車機車的特點作出了局部改動[2]。轉向架採用鋼板組焊成封閉式箱形結構的「目」字形構架。輪對軸箱內裝有四列向心圓柱滾子軸承，軸箱定位裝置採用拉杆式彈性定位結構，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。轉向架採用四點支承的彈性摩擦旁承裝置，車體全部重量通過八個旁承由兩台轉向架支承，轉向架與車體間還設有緩衝側擋裝置。
彈簧懸吊裝置分為一系和二系懸吊兩部分。一系懸吊採用獨立懸吊形式，包括軸箱與構架之間的軸箱圓彈簧，以及用於衰減吸收來自軌道高頻振動的橡膠墊，以及在1、3、4、6軸裝有並列的液壓減震器；二系懸吊為轉向架構架與車體之間的旁承橡膠堆。牽引力和制動力通過低位平行四杆牽引杆機構傳遞。
牽引電動機採用單側齒輪傳動的軸懸式驅動方式（滑動抱軸承式半懸吊），即牽引電動機的一側通過抱軸瓦（滑動軸承）剛性地支承在車軸上，另一側通過彈性元件（橡膠墊）和吊杆懸吊在轉向架構架上。全部牽引電動機採用順置排列方式，即牽引電動機都放在車軸的同一側，可以有效地減少軸重轉移的幅度。基礎制動方式為帶閘瓦間隙自動調節器的單側單閘瓦踏面制動，每個車輪各有一套制動裝置，當機車施行制動時，制動缸從空氣制動機獲得壓縮空氣，並通過槓桿機構使閘瓦抱輪產生制動作用。停車制動為手制動裝置。
