HXN5B型大功率交流传动内燃机车整车型式试验浅析

HXN5B型大功率交流传动内燃机车整车型式试验浅析

摘 要: 详细介绍了 HXN5B型大功率交流传动调车内燃机车型式试验的情况，并对其发展的前景进行展望。

关键词: HXN5B型机车; 大功率; 调车; 型式试验

HXN5B型大功率交流传动内燃机车( 以下简称HXN5B型机车) 是为解决我国现有调车机车与干线机车牵引定数不匹配而研制的新一代调车机车，适用于大、 中型编组站的编组、 调车作业及小运转。该机车以南车戚墅堰机车有限公司( 以下简称戚机公司) 4000 马力等级机车平台为基础，充分借鉴既有机车的技术，对机车可靠性、 可适用性、 可维护性及瞭望条件等方面进行了优化设计和改善提高，并针对调车机车的特点优化了机车的牵引性能［1］。为了验证 HXN5B型机车性能，在铁路总公司的组织下，中国铁道科学研究院机车车辆研究所(以下简称铁科院) 负责进行了机车型式试验。试验结果表明，机车各项性能均符合试验大纲要求，满足试验指标。

1试验大纲概述

HXN5B型机车整车型式试验大纲是经铁路总公司批复，戚机公司依据GB /T 3315－2006《内燃机车制成后投入使用前的试验方法》、 GB /T 3314－2006《内燃机车通用技术条件》、《4400马力交流传 动调车内燃机车设计任务书》、《戚墅堰公司交流传 动调车内燃机车技术规范》生成的，主要进行动力 学性能试验、承载结构强度试验、冬季防寒保温试验、牵引特性试验、最大起动牵引力试验、夏季高温 高海拔试验、冷却系统性能试验、柴油机功率试验、燃油消耗量试验、制动试验及其他大纲规定试验［2］。试验在2012年11月～2013年8月间进行，铁科院、戚机公司共同开展了HXN5B 型机车整车型式试验。

2 试验情况

2．1 动力学性能和承载结构强度试验

为了考核 HXN5B型机车在实际运行中转向架等关键承力部件的动应力， 验证转向架等关键承力部件的机械应力安全度是否满足机车设计条件及标准规定的强度要求和运用里程( 年限) 要求，在北京铁路局管内京承线及京秦线进行了动力学和承载结构强度试验。HXN5B0001 号内燃机车动力学检测参数中， 轮重减载率、 轮轴横向力、 轴向平稳性指标、 横向平稳性指标、 车体垂向加速

度和车体横向加速度均未有超限值; 脱轨系数全程未发现连续超限。动应力试验所测 HXN5B0001 号内燃机车主要承载部件各测点最大应力值未发现超过相应材料许用应力，各动应力测点的等效应力幅均未超过相应材料许用应力，符合大纲要求。

2．2 冬季防寒保温试验

为了考核 HXN5B型机车柴油机的低温起动性能、 司机室保温性能以及机车牵引性能，在哈尔滨铁路局管内加格达奇、伊图里河、塔河区间进行了防寒保温性能试验，具体试验项目及结果如表1所示。冬季试验结果表明，机车在低温下启动性能良好，司机室保温效果良好，在运行中机车牵引力发挥正常，调整比较平稳，满足大纲要求。

2． 3 牵引特性和最大起动牵引力试验

为验证HXN5B型机车的牵引特性和最大起动牵引力，在环形铁道对 HXN5B 0001号内燃机车进行了牵引特性试验，分别对被试机车的1、3、5、7、 8位的牵引性能进行了测试，被试机车8位牵引特性曲线 与设计曲线相符(见图 1)

图 1 HXN5B0001 号机车 8 位牵引特性曲线

在铁科院环形线试验基地对 HXN5B0001 号机车进行的最大起动牵引力试验中， 测得机车的最大起动牵引力达到 562 kN，满足试验大纲要求。

2.4 夏季高温和高海拔试验

为了考核机车在高温、高海拔下的性能，戚机公司在乌鲁木齐铁路局管内的哈密、鄯善、乌鲁木齐以及库尔勒进行了高温、高海拔试验。(1)冷却系统性能试验。在乌鲁木齐铁路局管内的哈密机务段鄯善车间，分别在排放模式、油耗模式下对 HXN5B0001号机车的冷却系统性能进行了试验，环境温度为 38℃。试验数据推算到外温为40℃ 时，柴油机出口水温与油温均在评定指标范围内，机车冷却性能试验结果符合要求。

( 2) 柴油机功率试验。在进行冷却系统性能试验的同时，分别在排放模式、 油耗模式下对被试机车的柴油机功率( 海拔 700 m) 进行了试验。试验结果符合试验大纲规定的海拔不高于700 m、外温－ 40～ + 40℃ 的条件下， 柴油机功率 3 530 kW，增压器最高允许转速40 000 r /min，涡轮前排气温度限值650℃ 的要求。

2． 5 燃油消耗量试验

为考核柴油机燃油消耗量，在北京环铁站场分别进行排放优先模式和油耗优先模式下的燃油消耗量试验;分别在 EPA TierⅡ(美国联邦环保署非公路用柴油发电机排放标准)模式下100% 额定功率和油耗优先模式下100% 额定功率、80% 额定功率、最低空载转速( 330 r/min)、最低工作转速(400r /min) 进行了试验。试验结果均满足试验指标。

2． 6 制动试验

为验证 HXN5B型机车的制动性能，在环形道进行了制动方面的试验，包括空气制动试验和电阻制动试验。空气制动试验主要进行了100 km/h自动制动阀紧急制动运行试验，最短制动距离 521．4 m; 100km /h、80 km /h自动制动阀常用制动运行试验; 100km /h、80 km /h 单独制动阀常用制动运行试验; 100km /h 机车紧急制动阀试验，最短制动距离 579．4m; 自动制动阀、单独制动阀与电阻制动互锁试验、无人警惕试验、线路制动试验和 LKJ 减压 120 kPa试验，试验结果均符合试验大纲要求。在电阻制动特性试验中， 分别对被试机车的 1、3、5、7、8位电阻制动性能进行了测试。被试机车8位电阻制动特性曲线与设计曲线相符(见图 2)，符合要求

图 2 HXN5B0001 号机车 8 位电阻制动特性曲线