伍賽特

（上海汽車集團股份有限公司，上海200438）

0 引言

鐵路運輸有著運輸能力強、運輸速度快、受氣候影響小[1]、運輸成本低等一系列優(yōu)勢，在國內(nèi)各類現(xiàn)代運輸方式中占有舉足輕重的地位，可謂國民經(jīng)濟的大動脈。要實現(xiàn)鐵路運輸，提供牽引動力的機車車輛可謂重中之重，機車車輛依照動力來源類型可分為電力機車與熱力機車，采用柴油機作為動力來源的熱力機車即內(nèi)燃機車[2]。

1 內(nèi)燃機車及其優(yōu)勢

建國初期，考慮到鐵路電氣化基建成本問題，仍率先發(fā)展熱力機車，熱力機車中又優(yōu)先發(fā)展蒸汽機車。20世紀(jì)末期，隨著蒸汽機車逐漸退出歷史舞臺[3]，內(nèi)燃機車成為熱力機車中的主流機型。內(nèi)燃機車相比蒸汽機車，熱效率更高，功率更大，可以少用水，并且便于整機聯(lián)控，駕駛員工作條件也較好，一時間內(nèi)燃牽引成為了國內(nèi)鐵路運輸?shù)闹髁姟?/p>

相比于蒸汽機車，內(nèi)燃機車的主要優(yōu)勢為：

（1）速度快、啟動迅速；

（2）功率較大，牽引性能較好；

（3）整機效率較高，可充分利用燃料的熱能；

（4）適合缺水地區(qū)使用；

（5）駕駛室視野開闊，便于司機駕駛操作。

2 國內(nèi)內(nèi)燃機車的技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀

我國鐵路行業(yè)從1958年開始試制內(nèi)燃機車，并于1964年開始成批生產(chǎn)東風(fēng)型直流電傳動內(nèi)燃機車。當(dāng)時機車試制起點并不高，是出于對當(dāng)時試制生產(chǎn)條件的考慮。為了及時趕上國際內(nèi)燃機車的發(fā)展，于20世紀(jì)60年代后期又開始試制在當(dāng)時具備先進技術(shù)水平的東風(fēng)4型交—直流電傳動內(nèi)燃機車以及北京型液力傳動內(nèi)燃機車。經(jīng)過數(shù)年研發(fā)，東風(fēng)4型內(nèi)燃機車已投入成批生產(chǎn)，并且技術(shù)趨于成熟、性能日漸提升。就性能而言，當(dāng)時的東風(fēng)4型交—直流電傳動內(nèi)燃機車已達到了一定的技術(shù)水準(zhǔn)。

隨著后來60系列、DASH8等新型內(nèi)燃機車的出現(xiàn)，國際上內(nèi)燃機車的技術(shù)水平又得以繼續(xù)發(fā)展，使得東風(fēng)4型內(nèi)燃機車的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢逐漸又被追平。于20世紀(jì)80年代中期引入國外先進技術(shù)，對東風(fēng)4型內(nèi)燃機車進行技術(shù)改造，尤其是其使用的16V240ZJB型柴油機，對其曲軸、連桿、氣缸套、增壓器、調(diào)速器及噴油器在內(nèi)的諸多部件均進行了改進，在此基礎(chǔ)上制成了16V240ZJD型柴油機，其性能得以改善，可靠性提升，經(jīng)濟性也有所提高。改進后，東風(fēng)4型內(nèi)燃機車的技術(shù)水平有了顯著提升，其經(jīng)濟性及動力性得到改善。

日以繼夜，經(jīng)過長期不懈的努力，國產(chǎn)內(nèi)燃機車的性能、品質(zhì)等有了較大改善。后續(xù)又先后引進了諸多品牌的國外內(nèi)燃機車，其中運用效果最好、最為成功的機車就是美國的ND5型（C36-7型）內(nèi)燃機車。該情況也表明，重載中速的美國內(nèi)燃機車比輕載高速的西歐內(nèi)燃機車更適合我國國情。

自新世紀(jì)以來，按照“引進先進技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計生產(chǎn)、打造中國品牌”的總體方針[4]，通過與阿爾斯通、西門子以及川崎重工等國際高速列車生產(chǎn)商通力合作，成功引進了大功率內(nèi)燃機車技術(shù)，并通過“消化、吸收與再創(chuàng)新”，建立了具備自主知識產(chǎn)權(quán)和國際競爭力的鐵路運輸技術(shù)體系，實現(xiàn)了機車車輛的技術(shù)跨越，形成了我國鐵路新的車輛產(chǎn)業(yè)群。

3 內(nèi)燃機車的應(yīng)用前景展望

自21世紀(jì)以來，我國已大力推進對電氣化鐵路的建設(shè)。近年來，在貨運領(lǐng)域，電力機車已逐漸替代內(nèi)燃機車成為主流牽引動力。而在客運領(lǐng)域，各類新型電力動車組如同雨后春筍般層出不窮，大大提升了旅客出行的便捷性、舒適性與高效性。短短十余年間，國內(nèi)鐵路運輸牽引動力的霸主位置已三易其主，就目前國內(nèi)的鐵路運輸情況而言，電力牽引可謂如日中天，盛極一時。

電力機車相比內(nèi)燃機車，在動力性方面的優(yōu)勢更為顯著。由于柴油機受到機車內(nèi)部空間尺寸制約，所輸出的功率遠比電力機車從接觸網(wǎng)直接獲得的電力功率小，因此在進行爬坡、過長大隧道以及高原地區(qū)運行時采用電力牽引更為高效。

盡管動力性方面相對薄弱，但內(nèi)燃機車自身也具備一定的優(yōu)勢。不同于電力機車，內(nèi)燃機車是一類攜帶燃料的自給式機車，在運輸過程中無需架設(shè)接觸網(wǎng)，降低了基建成本，同時受自然災(zāi)害及戰(zhàn)爭破壞等不可抗力因素的影響也較小，可用于戰(zhàn)后或災(zāi)害后的救援。

不僅如此，內(nèi)燃機車在未實現(xiàn)電氣化的支線鐵路或高原地區(qū)也可承擔(dān)起主力牽引任務(wù)。在進行常規(guī)調(diào)車任務(wù)時，同樣也需使用內(nèi)燃機車。目前采用其他新能源動力裝置的新型自給式機車（如燃料電池機車）仍處于研發(fā)狀態(tài)中，尚未得到推廣。因此，內(nèi)燃機車目前依然有著較高的不可替代性，在相應(yīng)使用條件下仍具備較好的應(yīng)用前景。

4 內(nèi)燃機車的技術(shù)發(fā)展趨勢

4.1 采用單機大功率柴油機

為滿足客運快速以及貨運重載的運輸發(fā)展趨勢，要求機車柴油機的功率不斷提升。柴油機可采用燃油電子噴射系統(tǒng)及高增壓技術(shù)，并有效控制燃油消耗率，同時降低有害物排放[5]。亦可采用球鐵鑄造機體以及全纖維鍛造曲軸等新結(jié)構(gòu)、新工藝，以提升零部件的可靠性。

4.2 采用徑向轉(zhuǎn)向架

新世紀(jì)以來，國外先進貨運內(nèi)燃機車大多采用徑向轉(zhuǎn)向架。該類轉(zhuǎn)向架設(shè)法解除了輪對搖頭約束，使輪對在進入曲線時趨于曲線半徑方向，處于所要求的徑向位置，使車輪相對于軌道的沖角減小[6]，從而大幅降低了輪軌磨損及機車牽引功率的消耗，改善了機車通過曲線時的黏著性能，顯著提升了機車通過曲線時的速度與牽引能力。

4.3 車載微機技術(shù)

近年來，國外新型內(nèi)燃機車均已采用微機控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的應(yīng)用提升了機車及柴油機工作的經(jīng)濟性與可靠性，也提升了機車狀態(tài)顯示與故障診斷的自動化程度。不僅可顯示機車運行狀態(tài)及各類性能參數(shù)，保證機車的安全運行；也可進行維修診斷，對機車各類裝備技術(shù)進行評估，以此識別故障，為機車維修提供必要的依據(jù)與指示。

4.4 交流傳動技術(shù)

交流傳動內(nèi)燃機車為采用三相交流牽引電機驅(qū)動的內(nèi)燃機車，目前采用的牽引電機均為異步牽引電機，異步牽引電機具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、質(zhì)量輕[7]、可靠性高、維修量少、機械特性硬等優(yōu)勢。

交流傳動內(nèi)燃機車的優(yōu)勢主要概括為以下幾點：（1）質(zhì)量輕、簧下質(zhì)量?。?/p>

（2）可實現(xiàn)更大的牽引功率；

（3）黏著利用更好，可實現(xiàn)更好的牽引、制動性能；

（4）采用先進的控制與檢測技術(shù)；

（5）機車效率高、磨耗小。

5 結(jié)語

相比于當(dāng)前占據(jù)主流市場的電力機車，內(nèi)燃機車仍有其不可取代的優(yōu)勢，因此目前尚未退出歷史舞臺，仍是鐵路運輸領(lǐng)域的重要力量，仍需不斷學(xué)習(xí)并掌握世界領(lǐng)先的技術(shù)及經(jīng)驗，百尺竿頭，更進一步！