東風4DJ型內燃機車

東風4DJ型內燃機車（DF4DJ），原稱東風4DAC型（DF4DAC），是中國鐵路使用的幹線客、貨兩用內燃機車車型之一，也是中國第一代採用交流傳動技術的國產內燃機車，由中國北車集團大連機車車輛廠及德國西門子交通集團於2000年共同開發研製成功。東風4DJ型機車僅試製了兩台，屬於實驗性車型，主要目的為驗證交流傳動技術的優越性，機車採用了西門子的交流傳動系統。

基本介紹

• 中文名：東風4DJ型內燃機車
• 外文名：China Railways DF4DJ
• 類型：內燃機車
• 生產國：中國
• 生產廠商：大連機車車輛廠
• 生產型號：DF4DAC、DF4DJ
• 序列編號：0001～0002
• 生產年份：2000年
• 產量：2台
• 主要用戶：中國國家鐵路集團有限公司

發展歷史

背景

自1990年代初起，隨著世界上交流傳動技術的成熟和所具有的優點，已經逐步成為國際上電力傳動內燃機車發展的必然趨勢，美國、德國、瑞士、日本等國均開始批量生產交流傳動內燃機車。為了滿足中國鐵路“提速、重載”的發展需要，中華人民共和國鐵道部決定在第九個五年計畫期間著手開發以交流傳動技術為主要特徵的中國第四代內燃機車。

東風4DAC型8001號機車

1994年，大連機車車輛廠開始了交流傳動內燃機車的研製任務，惟當時中國的交流異步牽引電動機及牽引逆變器技術尚未成熟，遂選擇與外國廠商合作。1995年12月18日，時任中國鐵道部部長韓杼濱、副部長國林到大連機車車輛廠視察，回應工廠上馬交流傳動內燃機車時指出，“京廣線、京滬線要開通5000噸重載列車，要一通到底，GTO要求電流大，電壓高，國內達不到，引進交直交技術勢在必行，內燃、電力要同步上”。交流傳動技術按照套用元件劃分，先後經歷了快速晶閘管（KK）、可關斷晶閘管（GTO）、絕緣柵雙極電晶體（IGBT）三個發展階段；為了儘快縮短中國與國際先進水平的差距，鐵道部決定在交流傳動內燃機車的發展上，跳過GTO階段，直接引進國外先進的IGBT技術。

研製

1999年4月1日，大連機車車輛廠與德國西門子交通集團簽訂技術合作協定，決定以東風4D型內燃機車為基礎，共同開發和試製兩台新型交流傳動內燃機車，稱為東風4DAC型。東風4DAC型機車套用了西門子公司提供的交流傳動技術，將“歐洲短跑手”（EuroSprinter）系列ES64F型電力機車（德國鐵路152型電力機車）所採用的IGBT模組移植到東風4DAC型機車的牽引逆變器。由於該型機車屬於試驗性質，主要目的為驗證交流傳動技術相比直流傳動技術的優越性，因此機車除傳動系統以外的部分儘量保持與東風4D型機車相同，以獲得更具比較性的測試數據。根據契約規定，大連機車車輛廠負責總體設計，提供機車車體、機械裝置、轉向架及16V240ZJD型柴油機；主發電機由永濟電機廠根據西門子的技術要求設計製造；西門子提供機車使用的1TB2630型交流異步牽引電動機、IGBT元件牽引逆變器、交流輔助發電機以及“SIBAS 32”微機控制系統等部件。

東風4DJ型0001號機車

東風4DJ型0001號機車牽引貨運列車通過黃村站

1999年7月，機車技術設計方案通過大連廠廠內設計評審，並開始進行施工設計；2000年2月進入總組裝階段；同年4月至5月，機車在大連廠內進行出廠前的靜態和動態調試。2000年6月28日，首台東風4DAC型機車（DF4DAC-8001）在大連廠舉行了落成剪彩儀式。2000年6月，大連廠又完成了第二台機車（DF4DAC-8002）的組裝。同年年內，中國鐵道部正式將這種機車定型為東風4DJ型，兩台機車車號分別改為0001、0002。

試驗

2000年8月，東風4DJ型機車在鐵道部科學研究院北京環形鐵道內進行了安全性能、牽引性能、制動性能、防空轉性能等試驗，均達到了設計要求。此後，機車又在京承鐵路北京至洞廟河區段、京秦鐵路北京至秦皇島區段分別完成了小曲線和高速動力學性能試驗，期間最高試驗速度達到158公里/小時。根據鐵道部安排，兩台機車完成安全評估試驗後，於2001年5月配屬北京鐵路局豐臺機務段投入運用考核，主要擔當京原鐵路豐臺西至靈丘、京滬鐵路豐臺西至南倉間的貨運交路，至2003年7月均已完成15萬公里運用考核。

東風4DJ型0002號機車與東風4D型機車重聯牽引旅客列車

運用及車輛保存

兩台機車完成運用考核後，繼續配屬豐臺機務段擔當京山鐵路的貨運交路，至2005年8月開始封存於豐臺機務段。

保存在中國鐵道博物館內的東風4DJ型0001號機車

2010年7月初，東風4DJ型0001號機車被中國鐵道博物館永久收藏，並對外展出。

2011年11月底，東風4DJ型0002號機車於豐臺機務段儲備廠內拆解。

技術特點

總體結構

東風4DJ型機車的車體結構與東風4D型機車大致相同，採用雙司機室、內走廊式側壁承載全焊接鋼結構車體。機車從前到後分別為第一司機室、電氣室、傳動室、動力室、冷卻室、輔助室、第二司機室。電氣室內設有電阻制動櫃、主逆變器櫃及起動變速箱，主逆變櫃內包括兩套獨立的整流裝置、逆變裝置、微機控制裝置、輔助冷卻系統；動力室位於車體中部，安裝了一套柴油發電機組，以及空氣濾清器、燃油輸送泵、燃油濾清器、機油熱交換器、膨脹水箱等輔助設備，柴油機組輸出端通過萬向軸驅動起動變速箱，自由端通過傳動軸驅動靜液壓變速箱；冷卻室設有油水系統冷卻裝置，包括V型結構的銅散熱器、冷卻風扇、靜液壓變速箱、牽引電動機通風機、兩台空氣壓縮機等。輔助室內裝有為機車預熱的輔助柴油機發電機組。機車下部兩台轉向架之間吊掛著燃油箱、總風缸和蓄電池組。機車最大運行速度為145公里/小時。

東風4DJ型0001號機車

柴油機

東風4DJ型0002號機車

東風4DJ型機車裝用一台16V240ZJD型柴油機，是由大連機車車輛廠在16V240ZJB型柴油機基礎上，通過與英國里卡多諮詢工程公司技術合作，於1986年開發完成的大功率機車柴油機，屬於240/275系列產品之一。該型柴油機為16汽缸、四衝程、廢氣渦輪增壓的直噴式V型中速柴油機，重新設計了缸蓋和氣門機構，採用整體鑄鋼主軸承座與鋼板焊接而成的機體、稀土合金球鐵曲軸、定壓增壓系統；在50°V形夾角上方布置兩套增壓器和中冷器，柴油機標定功率為3240千瓦（4400馬力），裝車功率為2940千瓦（4000馬力）。

傳動系統

東風4DJ型機車採用交—直—交流電傳動，主傳動裝置包括JF216型無刷勵磁同步牽引發電機、西門子公司提供的主逆變器櫃和1TB2630型交流異步牽引電動機。主逆變器櫃具有兩個支路，每個支路包含一個三相全波整流橋、一個直流聯接電路和一個脈寬調製變流器。柴油機通過法蘭盤直接驅動一台設有兩個電、磁隔離繞組的三相交流同步牽引發電機，兩個繞組發出的三相交流電分別供給主逆變器櫃的兩個支路，通過主逆變器櫃內的整流裝置，轉換成直流電後供給逆變裝置，再將直流電轉換成頻率、電壓可調節的三相交流電，由微機控制系統向每台轉向架上的三台三相異步牽引電動機實現架控式並聯供電，通過傳動齒輪驅動車輪。而在使用電阻制動時，牽引電動機發出的交流電反饋到整流裝置，將交流電轉換成直流電，經直流聯接電路將電能送到制動電阻。

東風4DJ型0001號機車的出廠銘牌

控制系統

東風4DJ型機車採用兩種微機控制系統，內燃機車控制微機（DLC）用於控制柴油機調速、輔助發電機電壓調整及有關的保護裝置；機車並裝載了西門子公司開發的“SIBAS 32”車載微機系統，是以32位的英特爾80386微處理器為基礎的牽引控制單元（TCU），具有逆變器變頻控制、牽引功率控制、電阻制動控制等功能。此外，司機操縱台上並設有一台彩色液晶顯示屏，通過列車通信網路（TCN）的多功能車輛匯流排（MVB）與TCU連線，直接顯示機車運行狀態和故障診斷信息。

東風4DJ型0001號機車的司機室

轉向架

機車走行部為兩台可互換的三軸轉向架，與東風4D型提速客運機車的轉向架結構大致相同，一系懸掛採用獨立軸箱拉桿定位圓彈簧加垂向液壓減震器，二系懸掛採用橡膠金屬堆旁承，機車車體的全部重量通過八個橡膠金屬堆坐落在前、後轉向架上，車體與轉向架之間並裝有橫向減震器和抗蛇行減震器；牽引力或制動力通過轉向架與車體底架間的低位平行四桿牽引機構傳遞，車體底架與轉向架側架之間設有彈性側擋。牽引電動機安裝方式採用滾動軸承抱軸半懸掛結構。

東風4DJ型0001號機車的轉向架

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
軸重	23噸 ± 3%
軸距	2 × 1,800毫米
通過最小曲線半徑	145米
機車長度	21,100毫米（車鉤中心距）
機車寬度	3,309毫米
機車高度	4,500毫米
整備重量	138噸 ± 3%
傳動方式	交—直—交流電
發動機	16V240ZJD型柴油機
發動機功率	2,940千瓦
缸徑 × 衝程	240 × 275 毫米
牽引發電機	JF216
牽引電動機	1TB2630-1TA02 × 6
最高速度	145公里/小時（營運）; 158公里/小時（試驗）
持續速度	19.9公里/小時
牽引功率	2,425千瓦
起動牽引力	555千牛
持續牽引力	444千牛
制動方式	電阻制動
列車制動	空氣制動