基本介紹
發展歷史,背景,引進,運用,技術特點,總體結構,柴油機,傳動系統,控制系統,轉向架,技術數據,
發展歷史
背景
2001年6月，青藏鐵路二期工程（格爾木至拉薩段）正式全面開工建設，青藏鐵路高原柴油機車的研製任務也同時啟動。高原柴油機車的研製由戚墅堰機車車輛廠進行，當時並未考慮採用進口機車。2002年5月，中華人民共和國鐵道部科技司與戚墅堰廠簽訂了《青藏線高原內燃機車的研製及線路試驗》科研項目契約，要求試製2台青藏線高原柴油機車樣車。2002年10月底，兩台被命名為“雪域神舟”的東風8B型9001、9002號高原柴油機車研製成功。2003年初，“雪域神舟”號機車在青藏鐵路已鋪軌路段進行高原性能試驗，試驗結果表明機車各項數據基本達到設計要求。
NJ2的原型車——C44-9W型柴油機車
NJ2的原型車——C44-9W型柴油機車當時“雪域神舟”號曾經有望成為青藏鐵路的主力牽引機車，但從2003年3月劉志軍出任中國鐵道部部長後，中國鐵路發展政策出現重大轉變。劉志軍上任後提出鐵路要實現“跨越式發展”，不能繼續在原有基礎上慢慢前進，而應該同其他行業一樣，積極引進國外的先進技術，最短時間內提高中國鐵路的技術水平。對於青藏鐵路這個高標準工程，劉志軍明確提出要把它建設成世界一流的高原鐵路，實現“三個目標”：“把旅客列車在全線運行時間壓縮到最短；全線行車設備實現免維修；沿線基本實現無人管理”。與此同時，中央政府於2004年底決定作出對青藏鐵路提前一年通車的要求，更使“可靠性”成為決定青藏鐵路設備採購的重要標準，使得鐵道部在部分設備的採購上最終放棄了國產設備。
引進
對於高原鐵路機車的採購，鐵道部採取了全部整車進口的方式，由美國的通用電氣（GE）和易安迪（EMD）競標；通用電氣公司以C44-9W型柴油機車為基礎，提出C38AChe型高原柴油機車的方案，而易安迪公司亦以SD90MAC型柴油機車為基礎，向中國推薦JT46型高原柴油機車。最終，通用電氣公司於2004年10月獲得中國鐵道部78台C38AChe型柴油機車的訂單，中國鐵道部委託中國技術進出口總公司與通用電氣公司簽訂了採購契約，這也是繼1984年進口的ND5型柴油機車之後通用電氣為中國鐵路提供的第二種鐵路機車。該型機車在中國被定型為NJ2型，其中“N”代表內燃機車、“J”代表交流傳動。此外，通用電氣公司還與中國鐵道部簽訂了引進用於青藏鐵路的增強型列車控制系統（ITCS）的契約。
通用電氣伊利工廠內的NJ2型機車(1)
通用電氣伊利工廠內的NJ2型機車(1)NJ2型柴油機車採用交—直—交流電傳動，機車由通用電氣公司位於賓夕法尼亞州伊利的工廠生產，而轉向架則由澳洲戈尼南公司（United Goninan）製造。青藏鐵路公司在機車引進前選拔技術職工並進行先期培訓，隨後送往美國監造機車，並接受技術培訓。2006年1月9日，首批3台機車運抵天津港，同時並接卸了裝載機車設備的14個貨櫃。根據安排，3台機車於2006年1月21日運抵西寧機務段格爾木運用車間，隨後中國鐵道部、中國鐵道科學研究院、青藏鐵路公司合作，對NJ2型機車在冬季嚴寒的青藏地區進行了一系列性能試驗，包括動力學性能試驗、雙機和三機重聯試驗、低溫起動試驗、長大坡道制動試驗等項目，以獲取第一手實驗數據，並為後續的75台機車的技術改進提供重要數據。試驗結果表明，NJ2型機車各項性能指標均達到了契約要求。
通用電氣伊利工廠內的NJ2型機車(2)
通用電氣伊利工廠內的NJ2型機車(2)運用
2006年3月1日，青藏鐵路格爾木至拉薩段交付臨管營運，開行貨物列車；2006年5月1日，開始不載客的旅客列車試運行；2006年7月1日，青藏鐵路格拉段正式開通運行，開行北京西至拉薩、成都（重慶）至拉薩、西寧（蘭州）至拉薩三對特快旅客列車，在格拉段採用NJ2型機車三機或雙機重聯牽引。截至青藏鐵路開通運行時，已經投入使用的NJ2型機車共有10台，因此運行初期在機車運用緊張的情況下會安排NJ2型機車和東風8B型、東風4B型機車重聯牽引。全數78台NJ2型機車於2006年1月至2007年3月間陸續運抵中國，隨著機車陸續到位，青藏鐵路格拉段客貨列車的牽引機車自2006年12月1日開始全部統一採用NJ2型機車；最後6台機車於2007年3月19日在天津港完成接卸。
NJ2型機車初期採用白色塗裝
NJ2型機車初期採用白色塗裝NJ2型機車投入運用的初期，機車部分零部件曾經出現一些質量問題。國家質量監督檢驗檢疫總局和鐵道部於2006年11月起草了一份名為《質檢總局對青藏鐵路進口設備檢驗監管情況及存在問題的分析》的內部報告。報告中指出，在累計150萬公里的運行過程中，已投入使用的18台NJ2型機車和ITCS信號系統共發生16個重大質量問題，包括機車走行部掃石器鬆動脫落、機車空壓機冷卻器故障、柴油機散熱器漏水、機車橫向減震器斷裂脫落、軸箱導框摩擦板慣性脫落等，而由於通用公司設計、製造方面的原因所引發的問題有6個。經鐵道部、青藏鐵路公司與通用電氣公司協商，合作針對各種故障制定了相應的改進措施，所有改造於2007年11月底全部完成，機車故障率逐年下降。
技術特點
總體結構
NJ2型機車採用整體承載結構棚式車體，設有單端司機室；為了便於機車運行過程中司機對動力室的巡檢，機車採用雙側貫通式內走廊布置。機車可以多機重聯方式運用，司機從本務機車控制所有重在線上車，機車前後兩端均有端門可與相鄰機車或車輛連通；為保證可靠性，當其中一台機車故障時，故障機車可從重聯的其他機車獲得直流輔助電源和壓縮空氣，用於柴油機加熱、司機室加熱、供氧、照明等功能。每台機車的燃油箱容量達到9000升，當其中一台機車無法牽引運行時，故障機車能夠把自身燃油供給相鄰的機車。
NJ2-0014於拉薩
NJ2-0014於拉薩空氣制動系統採用克諾爾公司的“CCB II”微機控制電空制動系統，具有保壓和非保壓制動、階段緩解等功能。機車最大起動牽引力達到534千牛，持續牽引力達到427千牛；最高運行速度為120公里/小時，持續速度為18.3公里/小時。三機重聯牽引3000噸貨車或960噸客車時，在20‰的長大上坡道運行時平衡速度分別達35公里/小時、85公里/小時；在20‰的長大下坡道運行時，單獨使用電阻制動可使3000噸貨車、960噸客車速度穩定在80公里/小時、100公里/小時左右。單機制動試驗中，制動初速120公里/小時的緊急制動有效制動距離在800米以內。
機車適用於環境溫度為-35℃～35℃的高原地區。針對高原地區的球狀閃電現象，機車採用了英國比威公司（Brecknell Wills）的防雷裝置，每根車軸均設有接地電刷。機車並加裝制氧機，既可用面罩供氧也可以用彌散方式供氧。 為適應機車長途運行的需要，車上設定了非直排式廁所。
柴油機
機車裝用一台通用電氣公司製造的7FDL-16AD1型柴油機，為16氣缸、四衝程、廢氣渦輪增壓的V型中速柴油機；氣缸直徑為9英寸（228.6毫米），活塞行程10.5英寸（266.7毫米）；功率能隨海拔高度自動修正，AAR標準狀態下的標定功率為4500馬力（3356千瓦），海拔2828米的裝車功率3000千瓦，海拔5000米的裝車功率達到2700千瓦。柴油機採用了通用電氣公司的電子控制燃油噴射系統和博世公司的高壓噴油泵，並設有可變噴油提前角控制和柴油機起機控制功能，柴油機在起機時不冒黑煙，並使柴油機具有較低的燃油消耗率及排放指標，達到美國環保局0級（EPA Tier 0）排放標準。
NJ2型機車柴油機
NJ2型機車柴油機傳動系統
NJ2型機車為交—直—交流電傳動柴油機車，採用通用電氣公司的交流傳動系統，包括5GMG207型交流發電機、17KG525型牽引逆變器和5GEB30型牽引電動機。5GMG207型交流發電機為三相同步無刷發電機，額定功率為3000千瓦。17KG525型牽引逆變器採用IGBT為功率控制器件，採取脈寬調製（PWM）和六階梯波方式相結合的控制策略。5GEB30型牽引電動機為三相異步牽引電動機，功率為460千瓦。牽引狀態時，柴油機直接驅動同步牽引發電機發出三相交流電，分別供給3個整流模組，轉換成中間直流電壓後供給6台牽引逆變器，再將直流電轉換成頻率、電壓可調節的三相交流電，由微機控制系統分別向2台轉向架上的6台三相異步牽引電動機實現軸控式供電，通過傳動齒輪驅動車輪。
控制系統
NJ2型機車的運行控制系統採用由通用電氣公司開發的“綜合控制架構”（Consolidated Control Architecture，CCA）系統，與AC6000CW型柴油機車的控制系統大致相同。該系統以3台智慧型顯示器作為機車的控制計算機，通過一個串聯的ARCNET區域網路通訊網路，控制機車上所有其他計算機和控制裝置的運行，包括柴油機控制、牽引控制、制動控制、輔助電源控制、重聯控制、粘著控制、故障診斷和檢測等功能。NJ2型機車並裝設了上千個不同功能的感測器，具有氣壓、溫度、轉速等檢測監控功能，機車各主要部件的運作狀態信息會直接顯示在智慧型顯示屏上。
轉向架
機車走行部為兩台三軸轉向架，轉向架為導框式結構，一系懸掛為軸箱兩側螺旋彈簧，二系懸掛為構架和車體之間的橡膠旁承。牽引力和制動力通過中心牽引銷傳遞。牽引電動機採用滾動軸承抱軸半懸掛安裝方式，採用單側齒輪傳動方式驅動輪軸。
技術數據
UIC軸式 | Co'Co' |
1,435毫米 | |
輪徑 | 1,050毫米（新輪） |
軸重 | 23噸 |
軸距 | 1,850毫米 |
機車長度 | 20,853毫米（車鉤中心距） |
機車寬度 | 3,119毫米 |
機車高度 | 4,765毫米 |
整備重量 | 138噸 |
燃料 | 柴油 |
燃料儲備量 | 9,000升 |
水儲備量 | 925升 |
傳動方式 | 交—直—交流電 |
發動機 | 7FDL-16AD1型柴油機 |
發動機功率 | 3,356千瓦（AAR狀態） |
牽引發電機 | 5GMG207 |
牽引電動機 | 5GEB30 × 6 |
最高速度 | 120公里/小時 |
持續速度 | 20.2公里/小時（ARR狀態） 20.4公里/小時（海拔2828米） 19.8公里/小時（海拔4100米） 18.3公里/小時（海拔5072米） |
牽引功率 | 2,560千瓦（ARR狀態） 2,580千瓦（海拔2828米） 2,513千瓦（海拔4100米） 2,333千瓦（海拔5072米） |
牽引力 | 534千牛（起動） 427千牛（持續） |
制動方式 |
