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机车向列车供电在达成铁路的运用
达成铁路有限责任公司南充机辆段段长 游元龙
一、问题的提出
达成铁路有限责任公司是铁道部和四川省修建的合资铁路，该线东接襄渝线三汇镇车站，西端与成渝线龙潭寺接轨，运营里程347公里，21个车站，横贯四川腹地。沿线有达州、南充、遂宁等20多个市县，覆盖地域2.4万平方公里，人口3000余万。公司成立之初，董事会就决定“大的思路，就是按照十五大的精神，部领导的指示，企业法的要求，组建成现代企业制度的合资铁路有限责任公司。初期经过两年时间大胆探索，我们初步摸索到了自己的管理模式就是：以最少的用工，低廉的成本，高效的运作，争创出一流的业绩”。
对于机务部门，公司董事长、总经理明确指示：尽量压缩成本支出，尽快调研取消发电车改由机车向列车供电的可行性，以最大限度的压缩机车车辆购置及维修成本、工资成本及有关运输成本，最大限度的扩大运能运量实现运输收入的增加。
二、采用机车向列车供电方案的经济性分析
1.我公司管内开行客运列车12对，其中管内开行的6对列车由公司的5组车体套跑，需发电车4辆，备用1辆计5辆。假如采用机车向列车供电，可减少发电车购置、厂修、段修、段内维修、折旧等费用，年均支出费用减少。
采用机车供电后，所消耗的燃油与发电车基本相等，因此，采用此方案后年均可为公司节约181.15万元。
2.采用机车供电之后，可增加一辆载客编组，扩大了达成公司的运能，管内客车每辆每年产生225万元收入，每年可为公司多增加1125万元的收入。
三、技术方案的可行性分析
该种方案确定为：由机车发出380V三相工频交流电源，容量定为500KW，以满足管内开行带空调和不带空调混编旅客列车的各种用电需要。其技术及运用在国内尚无先例，因此它是一个全新的设计理念，我们设想了两种方案：1.加装一台柴油发电机组，专门向列车供电。2.利用机车的柴油发电机组向机车供电，在满足牵引力的条件下同时向列车供电。
第1种方案需增加一台500KW以上的柴油发电机组，配燃油机油系统、冷却系统及控制系统，其体积较为庞大，机车上的空间不能满足要求。
第2种方案可利用机车自身的柴油发电机组、燃油机油系统、冷却系统，但需重新设计控制系统及发电机，要求机车有足够大的功率支持。
通过比较分析，我们认为：第1种方案由于机车车内空间是有限的，无法容纳如此庞大的柴油发电系统，不容易实施。只能考虑第2种方案是否可行。为此我们与大连机车厂、永济电机厂有关技术人员举行了多次会议，商讨该方案的可行性。
通过商谈，与会者认为可采用如下方案：
1.对机车的主发电机进行改造，延长其电枢轴，在同一个主发电机上增加一个500KVA380V三相工频同步发电机。
2.机车牵引采用供电牵引和非供电牵引两种模式，由计算机判断并执行对机车的牵引及供电控制。
3.机车功率应能满足达成铁路列车牵引及供电需要。
4.机车应能满足达成铁路客货混牵的需要。
对此大连机车厂和永济电机厂认为，该电机在设计及制造上是可行的，通过对现有机车微机系统的重新设计及开发也能够满足牵引及供电的控制，DF4D型机车标称功率2425KW，DF4B型机车标称功率1990KW，如采用DF4D型机车作为基本车型，在发电功率500KW的情况下，可以保证其牵引功率与DF4B型机车相当，是能够满足达成线牵引及供电需要的，完成了整个带向列车供电机车的初步构想。
1998年末，确定了该机车主发电机型号为JF210型，参数如下：
主发电机参数与DF4D型机车采用的TQFR-3000E型同步主发电机相同。
副发电机的定额及电气参数：额定容量：500KVA额定电流：722A额定频率：50Hz额定功率因素：0.85额定励磁电压：115V额定励磁电流：97A
同年，大连机车厂完成了微机控制系统的设计，型号定为DLC（内燃机车控制器），它是以一个以Intel80C19为CPU的内燃机车多功能实时控制系统，可以自动完成发电工况和非发电工况下机车的恒功控制，在发电工况下，其牵引功率为1980KW，非发电工况下其牵引功率为2425KW。DLC主要功能如下：
●柴油机转速控制
●恒功率控制
●电阻制动控制
●辅助发电（110VDC）控制（电压调整器）
●列车供电控制（380VAC）
●磁场削弱控制（过渡）
采用该型内燃机车控制器，可以实现机车柴油机的全速范围内的恒功率，取代机车原有的电压调整器、步进电机驱动电源、过渡装置、电阻制动控制器、380V列车供电控制。
380V列车供电的作用是实现柴油机转速1000转/分（50Hz）时向列车发出380VAC电压，其控制系统图表显示见表②。
该种机车齿轮传动比定为60∶17，持续速度26.4Km/h，最大运用速度120Km/h，型号暂定为DF4D型机车，至此，机车设计方案已全部完成。该型机车的主要参数如下：
●机车标称功率：2425KW向列车供电时：1980KW
●最大运用速度：120Km/h
●持续速度：33Km/h
●牵引齿轮传动比：60∶17
●轴式：Co-Co
●轮径：1050mm
●轴重：23t±3%
●车钩中心线距轨面高度：880±10%mm
●两车钩中心线间距离：21100mm
●机车全轴距：15600mm
●转向架轴距：2×1800mm
●通过最小曲线半径：145mm
1998年底，达成铁路有限责任公司与大连机车厂签订合同，决定购买该型机车，1999年5月1日，正式生产了DF4DF0349、0350、0351、0352四台机车并投入运用。在运用考核的一年中，该型机车牵引及发电功能基本稳定，但存在一些问题：如主整流柜易烧损、副发电电机由于散热不良导致发电异常等问题，达成铁路有限责任公司与大连机车厂及永济电机厂协商，于2001年将主发电机隐极式散嵌结构改进为凸极式的JF210C型，我段将主整流柜由两支路并联结构改进为三支路并联结构，完全消除了前四台车存在的不足，从2002年至2004年底，DF4DF机车在达成铁路上的运用已趋于成熟。
四、结束语
达成铁路有限责任公司目前已配备DF4DF型机车23台，由于该型机车性能稳定，兼顾了向列车供电的功能，为公司创造了巨大的经济效益，同时，由于质量的稳定，对该机车采用了“一中一大”修制，降低了维修费用，每四年可节约中修费用55万元，每年节约13.75万元。满足了全国第四次铁路大提速的需要，没有因为牵引功率不适应造成重复购车。总之，采用该型机车，为机车向列车供电及修制改革作出了有益的尝试。 |
2007-8-19 13:07:37
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