东风10D型柴油机车

东风10D型柴油机车（DF10D），即东风10型0002号柴油机车，是中国铁路使用的电力传动柴油机车车型之一，由大连机车车辆厂设计及制造，仅试制了一组并未投入批量生产。为了满足中国铁路干线开行5000吨重载货物列车的需要，根据国家计划委员会于1991年下达的国家重点科技项目合同，大连机车车辆厂于1994年12月试制出新一代的东风10D型柴油机车。该型机车是以大连机车车辆厂于1988年研制的东风10型柴油机车为基础、吸收和应用了东风6型柴油机车上的各种先进技术，而开发研制的双节联挂八轴重载货运机车。东风10D型柴油机车的动力装置为12V240ZJD型柴油机，电力传动装置和控制系统是以国产化的东风6型机车为基础改进而成，包括JF206A型牵引发电机和ZD108型牵引电动机，机车标称功率为5,000马力（3,590千瓦）。

2024年9月26日，国家铁路局印发《老旧型铁路内燃机车淘汰更新监督管理办法》，其中一款衍生型号东风10DB型内燃机车将在2035年底全部淘汰。东风10D原始型号则暂不受影响。

发展历史
开发背景
1980年代，中国实行改革开放后随着国民经济的发展，中国铁路货物运输量迅速增长。“六五”及“七五”期间，中华人民共和国铁道部确定了以“货运重载、客运高速”、提高运输能力为方针的铁路科技发展规划，并将铁路货运重载配套技术列入研究开发的主攻方向之一，致力提高机车牵引功率和货车装载重量。为了缓和繁忙干线运输能力紧张的局面，铁道部决定通过调整机车类型、延长货物列车长度、提高牵引定数的办法，在主要干线开行5000吨级重载混编货物列车。早在1984年，大连机车车辆厂根据对未来铁路牵引动力需求的调查和研究，开始着手研制用于重载货运的5,400马力（3,970千瓦）双节八轴柴油机车——东风10型柴油机车，并于1988年试制成第一台原型车，机车装用12V240ZJC型柴油机、TQFR-2000型牵引发电机、ZQDR-410型牵引电动机。1989年，由大连机车车辆厂和美国通用电气公司合作设计制造的东风6型柴油机车问世，通过对电传动装置和微机控制系统等先进技术的引进和国产化，使得将这些技术移植到国产重载货运机车成为一种可行的方案。

1989年至1990年间，铁道部根据国家计划委员会和国家科学技术委员会的部署，由科技司联同有关司局级单位开展了《铁路运输中长期科技发展纲要》、《铁路发展战略的初步意见》及《“八五”铁路科技发展设想》等铁路中长期发展规划的研究工作，并根据这些规划安排了一系列“八五”铁路科技攻关项目，其中一个重点研究项目便是为5000吨重载列车配套的大功率柴油机车，以满足繁忙干线开行重载货物列车的需要。长远上，即使在主要干线在完成电气化改造后，在与其衔接的非电气化铁路仍然需要能够牵引5000吨直通货物列车的柴油机车。同时，西南地区的黔桂铁路也将需要一款曲线通过性能较佳、粘着重量较大的柴油机车，来替换老旧的东风型柴油机车。1991年7月30日，国家计划委员会正式与大连机车车辆厂签订国家重点科技项目（攻关）计划专题合同，立项研制东风10D型重载货运柴油机车。

研制过程
东风10D型机车是以大连机车车辆厂于1988年研制的东风10型柴油机车为基础，开发研制的5,800马力（4,260千瓦）双节联挂八轴重载货运机车，动力装置采用新研制的12V240ZJD型柴油机，电传动装置吸收和应用了东风6型柴油机车上各种引进自通用电气的先进技术，要求厂修里程达到80万公里以上。与东风6型机车相比，东风10D型机车还采用了许多前者所没有的崭新技术，例如由交流异步电动机驱动的辅助传动系统、以牵引发电机作为起动电机的柴油机变频起动技术、由两台微机组成的主从微机通讯控制系统、干式加压闭式循环冷却水系统等，技术指标达到1990年代初期国际先进水平。机车标称功率达到5,000马力（3,590千瓦），起动牵引力最大可达718千牛（受牵引电动机起动电流限制），持续牵引力为455千牛，在平直道上牵引6000吨列车的平衡速度为80公里/小时，当牵引5000吨列车时在平直道上的平衡速度可达87公里/小时，并且能够通过最大8.5‰的限制坡度。

1992年5月5日至6日，铁道部科技司在大连机车车辆厂主持了关于东风10D型机车技术设计方案的审查会议，铁道部机务局、西南交通大学、柳州铁路局、铁道部科学研究院、大连内燃机车研究所、株洲电力机车研究所、永济电机厂、西安信号工厂等协作单位的代表亦参加了这次会议。同年10月，东风10D型机车正式投入试制。1993年5月，为了保证东风10D型机车的研制进度，铁道部在永济电机厂召开了专门会议，对各种电机、电器、电控装置等重要配件的试制进度，进行分析研究及安排生产计划。1993年8月，国家专题评估小组到大连机车车辆厂视察机车研制进展的实际情况。至1993年底，大连机车车辆厂已按规定完成了对12V240ZJD型柴油机的牵引特性、负荷特性、空载油耗、增压器喘振等各种试验，柴油机样机的各项热工性能指标皆已达到设计任务书的要求；工厂并先后完成了柴油机变频起动试验、主发电机可控励磁、蓄电池充电可控硅移相斩波控制、交流辅助系统跳波控制、辅助发电机可控励磁等地面配套试验项目，东风10D型机车进入总组装阶段。1994年1月14日，为东风10D型柴油机车配套的牵引电机组在永济电机厂完成试制。1994年11月，首台东风10D型柴油机车在大连机车车辆厂完成组装，经过在工厂内初步调试和线路运行试验，于同年12月20日在大连机车车辆厂正式出厂。

就动力装置、电传动装置和控制系统的技术水平而言，东风10D型柴油机车无疑是当时中国铁路最先进的国产柴油机车，但仍然与东风6型机车面临相同的困境。由于受到零部件制造技术和材料工艺水平的限制，机车的可靠性远远未达到批量生产和投入运用的程度，特别是交流辅助传动系统的稳定性方面，交流辅助电动机跳波调速性能未能达到预期要求，变极交流异步电动机亦有待改进和完善。最终，东风10D型机车与东风6型机车同样未能投入批量生产，而唯一一台东风10D型机车在完成线路运行试验后，返回大连机车车辆厂封存。

技术特点
总体布置
东风10D型机车是干线货运用的双节重联八轴柴油机车，由两节结构相同的单司机室四轴机车联挂而成，分别为A节和B节机车。机车乘务员在本务机车上可同时操纵两节机车，两车之间有风挡和。机车既可双节重联使用，也可单节独立使用。机车标称功率为5,000马力（3,590千瓦），构造速度为100公里/小时，运转整备重量为2×92吨。东风10D型机车采用单司机室、内走廊式、全钢焊接结构的桁架式侧墙承载车体，车体长度为15,200毫米，车钩中心线间距为2×15,900毫米，车体宽度为3,105毫米，车体高度为4,550毫米。为了在保证车体强度的同时满足轴重限制，机车车体特别采用了轻量化设计。此外，车体侧墙蒙皮还使用了预应力焊接技术，以控制薄钢板的和改善侧墙蒙皮的，这项工艺技术亦被后来的东风4D型柴油机车沿用。每节机车在车体底架下面两台转向架之间，吊挂着一个容量为5000升的燃油箱，燃油箱两侧并设有蓄电池组。微机控制系统不仅具备东风6型机车上原有的各种功能，包括主发电机恒功率励磁控制、防空转防滑行控制、电阻制动特性及制动扩展控制、保护系统控制、故障诊断、显示及记录等，并且新增了柴油机变频起动控制、晶闸管直接控制主辅发电机励磁、交流辅助传动控制、蓄电池充电控制和机车重联控制等功能 。

辅助系统
东风10D型机车的最大特色是采用交流辅助传动系统和柴油机变频起动，也是中国铁路第一款采用该两项技术的柴油机车。柴油机车交流辅助传动和柴油机变频起动系统的研制始于1991年，当时为参加出口澳大利亚柴油机车的国际招标，大连机车车辆厂、株洲电力机车研究所、永济电机厂开始联合研制柴油机车交流辅助传动系统。1992年，大连机车车辆厂和株洲电力机车研究所成功研制出柴油机变频起动控制系统。1994年，交流辅助传动系统研制成功并应用到东风10D型柴油机车。

与东风6型机车使用的静液压驱动辅助传动系统相比，东风10D型机车的辅助传动系统包括冷却风扇、牵引电动机通风机、主发电机通风机和空气压缩机等辅助装置均采用由微机控制的交流异步电动机驱动，交流电源由与牵引发电机同轴的辅助发电机供给。交流辅助传动省略了万向轴和传动轴等一系列机械连接，并且改善了车内空间利用和减少所需的蓄电池容量，辅助传动系统的工作状况和消耗功率也能通过微机系统准确控制。同时，柴油机还采用了变频起动技术，柴油机起动时将镍镉碱性蓄电池的直流电经变流装置逆变为三相交流电，供应给主发电机使其作为三相串励交流电动机运转，将柴油机拖动至点火转速，从而驱动柴油机起动运转，省却了传统的直流起动电动机和起动变速箱。

转向架
机车轴式为2×（Bo-Bo），轴距为2800毫米。每节机车的走行部为两台相同的无导框式二轴转向架，除了与牵引电动机相关的齿轮箱、轴箱、车轴轮对之外，转向架的结构形式与东风10型机车大致相同。转向架采用钢板组焊成封闭式箱形结构的“日”字形构架，轴箱定位装置采用拉杆式弹性定位结构，轴箱通过装有橡胶关节组件的上、下轴箱拉杆与构架相连接，实现轴箱相对于构架的横向和纵向定位。一系悬挂采用轴箱加垂向液压减震器，二系悬挂采用橡胶金属堆旁承，车体重量通过四个旁承由两台转向架支承，转向架与车体间还设有弹性侧挡装置，使转向架进出曲线时能够相对与车体进行回转运动。牵引力和制动力通过中心销传递，牵引点高度距离轨面400毫米。牵引电动机采用单侧齿轮传动的轴悬式驱动方式（滑动抱轴承式半悬挂），即牵引电动机的一侧通过抱轴瓦（滑动轴承）刚性地支承在车轴上，另一侧通过弹性元件（橡胶垫）和吊杆悬挂在转向架构架上。牵引电动机配用英制25°的牵引齿轮，牵引齿轮传动比为4.5（63：14）。基础制动方式为带闸瓦间隙自动调节器的单侧踏面制动，每个车轮各配有一个203毫米直径的制动缸，当机车施行制动时，制动缸从空气制动机获得压缩空气，并通过杠杆机构使闸瓦抱轮产生制动作用。

参看
*通用电气Dash 8系列
*ND5型柴油机车
*东风6型柴油机车
*东风10型柴油机车
*东风10F型柴油机车
*东风4E型柴油机车

参考文献