4400马力交流传动货运内燃机车

中车戚墅堰机车有限公司

随着我国铁路运输装备升级换代和“双碳”目标的深入推进，结合我国货运内燃机车运用线路复杂和运量需求特点，研发具备完全自主知识产权、安全可靠、节能环保的新一代交流传动货运内燃机车，对于提升我国轨道交通装备的核心竞争力、保障国家能源运输安全、推动绿色交通发展具有重要意义。

项目围绕绿色化、平台化、智能化、标准化等多维技术方向，开展系统性技术攻关，成功研制了新一代复兴型干线货运内燃机车，系统解决了传统内燃机车能耗高、排放大、互换性差、运维模式落后等难题，填补了国内自主化、平台化干线货运内燃机车的空白。

图1 4400马力交流传动货运内燃机车

    一、主要科技创新

1.建立统一的技术标准体系,实现平台化、简易化设计。

项目搭建以中国标准为依据的自主创新交流传动货运内燃机车平台，可实现不同机车间的互联互通互控，以及不同平台产品连挂运营、相互替代和相互救援，可以适应不同的运用环境需要（严寒地区、潮湿温热地区、风沙地区、干旱地区），满足全国运营要求，服务功能、运用维护统一，提高效率，降低成本。

 

图2 项目研发机车可适应多种环境需要

项目机车围绕司机操纵台、控制逻辑、显示界面、司机设备设施、整备操作、部件互换、易损易耗件、制动系统专项等8个方面，实现复兴型内燃机车深度平台化、简统化，操纵与人机界面与电力机车简统一致，此外简统整备项点81项，部件简统90项，易损易耗件简统40项。

2.自主研发节能环保的柴油机等部件，促进机车绿色转型升级。

机车装用油耗和排放性提升的高可靠性自主化R12V280ZJ型柴油机，对柴油机的燃烧模型、电子控制喷射MAP、进气系统进行优化，提高增压比、活塞环与缸套等摩擦副匹配优化，柴油机排放达到EPA Tier 3标准,燃油消耗率198g/（kW·h），实现节能、环保目标。机车装用高效率牵引变流系统和机车电传动系统，首次装用碳化硅辅助变流系统和碳纤维冷却风扇，实现内燃机车智能化牵引和辅助系统功率转移和智能起停，此外还具备电阻制动能量回收功能并减少车轮踏面和闸瓦磨耗。

3.通过智能化升级实现精准控制、故障预警和人机协同，为运用维保体验带来质的飞跃。

机车智能化程度高，操纵驾驶简便。通过优化粘着控制算法，解决了雨天黏着性能衰减的核心痛点，使牵引力全天候稳定；具备开机自检和制动机“自动五步闸试验”功能，降低司乘人员工作强度；开展面向全寿命的智能机车架构研究，搭建干线内燃机车PHM智能化诊断技术平台，打通车地一体化数据，实现数据可视化及异常数据识别、预警。

按照“子系统→列车级→地面”层次划分。利用整车580个测点，形成了11个分系统、81个故障部件、354个项点；通过机车CMD回传数据，建设PHM平台，部署机理模型，实现多次成功预警、数据可视化、故障智能诊断及预警；车载PHM具备故障处置指导功能，提升乘务人员在线应急处置能力。

 

图3 项目机车配套的地面PHM系统界面示例

4.多措并举，提升机车可靠性、舒适性、可维护性。

机车整体设计采用双微机、双网关、双交换机、双显示屏热备冗余控制，内部主干网络采用MVB总线通信及以太网通信双网络冗余设计，采用双DC/DC辅助供电模块冗余、模块化双燃油泵冗余、双空压机组与双空气干燥器风源冗余；机车采用整流逆变模块，取消除接触器和主发电机外的所有机械运动件，极大简化结构，降低维护工作量，提高系统可靠性。

机车采用双司机室内走廊结构，便于巡检与换端；采用弹性司机室并加强各室密封，降低噪声、振动，FXN5C机车型式试验噪声低至71dBA，显著提高车机联控准确性。

机车采用模块化设计，充分考虑全寿命周期维护性，模块化程度高，实现主要大部件地面预组装，总装效率显著提升，便于制造和维修；检修维护零部件均靠近走廊侧，三滤等易损易耗件更换方便。

项目研发的4400马力交流传动货运内燃机车最大装车功率3500kW，启动牵引力（全寿命周期内）≥580kN，持续牵引力≥540kN。相较于传统东风8B机车等，持续牵引力提高46%以上，牵引性能提升显著，单机可在12‰坡道牵引3600t实现坡停坡起。

二、项目评价

通过项目4400马力交流传动内燃机车的研发，搭建和完善了自主化交流传动货运内燃机车的技术平台，填补国内空白，对提升我国铁路货运能力及经济效益具有重要意义。与直流机车相比，该项目机车可大幅提高单机牵引吨位、货运工作效率，降低燃油消耗、废气排放，实现经济和环境和谐发展。

    三、成果及效益

项目形成行业标准4项，形成专利20项（发明专利15项，授权实用新型专利5项），发表论文15篇。

2025年第一季度货运使用DF4、FXN5C型机车的数据显示，项目FXN5C型机车节油率约25%。此外根据统计，项目FXN5C型机车运用机油消耗量约为燃油消耗量的0.34%，DF4B机车机油消耗量约为燃油消耗量的1%。

项目研制的4400马力交流传动内燃机车具有全面自主知识产权，具备不同产品平台间互联互通能力，节能环保全面适应中国运用环境，实现内燃机车和电力机车平台化，可全面替代现有的货运内燃机车。

机车统一技术架构与通用化部件，既压缩了铁路运维、备件成本，又提升了机车调度、检修效率，强化干线货运周转能力，稳定保障煤炭、粮食等大宗物资运输，支撑产业链供应链通畅；机车的自主化研发与批量生产，推动国内机车装备标准化、智能化升级，带动配套零部件产业技术迭代，增强高端轨道交通装备的自主竞争力。

 

图4  正在运行的4400马力交流传动内燃机车