第四节　机车主要运用特性

机车的主要运用特性，包括机车功率及其分配、柴油机有关特性、机车阻力特性、牵引特性、电阻制动特性、黏着性能、单机制动距离、油耗特性、总效率（轮周效率）及曲线通过性能。

一、机车功率及其分配

1.机车功率

内燃机车的功率，决定于机车所装用的柴油机可能发出的功率。机车柴油机功率参数主要有两种，即额定功率和装车功率（后者也称最大运用功率）。

柴油机额定功率又称持续功率、标定功率或铭牌功率，是柴油机生产厂家对所制造的柴油机，根据不同用途，经过台架试验鉴定性能后，在柴油机铭牌上标定的功率。HXN5型内燃机车装用的GEVO16型柴油机，在转速为1050r/min时，额定功率为4660kW。其标定条件是：按AAR标准，海拔2500m，环境温度23℃。

机车柴油机的装车功率，是指柴油机装车使用时，从其标定功率中扣除由于使用环境条件不同，考虑到柴油机工作的可靠性而降低功率之后，所确定的可使用的最大功率。HXN5型内燃机车按海拔2500m确定的装车功率为4660kW，也就是说，柴油机的功率不用修正。

2.机车功率分配

有关HXN5型内燃机车的功率分配及功率的定义，如图1-14所示。图中英文缩写符号“GHP”为柴油机装车功率，“AHP”为机车辅助功率，“THP”为牵引功率（也称机车额定功率），“NTHP”为净牵引功率，“RHP”为轮周功率。

与其他机车一样，内燃机车真正用于牵引列车的是机车车钩功率。而车钩功率要比柴油机装车功率小得多。因为从柴油机到车钩的功率传递过程中，有一系列的环节，每个环节都必然有一定的功率损失。作为交流电传动的HXN5型内燃机车，其功率传递的路线是：柴油机—辅助发电机—主发电机（牵引发电机）—整流器—变流器—电缆—牵引电动机—牵引传动齿轮—机车轮对动轴。此外，还要克服运行时机车本身阻力所消耗的功率。特别是柴油机发出的最大使用功率，首先要扣除机车上各种辅助装置的功率，即所谓辅助功率。HXN5型机车的辅助功率消耗主要有：辅助发电机（容量480kV·A）；柴油机散热器冷却风扇电动机（2×90kW）；牵引变流器和主发电机冷却风机电动机（30kW）；牵引电动机冷却风机电动机（67kW）；排尘风机电动机（5.5kW）等。所有的辅助电动机，不可能同时都处于最高负荷工况。所以作为机车的辅助功率消耗，要比各辅助机组额定功率之和小得多。

3.机车轮周功率

对于HXN5型内燃机车，在AAR标准条件下，装车功率为4660kW，辅助功率仅为260kW，轮周功率为4003kW。辅助功率仅占柴油机装车功率的5.58％（即机车的辅助功率系数kf为0.0558）。在这种条件下，以装车功率4660kW和轮周功率4003kW计算，HXN5型机车从主发电机到轮周的总传动效率约为85.9％。

二、柴油机有关性能

1.柴油机工作转速

GEVO16型柴油机额定转速为1050r/min，正常怠速转速为440r/min，最低怠速转速为440r/min。正常怠速转速、全负载时的最高转速允差±10r/min。

2.柴油机启动性能

柴油机低温启动性能要求见表1-1。

三、机车牵引特性

在全功率下持续牵引力620kN，轮周功率3980kW。图1-15为HXN5型内燃机车在两个不同环境温度、海拔高度条件下（23℃/2500m、40℃/700m）、正常工况下、最高手把位、6根动轴发挥牵引力时的设计牵引特性曲线。

HXN5型机车在两种不同环境温度/海拔高度条件下，在最高手把位时的启动牵引力、持续牵引力、持续速度和恒功率速度范围的数值见表1-2。

四、电阻制动特性

由于HXN5型内燃机车采用交流电传动装置，其电阻制动原理和特性均与通常的交直流电传动内燃机车不同。交直流电传动内燃机车电阻制动特性及其工作范围，受到六方面的限制：牵引电动机最大励磁电流、最小励磁电流、最大制动电流、牵引电动机换向火花、机车最高速度和机车黏着重量。其制动力曲线，在高速区可以接近恒功率曲线；在低速区则只能有1～4个点达到最大制动力，而且机车速度降低到停车，制动力也随之降低到零。交流电传动内燃机车在电阻制动工况，交流牵引电动机在超同步区域内（第二象限）作为交流发电机工作，向直流中间环节供电，提供制动能量。制动电能一部分用于制动电阻通风机电动机供电（50kW），一部分通过制动电阻转化为热量散逸。此时，变流器作为整流器工作，并使电阻制动力实现无级调节。有的交流电传动内燃机车，低速时电阻制动力只能保持到5～10km/h。HXN5型机车的电阻制动性能，则既不受励磁电流的限制，也不受电动机换向的限制，而且低速时的制动力保持352kN的恒定值，并可一直制动机车直至停车。图1-16是AAR标准状态下HXN5型内燃机车电阻制动特性曲线。

HXN5型内燃机车电阻制动特性曲线当机车运行速度达120km/h时，轮周功率为3440kW，制动力为350kN。

五、机车工作条件和舒适性

机车司机室设计具有很好的密封性，以防止雨雪风沙的侵入；司机室结构和设备布置符合人—机工程学的要求，拥有良好的劳动环境，便于司机操纵和日常检查维修作业；司机室设有取暖、保温装置，具有隔热、保温功能，在环境温度低达-45℃时，司机室内温度保持不低于+15℃；司机室前窗玻璃具有除霜加热功能，采用PVB夹层玻璃，可消除射进司机室光线中99％的紫外线；司机室设有两个座椅，可以全调节，适于长时间运行操纵；机车设有封闭的盥洗室。此外，司机室前部结构为加强设计，具有抗碰撞功能，从而达到确保司乘人员的生命安全及拥有舒适的生存环境。