日本國鐵DF90型柴油機車
| DF90 | |
|---|---|
| 概覽 | |
| 類型 | 柴油機車 |
| 原產國 |  日本 |
| 生產商 | 東芝 |
| 生產年份 | 1956年 |
| 產量 | 1台 |
| 主要用戶 | 日本國有鐵道 |
| 技術數據 | |
| UIC軸式 | Co-Co |
| 軌距 | 1,067毫米 |
| 輪徑 | 1,000毫米 |
| 軸重 | 15.75噸 |
| 機車長度 | 16,330毫米（車鈎中心距） |
| 機車寬度 | 2,945毫米 |
| 機車高度 | 4,000毫米 |
| 整備重量 | 94.50噸 |
| 燃料儲備量 | 2,800升 |
| 機油儲備量 | 500升 |
| 水儲備量 | 1,150升 |
| 傳動方式 | 直—直流電 |
| 發動機 | MAN V8V22/30 A.m.A. |
| 發動機功率 | 1,900馬力（1,417千瓦） |
| 牽引發電機 | EFC10-SP |
| 牽引電動機 | HS-274-Ar-17 × 6 |
| 最高速度 | 100公里/小時 |
| 持續速度 | 29.9公里/小時 |
| 牽引力 | 28,350公斤（起動） 11,820公斤（持續） |
| 制動方式 | EL14AS自動空氣制動機、手制動 |
DF90型柴油機車（日語：DF90形ディーゼル機関車）是日本國有鐵道的電力傳動柴油機車車型之一，由日立製作所於1956年設計製造。該型機車屬於實驗性車型，僅試製了一台並未投入批量生產。
開發背景
1950年代初，受到美國和聯邦德國（西德）大力推動牽引動力內燃化改革的影響，日本國有鐵道也開始計劃非電氣化幹線的牽引動力現代化。隨着舊金山和平條約的簽訂，日本在1952年完成了從統制經濟到市場經濟的轉變，正式結束了石油製品統制制度，日本國鐵隨即恢復新型柴油機車的研製工作。在國鐵柴油機車處於開發和摸索階段的1950年代，日本國內的鐵路機車製造商先後試製了一系列原型車，日本國鐵並與製造商訂立了車輛貸借契約，以租借的名義將這些原型車納入國鐵車輛編制及進行試驗，1956年研製成功的DF90型柴油機車即為其中之一。DF90型柴油機車是由日立製作所自行研製的電力傳動柴油機車，也是當時日本國鐵功率最大的柴油機車，只需一台機車即可代替C62型或D52型蒸汽機車[1]。機車裝用一台曼恩集團的V8V22/30 A.m.A.型柴油機，小時制裝車功率達到1900馬力。
運用歷史
1957年6月，日本國鐵從日立製作所借入DF90 1號機車，並配屬於水戶鐵道管理局水戶機關區，投入當時仍然是非電氣化二級線路的常磐線使用，主要擔當常磐線旅客列車的牽引任務，「北上號」急行列車在上野至水戶間一般固定使用DF90型柴油機車牽引。這台機車落成當初使用國鐵標準的葡萄色塗裝。1958年5月，第一屆亞洲鐵道首腦會議（Asian Railways Conference）在東京召開之際，DF90、DF41型柴油機車均在國鐵大井工廠對外展出，其中DF90 1號機車還披上了奶油色和橘紅色構成全新塗裝[2]。
1961年，日本國鐵正式從日立製作所購入這台機車，並對機車作出了一些改造以儘量減輕軸重，例如減少空氣壓縮機與散熱器的數量以及冷卻水和燃料的儲備量，使運轉整備重量降至92噸，並恢復為原本的葡萄色塗裝。1964年，常磐線基本完成電氣化改造後，DF90 1號機車轉配屬秋田機關區，與同區之DF50型柴油機車共通運用，並改用灰色和紅色構成的國鐵柴油機車新標準塗裝。但由於機車軸重較大加上檢修維護不便等原因，DF90 1號機車自1966年4月以後就停運及封存，至1971年2月10日正式除籍報廢，在東能代機關區存放一段時間後被解體處理[3][4]。
技術特點
總體布置
DF90型柴油機車是客貨運通用的電力傳動柴油機車，採用底架承載的全鋼焊接結構非貫通箱型車體，車體外形與同時期的EF58型電力機車較為相似。車體底架是由四根槽鋼和鋼板焊接而成的箱型鋼結構，側牆採用軋制鋼板和構件組成的輕量化鋼結構。車體兩端各設有一個司機室，司機室內機車運行方向的左側設有司機操縱台，右側設有副司機座席及手制動手柄，司機室兩側設有供乘務員乘降的側門。車體中部是設有各種機械及電氣裝置的動力室，動力室前後還各設有一個冷卻室，並設有貫通式雙側內走廊連接兩端司機室[1]。
動力室內安裝了一套柴油發電機組，牽引發電機上方裝有渦輪增壓器，並設有勵磁機、勵磁電阻器、膨脹水箱、機油濾清器、機油冷卻器、輔助發電機、控制電器櫃等配套設備，動力室內每邊側牆上各設有二個進風通風窗和三個採光玻璃窗。冷卻室設有油水系統冷卻裝置，包括柴油機和機油熱交換器的冷卻水散熱系統，冷卻室頂部裝有一個軸流式冷卻風扇，兩邊側牆上各設有一個通風百葉窗和大型散熱器，冷卻風扇經百葉窗口吸入冷風再從車頂排出熱風；通風百葉窗口裝有美國愛美克（AAF）製造的板式空氣過濾器，具有除塵效率好和通風阻力低的優點；冷卻室內還設有牽引電動機通風機、電動空氣壓縮機、空氣制動裝置。車體下方除了有兩台轉向架之外，之間還吊掛着一個2800升的燃油箱、兩個總風缸和蓄電池組[1]。
柴油機
DF90型柴油機車裝用一台從聯邦德國進口、曼恩集團製造的V8V22/30 A.m.A.型柴油機，是當時同功率等級當中重量及尺寸較小的中速柴油機，因此較適合應用於受軸重限制的窄軌柴油機車。該型柴油機是一種四衝程、16氣缸、水冷式、廢氣渦輪增壓的V型中速柴油機，氣缸直徑為220毫米，活塞行程為300毫米，氣缸夾角為45°。小時功率為1900馬力（1417千瓦），額定轉速為每分鐘950轉。持續功率為1680馬力（1253千瓦），額定轉速為每分鐘900轉。單位燃料消耗量為157（+10%）克/有效馬力·小時，柴油機淨重量為9500公斤[1]。
傳動系統
傳動系統使用直—直流電傳動裝置，柴油機直接驅動一台直流牽引發電機，並將發出的直流電供給六台並聯的直流牽引電動機。機車裝用一台獨立勵磁的EFC10-SP型牽引發電機，額定功率為1100千瓦，額定電壓為500伏特，額定電流為2200安培，額定轉速為每分鐘900轉，電樞及定子繞組均採用F級絕緣，冷卻方式為半密閉式強迫通風；當柴油機啟動時牽引發電機亦作為起動電動機，改由蓄電池供電。
每個轉向架裝有三台HS-274-Ar-17型帶補償繞組的串勵直流牽引電動機，額定功率為165千瓦，額定電壓為500伏特，額定電流為367安培，額定轉速為每分鐘740轉，額定勵磁率為68%，電樞及定子繞組均採用H級絕緣，冷卻方式為半密閉式強迫通風。為了擴大機車的的恆功率調速範圍，還可以對牽引電動機進行二級磁場削弱，磁場削弱率分別為50%和30%[1]。
DF90型柴油機車裝有一台1.5千瓦的勵磁機，用來供給牽引發電機勵磁電流，並使牽引發電機具有恆功率勵磁特性。機車具有自動負荷調節裝置，司機控制器的9個級位分別對應特定的柴油機轉速，當司機用控制器給定柴油機功率時，自動調節系統對柴油機高壓油泵和牽引發電機勵磁進行聯合調節。
轉向架
機車走行部為兩台三軸不等軸距無搖枕轉向架，構架採用「目」字形的一體化鑄鋼結構，軸箱採用導框式定位結構，一系懸掛裝置為軸箱頂端構架側梁內的螺旋彈簧。由於三軸轉向架的固定軸距較長，因此採用了帶彈性橡膠襯套的圓柱滾子軸承，使轉向架通過曲線時各車軸能夠具有少許橫動量，以降低輪對對鋼軌產生的橫向側壓力。每個轉向架設有兩個摩擦式旁承，以支承車體重量的垂直載荷；而牽引力和制動力通過中心銷傳遞。基礎制動裝置採用雙側踏面制動。牽引電動機採用軸懸式驅動方式，輸出的扭矩通過一級減速齒輪傳遞給輪對，牽引齒輪傳動比為17：76[1]。
