HXN3和HXN5设计过程中存在哪些结构上的改动？

先提一下HXN5，HXN5改动不大，基本是在GE原机车上基础上小改了一下，主要是前部司机室和尾部散热器那里，所以HXN5是沿用北美独特的外走廊，当然很多单位表示单司机室使用不方便(相信神华这种地方铁路是决不考虑的，算是一个减分项，最后人家买了HXN3)，还有就是后来以至于搞了个HXN5-2000。

HXN3已经不是改动了，而是EMD联合大连厂结合中国使用需要全新设计的，所以是内走廊，但是整车的技术平台是用的EMDSD70MAC和SD90MAC，一些设计理念也用的采用了美车的。HXN3看起来是中式造型，但车上的一些零部件其实还是直接用的美国车设计，在HXN3车上能找到很多EMD的影子，很多细节和美国车完全一模一样。

HXN3受国内使用需求，没有直接采用北美地区常用的外走廊单司机室结构。

HXN3机车外形为EMD和大连厂联合全新设计而成，为中西风格融合成的独特造型。表面上是中式双司机室内走廊形式，但车身多处细节依旧采用了原汁原味的EMD美式设计，如车灯、提钩杆、重联插座、紧急停机按钮、电子油位表、上水口、后视镜、转向架灯、百叶窗、侧墙加强筋等，各种阀门，管路，开关，警示语、标签等也直接移植自EMD，包括司机室内和车上的很多开关、按钮同样为EMD式。

HXN3总体造型实际为英国机车风格，承袭自EMD出口英国的59、66、67系列内燃机车，特点是：尖顶、侧墙带加强筋、风挡玻璃倾斜较大、切面转角锋利。然而此造型受中国文化影响，一些铁路爱好者喜欢称为“棺材”？而英国铁路的内燃机车早在上世纪90年代就大量使用这种尖顶切面造型，在其它各国也有多种尖顶结构机车，这本是一种再正常不过的设计。

HXN3车头正面主视觉又颇有美式风格，辅照灯为镶嵌式独立圆灯，简单实用，这种车灯和北美地区的EMD、GE大部分机车完全一致。排障器布局是典型的EMD式，采用的双边上作用式提钩杆、重联插座结构样式和EMD机车完全一致。

总体上看，HXN3外观是中国、美国、英国三国机车风格融合的造型。

HXN3型机车是在EMD公司为北美市场提供的SD70MAC、SD90MAC型内燃机车基础上，根据中国铁路技术规范改进后，全新设计的一种大功率货运内燃机车，因此整车结构已经没有了美国车的影子，但柴油机、走行部、控制系统等一些关键部件还是有原型车依循的，

上世纪90年代末，美国铁路开始推行6000马力交流内燃机车，其中两大铁路机车公司GE和EMD几乎在同一时间推出了自己的产品，一决高下。EMD在1998年推出了SD90MAC，这是EMD的第一种单引擎达到6000马力的机车，该机车装备的柴油机与HXN3一致，为16V265H，是当时EMD最新研制的四冲程H型柴油机。理论上这种大功率机车可以减少美国多机重联的机车数量，降低使用维护成本。然而该车初期暴露出很多问题，各铁路公司也渐渐觉得6000马力并不适合美国铁路的使用，再加上后来美国环保署推出的Tier2排放法规，导致SD90MAC最终未能大批投产，仅仅生产了70多台，并在2005年后便开始退役报废。

虽然在北美市场EMD的6000马力竞赛败给了GE的AC6000CW，但是2005年，265H柴油机在中国迎来了新的春天。不同于美国，中国非常热衷于6000马力级的内燃机车，EMD向中国转让了H型柴油机技术，并由大连机车厂成功的装备在了HXN3上。后来的实际表现证明，16V265H柴油机还是有着相当稳定的可靠性和性能，HXN3不仅在中国东北地区的干线上成为主力机型，甚至还首次实现了内燃机车单机牵引一万吨，发挥出了机车的极限能力，就连当时驻段的美方工程师都连连惊叹，不知远在北美的EMD作何感想。。。

HXN3机车的技术转让内容包括机车总成及试验、车体、转向架、内燃机、主副发电机、牵引逆变器、各种辅助电机、制动系统、辅助系统、交流传动系统及微机控制系统等核心技术。

按照合同规定，大连机辆公司与EMD公司联合设计、分工制造部件，300台机车全部在大连组装，第一阶段75台机车为散件进口国内组装，第二阶段225台机车为国内制造，并逐步增大国产化比例大连机辆公司通过对引进技术的消化吸收，300台机车的国产化率由初始阶段的17%逐步提高到82%。

值得说明的是，这300台机车是有差别的，有8台机车比较特殊，它们的排放等级达到了Tier2等级，车号分别为0201~0203、0296-0300。并且这8台车采用三组冷却风扇，冷却能力也进一步提高(另外292台机车都是两组冷却风扇)。而2014年沈局调拨给青藏铁路公司的6台HXN3，正是从这8台里选的(更低的排放符合青藏高原严苛的环保要求，更强的冷却能力适应高海拔环境)，看来，当年HXN3投产时早就有上高原的准备，还留了一手。

HXN3型内燃机车采用桁架式整体承载结构车体，设有双端司机室、用双侧贯通式内走廊；车体底架采用鱼腹结构的整体承载式燃油箱，容量达到9300升。机车上部从前向后分为一端司机室、电气室、电阻制动室、清洁空气室、动力室、冷却室及二端司机室。

司机室为整体独立结构，与车体之间采用悬浮式连接，以减轻司机室振动和噪音，内部装有单司机操纵台、微机显示屏、电台等操纵设备，以及冰箱、微波炉、饮水机等司机生活设备。

电气室为全密闭结构，内装有各种电器设备柜和铝制通风道。电阻制动室内装有电阻制动模块及冷却风机。清洁空气室内设有内燃机空气滤清器和风机，侧墙上设有离心式旋风筒过滤器。动力室位于车体中部，安装了一套内燃发电机组。冷却室内安装了大部分冷却、机油、燃油系统部件，并设有两台螺杆式空气压缩机。

机车下部两台转向架之间吊挂着蓄电池箱、主风缸和启动风缸。空气制动系统采用克诺尔公司的“CCBII”微机控制电空制动系统。机车并具有最多三台机车重联运用的功能，可通过27芯重联电缆和重联空气软管连接。

机车装用一台16V265H型大功率低排放内燃机，为16气缸、四冲程、废气涡轮增压的V型中速内燃机；气缸直径为10.4英寸(265毫米)，活塞行程11.8英寸(300毫米)，气缸夹角为45°，额定转速为每分钟1000转，装车功率为4660千瓦(6250马力)。内燃机采用整体铸钢机体、全纤维锻造钢曲轴、气动马达启动、高增压比废气涡轮增压器、电子控制直接燃油喷射系统等先进技术，排放指标能够符合美国环保局二级(EPATier1~2)排放标准。

HXN3型机车的主传动系统主要由主发电机、牵引整流单元、牵引逆变器、牵引电动机、电阻制动装置等组成。牵引状态时，内燃机直接驱动同步牵引发电机发出三相交流电，分别供给二个整流装置转换成中间直流环节，然后经由二台牵引逆变器，再将直流电转换成频率、电压可调节的三相交流电，分别向二台转向架上的六台三相异步牵引电动机，通过传动齿轮驱动车轮。

HXN3型机车采用TA20JBF-TA9C型主辅发电机，主、副三相交流同步发电机为一体化同轴双转子整合结构，主、副发电机额定容量分别为4403和347千伏安。整流装置为二极管整流器，额定输出直流电压为2650伏。每台机车上装有两台牵引逆变器，每台逆变器驱动三台并联的牵引电动机，采用IGBT为功率控制器件，采取脉宽调制(PWM)控制策略，冷却方式为强迫风冷。牵引电动机型号为A2938-5型鼠笼式三相异步牵引电动机，该型电动机是在SD70MAC型内燃机车所使用的西门子1TB2630型牵引电动机基础上改进而成，额定功率为690千瓦，采用轴向强迫通风冷却，控制方式为矢量控制。

HXN3机车的运行控制系统采用由EMD公司开发的“EM2000”微机控制系统和“FIRE”(FunctionalityIntegratedRailroadElectronics)显示系统。“EM2000”系统负责整台机车的电气系统控制、诊断和维护功能，具有机车运行控制、内燃机控制、主副发电机励磁控制、牵引逆变器控制、电阻制动特性控制、粘着控制、自负荷试验控制、机车重联控制、制动控制、机车状态诊断及故障记忆、处理和提示等功能。

机车走行部为两台“HTSCChina”三轴转向架，HTSC(HighTraction-Speed-ThreeaxlesC)，意为高牵引力快速三轴，该转向架参考了EMD曾经为中国某DF8B设计的HTCRChina径向转向架，其结构与SD70MAC型机车所使用的HTCR径向转向架非常接近，但取消了径向功能。转向架采用钢板焊接构架，轮对采用轴箱拉杆定位，分体式轴箱设计方便检修。车轮为整体式碾钢车轮。一系悬挂为轴箱两侧螺旋弹簧，配垂向油压减振器；二系悬挂为构架和车体之间的橡胶钢板复合旁承，配横向油压减振器、抗蛇行减振器。牵引力和制动力通过低位侧拉杆传递。牵引电动机采用滚动轴承抱轴半悬挂安装方式，采用单侧斜齿轮传动方式驱动轮轴，牵引齿轮传动比为85:16。基础制动装置采用踏面单元制动装置，带有闸瓦间隙调整器。

机车轮对和抱轴箱采用了EMDSD70MAC的结构，为北美AARK级自密封轴承。

HXN3的司机室采用了EMD独有的悬浮式隔音减震司机室，该项设计在EMD的SD70I、SD90MAC等多款机车上都有使用(EMD官方称为：WhisperCab)。司机室整体为独立结构模块单元，通过减震器、弹簧和橡胶支撑和车体弹性连接，使其与车体刚性结构完全隔离，并在框架中加入了吸声隔热材料，可有效减轻司机室震动和噪音，保暖隔热，提升司乘人员工作环境。HXN3安静的司机室给乘务员留下较深印象。同时模块化司机室有利于批量化生产和组装，在后来的FXN3K、FXN5K等国产机车均跟随采用了模块化司机室。

HXN3装备了美国机车特有的柴油机自动起停系统(AESS)，柴油机在某些工况时(如怠速)电脑会控制自动停机，以便节省柴油燃料,减少噪音和排放，此装置本意用于满足北美地区严苛的法规要求。由于AESS系统会随时让柴油机停机，也会随时让柴油机启动，因此具有一定的不可控性，在某些情况下会有危险，所以所有装备AESS的机车必须在车门上贴有醒目的警示标语，警告上车人员柴油机可能随时会启动，不过此功能可以关闭，国内的铁路运用单位均没有使用AESS。

HXN3机车具备蓄电池移车功能，在柴油机停机情况下，可利用机车蓄电池电量驱动牵引电机在短距离内行走，方便库内移车。

HXN3柴油机启动为空气马达启动，具有一键启动功能，按下柴油机按钮松开后柴油机自动进入启动程序。相比东风系列机车采用的启动发电机，空气启动大大减少了蓄电池的数量。

HXN3配备倒行和反方向制动ODB(坡上起动)功能。在倒行以及坡上起动模式下，机车具备反方向制动(ＯＤＢ)。在倒行模式下，为帮助司机在斜坡上起动列车，如果控制手柄置于ＩＤＬＥ(空转)位以上，机车可以在０.１６ｋｍ／ｈ～７ｋｍ／ｈ的速度下倒行，那么在所选手柄位，机车将产生全失速扭矩，以控制机车沿斜坡下移的速度。在ＯＤＢ模式下，如果倒行速度超过７ｋｍ／ｈ，控制系统会自动设置机车以最大电阻制动方式运行，以对抗列车倒行。

HXN3机车在行进过程中移动换向手柄，机车会实施反方向制动。当将换向手柄移到机车运行的相反方向时，机车控制系统并不堵转牵引电机，取而代之的是，对机车实施反方向制动，直至速度降至７ｋｍ／ｈ。

HXN3的机械间为独有的正压密封设计，百叶窗为气动控制，电气室内通过强行加压清洁空气来减少尘土污染，避免对电器动作产生可靠性影响。电器间、电阻制动间以及动力间的门为气撑门，设有手动气压缓解按钮，开门需要先泄压。

ＨＸＮ３型机车在设计上力求精准、可靠，比如在排障器下增设一个测速雷达来实现多重速度监测。启动滑油泵、燃油泵、接触器、雷达、励磁试验、警惕系统等自检测试功能以及空气制动机自检测试功能，也极大地方便了维修人员在库内对机车进行静态测试。

HXN3机车司机室、电器室、电阻制动室等均采用模块化设计理念，一旦出现问题可以进行整体吊装互换。故障模块可以在车下进行维修测试，缩短了机车的维修时间，且便于维修人员检修。

与其他和谐型机车相比较，HXN3机车将砂箱设计成与机车车体一体化形式，很好地解决了外挂式砂箱易开焊脱落问题。

总风缸排水阀为电磁阀自动排水，免维护

HXN3车上配有空调、热水器、微波炉、冰箱、厕所等生活设施。厕所为非直排式，需要上水才能使用。

2009年3月，HXN3型机车开始批量配属沈阳铁路局通辽机务段，逐步担当通霍铁路、霍白铁路、珠珠铁路、京通铁路、大郑铁路、平齐铁路、等干线的列车牵引任务。

其中主力用于沈局煤炭运输最为繁重的通霍铁路，当时通霍铁路是内燃重载运输模式，在一条单线半自动闭塞线路上开行2万吨重载列车，由2~4台DF4B、DF4C、DF8B进行万吨组合牵引(包含1万吨、1.5万吨、2万吨)，其中两万吨列车编组230辆，全长3.4公里，4台机车第一台为本务，后面3台中部补机，由于没有机车自动无线同步系统，列车的牵引和制动只能依靠4个司机通过电台联系配合驾驶。因此运能十分紧张，急需更先进的大功率内燃机车提升运输效率。

沈局经过不断试验，最终稳定实现HXN3单机牵引10000吨运用，自此才取消了东风机车的内燃2万吨模式，大大减轻了机务段的机车和乘务员使用压力。直到2017年通霍线电气化开通，HXN3型机车在通霍线的牵引定数一直是单机一万吨，并安全、稳定、成熟的开行了多年。霍白线、珠珠线截止2022年仍然存在HXN3单机牵引万吨列车，这也是中国最后的内燃机车单机牵引万吨运用模式。

2010年9月，北京铁路局怀柔北机务段开始配属HXN3型机车，陆续交付共计30台，车号0101~0130，替换DF8B担当京通方向丰台西~怀柔北~隆化间货运列车牵引任务，经丰双线~京承线~怀范联络线~京通线运行。后期交路调整，HXN3主力用于丰台西~怀柔北间，怀柔北~隆化间HXN3只担当少部分列车。

通辽机务段的赤峰运用车间亦逐步配属HXN3型机车，担当京通铁路赤峰~隆化间货运任务，京通线是华北沟通东北地区的第二条干线铁路，号称“出关二通道”，运输任务繁重，其中赤峰~隆化区间坡度大，曲线多，隧道多，并有长达30公里的12‰连续大坡道，部分重车需加挂补机才能通过，是京通铁路的瓶颈地段。此后不久，京通铁路怀柔北~赤峰~通辽全线由HXN3拉通，担当货运牵引任务。

2013年9月，大连机车车辆公司中标神华集团的大功率交流传动内燃机车采购项目。神华集团朔黄铁路发展有限责任公司向大连机车车辆公司采购了两台HXN3货运内燃机车，用于河北省黄骅港的煤炭列车重载调车编组以及小运转作业。2014年2月首批HXN3机车7001、7002到达朔黄铁路肃宁机务段，随后进行解备工作。2014年3月17日两台HXN3货运机车完成解备并投入运用。

2014年，中车大连机车车辆有限公司同中国铁路总公司正式签订了HXN3过渡方案高原型内燃机车合同。在此之前，铁路总公司组织HXN3和HXN5共同到青藏铁路格拉段试验，为国产高原机车选型做准备。由于HXN5无法在高原正常运行，甚至出现直接机破情况，而HXN3各项试验均表现良好，最终HXN3被选为国产高原机车技术平台。高原型是在普通HXN3型机车主体框架结构和主参数不变的基础上，针对高原地理环境及特殊运用条件，进行适应性改进而成。

同年，拉日铁路即将开通运营，沈阳铁路局6台HXN3直接调拨青藏铁路公司支援。为做好高原适应性内燃机车实验，过渡期间使用沈局HXN3增援青藏公司，在青藏铁路格拉段和拉日铁路上进行相关运行任务。

2015年，青藏铁路公司向大连机车厂订购首批HXN3(过度方案)高原型机车共计30台，主要用于拉日铁路、格敦铁路、哈木铁路等线路牵引任务。2019年，青藏铁路公司向大连厂订购第二批36台高原HXN3内燃机车。用于缓解格拉段NJ2运用紧张局面，以及新开通线路用车需求。

2017~2022年间，国家能源集团连续多批次采购HXN3货运内燃机车：2017年初，朔黄铁路再次购置两台HXN3，车号7003、7004。2018年包神铁路购置两台7005、7006。2019年大准铁路购置3台，车号7009、7010、7011。2020年，包神铁路再次购置3台车号7012、7013、7014。2021年2月，朔黄铁路新购置7015、7016两台。同年，邯黄铁路向大连机车公司购置首批三台HXN3，车号7017、7018、7019。同年，国家能源集团再次购置2台HXN3，车号7020、7021。同年，甘肃华亭煤业公司铁路运输处购置1台HXN3，车号7022。随后又购置一台7066.

截止2022年底，国家铁路配属普通型HXN3型机车的机务段有：沈局辽段、沈局苏段、沈局锦段、沈局梅段、沈局白段、沈局连段、京局怀段，普通型共计300台。高原型HXN3：青藏格段、青藏宁段，共计68台。购置HXN3的地方铁路公司有：国家能源集团朔黄铁路公司、包神铁路公司、大准铁路公司，邯黄铁路公司、华亭煤业铁运处，地方铁路型共计23台。