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東風5型柴油機車（DF5）是中國鐵路使用的電力傳動柴油機車車型之一。東風5型柴油機車是由東風4型柴油機車基礎上發展而來的調車機車，既適用於編組站和區段站進行調車作業，也可作為小運轉及廠礦作業的牽引動力。大連機車車輛廠和唐山機車車輛廠於1974年開始合作研製裝用8V240ZJ型柴油機的東風5型調車機車，柴油機裝車功率為1,650馬力（1,210千瓦），機車主電路和勵磁電路基本上套用了與東風4型機車相同的設計，電力傳動裝置同樣採用TQFR-3000型牽引發電機和ZQDR-410型牽引電動機。1975年12月，唐山機車車輛廠試製出第一台東風5型柴油機車，經過廠內初步試驗後於1976年3月出廠，但由於機車起動和低速性能未如理想、柴油機和增壓器配套性能不佳等原因，唐山工廠於1981年停止生產東風5型柴油機車。隨後，鐵道部根據「六五」期間對機車車輛工業的產品結構調整，責成大連機車車輛廠和四方機車車輛廠對東風5型柴油機車重新設計。1984年，大連機車車輛廠和四方機車車輛廠分別試製出新的東風5型柴油機車。第二代的東風5型柴油機車改用直列汽缸的8240ZJ型柴油機，並採用由大連內燃機車研究所研製的電子恆功率勵磁控制裝置。1987年底，東風5型柴油機車通過鐵道部鑑定，並交由四方機車車輛廠投入批量生產。2002年起，按照通用化、系列化、模塊化、標準化的原則，南車四方機車車輛股份有限公司研製出第三代的東風5型柴油機車並投入批量生產，第三代車型裝用1,800馬力（1,324千瓦）的8240ZJC型柴油機，並採用了鐵道部標準化司機室、無刷勵磁同步發電機、交流輔助傳動系統、以可程式控制器為核心的機車控制系統等新技術。至2006年停產為止，唐山機車車輛廠、大連機車車輛廠、四方機車車輛廠共生產了超過1,100台東風5型柴油機車。
| 東風5型 | |
|---|---|
 格爾木機務段拉薩運用車間的東風5型1204號機車 | |
| 概覽 | |
| 類型 | 柴油機車 |
| 原產國 |  中華人民共和國 |
| 生產商 | 唐山機車車輛廠 大連機車車輛廠 青島四方機車車輛廠 |
| 生產型號 | DF5 |
| 序列編號 | 參看技術數據 |
| 生產年份 | 1976年—2006年 |
| 產量 | 1149台 |
| 主要用戶 |  中國國家鐵路集團（原中國鐵路總公司，鐵道部）朝鮮民主主義人民共和國鐵道省 |
| 技術數據（詳見技術數據） | |
| 華氏輪式 | 0-6-6-0 |
| UIC軸式 | Co'Co' |
| 軌距 | 1,435毫米 |
| 輪徑 | 1,050毫米 |
| 軸距 | 2×1,800毫米 |
| 燃料 | 柴油 |
| 傳動方式 | 交—直流電 |
| 引擎 | 8V240ZJ、8240ZJ、 8240ZJC、6PA6L-280 |
| 引擎功率 | 8V240ZJ：1,650馬力（1,210千瓦） 8240ZJ：1,650馬力（1,210千瓦） 8240ZJC：1,800馬力（1,324千瓦） |
| 牽引發電機 | TQFR-3000 |
| 牽引電動機 | ZQDR-410 |
| 煞車方式 | 踏面煞車 |
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1970年代初，隨著鐵路運輸量和牽引噸位的提高 , 中國鐵路需要一種功率更大的調車柴油機車。當時，中國鐵路使用的調車機車當中蒸汽機車仍占絕大多數，調車柴油機車就只有已經停產的東風2型柴油機車，功率等級為1,080馬力，只能適用於牽引定數在2000噸至3000噸以下的中型編組站的調車作業，如過用來推送和牽引3000噸以上的列車則有一定困難。因此，中華人民共和國交通部鐵路工業局和機車車輛局[註 1]根據鐵路運輸的實際發展需要，在規劃鐵路牽引動力現代化的基礎上，提出研製新一代調車柴油機車以應付未來的需求，滿足牽引定數3000噸至4000噸以下大型編組站駝峰調車作業的要求。
1971年5月，唐山機車車輛廠召開計劃工作會議，確立了試製調車內燃機車的目標，並據此對工廠展開技術改造。年內，唐山機車車輛廠在四方機車車輛廠的協助下，成功試製出第一台12V180ZL型柴油機。1973年，唐山機車車輛廠以試製調車內燃機車、提高上游型蒸汽機車綜合製造能力和客車、熱工系統技術改造為內容，制訂《全面加速工廠技術改造規劃》報交通部。這次技術改造以自制生產柴油機車的專用設備為重點，並根據實際需要新建和擴建部分廠房。1974年，交通部下達《（74）交鐵工字第2413號》文件，將安裝8V240ZJ型柴油機（2,000馬力）的電力傳動調車柴油機車列入交通部1975年至1976年科技發展計劃，指示大連機車車輛廠和唐山機車車輛廠分別承擔機車設計和試製的任務。
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1974年11月，唐山機車車輛廠派員前往大連機車車輛廠參與設計工作。1975年初，大連、唐山兩廠合作完成了《東風5型調車、小運轉交直流電傳動內燃機車設計任務書》並經交通部批准，確定了機車的功率等級和性能要求。1975年5月，完成了東風5型調車機車的所有施工設計圖紙。東風5型柴油機車是由東風4型柴油機車基礎上發展而成的系列產品，主要用途為車站站場調車和幹線小運轉之用，運轉整備重量為120噸，通過最小曲線半徑為80米，最高速度為100公里/小時；動力裝置為一台8V240ZJ型柴油機，近期裝車功率為1,650馬力（1,210千瓦），遠期裝車功率應可達到1,800馬力（1,320千瓦）；牽引傳動裝置採用與東風4型機車相同的TQFR-3000型同步牽引電動機、ZQDR-410型直流牽引電動機、液壓伺服馬達控制功調電阻勵磁調節裝置。
1975年7月，唐山機車車輛廠開始試製第一台東風5型柴油機車。1975年底，唐山機車車輛廠試製出第一台8V240ZJ型柴油機，並通過了各種性能試驗和100小時可靠性試驗。同年12月底，第一台東風5型柴油機車完成總裝。1976年1月，東風5型0001號機車開始進行水電阻試驗和正線牽引試驗，先後在唐遵鐵路和唐山車站周邊進行牽引性能試驗。1976年3月，這台機車正式出廠並交付北京鐵路局北京內燃機務段試用，被安排在豐臺西站調車場進行運用試驗，為進一步改進與提高機車的性能和可靠性提供試驗數據。1976年7月初，東風5型0002號機車在唐山機車車輛廠落成，這台機車吸取了第一台原型車的試製經驗，對電氣系統、車體鋼結構、輔助機組及管路等方面作出了共54項修改。
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1976年7月28日凌晨，唐山市豐南縣一帶發生了矩震級達7.5級的唐山大地震，地處震中區的唐山機車車輛廠遭到嚴重破壞，全廠面積98%的建築物被夷為平地，超過1700名職工遇難[1]。地震前夜，東風5型0002號機車剛剛完成整備，原本準備在地震當天前往京山鐵路試運轉。地震發生後，這台機車被壓在坍塌的車庫內，工廠職工冒著餘震的危險從廢墟中挖出機車，經過修復後於1976年9月出廠並取名為「抗震號」，交付北京鐵路局北京內燃機務段使用。「抗震號」機車成為唐山機車車輛廠在抗震復產期間的第一台出廠機車，在當時象徵著唐山工人百折不撓的意志和頑強不屈的抗震精神。
1976年底，唐山機車車輛廠在一片廢墟上搭起臨時簡易工棚內，使用地震後修復的機械設備恢復生產。1977年4月8日，工廠在震後新造的東風5型0003號機車試運轉成功。1977年4月，根據唐山市的重建統一規劃和鐵道部的指示，唐山機車車輛廠決定在豐潤縣新工業區易地重建，設計生產規模為年造東風5型柴油機車100台，軟臥客車和特種車100輛，廠修客車600輛[2][1]。在建造新廠的同時，工廠原址重建臨時性簡易廠房，並繼續少量生產東風5型柴油機車，1977年生產5台（0003~0007），1978年生產8台（0008~0015），1979年生產12台（0016~0027），1980年生產5台（0028~0032）。由於第一代的東風5型柴油機車在結構和性能方面存在不少問題，鐵道部於1981年指示唐山機車車輛廠停止生產東風5型機車，並要求增加上游型蒸汽機車的產量[註 2]。從1976年至1980年，唐山機車車輛廠生產了共32台東風5型機車，這批初代的東風5型機車被統稱為抗震型機車。
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1981年，唐山機車車輛廠停產第一代的東風5型機車後，鐵道部指示大連機車車輛廠進行改進設計並重新試製第二代的東風5型機車。大連機車車輛廠於1982年開始進行第二代車型的設計（設計圖號DLJ8）。1983年，大連機車車輛廠成功試製第一台汽缸直立布置的8240ZJ型柴油機。1984年4月，完成了機車全套圖紙的編制工作，同年5月開始進入試製階段。1984年9月，東風5型1001號機車在大連機車車輛廠落成，並於9月24日在瀋大鐵路南關嶺到甘井子之間進行調車試驗，各項技術指標均達到設計要求[3]。9月26日，時任大連市委第一書記胡亦民、市長魏富海等為機車出廠剪彩[3]。這台機車經過一系列調試和出廠試驗後，被安排到濟南鐵路局濟南機務段進行運用考核。經過重新設計後，新一代的東風5型機車不但消除了上一代車型振動大等缺點，而且其起動牽引力和持續牽引力也有較大提高[4]。第二代車型的運轉整備重量為135噸，通過最小曲線半徑為100米，最高速度為80公里/小時，柴油機裝車功率為1,650馬力（1,210千瓦）。
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第一代車型的主要問題包括震動大、冒黑煙和起動慢，其中頭兩項與柴油機有關，第三項與恆功率勵磁系統有關。由於8V240ZJ型柴油機採用50°V形夾角，二級往復慣性力矩不平衡產生的強烈二階振動是其最棘手的難題，雖然在最初設計中已經布置了兩根質量和轉向相同的二級平衡軸，但平衡效果並不理想。後來又曾經嘗試採用轉向相反的大小平衡軸來平衡二級慣性力，卻產生了更大的附加力矩和機體震動，為解決附加力矩又再加上帶平衡重齒輪，不料卻導致軸承不堪負荷。這些解決方案不但於事無補，反而使結構變得更加複雜。因此，大連機車車輛廠直接放棄對8V240ZJ型柴油機的改良，重新設計了採用直列八缸形式的8240ZJ型柴油機，這種汽缸布置不僅在平衡性具有先天優勢，還有利於簡化機體和傳動軸系的結構。
第一代的東風5型機車直接沿用了東風4型機車的機車主電路和勵磁電路，在東風4型機車上存在的起動慢問題，同樣在東風5型機車身上發生。功調電阻勵磁調節裝置的主要缺點是在柴油機第8檔以下擋位時無法發揮恆功作用，在機車起動時只能給牽引發電機提供最小勵磁電流，牽引發電機供給牽引電動機的電流偏低，起動電流小而且增長緩慢，導致機車加速性能未如理想。這對於作為幹線機車使用的東風4型機車而言影響相對較小，但對於經常低速運轉的調車機車而言正是致命弱點。為此，大連機車車輛廠為第二代東風5型機車設計了一套電子恆功率勵磁調節裝置，使牽引發電機在柴油機各檔轉速下都能獲得理想外特性。此外，排氣冒黑煙的問題則出自於柴油機增壓器，8V240ZJ型柴油機採用的45GP802型渦輪增壓器，並不適合調車機車柴油機轉速多變的要求，由於增壓器的轉子轉速不能很快跟上柴油機轉速的變化，引致提手柄加速時因空氣供應滯後而產生大量黑煙。第二代的東風5型機車採用經過改良的45GP802-1型增壓器，同時在電子恆功率勵磁調節裝置引入增壓器轉速信號，使柴油機轉速能按最佳增長率上升。
東風5型柴油機車由鐵道部安排轉交四方機車車輛廠改進設計和批量生產之後，大連機車車輛廠仍然根據地方廠礦企業的訂單需求，按原來的圖紙生產過為數不多的東風5型機車。當中某些機車的編號與四方機車車輛廠的產品混雜，例如雲南天安化工有限公司的東風5型1068號機車、中國石化勝利油田勝利發電廠的東風5型1090號機車。部分機車則採用獨立的編號號段，例如錦西天然氣化工有限責任公司的東風5型6001號~6005號機車、中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司的東風5型9001號~9003號機車。
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經過「五五」期間國民經濟三年全面調整時期後，鐵道部意識到機車車輛工業的生產能力已跟不上運輸需要，因此決定在「六五」期間加快對機車車輛工業的技術改造，並對機車車輛按實際需要進行產品結構和生產布局的調整。1983年9月，鐵道部召開了機車車輛工業會議，制定了《機車車輛工業企業技術改造和生產發展規劃》，確定四方機車車輛廠在完成東方紅3型柴油機車的生產和廠修任務的同時，準備開始生產8240ZJ型柴油機並組裝部分東風5型柴油機車[5]。同年，鐵道部工業局要求四方機車車輛廠在1984年內按大連機車車輛廠提供的圖紙試製一台東風5型柴油機車。1984年12月，東風5型1002號機車在四方機車車輛廠落成，該車使用之柴油機購自大連機車車輛廠；12月26日，工廠為東風5型柴油機車和RW19型國際聯運客車舉行落成典禮，時任鐵道部副部長張辛泰、山東省副省長兼青島市委書記劉鵬出席了剪彩儀式[5]。1985年1月，東風5型1002號機車交付濟南鐵路局濟南機務段投入運用[註 3]。
1985年，四方機車車輛廠根據國家經委和鐵道部的要求，總結了在機車試製中的發現的問題，在大連機車車輛廠圖紙的基礎上修改進了部分設計，同年內又試製出東風5型1003號及1004號機車（設計圖號SFJ12）。四方機車車輛廠為其重新設計了車體鋼結構和外形，並修改了輔助傳動系統和通風系統，機車運轉整備重量為138噸，通過最小曲線半徑為100米，最高速度為80公里/小時，柴油機裝車功率為1,650馬力（1,210千瓦）。1986年起，四方機車車輛廠開始按該圖紙小批量生產東風5型柴油機車，同時亦開始自行生產8240ZJ型柴油機，並對機體和曲軸材質作出了改進，提高了柴油機的可靠性和耐久性。1987年8月至9月，鐵道部委託大連內燃機車研究所對東風5型機車及8240ZJ型柴油機進行部級鑑定試驗，牽引熱工性能試驗在研究所的機車定置試驗台上進行，試驗項目包括牽引性能試驗、起動牽引力試驗、空轉油耗試驗、冷卻能力試驗、輔助功率測試、震動水平測量等，而機車運轉阻力和煞車距離試驗則是在瀋大鐵路營口至大石橋間進行。同年11月，四方車輛研究所對東風5型機車進行動力學性能鑑定試驗，試驗是在青島鐵路分局管內膠濟鐵路坊子至譚家坊區間進行，試驗結果顯示東風5型機車具有良好的運轉平穩性和安全性。1987年12月28日，東風5型機車正式通過部級鑑定，並在四方機車車輛廠投入批量生產[5]。
截至1989年底，四方機車車輛廠廠已生產東風5型機車共68台（包括口岸型機車）。最早配屬第二代東風5型機車的用戶包括濟南鐵路局（濟南機務段、濟南西機務段、徐州機務段、青島機務段）、瀋陽鐵路局（蘇家屯機務段、長春機務段、四平機務段、山海關機務段）、哈爾濱鐵路局（牡丹江機務段、綏芬河機務段）。1990年代起，隨著東風5型機車的產量不斷增加，其運用範圍已遍及全國十八個鐵路局，各地的許多路外廠礦企業也訂購了東風5型機車。為適應不同地區的各種使用環境，四方機車車輛廠還分別開發了加強防寒型、寬軌口岸型和准軌口岸型等幾個品種的東風5型柴油機車。東風5型機車先後獲得鐵道部科技進步獎（1988年）、國家科技進步二等獎（1989年）、鐵道部優秀產品稱號（1991年）。
四方機車車輛廠自1986年開始生產8240ZJ型柴油機以來，先後解決了燒瓦、機油壓力低、回手柄停車、機油泵燒套、水泵漏水、增壓器不可靠等慣性質量問題。自1991年起，四方機車車輛廠為了提升8240ZJ型柴油機的經濟性和可靠性，對提升功率和改進部分工況油耗等方面進行了研究，於1991年4月研製出8240ZJC型柴油機，標定功率由1,800馬力（1,320千瓦）提高至2,000馬力（1,470千瓦），裝車功率由1,650馬力（1,210千瓦）提高到1,800馬力（1,324千瓦），該柴油機由原來的四個中冷器改為一個，並對機體和冷卻水系統進行了局部改進設計，在提升柴油機效率和功率的同時亦降低了製造成本。1993年8月31日，8240ZJC型柴油機完成全部性能試驗。1994年，秦皇島港務局向四方機車車輛廠訂購首批三台裝用8240ZJC型柴油機的東風5型機車，並在秦皇島港投入運用。從1999年生產的東風5型1701號機車開始，批量生產的東風5型機車均安裝了8240ZJC型柴油機，直到2002年轉產第三代車型為止共生產了251台（1701~1951）。為了與以往裝用8240ZJ型柴油機的車型作出區別，這些裝用C型柴油機的機車或被稱呼為東風5C型機車。
1988年，四方機車車輛廠按照鐵道部提出的要求開始設計東風5型口岸機車，用於中國與蘇聯、蒙古國接壤邊境地區的口岸過境鐵路運輸，至1989年2月完成施工設計並開始試製。1989年11月，四方機車車輛廠試製出首批兩台東風5型口岸機車（4001~4002），隨後交付哈爾濱鐵路局綏芬河機務段投入運用考核。1990年1月，東風5型4002號口岸機車在哈爾濱鐵路局管內對進行了防寒性能試驗，並在濱綏鐵路牡丹江至綏芬河間完成牽引性能試驗。口岸型機車是根據口岸地區的特殊使用要求而設計，可按需要換裝寬軌或准軌軌距的轉向架，並可以換裝符合蘇聯和蒙古鐵路標準的SA-3型車鉤，或者中國鐵路標準的13號上作用車鉤。因為這些邊境口岸的冬季嚴寒氣候，口岸型機車均採取了強化防寒措施，司機室內額外增加一台暖風機和電熱器，可保證車外溫度-40℃時的車內溫度不低於20℃；空氣煞車系統加裝風源淨化裝置和總風缸自動排水閥，柴油機進氣系統增加防喘振排氣閥，並採用專門研製的耐低溫蓄電池[6]。
1989年至1992年，四方機車車輛廠共生產了26台口岸型機車，其中11台機車（4001～4011）為適用於1,524毫米軌距的寬軌機車（設計圖號SFJ19），其餘15台機車（5001～5015）為適用於1,435毫米軌距的准軌機車（設計圖號SFJ25）。口岸型機車主要配屬哈爾濱鐵路局綏芬河機務段和牡丹江機務段（與俄羅斯接壤的綏芬河口岸）[註 4]、烏魯木齊鐵路局奎屯機務段和烏魯木齊機務段（與哈薩克斯坦接壤的阿拉山口口岸）[註 5]、呼和浩特鐵路局賽汗塔拉機務段和集寧機務段（與蒙古國接壤的二連浩特口岸）[註 6]、瀋陽鐵路局通化機務段、吉林機務段和梅河口機務段（與朝鮮民主主義人民共和國接壤的集安口岸）[註 7]等，擔當口岸車站調車和列車編組，以及部分國際聯運列車的過境牽引任務。
為了確保東風5型機車在嚴寒地區安全運用，鐵道部要求從1991年10月起配屬哈爾濱鐵路局、瀋陽鐵路局、烏魯木齊鐵路局、蘭州鐵路局、呼和浩特鐵路局的機車均需要採取加強防寒措施。防寒型機車的設計參考了口岸型機車的經驗，主要措施包括司機室內額外增加一台暖風機和電熱器，司機室頂棚和地板鋪設雙層保溫材料，空氣煞車系統加裝風源淨化裝置，柴油機進氣系統增加防喘振排氣閥，並採用耐低溫蓄電池和燃油箱防寒層。
六機部因應海軍艦艇推進動力的需求，於1978年與法國熱機研究所（SEMT）簽訂了關於引進PA6系列柴油機的生產授權協議，並於1983年起由陝西柴油機廠（四O八廠）生產國產化的PA6系列柴油機[7]。由於當時中國經濟處於轉軌期，中國船舶工業總公司下屬工廠都面臨生產任務不足的局面。而在同一時間，「六五」期間機車車輛工業生產能力與鐵路運輸需求的矛盾越來越大，中國不得不花費大量外匯從國外大批量進口鐵路機車以解燃眉之急。有鑒及此，陝西省政府、陝西柴油機廠、中船總公司曾多次向上級主管部門建議，讓陝西柴油機廠為鐵道部門生產大功率柴油機。
1985年6月19日，國家計委召集鐵道部和中船總公司共同研究將PA6系列柴油機用於柴油機車的問題。同年，9月7日，鐵道部發出通知表示同意中船總公司無償提供一台PA6型柴油機以供試用。1986年9月，陝西柴油機廠和四方機車車輛廠合作完成了6PA6L-280型柴油機（2,400馬力）的性能試驗和驗收試驗。1986年12月，四方機車車輛廠將一台6PA6L-280型柴油機裝上東風5型1007號機車，並於1987年1月配屬濟南鐵路局青島機務段，在青島西站調車場投入運用。同年6月18日，東風5型1007號機車轉配屬濟南西機務段，7月1日起在濟南西編組站投入運用。同年8月，為了與裝用8240ZJ型柴油機的東風5型機車作對比試驗，濟南鐵路局將原配屬濟南機務段的東風5型1005號機車調入濟南西機務段。東風5型1007號機車在使用一年零四個月共10126小時後因缺少修復配件而暫停使用，柴油機經拆缸檢查後軸瓦、曲軸、活塞等部分均沒有發現明顯磨損。
儘管中船總公司和陝西柴油機廠對該計劃抱有很大期望，鐵道部對此的反應則相對謹慎和冷淡，其中一個原因是PA6系列柴油機尚未完全國產化，截至1987年底國產化率仍只有約75%，與鐵道部要求的百分之百國產化有一段距離。6PA6L-280型柴油機的價格約為每台59萬元人民幣（按年產50台的規模計算），而8240ZJ型柴油機的價格約為每台40萬元人民幣（包括鐵道部內部補貼）。除此之外，在通貨膨脹嚴重且工廠利潤連年下降、鐵道部實行經濟承包責任制的1980年代後期，鐵道部不得不更重視成本管理和部屬工廠利益。陝西柴油機廠原本擬計劃提供一台12PA6L-280型柴油機（4,800馬力）供鐵道部門試用，但最終亦和試裝6PA6L-280型柴油機的東風5型機車一樣不了了之。
2001年，四方機車車輛廠應鐵道部的要求開始設計採用標準化司機室的東風5型柴油機車，並於2002年起從東風5型1952號機車開始投入批量生產。第三代的東風5型柴油機車又被稱為東風5改進型機車，採用了通用化、系列化、模塊化、標準化的設計理念，並在零部件與生產工藝等方面作出了多項改進，解決了原來東風5型機車存在的慣性質量問題。第三代的東風5型柴油機車應用了NJ1型柴油機車的模塊化設計，並按鐵道部規定改為採用標準化司機室。升級後的牽引傳動系統使用無刷勵磁的JF208C型交流同步發電機，以及由可程式控制器（PLC）作為核心的控制系統，大幅減少了容易發生故障的中間繼電器，有效降低了機車控制系統的故障率。此外，第三代的東風5型機車還具備輔助交流傳動的升級選項，參考了東風7E型柴油機車應用輔助交流傳動技術的經驗，冷卻風扇和牽引電動機通風機均由交流電動機驅動，採用由大連機車研究所設計的雙繞組變極電機和輔助發電機勵磁調節方案，首兩台採用輔助交流傳動的東風5型1974號及1975號機車於2002年8月配屬蘭州鐵路局蘭州西機務段使用。截至2006年，南車四方機車車輛股份有限公司共生產了132台東風5改進型機車（1952～2083），最後一台東風5型2083號機車同年交付中國石油蘭州石化公司。
2002年12月，南車四方機車車輛股份有限公司在東風5改進型機車的基礎上，開發出裝用12V240ZJ型柴油機的東風7G型柴油機車，並從2003年起投入批量生產。該型機車所採用的各系統技術設計方案和設備布置，均與經鐵道部定型的東風5改進型調車機車完全相同。與東風5改型機車相比，東風7G型機車的柴油機裝車功率由1,800馬力（1,324千瓦） 提高至2,700馬力（2,000千瓦），機車標稱功率亦由1,400馬力（1,040千瓦）提高至2,000馬力（1,500千瓦）。
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2006年至2008年間，中華人民共和國鐵道部曾經將國內淘汰的東風5型機車無償援助朝鮮民主主義人民共和國。在朝鮮民主主義人民共和國鐵路系統中，這些機車被定型為朝鮮鐵道100型柴油機車，機車編號為내연1xx（「내연」意為「內燃」）[8]。該型機車也被用於擔當中朝國際聯運旅客列車的牽引任務，包括95/85次列車和K27/28次列車在丹東至新義州之間的機車交路（與瀋陽鐵路局蘇家屯機務段的東風5型機車交替擔當），以及滿浦至集安間7263/8271次旅客列車（與瀋陽鐵路局梅河口機務段的東風5型機車交替擔當）。
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東風5型柴油機車是調車及小運轉用的六軸柴油機車。第一代車型（唐山）的機車標稱功率為1,250馬力（930千瓦），構造速度為100公里/小時，運轉整備重量為120噸，軸重為20噸。第二代車型（大連）的機車標稱功率為1,250馬力（930千瓦），構造速度為80公里/小時，運轉整備重量為135噸，軸重為22.5噸。第二代車型（四方）的機車標稱功率為1,250馬力（930千瓦），構造速度為100公里/小時，運轉整備重量為138噸，軸重為23噸。第三代車型（四方）的機車標稱功率為1,400馬力（1,040千瓦），構造速度為100公里/小時，運轉整備重量為138噸，軸重為23噸[9]。
機車採用外走廊式及中梁承載的罩式車體結構，車體所有載荷均由車體底架承擔。第一代車型的車體底架長度為14,800毫米，車鉤中心線間距為16,900毫米，車體寬度為3,300毫米，車體高度為4,550毫米。第二代車型的車體底架長度為18,000毫米，車鉤中心線間距為18,800毫米，車體寬度為3,285毫米，車體高度為4,752毫米。第三代車型的車體底架長度為18,400毫米，車鉤中心線間距為19,400毫米，車體寬度為3,285毫米，車體高度為4,648.5毫米。車身兩側和兩端設有行走通道，車體兩側設有供乘務人員檢修設備的拉門。車體底架兩端裝有13號上作用車鉤、牽引緩衝裝置和排障器。車體底架下部兩台轉向架之間吊掛著一個燃油箱（第一代為5,000升，第二代為5,500升，第三代為6,000升）。燃油箱兩側設有鉛酸蓄電池組（第一代車型的蓄電池組設置在靠近司機室一端的車外走廊上）。
機車從前到後分別為冷卻室、動力室、司機室和電氣室，其中電氣室方向為短罩端，冷卻室方向為長罩端[10]。冷卻室內設有冷卻水系統和散熱裝置，冷卻室頂部裝有一個由靜液壓馬達傳動的軸流式冷卻風扇，冷卻風扇直徑為1,600毫米，冷卻室兩側共設有30個銅管帶式散熱器單節，冷卻室內還裝有膨脹水箱、機油濾清器、機油熱交換器和預熱循環水泵。機車設有兩套獨立的循環冷卻水系統，分別為冷卻柴油機的高溫冷卻水系統，以及冷卻增壓空氣、機油、靜液壓傳動油的低溫冷卻水系統。位於機車中部的動力室內安裝了一套柴油發電機組，柴油機輸出端通過牽引發電機連接起動變速箱，並通過該變速箱驅動勵磁機、起動發電機、後轉向架牽引電動機通風機，動力室內並設有空氣濾清器、燃油濾清器、燃油輸送泵、矽整流櫃、勵磁整流櫃等設備。司機室內在機車正反兩個運轉方向分別設有主、副操縱台，均安裝了主控制器、操縱按鈕、空氣煞車機、儀表和信號顯示裝置等設備，可滿足機車正向和逆向運轉時的操縱需要。電氣室內設有高低壓控制電器櫃，手煞車機安裝在電氣室外的車體後端。空氣煞車裝置採用EL-14型空氣煞車機，並配備一台NPT5型電動空氣壓縮機[10]。
機車從前到後分別為輔助室、冷卻室、動力室、司機室和電氣室，其中電氣室方向為短罩端，輔助室方向為長罩端[9]。輔助室內設有預熱鍋爐、空氣壓縮機、總風缸、手煞車機等設備。冷卻室內設有冷卻水系統和散熱裝置，冷卻室頂部裝有一個由靜液壓馬達傳動的軸流式風扇，冷卻風扇直徑為1,600毫米，冷卻室兩側共設有28個銅管帶式散熱器單節，包括高溫冷卻水系統（10個散熱器單節）和低溫冷卻水系統（18個散熱器單節），冷卻室下部設有靜液壓變速箱和前轉向架牽引電動機通風機[11]。動力室內安裝了一套柴油發電機組，柴油機輸出端通過牽引發電機連接起動變速箱，並通過該變速箱驅動勵磁機、起動發電機、後轉向架牽引電動機通風機，動力室內並設有空氣濾清器、燃油濾清器、燃油輸送泵、機油濾清器、機油熱交換器、膨脹水箱、矽整流櫃、勵磁整流櫃等設備。在大連機車車輛廠和四方機車車輛廠製造的第二代東風5型機車上，司機室內只有在面向長罩端方向的左側設有司機操縱台。電氣室內設有高低壓控制電器櫃。空氣煞車裝置採用JZ-7型空氣煞車機，並配備兩台NPT5型電動空氣壓縮機[11]。
第三代的東風5型柴油機車採用了模塊化設計，設備布置參考了NJ1型柴油機車的經驗，同以往的第一代及第二代車型相比有很大變化。機車從前到後分別為冷卻室、動力室、輔助室、電氣室、司機室和煞車室六個模塊，其中煞車室方向為短罩端，冷卻室方向為長罩端，每個模塊使用螺栓與車架連接[9]。冷卻室內設有冷卻水系統和散熱裝置，冷卻風扇改為雙繞組變極電機驅動，冷卻風扇直徑為1,450毫米，另外還有空氣壓縮機、壓縮空氣乾燥器、前轉向架牽引電動機通風機及輔助電器櫃等設備，原本放置在車內的兩個總風缸被移至車架下部燃油箱的前後兩端。動力室內安裝了柴油發電機組、預熱鍋爐和燃油輸送泵。輔助室內設有空氣濾清器、起動發電機、輔助交流發電機、輔助傳動箱、牽引整流櫃和後轉向架牽引電動機通風機。電氣室內設有高低壓控制電器櫃和PLC控制裝置。煞車室內設有手煞車裝置、行車安全設備和空氣煞車裝置。第三代的東風5型機車並開始採用標準化司機室和鋁合金門窗，司機室內只有在面向長罩端方向設有司機操縱台，操縱台的各項設備布置均按照鐵道部的標準化規定。空氣煞車裝置採用JZ-7型空氣煞車機，並配備兩台NPT5型電動空氣壓縮機[9]。
由唐山機車車輛廠製造的第一代東風5型柴油機車，裝用一台由大連機車車輛廠設計、唐山機車車輛廠試製的8V240ZJ型柴油機（原型號為8240Z），該型柴油機是在16V240ZJ型柴油機基礎上發展而成的8缸機型，屬於240/275系列柴油機產品之一。8V240ZJ型柴油機是一款8汽缸、四行程、V型結構、直接噴射、廢氣渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻的中速柴油機。汽缸內徑為240毫米，活塞行程為275毫米，汽缸V形夾角為50°，額定轉速為每分鐘1,100轉，最低空載轉速為每分鐘500轉，標定工況下的平均有效壓力為1.45兆帕（每平方厘米14.8公斤），UIC標定功率為1,800馬力（1,320千瓦），裝車功率為1,650馬力（1,210千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為155克/有效馬力·小時（211克/有效千瓦·小時）[10]。
8V240ZJ型柴油機的結構與16V240ZJ型柴油機基本相同。機體採用由整體鑄鋼懸吊式主軸承座和板件組焊成的鑄焊組合結構，並採用內外縱分隔的箱形結構和半隧道式的拱形曲軸箱。柴油機汽缸由汽缸套和冷卻水套組成，活塞採用鍛鋁組合式內油冷活塞，汽缸蓋由耐熱合金鑄鐵製成，並採用合金球墨鑄鐵曲軸和鍛鋼並列連杆。柴油機採用定壓增壓系統，配備一台45GP802型渦輪增壓器，左右兩側汽缸排出的廢氣通過排氣支管和總管，分別進入渦輪增壓器推動渦輪後排出，而新鮮空氣由安裝在車體上的空氣濾清器吸入，經增壓器增壓後流經中冷器進行冷卻，然後通過進氣穩壓箱和進氣支管進入各個汽缸。柴油機採用具有16個檔位的轉速和功率聯合調節器。
1976年至1981年期間，為了改善柴油機的低負荷性能和起動加速性能，鐵道部指示大連機車車輛廠和大連內燃機車研究所等單位組成了結合攻關小組，在8V240ZJ型柴油機上進行了多種方案的脈衝增壓系統試驗，包括多脈衝增壓系統和雙脈衝增壓系統，其脈衝能量轉換器的結構並曾於16V240ZJ型柴油機上進行試驗。在唐山機車車輛廠生產第三台8V240ZJ型柴油機上應用了多脈衝增壓系統，並完成了100小時可靠性試驗後裝車運用，試驗結果顯示機車起動牽引力和加速度有所改善，且裝拆檢修也較方便[12]。
由於8V240ZJ型柴油機的震動問題無法找到妥善的解決辦法，由大連機車車輛廠和四方機車車輛廠改進的第二代東風5型機車，改為使用經過重新設計、汽缸直立布置的8240ZJ型柴油機（或稱8L240ZJ型），它是在16V240ZJB型柴油機基礎上發展而成，同樣屬於240/275系列柴油機產品，雖然機體總體結構有較大變化，但其大部分零部件仍然能夠和16V240ZJB型柴油機通用互換[13]。8240ZJ型柴油機是一款直列八缸、四行程、直接噴射、廢氣渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻的中速柴油機。汽缸內徑為240毫米，活塞行程為275毫米，額定轉速為每分鐘1,000轉，最低空載轉速為每分鐘400轉，標定工況下的平均有效壓力為1.609兆帕（每平方厘米16.4公斤），UIC標定功率為1,800馬力（1,320千瓦），裝車功率為1,650馬力（1,210千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為155克/有效馬力·小時（211克/有效千瓦·小時）。柴油機採用鑄焊組合結構（大連廠）或整體鑄造（四方廠）的矩形機體、球墨鑄鐵內油冷活塞、合金球墨鑄鐵曲軸（大連廠）或合金鋼鍛壓曲軸（四方廠）、耐熱合金鑄鐵汽缸蓋、簧片式彈性聯軸節（大連廠）或蓋斯林格聯軸節（四方廠）[5]。
8240ZJ型柴油機還吸取了16V240ZJ型柴油機歷年來的改進經驗，例如降低空轉轉速和標定轉速、採用單螺旋柱塞噴油泵、由步進電機驅動的無段調速聯合調節器等，使其燃油經濟性有了顯著提高。柴油機採用定壓增壓系統，配備一台由天津機車車輛機械廠生產的45GP802-1型或45GP802-3型渦輪增壓器。部分在高原地區運用的東風5型機車選用大連內燃機車研究所設計的ZN300-LSDC型增壓器（定壓增壓），使柴油機標定功率提升至2,000馬力（1,470千瓦）。空氣過濾裝置採用兩級空氣濾清，第一級為旋風筒式慣性濾清器，第二級為鋼板網式濾清器。柴油機由ZQF-80型起動發電機起動，其電源由蓄電池供給。柴油機完成起動後，起動發電機由直流串勵電動機變為直流他勵發電機，並通過電壓調整器輸出110伏直流電，作為輔助發電機使用，用來給蓄電池充電並和向輔助電路及控制電路供電。
由四方機車車輛廠自1999年起生產的東風5型機車，裝用一台經過改良設計的8240ZJC型柴油機。這是一款直列八缸、四行程、直接噴射、廢氣渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻的高增壓中速柴油機。汽缸內徑為240毫米，活塞行程為275毫米，額定轉速為每分鐘1,000轉，最低空載轉速為每分鐘430轉，標定工況下的平均有效壓力為1.775兆帕（每平方厘米18.1公斤），UIC標定功率為2,000馬力（1,470千瓦），裝車功率為1,800馬力（1,324千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為153克/有效馬力·小時（208克/有效千瓦·小時）。柴油機採用球墨鑄鐵整體鑄造的矩形機體、鋼頂鋁裙組合式活塞、機油震盪冷卻方式、合金鋼鍛壓曲軸、蓋斯林格聯軸節[5]。柴油機採用定壓增壓系統，配備一台由大連內燃機車研究所研製的ZN300型增壓器。柴油機採用無段調速的全制式液壓聯合調節器。空氣過濾裝置採用V型波浪濾網、多旋流管式慣性濾清器、紙質濾清器組成三級空氣濾清器。柴油機由ZQF412型起動發電機起動。此外，8240ZJC型柴油機亦被應用於NJ1型柴油機車。
此外，為了使8240ZJ型柴油機的萬有特性更適合調車機車使用，部分東風5型機車曾試用四方機車車輛廠研製的8240ZJD型和8240ZJS型柴油機，除了增壓系統和燃油噴射裝置略有差異外，兩者的基本結構均與8240ZJC型柴油機大同小異。8240ZJD型柴油機採用MPC增壓系統（一台VTC254-13型軸流式增壓器），而8240ZJS型柴油機則採用雙徑流增壓系統（兩台徑流式增壓器分別置於柴油機兩端）。
由四方機車車輛廠生產的東風5型1007號機車，試裝一台由陝西柴油機廠（四O八廠）製造的6PA6L-280型柴油機。該型柴油機是由法國熱機研究所（SEMT）研製，中國船舶工業總公司因應海軍艦艇推進動力的需求，於1978年與法國熱機研究所簽訂了關於引進PA6系列柴油機的生產營運許可協議，陝西柴油機廠自1983年起生產國產化的PA6系列柴油機[7]。6PA6L-280型柴油機是一款直列六缸、四行程、直接噴射、廢氣渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻的中速柴油機。汽缸內徑為280毫米，活塞行程為290毫米，額定轉速為每分鐘1,000轉，最低空載轉速為每分鐘400轉，標定工況下的平均有效壓力為2.02兆帕（每平方厘米20.6公斤），UIC標定功率為2,400馬力（1,765千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為159克/有效馬力·小時（216克/有效千瓦·小時），而為了配合東風5型機車的電傳動裝置，該柴油機按2,000馬力（1,470千瓦）裝車運用。柴油機採用球墨鑄鐵整體鑄造機體、鋼頂鋁裙組合式活塞、合金鋼鍛壓曲軸、鑄鐵濕式汽缸套。柴油機採用MPC增壓系統，配備一台ABB VTC 254型增壓器。同型柴油機亦被應用於大同機車廠在1989年試製的大同型柴油機車。
東風5型機車採用交—直流電傳動裝置，柴油機曲軸通過聯軸節驅動一台交流同步發電機發出三相交流電，經由矽二極體組成的三相橋式整流裝置整流為直流電後，再將電能輸送給兩台轉向架上的六台直流牽引電動機，通過傳動齒輪驅動輪對。柴油機與主發電機之間採用半剛性（早期）或彈性聯軸節（後期）連接。對於第一代和第二代的東風5型機車，其主發電機、牽引電動機、起動發電機和勵磁機型號均與東風4型柴油機車相同[11]。
第一代及第二代車型採用TQFR-3000型三相交流同步發電機，額定容量為2,985千伏安，額定電壓為438／613伏特，額定電流為3,936／2,805安培，額定轉速為每分鐘1,100轉，定子及轉子絕緣等級均為F級，冷卻方式為徑向自通風式，主發電機淨重為4,985公斤。牽引發電機的勵磁電流由一台專門的勵磁機供給（下述），勵磁機由柴油機通過啟動變速箱驅動，其發出的交流電經勵磁整流器轉換為直流電後，給發電機的轉子勵磁繞組勵磁[11]。
第三代車型採用無刷勵磁的JF208C型三相凸極式交流同步發電機，利用內置式旋轉整流裝置及勵磁機代替了外置式勵磁機，發電機轉子上設有主發電機的勵磁繞組和勵磁機的三相電樞繞組，而勵磁機的勵磁繞組則設在主發電機定子上。額定容量為2,570千伏安，額定電壓為386／606伏特，額定電流為3,840／2,444安培，額定轉速為每分鐘1,000轉，定子及轉子絕緣等級均為H級，冷卻方式為徑向自通風式，主發電機淨重為5,500公斤[9]。同系列的JF208S型同步發電機亦被應用於NJ1型柴油機車。
牽引發電機發出的三相交流電由矽整流裝置轉換成直流電，整流裝置是由矽二極體元件組成的三相橋式全波整流電路。第一代東風5型機車的整流櫃是由牽引整流部分（24個二極體元件）和勵磁整流部分（6個二極體元件）組成。第二代東風5型機車採用與東風4型柴油機車相同的GTF-4800/770型矽整流裝置，由六個串聯的整流橋臂組成，每一橋臂有六個並聯的ZP500-20型風冷平板式整流二極體，每台整流櫃共有36個二極體元件，矽整流裝置的最大直流輸出電壓為770伏特，額定直流輸出電流為4,800安培[11]。第三代東風5型機車採用GZTD70型矽整流裝置，由兩組橋式全波整流電路並聯組成，每組整流橋內設有6個ZPA2500-20型二極體元件，每組整流橋向一個轉向架的三台牽引電動機供電，最大直流輸出電壓為770伏特，額定直流輸出電流為2×2,400安培[9]。
東風5型機車採用ZQDR-410型四極串勵牽引電動機，額定功率為410千瓦，額定電壓為550伏特，額定電流為800安培，額定轉速為每分鐘640轉，最高轉速為每分鐘2,365轉，定子及電樞絕緣等級分別為H級和F級，冷卻方式為強迫通風。在最初試製的東風5型0001號機車上，原始設計為六台牽引電動機全部並聯連接、無磁場削弱，但因為恆功率勵磁系統（下述）的起動加速性能欠佳，從東風5型0002號機車開始改為「兩串三並」方式，即每兩台牽引電動機為一組串聯連接，三組牽引電動機為並聯連接，同時由於恆功率速度範圍向低速區偏移，因此為牽引電動機迴路加上三級磁場削弱，磁場削弱率分別為50%、38%、28%，使最高恆功率速度可達98.5公里/小時。後來，第二代和第三代的東風5型機車為了改善電動機換向性能和可靠性，再度採用全並聯連接、無磁場削弱的設計[11]，最高恆功率速度下調至65公里/小時（第二代）或67公里/小時（第三代）。
第一代的東風5型機車採用與東風4型機車完全相同的勵磁控制系統，恆功率勵磁調節主要是依靠柴油機聯合調節器來完成。聯合調節器對應於每一檔柴油機轉速都有恆定的給油量，使柴油機的扭矩保持恆定，從而使柴油機保持恆功率。自動調節勵磁系統採用由聯合調節器伺服油壓馬達帶動變阻器的方式，整個系統主要由測速發電機、勵磁機、勵磁整流櫃和聯合調節器的功率調節滑閥等環節組成。勵磁機勵磁電流是由柴油機經啟動變速箱驅動的測速發電機供電。測速發電機是一台他勵直流發電機，測速發電機的勵磁電流是由110伏直流電經一個功率調節電阻供給，功率調節電阻的滑動觸點由聯合調節器上的功率伺服油壓馬達帶動，它根據柴油機工作狀況（欠載或過載）自動地調節可變電阻器的阻值，從而改變測速發電機的勵磁電流，並經測速發電機和勵磁機二級放大後，間接地改變了牽引發電機的輸出功率。
這種勵磁系統的最大缺陷是在低檔位無法產生作用，致使機車的起動加速性能強差人意，而且該系統反應時間長、動態性能差，當牽引負載突變時往往未能及時調整牽引發電機的勵磁[14]。由於該系統是以司機控制器手柄在第8檔（對應柴油機轉速每分鐘780轉）、功率調節電阻從短路到全部接入時，獲得完整的牽引發電機外特性作為基準來確定功率調節電阻的阻值，因而產生了第8檔以下低檔位時功調電阻調節量不足、牽引發電機處於最小勵磁電流狀況下轉運的問題，導致機車在柴油機低轉速時的輸出功率太低。這對於起動頻繁的調車機車無疑是致命缺陷，因此從東風5型0002號機車開始只好將牽引電動機全並聯改為「兩串三並」作為暫時對策，其低速性能始能勉強滿足調車作業的要求。
1976年，為了利用電力電子技術改善東風5型機車的牽引性能，鐵道部科學研究院機車車輛研究所應唐山機車車輛廠的要求，為東風5型機車設計了電子恆功率勵磁控制系統。鐵科院的電子恆功率系統方案採用柴油機轉速作為牽引發電機的功率給定信號，並採用霍爾傳感器作為牽引發電機的電壓、電流和功率信號檢測器，通過由運算放大器組成的比例積分調節器（PI）對給定信號和檢測信號進行比較，而電壓—頻率變換器（VFC）和定寬變頻式晶閘管斬波器則作為執行元件，用來改變勵磁機的勵磁電流，繼而調節牽引發電機的輸出功率[14]。1977年，先後安裝在東風5型0001號機車和東風4型0113號機車上進行試驗。
1982年，大連內燃機車研究所和大連機車車輛廠為東風5型柴油機車研製出DHL-II型電子恆功率勵磁調節器，該電子恆功率系統是由穩壓電源、信號檢測、基準給定、增壓器轉速檢測變換、綜合比較、斬波器等組件構成。牽引發電機的電壓、電流信號由牽引整流櫃交流側通過電壓互感器、電流互感器取得，並傳送給由運算放大器組成的乘法器得出發電機功率信號。基準給定信號是由與司機控制器手柄擋位相對應的柴油機轉速而產生。發電機功率信號、增壓器轉速信號、基準給定信號輸入到由集成運算放大器和比例積分調節器構成的綜合比較組件，經比較後得出的調節信號輸入到電壓—頻率變換器和定寬變頻式晶閘管斬波器，從而改變勵磁機的勵磁電流[15]。DHL-II型勵磁調節器先後安裝在東風4型0188號機車和東風5型0029號機車上進行試驗。1989年，DHL-II型勵磁調節器正式通過中車公司技術鑑定，並開始在第二代的東風5型柴油機車上被廣泛使用。由於第二代車型已改用無段調速的聯合調節器，因此功率基準給定信號改為經由測速發電機和函數發生器得出，而功率檢測乘法器亦改用模擬乘法器以簡化電路。後來，為了提高電子恆功率勵磁調節器的可靠性，將原來調節器直接控制勵磁機勵磁電流的方式，改為控制測速發電機的勵磁電流，並在斬波器中使用高反壓三極體取代晶閘管。
大連內燃機車研究所於1985年成功為東風4B型柴油機車研製出使用Zilog Z80微處理器的微機勵磁控制裝置之後，於1989年為東風5型柴油機車設計了WKL98-2型微機勵磁控制系統。該系統是以英特爾8098單片機為核心，由電源插件、數字—模擬轉換插件、計算機插件、勵磁控制插件、外接調試插件等部分組成。從各個傳感器發送的各種反饋信號，包括柴油機轉速、發電機輸出電壓及電流、車外大氣壓力等，經模擬—數字轉換後從I/O埠輸入系統，電腦程式將發電機電壓、電流、功率反饋值，與對應於某個柴油機轉速下的預設值進行反覆比較及得出誤差信號，經過比例積分運算後輸出一組數字調整信號，再經由數字—模擬轉換器將之轉換成模擬信號電壓，並由斬波器來控制測速發電機之勵磁電流[16]。1994年起，WKL98-2型微機勵磁控制系統開始在四方機車車輛廠生產的第二代東風5型機車上應用。後來，東風5型機車還先後使用過四方機車車輛廠生產的JWK-1S型微機控制系統，以及大連機車研究所和四方機車車輛廠合作研製的WK-1L型、WK-2型簡統化微機控制系統，其架構和原理皆與WKL98-2類似。
第三代的東風5型柴油機車使用以日本歐姆龍CQM1H型可程式控制器（PLC）作為核心的控制系統。控制系統具有柴油機恆功率控制、機車低恆速控制、輔助電機控制、機車邏輯控制、機車各系統保護、高原修正設置，以及故障檢測、保護及顯示紀錄等多種功能，司機操作台上並設有彩色液晶顯示器顯示機車狀況。PLC對柴油機轉速、牽引發電機的電壓和電流進行比較，並通過斬波器控制勵磁機的勵磁電流，由此達到恆功率控制的目的[9]。PLC控制系統後來亦被沿用到東風7G型柴油機車。部分早期生產的第二代東風5型機車在大修時也改裝可程式控制器，取代原來的電子恆功率勵磁控制系統以提高可靠性。
機車軸式為Co-Co，走行部為兩台相同的無導框式三軸轉向架。轉向架的主要結構與東風4型柴油機車大致相同，但根據調車機車的特點作出了一些改動。轉向架採用鋼板組焊成封閉式箱形結構的「目」字形構架，由箱形截面的兩根側梁、兩根橫梁、前後端梁組焊而成。輪對軸箱內裝有四列向心圓柱滾子軸承，軸箱定位裝置採用拉杆式彈性定位結構，軸箱通過裝有橡膠關節元件的上、下軸箱拉杆與構架相連接，實現軸箱相對於構架的橫向和縱向定位。轉向架採用四點支承的旁承裝置，車體全部重量通過八個旁承由兩台轉向架支承，轉向架與車體間還設有緩衝側擋裝置。
彈簧懸吊裝置分為一系和二系懸吊兩部分。一系懸吊採用獨立懸吊形式，包括軸箱與構架之間的軸箱圓彈簧，以及用於衰減吸收來自軌道高頻振動的橡膠墊，以及在1、3、4、6軸裝有並列的液壓減震器；二系懸吊為轉向架構架與車體之間的旁承橡膠堆。第一代車型的一系及二系懸吊靜撓度為114毫米和13毫米，第二代及第三代車型為120毫米和16毫米。牽引力和煞車力通過低位平行四桿牽引杆機構傳遞，牽引點至軌面距離725毫米。
牽引電動機採用單側齒輪傳動的軸懸式驅動方式（滑動抱軸承式半懸吊），即牽引電動機的一側通過抱軸瓦（滑動軸承）剛性地支承在車軸上，另一側通過彈性元件（橡膠墊）和吊杆懸吊在轉向架構架上。全部牽引電動機採用順置排列方式，即牽引電動機都放在車軸的同一側，可以有效地減少軸重轉移的幅度，牽引齒輪傳動比為4.5（63：14）。基礎煞車方式為帶閘瓦間隙自動調節器的單側踏面煞車，每個車輪各有一套煞車裝置，當機車施行煞車時，煞車缸從空氣煞車機獲得壓縮空氣，並通過槓桿機構使閘瓦抱輪產生煞車作用。停車煞車為手煞車裝置。
| 第一代 | 第二代 | 第三代 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 製造工廠 | 唐山機車車輛廠 | 大連機車車輛廠 | 四方機車車輛廠 | 四方機車車輛廠 | ||||
| 數量（台） | 32 | 11 | 696 | 1 | 251 | 11 | 15 | 132 |
| 機車編號 | 0001～0032 | 1001、1068、1090、6001～6005、9001～9003 | 1002～1006、1008~1067、1069~1089、1091~1700 | 1007 | 1701～1951 | 4001~4011 | 5001~5015 | 1952～2083 |
| 生產年份 | 1976年—1980年 | 1984年—1991年 | 1984年—1999年 | 1986年 | 1999年—2002年 | 1989年—1992年 | 2002年—2006年 | |
| 軸式 | Co-Co | |||||||
| 柴油機 | 8V240ZJ | 8240ZJ | 6PA6L-280 | 8240ZJC | 8240ZJ | 8240ZJC | ||
| UIC標定功率 | 1,800馬力（1,320千瓦） | 2,400馬力（1,765千瓦） | 2,000馬力（1,470千瓦） | 1,800馬力（1,320千瓦） | 2,000馬力（1,470千瓦） | |||
| 裝車功率 | 1,650馬力（1,210千瓦） | 1,800馬力（1,324千瓦） | 1,650馬力（1,210千瓦） | 1,800馬力（1,324千瓦） | ||||
| 標稱功率（千瓦） | 1,250馬力（930千瓦） | 1,400馬力（1,040千瓦） | 1,250馬力（930千瓦） | 1,400馬力（1,040千瓦） | ||||
| 構造速度（公里/小時） | 100 | 80 | 100 | |||||
| 持續速度（公里/小時） | 8.9 | 9.18 | 10.9 | |||||
| 起動牽引力（千牛） | 349 | 397 | 392.4 | 435 | ||||
| 持續牽引力（千牛） | 302 | 315.7 | 315.8 | 324 | ||||
| 牽引齒輪傳動比 | 63：14 | |||||||
| 傳動方式 | 交—直流電傳動 | |||||||
| 主發電機 | TQFR-3000 | JF208C | ||||||
| 矽整流櫃 | ? | GTF-4800/770 | GZTD70 | |||||
| 牽引電動機 | ZQDR-410 | |||||||
| 驅動方式 | 軸懸式驅動方式 | |||||||
| 整備重量（噸） | 120 | 135 | 138 | |||||
| 軸重（噸） | 20 | 22.5 | 23 | |||||
| 通過最小曲線半徑（米） | 80 | 100 | 138 | |||||
| 轉向架軸距（毫米） | 2 × 1,800 | |||||||
| 基礎煞車方式 | 單側單閘瓦槓桿煞車 | |||||||
| 車鉤中心線間距（毫米） | 16,900 | 18,800 | 19,400 | |||||
| 車體寬度（毫米） | 3,300 | 3,285 | ||||||
| 車體高度（毫米） | 4,550 | 4,752 | 4,648.5 | |||||
| 新輪輪徑（毫米） | 1,050 | |||||||
| 燃油儲備量（升） | 5,000 | 5,500 | 6,000 | |||||
| 機油儲備量（公斤） | 800 | |||||||
| 水裝載量（公斤） | 800 | |||||||
| 砂裝載量（公斤） | 800 | 500 | ||||||
| 車鉤型式 | 13號上開式 | 13號上開式或SA-3型 | 13號上開式 | |||||
- 1993年4月13日清晨4時許，哈爾濱鐵路局齊齊哈爾鐵路分局昂昂溪機務段的東風5型1119號機車，擔當富拉爾基站二調作業，由第一重型機器廠牽引37輛貨車返回站內，原計劃經第四牽出線向西場轉線，但調車過程中正、副司機先後睡著，當列車接近第四牽出線盡頭土檔時，兩人才猛然醒來並採取緊急煞車，機車因慣性衝出土檔後撞倒一幢信號樓，導致樓房內5人死亡、3人受傷。
- 1995年11月8日凌晨0時08分，烏魯木齊鐵路局北疆鐵路公司奎屯機務段的東風5型1081號機車，在阿拉山口站由2道轉線逆向去站內1道等候計劃時，因司機精力不集中、間斷瞭望、臆測行車，與1道停留的14次國際旅客列車發生正面衝突。構成列車衝突險性事故[17]。
- 1996年6月27日下午3時30分，中石化總公司大慶石化總廠的東風5型1312號機車，在熱電廠煤專用線牽引43輛煤車運轉。當列車經過工廠外4號平交道口時，因值班道口員擅自離崗且關閉警報系統，導致列車與一輛拖拉機相撞，拖拉機上三人當場死亡[18]。
- 2001年6月19日下午2時05分，哈爾濱鐵路局佳木斯鐵路分局南岔機務段的東風5型1278號機車，進入南岔機務段北庫6道準備進行定檢。由於該機車副司機趁司機不在車上擅自駕駛機車出庫，擠壞段內21、33號道岔闖入南岔站內並由3道進入區間，於下午5時05分在綏佳線上行線K217+881處與6532次旅客列車尾部相撞，造成一名旅客和一名列車工作人員受輕傷，東風5型1278號機車小破，6532次列車尾部行李車（XL25B 5534）中破，6532次列車晚點47分，構成旅客列車衝突大事故[19]。經有關部門精神鑑定，肇事者為顱腦外傷所致精神障礙，無刑事責任能力。
- 2014年12月3日上午10時30分，南寧鐵路局柳州機務段的東風5型1581號機車，在柳州機車車輛廠進行單機調車作業時，因機車煞車失效而衝出廠北門端頭土牆，進入和平路機電廠家屬區小區停車場，無人員傷亡[20]。
| 機車編號 | 機車命名 | 所屬鐵路局或運用單位 | 所屬機務段 | 狀態（截至2020年10月） |
|---|---|---|---|---|
| DF5-1059 | 青年文明號 | 柳州鐵路局→南寧鐵路局→南寧局集團公司 | 柳州機務段 | 已摘牌、運用中 |
| DF5-1438 | 奮進號 | 廣州鐵路集團→廣州局集團公司 | 龍川機務段 | 運用中 |
| DF5-1921 | 黨員先鋒號 | 廣州鐵路集團→廣州局集團公司 | 長沙機務段 | 運用中 |
| DF5-2034 | 黨員先鋒號 | 成都鐵路局→成都局集團公司 | 成都機務段 | 運用中 |
- 東風5型0007號機車：由唐山機車車輛廠於1977年製造，曾配屬北京鐵路局豐臺機務段，於2003年退役後移交給中國鐵道博物館作靜態展示。
- 東風5型0012號機車：由唐山機車車輛廠於1978年製造，現存放在位於河北省衡水市的衡水鐵路電氣化學校 ，作為教學用車。
- 東風5型0022號、0023號機車：由唐山機車車輛廠於1979年製造，曾配屬上海港務局上海港第十裝卸作業區（後改制為上港集團軍工路分公司），擔當軍工路港區專用線軍工路港與國鐵何家灣站之間的貨車牽引任務。2004年，這兩台東風5型機車曾於上海機務段進行輕大修。2013年，上港集團從杭州機務段購入東風4B型7242號機車，東風5型0022號及0023號機車改為備用機車。2015年，由於軍工路港區鐵路專用線停用，這三台機車均被封存於上港十區。
- 東風5型0031號機車：由唐山機車車輛廠於1980年製造，曾配屬濟南鐵路局濟南機務段，退役後移交給位於山東省濟南市的濟南鐵路機械學校（後改制為濟南鐵道職業技術學院、山東職業學院），作為教學用車。
- 東風5型1001號機車：由大連機車車輛廠於1984年製造，曾配屬濟南鐵路局濟南機務段，於2018年退役後存放在濟南機務段內，作為動車組救援演練用車。
- 東風5型1043號機車：由四方機車車輛廠於1989年製造，曾配屬瀋陽鐵路局蘇家屯機務段和錦州機務段，退役後於2009年移交給位於瀋陽市蘇家屯區的瀋陽鐵路陳列館作靜態展示。
- 東風5型1134號機車：由四方機車車輛廠於1992年製造，售予深業集團用於深圳市清水河鐵路支線，曾經在羅湖區清水河倉庫一帶擔當調車作業。2016年，這台機車連同深業集團的另一台調車機車（東風型2207號機車），被放置於新建的清水河鐵路公園（位於深圳地鐵3號線草埔站、深業進元大廈旁）作靜態展示。
- 東風5型1311號機車：由四方機車車輛廠於1994年製造，售予秦皇島港務局（後改制為河北港口集團）投入秦皇島港區鐵路運用，退役後放置於河北省秦皇島市海港區的秦皇島西港花園作靜態展示。
- 東風5型1492號機車：由四方機車車輛廠於1996年製造，曾配屬哈爾濱鐵路局哈爾濱機務段，退役後保存於哈爾濱市道裏區的中東鐵路公園作靜態展示。
- 東風5型1904號機車：由四方機車車輛廠於2001年製造，曾配屬上海鐵路局杭州機務段，於2019年退役後保存於上海鐵路局杭州機務段喬司車間作靜態展示。為紀念閘口機務段於1967年更名為杭州機務段，段方將該機車的編號變更為1967號。
- 東風5型1920號機車：由四方機車車輛廠於2001年製造，曾配屬濟南鐵路局徐州機務段，退役後保存於徐州機務段徐州北運用車間。為紀念徐州機務段始建於1909年，段方將該機車的編號變更為1909號。
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