北京型柴油机车
| 北京型 | |
|---|---|
 |
|
| 位于南票的北京型3248号机车 | |
| {{{caption2}}} | |
| 概览 | |
| 类型 | 柴油机车 |
| 原产国 |  中国 |
| 生产 | 北京二七机车车辆厂 |
| 机车编号 | 参看 |
| 生产年份 | 1970年—1991年 |
| 产量 | 374台 |
| 主要用户 | 中华人民共和国铁道部 |
| 技术数据（参看） | |
| UIC軸式 | B-B |
| 轨距 | 1,435毫米／1,524毫米 |
| 轴重 | 23吨 |
| 传动方式 | 液力传动 |
| 发动机 | 12V240ZJ |
| 最高速度 | 90～120公里/小时 |
北京型柴油机车是中国铁路使用的柴油机车车型之一，也是中国铁路史上最成功的液力传动柴油机车车型之一。1970年，北京二七机车车辆厂成功试制了一台6000马力北京型货运柴油机车，1971年又研制了3000马力北京型客运柴油机车，其后经过大量试验和多次改进，于1975年定型并开始批量生产，此后又开发出同系列的北京型口岸机车和专运机车等。1970年代至1980年代期间北京型客运机车曾经是华北、华中地区的主力客运机车，踪影遍及京广、京沪、陇海、京包、京山、京原铁路等众多铁路干线。至1990年停产时，各种北京型机车累计生产了374台。
目录 |
[编辑] 发展历史
[编辑] 背景
1960年代，东方红1型液力传动柴油机车和东风型电传动柴油机车先后定型并投入批量生产，代表了中国铁路史上第一代柴油机车。与此同时，根据中华人民共和国铁道部对发展内燃机车方面确定“高速柴油机和中速柴油机并举，电传动和液力传动并举”的方针，开始进行自行设计第二代内燃机车和柴油机，通过分析比较当时国外较先进的柴油机产品，确定设计原则、效能特征、主要设计参数，制定了国产内燃机车用柴油机的研究设计方案。1965年起，中国先后研制了12V180ZJ、16V240ZJ、16V200ZJ、12V240ZJ等四种柴油机[1]。
[编辑] 研制
[编辑] 货运型（八轴货运）
12V240ZJ型柴油机由北京二七机车车辆工厂、铁道部铁道科学研究院联合研制，从1968年11月开始设计，1969年研制成功。在12V240ZJ型柴油机的基础上，北京二七机车车辆工厂联合铁道部铁道科学研究院机车车辆研究所、大连热力机车研究所、戚墅堰机车车辆工艺研究所、大同机车厂等单位，于1969年10月开始设计北京型货运柴油机车，并于1970年9月30日完成试制了中国第一台6000马力的大功率液力传动货运柴油机车，正式命名为北京型，车号6001。北京型6001号机车采用双机组结构，装用两台12V240ZJ型柴油机和液力传动装置，机车轴式D-D，也是迄今世界上单节功率最大的液力传动内燃机车。机车出厂后交付北京铁路局丰台机务段试用，曾在京广铁路丰台西至石家庄间进行牵引货物列车的试验，但当时柴油机和液力传动箱的性能和可靠性存在问题，不久之后就暂停了牵引试验[2]。
[编辑] 客运型（四轴客运）
为满足对客运柴油机车的需求，二七机车车辆工厂在北京型6001号机车基础上，于1971年8月26日设计试制出首台3000马力的北京型液力传动客运柴油机车，车号3001。北京型客运机车采用单机组结构，装用一台12V240ZJ型柴油机和液力传动装置，机车轴式B-B。1971年至1973年间，二七厂生产了数台北京型客运机车，交付北京内燃机务段试用，但同样面临柴油机的三大质量问题，主要包括燃烧压力高、排气温度高、排气冒黑烟甚至喷火，当时俗称“二高一黑”[3]。
[编辑] 改进
针对北京型机车所暴露的问题，二七厂在铁科院、北京大学、大连所、戚墅堰所等单位协助下，对12V240ZJ型柴油机进行试验和改进，主要对燃油喷射系统、进气系统及涡轮增压系统修改设计，提高了结构设计的可靠性。1974年6月，在总结之前试制经验基础上制造了第九台12V240ZJ型柴油机，并成功完成100小时可靠性试验和500小时的耐久性试验，解决了“二高一黑”，使柴油机在标定转速每分钟1100转、持续功率2700马力的情况下平稳运转[3]。经过重大改进后，12V240ZJ型柴油机于同年9月通过部级鉴定、批准定型并投入批量生产。1975年6月，二七厂停止修理蒸汽机车业务，转为内燃机车专业制造厂，开始批量生产北京型客运机车[4]。
[编辑] 试验
1976年4月，北京型客运机车完成了京广铁路长途牵引运行试验，北京型3002号机车牵引18辆编组客车（904吨）运行于北京至广州间，往返运行共4728公里，连续运行102小时。1979年3月，北京型机车又在京包铁路北京至大同间进行牵引试验，成功牵引12辆编组客车（600吨）以每小时23公里的速度通过最大坡度达到33‰、位于南口至康庄之间关沟段的居庸关坡道，并作了坡停起动试验[5]。两次试验证明北京型客运机车具有良好的牵引性能和动力学性能，机车运行可靠、燃油消耗率较低。
与此同时，随着12V240ZJ型柴油机经过了较长时间的运用并日趋成熟，二七厂于1977年底开始对北京型6001号大功率货运机车进行改造，除了液力传动系统、车体和转向架仍然保留原来的部件外，其柴油机、冷却装置、制动系统、电气系统等均改用与北京型客运机车相同的部件，并增设了轮缘润滑装置[2]。1978年2月，北京型6001号机车开始分阶段进行10万公里的运行考核，先后在京山铁路丰台西至天津南仓、丰沙铁路张家口至丰台西、京原铁路丰台西至灵丘之间投入运用，于1979年7月完成了运行考核和动力学性能试验。试验结果显示，北京型6001号机车牵引能力大，且尚有一定的功率储备，能满足在平原地区以80公里/小时速度牵引4000吨货物列车的要求，并能够牵引2700吨货物列车以36公里/小时速度通过8.1‰坡道；即使其采用D-D轴式，四轴转向架的轮缘磨耗量也与运行于相同区段的ND4型机车相若[2]。
[编辑] 运用
北京型客运机车的主要用户包括北京铁路局和郑州铁路局，1970年代至1990年代初，北京型客运机车曾经是华北、华中地区干线旅客列车的主力牵引机车。其中北京铁路局自1971年开始使用北京型客运机车，1975年以后大批配属北京内燃机务段、天津机务段、石家庄机务段，至1987年共配属超过200台，肩负京广铁路（北京至安阳段）、京沪铁路（北京至济南段）、京包铁路（北京至张家口、大同段）、京山铁路、京原铁路、京承铁路等区段的客运列车牵引[4]。至1990年代初期，山西省的太原机务段、临汾机务段、侯马机务段等也开始配属北京型客运机车，投入同蒲铁路使用。郑州铁路局自1982年开始使用北京型客运机车，主要配属郑州机务南段，以郑州为中心，担当北到安阳、南到武昌、西到西安、东到蚌埠的客运列车牵引任务。北京型客运机车早期涂装为墨绿色车身配黄色带，1980年代中期以后改为天蓝色车身配白色带的涂装。
1990年代中期以后，随着新型客运柴油机车的出现、京广及陇海铁路的电气化和铁路客运提速的开展，北京型机车开始逐步退居二线，担当普通旅客列车牵引、小运转和调车任务，部分被调往铁路支线、地方铁路、矿务局机务段等地使用，至2000年代初开始大量淘汰。
而北京型6001号机车于1979年完成运行考核后，配属丰台机务段投入运用；至1981年6月，又改配属石家庄机务段投入石德铁路运用[6]，后来去向不明。
[编辑] 衍生车型
[编辑] 货运型（四轴货运）
1980年代初，随着中国实行改革开放，铁路货运量不断增长。为了满足货运机车的需求，北京二七机车工厂在北京型客运机车基础上，于1982年试制了4台北京型货运机车，车号3147～3150。该型机车除了改变齿轮传动比、增加重联装置外，其他部分与客运型机车完全相同，均为四轴机车。这种机车仍装用12V240ZJ型柴油机，但装车功率及相应的控制系统按2500马力调整，机车最高运行速度降为90公里/小时，双机重联时起动牵引力达到595千牛，持续牵引力达到429.5千牛。北京型货运机车于1982年11月进行了双机牵引试验，在通坨铁路（京秦铁路）丰台西至秦皇岛之间牵引煤炭列车。试验结果显示，机车牵引性能良好，双机牵引3900吨时最大平衡速度可达78公里/小时[7]。4台机车后配属天津机务段使用，代替建設型蒸汽機車担当小运转任务。
[编辑] 口岸型
在第七个五年计划期间实现中国与苏联接壤边境铁路口岸用的机车内燃化，是中国铁道部其中一项重点项目。1986年2月，铁道部中国铁路机车车辆工业总公司向北京二七机车工厂下达了北京型口岸机车的设计任务书。口岸型机车以北京型客运机车为基础，柴油机装车功率降为2500马力（1840千瓦），最高运行速度90公里/小时，起动牵引力提高到280千牛，具有加强防寒型车体及防寒保温装置，适合在中国北方冬季严寒地区使用，用于中苏边境口岸过境铁路运输。口岸型包括准轨和宽轨两种车型，其中准轨机车用于口岸铁路车站或干线小运转作业，并设有电气和空气重联装置，两台机车可重联运行；而宽轨机车不设重联装置，但具有换装准轨转向架和与苏式SA-3型车钩互换的特点，主要用于口岸车站的宽轨调车作业[8]。首两台口岸型准轨机车于1986年10月底出厂，首台口岸型宽轨机车于1987年出厂，配属哈尔滨铁路局满洲里机务段投入运用，替代解放型蒸汽机车，使牵引吨位由1700吨提高到3500吨[5]。北京型口岸机车累计生产16台，其中准轨型12台（1001～1012）、宽轨型4台（1101～1104）。2000年代初报废。
[编辑] 专运型（八轴客运）
根据铁道部要求，北京二七机车工厂在北京型客运机车基础上，于1986年研制了北京型专运机车，又称北京型八轴客运机车，除了能够担当专运任务，也能牵引大编组快速旅客列车。该型机车是双节连挂的八轴机车，由两节完全相同的单司机室四轴机车通过车钩、过道、电气及空气重联管线等尾部对接而成；司机能够在任何一个司机室内操纵两节机车，也能够以单节机车独立运行。专运型机车按专运需要设计，要求具有较高的运用可靠性，每节机车装用一台经过改进的12V240ZJ-2型柴油机，而传动装置、电控系统等方面都经过改进；最高运行速度120公里/小时，起动牵引力达到490千牛[9]。
首两组北京型专运机车（2001～2002、2003～2004）分别于1986年6月、8月配属北京内燃机务段投入使用。1988年1月起，北京内燃段开始使用北京型专运机车担当13/14次、21/22次两对京沪直达特快列车北京至济南区段的牵引任务，要求列车在5小时15分内不停站运行495公里，平均速度达到94公里/小时。但不到四个月后，两组机车的八台涡轮增压器全部发生故障，主要是涡轮叶片损坏。北京型专运机车在设计时由于略为超重，因此采用了同类产品中体积小、重量轻的无锡动力机厂261-13A型增压器，但其设计存在不足之处，导致增压器在长期高负荷工作情况下使用寿命大幅缩短，经改进后问题获得解决[10]。
1986年至1990年间，二七厂累计生产了6组12台北京型专运机车（2001～2012），全部配属北京内燃机务段使用，曾经先后在京沪铁路、京原铁路担当旅客列车的牵引任务；6组北京型专运机车于2010年3月至4月间陆续报废拆解。中国铁路迷常将单节的北京型客运机车昵称为“小北京”，双节重联的北京型专运机车则被昵称为“大北京”。
[编辑] 技术特点
[编辑] 货运型（八轴货运）
北京型6001号机车是6000马力液力传动干线货运柴油机车，采用双机组结构、对称式布置；动力室处于车体中部，装用两台柴油机；两端各有一个司机室；而动力室和司机室之间为传动冷却室，设有液力传动装置和冷却系统。机车采用全钢焊接的框架式侧壁承载车体，设双侧走廊。机车轴式D-D，最高运行速度100公里/小时，轴重23吨，总重183.5吨[11]。
机车装用两台12V240ZJ型柴油机，为12气缸、四冲程、单级脉冲废气涡轮增压的V型中速柴油机，气缸直径240毫米，活塞行程260毫米，在45°的V型夹角的上面布置着两台废气涡轮增压器，每两端各设一个中冷器。单台柴油机额定功率为3000马力，装车功率为2700马力。机车采用第二种主传动路线，每台柴油机通过弹性联轴节及万向轴将功率传递到液力传动箱，再从液力变速箱的主传动轴再通过万向轴到位于转向架一、二轴之间的中间齿轮箱，最后由中间齿轮箱的两根输出轴经万向轴分别传动车轴齿轮箱，从而驱动轮对。北京型6001号机车采用EQ230/512型液力传动装置，内装有两个性能完全不同的液力变扭器，包括EQ40A型起动变扭器和EQ74V型运转变扭器，并设有液力制动器；传动装置设计功率为2700马力，装车功率2450马力，是当时世界上功率最大的液力传动装置[12]。
机车走行部为两台四轴转向架，采用焊铸结合结构构架、轴箱拉杆式定位。一系悬挂为轴箱两侧螺旋弹簧配油压减振器，二系悬挂为车体和转向架之间的四组旁承橡胶弹簧，支承车体重量。牵引力和制动力通过平行牵引拉杆机构传递[11]。
[编辑] 客运型（四轴客运）
北京型客运机车是3000马力液力传动干线客运柴油机车，采用全钢焊接的框架式侧壁承载车体，双端司机室、双侧走廊布置，两个司机室之间设有动力室和冷却室。北京型客运机车采用单机组结构，机车轴式B-B，最高运行速度120公里/小时，轴重23吨，总重92吨[13]。
北京型客运机车装用一台12V240ZJ型柴油机，与北京型6001号货运机车相同，为12气缸、四冲程、单级脉冲废气涡轮增压的V型中速柴油机。单台柴油机额定功率为3000马力，装车功率为2700马力。1978年1月，二七厂对12V240ZJ型柴油机进行了强化设计，改用了大连内燃机车研究所研制的高压比45GP1102型涡轮增压器，并调整了部分零部件参数，令柴油机小时功率提高到3300马力、持续功率提高到3000马力。但装车功率维持2700马力，使柴油机增加了一定的功率储备，提高了柴油机的可靠性和耐久性[3]。
北京型客运机车的液力传动系统，主要包括液力传动箱、车轴齿轮箱、辅助传动装置、万向轴及弹性联轴节等。液力传动箱位于车体中部、机车冷却室下方，并通过四个弹性支座固定在机车车架上。柴油机通过弹性联轴节及万向轴将功率传递到液力传动箱，再从液力变速箱的两端输出法兰，以万向轴传给前后转向架上的车轴齿轮箱，从而驱动轮对。客运型机车采用EQ2027/Z510型液力传动装置，是由二七厂在北京型6001号货运机车所采用EQ230/512型液力传动装置基础上，借鉴了西德进口NY6、NY7型机车的福伊特L820rU型液力传动装置先进结构设计和控制技术，于1975年研制成功；主要改进为改用效率更高的液力变扭器，包括QB3型起动变扭器和YB3型运转变扭器，最高效率分别达到0.866和0.873。其中起动变扭器（又称Ｉ档）适用于机车起动和低速工况，而运转变扭器（又称ＩＩ档）适用于机车中、高速工况；机车运行过程中通过充排油换档，保证传动箱始终在高效区域工作；传动装置设计功率为2700马力，装车功率2450马力[13]。经运用实践考核，北京型机车液力传动箱首先做到一个大修期不拆检，机车轮周效率达31.32%。
机车走行部为两台二轴转向架，采用钢板焊接箱型结构构架、轴箱拉杆式定位。一系悬挂为轴箱两侧螺旋弹簧配油压减振器，并在一系弹簧下面装有橡胶垫以吸收高频振动；二系悬挂为转向架构架与车体之间的弹簧悬挂配垂向油压减振器。牵引力和制动力通过平行牵引拉杆机构传递，牵引点距轨面为490毫米。根据运用部门的意见，从3075号机车开始使用了新的转向架，轴距由原来的2350毫米增大到2500毫米，改善了机车运行品质并方便维护[13]。
[编辑] 技术数据
| 货运型（八轴货运）[11] | 客运型（四轴客运）[13] | 货运型（四轴货运） | 口岸型 | 专运型（八轴客运） | |
|---|---|---|---|---|---|
| 数量（台） | 1 | 341 | 4 | 12（准轨型） 4（宽轨型） |
12（6组） |
| 车号 | 6001 | 3001～3146 3151～3346 |
3147～3150 | 1001～1012（准轨型） 1101～1104（宽轨型） |
2001～2012 |
| 生产年份 | 1970年 | 1971年—1990年 | 1982年 | 1986年—1989年 | 1986年—1990年 |
| 轴式 | D-D | B-B | B-B | B-B | 2×（B-B） |
| 柴油机 | 2 × 12V240ZJ | 12V240ZJ | 2 × 12V240ZJ-2 | ||
| 标定功率（马力） | 6000 | 3000 | 3000 | 3000 | 2×3000 |
| 装车功率（马力） | 5400 | 2700 | 2500 | 2500 | 2×2700 |
| 标称功率（马力） | 2040 | 2×2040 | |||
| 构造速度（公里/小时） | 100 | 120 | 90 | 90 | 120 |
| 持续速度（公里/小时） | 21 | 24.3 | 22.4 | ||
| 起动牵引力（千牛） | 595 | 227 | 595（双机重联） | 280 | 2×245.2 |
| 持续牵引力（千牛） | 418 | 163 | 429（双机重联） | 215 | 2×176.5 |
| 整备重量（吨） | 183.5 | 92 | 92 | 92 | 2×92 |
| 轴重（吨） | 23 | ||||
| 通过最小曲线半径（米） | 145 | 125 | |||
| 机车全轴距（毫米） | 18,400 | 10,795 | |||
| 车钩中心距（毫米） | 24,500 | 16,325 | 2×16,505 | ||
| 车体宽度（毫米） | 3,300 | 3,315 | 3,285 | ||
| 车体高度（毫米） | 4,650 | 4,705 | 4,735 | ||
| 燃油储备量（升） | 11,900 | 5,500 | 2×5000 | ||
| 液力传动箱 | EQ230/512 | EQ2027/Z510 | |||
| 重联装置 | 无 | 无 | 有 | 有（准轨型） | 有 |
[编辑] 重大事故
- 1984年9月16日清晨，郑州铁路局郑州机务南段的北京型3188号机车，牵引天津至武昌的133次旅客快车经由京广铁路运行。清晨5时许列车运行在李新店至明港区间，在接近明港车站时，司机漏看车站第一接近通过信号机显示的黄色灯光，当确认第二接近通过信号机显示红灯后，他们又发现该站下行进站信号机显示黄灯（实际是给其前方的403次旅客列车开放的信号），便臆测是给他们显示的信号，错误认为之前第二接近显示的红灯是信号故障，遂越过了红灯。当司机发现前方正慢行准备进站的403次旅客列车时才施行紧急制动，但停车不及，133次列车在京广线下行K938+600M处，以50公里/小时的速度与403次旅客列车追尾相撞。事故造成37人受伤，机车小破1台，客车报废2辆，大破1辆，并中断京广下行正线行车4小时30分钟[14]。
- 1990年1月15日凌晨，郑州铁路局宝丰机务段的北京型机车，牵引襄樊开往北京的250次旅客列车经由漯宝铁路运行。列车原定按计划通过余官营站，但由于车站值班员和助理值班员相互争执，造成未及时联系、没有确认接车线、错误开放信号等一系列的违章作业，导致250次列车进站时与在站内停留的3173次货车发生正面相撞。事故造成7人死亡、12人受伤，中断正线行车3小时9分钟，一台北京型和一台前进型机车报废[15]。
- 1993年7月10日凌晨，北京铁路局石家庄机务段北京型3168号机车，牵引北京至成都163次旅客列车经由京广铁路运行。由于前一天下午京广线安阳至广武间受暴风雨倒树的影响，导致铁路自动闭塞供电设备停电，七里营至老田庵各站间停止基本闭塞法，改用特定闭塞法。凌晨2点40分，163次列车从新乡南场开出，司机和副司机两人错误理解调度命令内容，将新乡南场至七里营启动自动闭塞区间误认为是特定闭塞区间，并擅自关闭了机车信号和自动停车装置，盲目开车。凌晨2时55分，当司机发现前方缓行的2011次货物列车距离仅百米时才施行紧急制动，但停车不及，163次旅客列车在京广线新乡南场至七里营间K608+950M处与前方的2011次货物列车发生追尾相撞。事故造成40人死亡、48人受伤，机车中破1台，客车报废3辆，中断京广下行正线行车11小时15分[16]。
[编辑] 车辆保存
- 北京型3001号机车属北京二七机车厂自备机车。
- 北京型3003号机车由太原铁路局于2008年赠送给中国铁道博物馆保存展览。
- 北京型3226号机车保存于北京市东城区东直门外“当代MOMA”内，作园区景观。
- 北京型3278号机车由郑州铁路局于2004年4月28日赠予郑州世纪欢乐园作静态展览。
[编辑] 参看
[编辑] 参考文献
- ^ 《当代中国》从书编辑委员会. 《当代中国的铁道事业》. 北京: 中国社会科学出版社. 1990. ISBN 7-5004-0640-1.
- ^ 2.0 2.1 2.2 禹有年、陆如星、郑祝龄. 北京型6001号内燃机车10万公里牵引试验. 《内燃机车》. 大连: 大连内燃机车研究所. 4 1980: 5-9. ISSN 1003-1820.
- ^ 3.0 3.1 3.2 北京长辛店二七机车车辆工厂技术科. 12240Z柴油机的改進和提高. 《内燃机车》. 大连: 大连内燃机车研究所. 2 1979: 1-8. ISSN 1003-1820.
- ^ 4.0 4.1 马时亮、孙仪、方锁昌、刘忠智. 北京型液力传动内燃机车的现状与展望. 《内燃机车》. 大连: 大连内燃机车研究所. 2 1980: 29-40. ISSN 1003-1820.
- ^ 5.0 5.1 北京市科学技术志编辑委员会. 《北京科学技术志》. 科学出版社. 2002. ISBN 9787030107077.
- ^ 郑祝龄. 北京型机车双机重联牵引4000～5000吨货物列车的经济效益. 《内燃机车》. 大连: 大连内燃机车研究所. 10 1984: 22-27. ISSN 1003-1820.
- ^ 罗思梁. 北京型内燃机车双机重联牵引货物列车运行试验情况. 《内燃机车》. 大连: 大连内燃机车研究所. 1 1983: 52-53. ISSN 1003-1820.
- ^ 胡孝常. 北京型口岸机车研制成功并投入运用. 《内燃机车》. 大连: 大连内燃机车研究所. 10 1987. ISSN 1003-1820.
- ^ 铁道部运输局装备部. 《中华人民共和国铁路机车概要》. 中国: 中国铁道出版社. 2009. ISBN 9787113091330.
- ^ 戴经伦、杨雄京. 261P-13A型涡轮增压器组装喷嘴环损坏的分析与研究. 《内燃机车》. 大连: 大连内燃机车研究所. 10 1989. ISSN 1003-1820.
- ^ 11.0 11.1 11.2 北京二七机车车辆工厂. 6000马力液力传动内燃机车. 《内燃机车》. 大连: 大连热力机车研究所. 4 1973: 2-7+26. ISSN 1003-1820.
- ^ 大功率液力传动内燃机车车型概要介绍. 《内燃机车》. 大连: 大连热力机车研究所. 12 1978. ISSN 1003-1820.
- ^ 13.0 13.1 13.2 13.3 北京型内燃机车. 《内燃机车》. 大连: 大连热力机车研究所. 10 1979: 84-91. ISSN 1003-1820.
- ^ 133次与403次旅客列车追尾相撞 [2012-01-23].
- ^ 郑州铁路局史志编纂委员会办公室. 郑州铁路年鉴（1991年）. 1991.
- ^ 163次旅客列车“7．10”追尾事故 [2012-01-23].
[编辑] 外部链接
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
