東風4型內燃機車

本頁使用了標題或全文手工轉換
維基百科，自由的百科全書
（重新導向自东风4型柴油机车）
東風4型內燃機車
東風4型0127號機車牽引旅客列車（1984年）
概覽
類型內燃機車
原產國 中華人民共和國
生產商大連機車車輛廠
資陽內燃機車廠
生產型號DF4
序列編號2001～2031（客運型）
0001～0770（貨運型）
3001～3042（貨運型）
生產年份1969年—1986年
產量31台（客運型）
812台（貨運型）
主要用戶中國國家鐵路集團 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
華氏輪式0-6-6-0
UIC軸式Co'Co'
軌距1,435公釐
輪徑1,050公釐
軸重23噸
軸距2×1,800公釐
通過最小曲線半徑145公尺
機車長度21,100公釐（連結器中心距）
機車寬度3,309公釐
機車高度4,755公釐
整備重量138噸
燃料柴油
燃料儲備量9,000升
機油儲備量1,200公斤
水儲備量1,200公斤
砂儲備量800公斤
傳動方式交—直流電
引擎16V240ZJ
16V240ZJA
引擎功率3,300馬力（2,430千瓦）
缸徑 × 行程240 × 275 公釐
牽引發電機TQFR-3000
牽引馬達ZQDR-410 × 6
最高速度120公里/小時（客運型）
100公里/小時（貨運型）
持續速度26.3公里/小時（客運型）
21.9公里/小時 （貨運型）
牽引功率2,580馬力（1,920千瓦）
起動牽引力327.5千牛頓（客運型）
413千牛頓（貨運型）
持續牽引力243千牛頓（客運型）
302千牛頓（貨運型）
制軔方式電阻制軔、踏面制軔

東風4型內燃機車（英語：DF4）是中國鐵路第二代電力傳動柴油機車的首款車型，也是中國首次設計研製的交—直流電傳動柴油機車，該型機車從研製到成熟亦經歷了一段曲折的歷程。1960年代中期，大連機車車輛廠與大連熱力機車研究所等單位開始研製240/275系列中速柴油機，並開始研製採用交—直流電傳動裝置的4000馬力電力傳動柴油機車。1969年，大連機車車輛廠試製成首台東風4型柴油機車，但由於受到文化大革命的影響，機車的性能和品質均未達到設計要求[1]。1974年，隨著對柴油機的改進和試驗考核取得進展，加上當時中國鐵路對大功率柴油機車的迫切需求，東風4型柴油機車尚未進行全面的耐久性試驗就忙於投入批量生產，致使機車投入使用之後不久就出現大量問題，此後多年一直處於一邊生產、一邊改進的局面。在歷經大量設計改進和試驗研究之後，柴油機的可靠性和耐久性得到大幅提高，從1980年起機車品質有了明顯改善。此後，作為東風4型機車的升級產品的東風4B型柴油機車於1982年面世，並於1984年投入批量生產，成為中國鐵路史上生產數量最多、運用最廣泛的柴油機車車型。

東風4型內燃機車可根據齒輪傳動比的不同而作為貨運機車（構造速度為100公里/小時）或客運機車（構造速度為120公里/小時）使用，動力來源為一台裝車功率3,300馬力的16V240ZJ型四行程柴油機（後期改為使用16V240ZJA型或16V240ZJB型柴油機），傳動系統採用由TQFR-3000型牽引發電機、ZQDR-410型牽引馬達、GTF-4800/770型矽整流裝置組成的交—直流電傳動裝置，走行部採用具有拉杆式軸箱定位裝置和二系彈簧懸吊的轉向架。

發展歷史[編輯]

開發背景[編輯]

1956年，根據當時對國際上鐵路牽引動力發展趨勢的研究，中華人民共和國鐵道部制定了《鐵路十二年科技發展規劃》，提出了「技術政策的中心環節是牽引動力的改造，要迅速地有步驟地由蒸汽機車轉到電力機車和內燃機車上去」的方針。1958年，中國鐵路在大躍進形勢的推動下踏上了牽引動力改革的道路，鐵道部屬下的機車車輛工廠相繼開始設計試製柴油機車和電力機車。1958年3月，大連機車車輛廠在蘇聯專家協助下，仿照蘇聯鐵路TE3型柴油機車，開始進行雙節4000馬力柴油機車的設計試製工作[2]。1958年9月，大連機車車輛廠製造出兩台巨龍型柴油機車，但由於製造工藝和可靠性仍然存在不少問題，尚未具備投入批量生產的條件，隨後工廠對這種機車進行了大量的試驗和改進。1962年，鐵道部確定了動力改革「內燃、電力機車並重，以內燃為主」的方針，在發展內燃機車方面確定了「高速柴油機和中速柴油機並舉，電力傳動和液力傳動並舉」的方針，並確定以大連、四方、戚墅堰三個工廠為主力，加強柴油機車的試製工作。1963年8月，為了使第一代國產柴油機車和電力機車能夠儘快定型及投入批量生產，經國務院批准成立了「國家大功率牽引動力內燃化、電氣化領導小組」，組織內燃機車和電力機車試製大會戰[3]。1963年12月，大連機車車輛廠試製出第一台ND型柴油機車。1965年，鐵道部批准ND型柴油機車投入批量生產（1966年8月改稱為東風型柴油機車）[2]。

正當中國第一代柴油機車剛剛形成生產能力的同時，鐵道部已經開始計劃研製第二代柴油機車。隨著柴油機車不斷向提升單機功率的方向發展，柴油機和傳動裝置的功率也相應提高。電力傳動柴油機車自問世以來，一直採用直流牽引發電機配合直流牽引馬達的直—直流電傳動系統，但受到直流發電機之整流子換向條件和電機尺寸的技術限制，3000馬力以上直流電力傳動裝置的設計和製造面臨很大困難，成為進一步提升直—直流電傳動柴油機車單機功率的制約因素。1964年，法國成功研製了世界上第一台採用交—直流電傳動裝置的BB 67036號柴油機車[4]。交—直流電傳動裝置採用交流牽引發電機，通過整流器使交流電變為直流電，然後再供給直流牽引馬達，交流發電機具有結構簡單、減輕重量、維護簡便的優點，使交—直流電傳動柴油機車得到迅速發展，當時世界上的大功率柴油機車已經出現了採用中速柴油機和交—直流電傳動的發展趨勢[5]。

研製過程[編輯]

第一台16V240ZJ型柴油機

1964年11月，鐵道部機務局在株洲召開總工程師會議，有意選定一家部屬工廠開展新型中速大功率柴油機的研製。1965年初，大連機車車輛廠、大連熱力機車研究所、大同機車廠、鐵道科學研究院、北京鐵道學院等機構聯合組成新中速柴油機設計組[2]。由於當時同類型柴油機的設計參考資料十分匱乏，設計組只能從國內外雜誌文獻中尋找相關資訊，將國外同類型柴油機及機車的數據、圖片以及使用中情況等作為設計參考[6]，例如蘇聯哈爾科夫運輸機械製造廠的Д70系列柴油機[注 1]、法國阿爾薩斯機械製造公司的AGO 240系列柴油機[注 2]、瑞士蘇爾壽公司的LVA24系列柴油機[注 3]等。1965年7月，鐵道部內燃機車、電力機車會戰指揮小組在青島召開會議，聽取了大連機車車輛廠提交的方案匯報，鐵道部機輛局總工程師郎鍾騋表示同意這個方案，但提出活塞行程要區別於國外同類型柴油機，因此最終決定將活塞行程定為275公釐[7]，隨後鐵道部向大連機車車輛廠下達新中速柴油機設計任務書，主要技術指標為缸徑240公釐、行程275公釐、小時功率4000馬力、額定功率3600馬力、額定轉速為每分鐘1100轉、平均有效壓力1.6兆帕、四行程、渦輪增壓[6]。

1965年，大連機車車輛廠開始新中速柴油機的施工設計，並開展4000馬力電力傳動柴油機車的初步草圖技術設計，提出拿下新中速柴油機、3000馬力以上柴油機車（東風增型柴油機車、東風4型柴油機車）和2000馬力液力傳動柴油機車（飛龍型柴油機車）這三大的目標，力爭在結構、性能、使用、維修、壽命等方面超過世界先進水平[8]。同年，大連機車車輛廠建成雙缸機試驗台，並開始設計16缸的16V240ZJ型柴油機。1966年2月17日，大連機車車輛廠試製成雙缸試驗機，隨後開始在試驗台上進行燃燒系統技術參數試驗、軸瓦剝離試驗、機油選型試驗、汽缸套磨損試驗等研究，時任鐵道部部長呂正操並曾到工廠觀看試驗；同年6月30日，雙缸機最大輸出功率突破500馬力，證明16缸機可達到4000馬力的預期目標[1]。1965年8月，工廠組裝成首台16V240ZJ型柴油機，並完成了無增壓器情況下的試運轉，柴油機試驗功率達到3000馬力。由於配套的增壓器研製進度落後，柴油機試驗工作隨後暫停[9]。

1966年，文化大革命在全國範圍內爆發，受到「奪權」和「批鬥」政治運動干擾，各地科研機構首當其衝的遭到巨大的衝擊，研製工作只能在斷斷續續的情況下進行。1967年，湘潭電機廠試製了首批為第二代大功率柴油機車配套的牽引電機組，包括3000千伏安三相交流同步牽引發電機、410千瓦牽引馬達、80千瓦起動發電機、45千伏安三相交流同步勵磁發電機[10]。1968年是大連機車車輛廠受文革衝擊最嚴重的一年，工廠幹部和技術人員被下放車間「勞動改造」，工廠生產和機車研製工作近乎癱瘓。1969年初，天津機車車輛機械工廠試製出45GP801型增壓器，由於增壓器在試驗期間出現一系列問題，因此決定設計新的45GP802型增壓器[11]。

1969年5月，為慶祝中華人民共和國二十周年國慶，大連機車車輛廠提出試製4000馬力電力傳動柴油機車。工廠對原來的設計方案進行局部修改，將之前試製的第一台柴油機和牽引電機組樣機安裝在機車上。同年9月，天津機車車輛機械工廠研製出45GP802型增壓器[12]。1969年9月26日，大連機車車輛廠試製出東風4型0001號機車（0001號機車出廠時為貨運機車，後來改裝客運傳動比轉向架，並將機車編號改為2001號），出廠後在瀋大鐵路大連至大石橋區間進行牽引試驗，但由於這台機車為「國慶獻禮」草率上馬，其零部件未經必要的試驗考核和改進，柴油機和電氣部分以及機車其它一些裝置未達到設計要求，導致整台機車的性能和品質都未能過關[1]。

試驗改進[編輯]

1969年9月26日，首台東風4型柴油機車在大連機車車輛廠出廠

1970年末至1971年初，交通部[注 4]召開了內燃機車、船用柴油機會戰會議，決定將大連機車車輛廠試製的16V240ZJ型柴油機列入的四種新型柴油機攻關計畫之一，並決定在1971年組織一場內燃機車試製生產大會戰[注 5]。根據會議決定，大連機車車輛廠繼續進行東風4型柴油機車和16V240ZJ型柴油機的試驗及改進工作，針對2001號機車試運轉過程中發現的各種問題作攻關改進。在柴油機方面，機務局在審批東風4型柴油機車設計任務書時，提出改變柴油機裝車功率數值以提高可靠性和耐久性的建議。16V240ZJ型柴油機原本是按照小時功率4,000馬力、持續功率3,600馬力設計，並且安裝到東風4型機車上之後也是按照3,600馬力的最大運用功率使用，但機車實際使用環境溫度和海拔高度一般都比柴油機標定功率規定的標準高，因此提出將柴油機裝車功率下調至3,300馬力，避免柴油機在最高檔位時超負荷運轉[13]。從1971年到1974年間，大連機車車輛廠又生產了0002～0006號五台柴油機進行試驗考核，先後改進了曲軸、缸蓋、活塞、增壓系統、調速器、排氣系統等零部件的結構，基本解決了柴油機功率不足、燃燒不良、排氣溫度高、機油稀釋和柴油機振動等幾大關鍵問題，這五台柴油機進行總計2265小時22分鐘的各種台架試驗[8]。

同時，因應初期試製配套牽引電機組存在的一些問題，由田心電力機車工廠、永濟電機廠、株洲電力機車研究所、大連熱力機車研究所等單位組成聯合設計組[注 6]，對牽引電機組的設計作出改良。1972年至1973年間，田心電力機車廠先後完成ZQDR-410型牽引馬達、TQFR-3000型牽引發電機、TQL-45型同步勵磁機、ZQF-80型起動發電機的試製和投產[14]。與此同時，面對東風4型機車遲遲未能定型投產、大功率內燃機車產能不足的情況，鐵道部決定從法國阿爾斯通公司訂購一批技術較先進的內燃機車作為過渡，也就是代表著當時世界上電傳動柴油機車先進水平的ND4型柴油機車，以解決當時中國鐵路運輸急需大功率柴油機車的問題[15]。

運用考核[編輯]

1972年初，東風4型2001號機車已經走行12,000餘公里，隨後交付北京鐵路局北京內燃機務段開始進行運用考核。1973年，大連機車車輛廠又試製了東風4型2002號機車，同年5月交付北京內燃機務段進行運用試驗。兩台原型車在京原鐵路北京至靈丘間進行了牽引性能試驗，並與同期從西德引進的NY6型柴油機車進行對比試驗，然後又在京包鐵路南口至康莊間進行了八達嶺大坡道上停車再起動試驗，以及在京廣鐵路完成旅客列車長距離牽引試驗[6]。隨後，東風4型2001號和2002號機車被安排在京山鐵路牽引旅客列車，分別完成8萬公里和10萬公里運轉試驗後返廠，整修後配屬北京內燃機務段運用[2]。

1974年5月11日，大連機車車輛廠試製了東風4型0001號貨運機車，同年6月交付北京鐵路局豐臺機務段投入運用考核，從6月25日開始京山鐵路豐臺西至南倉間擔當貨物列車牽引任務。1974年8月，這台機車赴湘黔鐵路婁底至金竹山區間進行夏季高溫冷卻性能試驗。1974年9月，這台機車又改裝客運傳動比的轉向架，在京廣鐵路豐臺至石家莊之間、京承鐵路豐臺至洞廟河間進行動力學性能試驗，期間在京廣線先後進行了兩次最高速度達136公里/小時的高速行車試驗，以及一次速度不低於120公里/小時、連續通過14個車站的長距離高速試驗。同年9月23日，東風4型0001號機車返廠安裝貨運傳動比的轉向架，至11月初回到豐臺機務段，並繼續在京山鐵路進行運用考核。至同年底，0001號機車已完成1.5萬公里的磨合試驗[8]。

1975年1月9日至2月5日，東風4型0001號機車在北京環形鐵道由鐵科院主持進行了牽引熱工性能試驗，試驗計畫包括柴油機起動性能、調速器性能、柴油發電機組負載性能、機車阻力、牽引性能、燃油消耗特性、電阻制軔性能等。試驗結果顯示機車主要性能都達到了設計任務書規定的指標，建議東風4型機車可以投入批量生產。1975年2月，《中國新聞報》和香港《大公報》均以《4000馬力內燃機車誕生記》為題對東風4型機車的研製作了長篇報導[16]。

投入生產[編輯]

1972年3月，大連機車車輛廠提出轉產4000馬力柴油機車的技術改造任務書，同年8月交通部以《（72）交計字第1413號》文批覆，同意工廠轉產改造計劃任務書所確定的生產綱領，年產4000馬力柴油機車150台、16V240ZJ型柴油機180台，總投資450萬元人民幣，並要求在1974年完成改造工程。1972年10月，工廠擴大初步設計方案上報，同年12月鐵道部以《（72）交鐵工字第2566號》文批覆。1973年至1974年，大連機車車輛廠大量擴建廠房和改造設備，重點是生產柴油機和柴油機車的九個車間，並自製了柴油機機體加工數控組合工具機、柴油機搖臂軸座自動生產線、曲軸氮化電阻爐、二氧化碳氣體保護焊機等加工設備。1974年下半年，為了滿足中國鐵路對大功率柴油機車的急切需求，東風4型柴油機車正式投入批量生產，同時停產東風型柴油機車[2]。張店電機廠（今淄博牽引電機集團）和永濟電機廠亦分別於1974年和1975年開始，按照株洲電力機車廠提供的圖紙生產牽引電機組[14]。

品質危機[編輯]

東風4型柴油機車年產量
資料來源[17][18]

東風4型機車從1974年下半年投入批量生產，到1977年底已生產了233台機車，配屬全國9個鐵路局、14個機務段運用。然而，隨著機車走行距離的增加，可靠性問題不斷暴露出來，柴油機相繼出現如連杆螺栓斷裂、連杆瓦蓋斷裂、連杆結合齒斷裂、鍛鋁組合式活塞裂紋、配氣齒輪打牙、凸輪軸剝離、滑油泵斷軸等故障[17]，僅在1975年就有22台柴油機連杆螺栓折斷，可以說不僅柴油機的主要零部件都出現了大大小小的品質問題，甚至電機電器、輔助裝置乃至轉向架都是問題百出，加上機務部門對這種新型機車的運用保養也沒有經驗，使得機務段叫苦連天。東風4型機車初到豐臺機務段時被安排在繁忙的京山鐵路運用，但由於機車運轉途中經常發生故障，至1975年初東風4型機車被迫退出京山鐵路，改為用於每天只有幾對列車的京原鐵路，當時豐臺機務段還曾經傳唱著一句順口溜：「東風4，東風4，從東單跑不到西四。京廣線要癱瘓，東風4要完蛋」[6]。

為此，鐵道部下令組織產品品質攻關，並且連續幾年召開設計改進會議。大連機車車輛廠對零部件出現的問題進行了詳細的分析研究後，制定了一系列結構改良方案並再進行疲勞試驗驗證[10]。工廠首先針對較廣泛的連杆螺栓和連杆蓋斷裂故障，改為採用全纖維輾制滾壓螺栓和加厚對稱連杆蓋，以提高連杆零部件的疲勞強度和剛度；並將原來左、右兩列汽缸並聯工作的兩根排氣總管，分別接到兩端的增壓器上的結構，改成兩列汽缸共用一根排氣總管，從其兩端接到柴油機兩端的渦輪增壓器上，並在柴油機頂部加設排氣穩壓箱，這樣既可以改善增壓系統的穩定性，又可以降低柴油機低工況時的燃油消耗率。為了區別原有的16V240ZJ型柴油機，經過上述改進的機型改稱為16V240ZJA型柴油機，並於同年下半年開始批量生產。第一台裝用A型柴油機的東風4型0109號機車於1976年6月29日出廠[2]。對於之前生產的機車，工廠一方面派出技術人員到全國各機務段現場進行維修，更換了6000多根改良後的連杆螺栓、整修近2000塊連杆瓦蓋，另一方面亦按照鐵道部的指示安排機車返廠維修，四年間共返修218台機車[8]。

從1976年末開始，柴油機又出現了更嚴重的機體裂紋，到1978年末已有多達143台柴油機出現機體裂紋，占當時已出廠東風4型機車總數的41.6%，導致大量機車無法運用返廠待修[6]。設計部門通過大量試驗研究查明，柴油機各種故障的根源在於機體強度和剛度不足，以及柴油機軸系動力性能欠佳所致。為此，工廠對柴油機機體等二十多個零部件進行了修改設計，包括將機體橫截面由八面體改為六面體，加高主軸承座以增加機體的高度，主軸承蓋加設了水平橫拉螺釘，通過調整曲軸平衡塊重量和加粗主軸頸來提高曲軸強度，又將鍛鋁活塞改為整體薄壁球鐵活塞，採用簧片式彈性聯軸節以改善曲軸扭振性能等。1977年11月至12月，集中了上述改良的0255號柴油機完成500小時台架耐久試驗，結果顯示柴油機性能和部件狀態良好，作為A型柴油機的升級產品定型為16V240ZJB型柴油機[1]。

1976年2月，大連熱力機車研究所對東風4型0063號機車進行了冷卻裝置性能和輔助傳動消耗功率測定。1976年7月，鐵道部科學研究院對東風4型0104號機車進行了高原性能試驗。1977年12月，大連機車車輛廠與濟南鐵路局、株洲電力機車廠利用東風4型0182號機車和ND4型22號機車，進行了一次牽引馬達動力學性能對比試驗。1978年，大連機車車輛廠參加春秋兩季的第43屆及第44屆廣交會，東風4型機車比例模型和柴油機曲軸實物亦在會上展出。1979年6月，為了東風4型柴油機車功率隨大氣條件的變化規律，以便確定柴油機隨大氣條件的功率修正方式，鐵道部科學研究院選定了東風4型0108號機車，在多個不同海拔高度及氣溫的地點進行柴油機功率試驗，試驗結果為高原地區合理運用東風4型機車以及後來設計高原增壓器提供了參考數據[19]。1979年，大連機車車輛廠總工程師辦公室設立全面品質管理小組，開始在工廠全面推行品質管理[8]。

而在大連機車車輛廠進行各種技術改進的同時，其他配套工廠也在為東風4型機車的各種零部件進行改良研究，例如天津機車車輛機械工廠研製的QY-300型調速器，南口機車車輛機械工廠設計了新的機油泵；負責生產牽引電機組的田心機車車輛廠、永濟電機廠、南口機車車輛機械工廠採用了定子整體浸漆絕緣（英語：Dip-coating）、氬弧焊接等新技術，改善了電機產品的工藝品質和設計結構上的若干缺陷；西安號誌工廠和永濟電機廠改進了轉換開關主接觸器和磁場削弱接觸器。經過製造工廠和運用部門的共同努力，使東風4型機車度過了1977年至1979年這三年最艱難的時光，從1980年起機車品質有明顯好轉，運用故障率大幅度下降，檢修周期逐步延長，檢修範圍及工作量亦相應減少[17]。當時的豐臺機務段、北京機務段、廣州機務段、濟南機務段、石家莊機務段共配屬230多台東風4型機車，1975年的每十萬公里機破率為10.6件、臨修率為31.3件，至1979年的每十萬公里機破率已降至1.13件、臨修率為4.93件[注 7]，而機車長時間中止營運待修的情況亦不復見[20]。

後續發展[編輯]

資陽內燃機車廠於1984年生產的東風4型3006號機車
大連機車車輛廠於1984年生產的東風4型0707號機車

1978年3月，鐵道部科學技術委員會在大連召開了16V240ZJB型柴油機鑑定會議，批准B型柴油機初步定型，可以投入小批量生產。根據會議的建議，大連機車車輛廠將0255號柴油機樣機裝上東風4型0282號機車。從1978年10月至1979年底，這台機車在豐沙鐵路豐臺西至張家口間進行運用試驗，期間牽引貨物列車共運轉21萬多公里，柴油機經拆檢觀察顯示性能和主要零部件磨耗情況良好。為了使柴油機更加可靠，大連機車車輛廠決定參照國外柴油機的試驗規範，對柴油機再進行2000小時高負荷耐久試驗。1979年7月至1980年6月，大連內燃機車研究所對0503號柴油機進行了2000小時耐久試驗，期間並試用了蠕墨鑄鐵汽缸蓋、加硼鑄鐵汽缸套、九節式排氣總管等新技術。與此同時，工廠先後在單缸機和三台16V240ZJB型柴油機上進行了三種標定轉速的對比試驗，最終決定在保持裝車功率3300馬力不變的情況下，將標定轉速由原來每分鐘1100轉降為每分鐘1000轉，空轉轉速由原來每分鐘500轉降到每分鐘430轉，以降低柴油機零部件的機械負荷[2]。1979年11月起，大連機車車輛廠根據鐵道部的指示，開始生產裝有16V240ZJB型柴油機的東風4型柴油機車[8]。

1980年9月，大連內燃機車研究所選用東風4型0188號機車，進行了三種不同標定轉速下的牽引熱工性能試驗。1980年至1981年間，大連機車車輛廠對已產生裂紋的A型柴油機機體陸續更換為B型柴油機機體，共更換115台。1981年8月23日至9月11日，0660號柴油機在大連內燃機車研究所試驗台完成了UIC 360小時耐久試驗。1982年12月，裝用16V240ZJB型柴油機的0527號機車在大連機車車輛廠出廠，作為東風4型機車的升級換代產品，定型為東風4B型柴油機車。東風4B型與東風4型機車的差異除了柴油機型號外，前者還採用了由步進電機驅動的無段調速器，以及經過改良的強化散熱器、冷卻風扇和感溫元件，主發電機輸出功率由2059千瓦提高到2125千瓦，萬噸公里油耗降低9.6%，廠修期延長30%。1983年1月至5月，0527號機車在大連內燃機車研究所完成了各項性能試驗後，配屬濟南鐵路局濟南機務段投入運用考核[2]。1984年底，東風4B型柴油機車正式投入批量生產，同時大連機車車輛廠停產東風4型機車。從1974年投產開始到1985年停產為止，大連機車車輛廠累計生產了801台東風4型柴油機車，其中包括客運型31台（車號2001～2031）、貨運型770台（車號0001～0770）[21]。在東風4B型柴油機車投產之後，所有以前生產的東風4型機車在返廠大修時均按照東風4B型機車的標準進行了技術改造，包括更換成無段調速的16V240ZJB型柴油機、45GP802-1A型增壓器、高效強化散熱器、加裝電阻制軔裝置等。

1982年7月，面對當時中國鐵路運能緊張及柴油機車產能不足的問題，鐵道部指示資陽內燃機車廠轉產東風4型柴油機車，同時停止東方紅4型液力傳動柴油機車和16V200Z型柴油機的試製試驗，結束了長期以來關於大功率柴油機車發展電力傳動或液力傳動的爭論[22]。1983年3月26日，國家計委下達了 《關於資陽廠轉產改造設計任務書的批覆》，批准工廠按生產綱領為年產東風4型柴油機車100台、柴油機250台、牽引齒輪3600對進行轉產改造[18]。隨後，資陽內燃機車廠得到大連機車車輛廠提供的全套圖紙，又新建了16V240ZJ型柴油機試驗台和東風4型機車水阻試驗台。1983年9月，資陽內燃機車廠製造的第一台16V240ZJ型柴油機組裝完畢。同年12月6日，資陽內燃機車廠生產的第一台東風4型3001號柴油機車落成並開始廠內測試，並於12月15日在成渝鐵路完成首次正線運轉試驗。1983年12月25日，東風4型3001號機車在資陽工廠舉行出廠儀式，同年底交付廣州鐵路局廣州機務段使用[23]。1986年6月，資陽內燃機車廠全面完成轉產技術改造，並開始生產東風4B型柴油機車[18]。1983年至1986年，資陽內燃機車廠累計生產了42台東風4型柴油機車（車號3001～3042）。大連和資陽兩家工廠共生產了843台東風4型機車[21]。


重聯機車[編輯]

1980年代初，中國開始發展重載列車以提高鐵路運輸能力，大連機車車輛廠於1982年開始為東風4型柴油機車研製重聯裝置，並且根據電阻制軔系統在過往試驗和運用過程中發現的問題，與西安號誌工廠和天津機車車輛機械工廠合作進行了改進設計。1984年2月，大連機車車輛廠為東風4型0642號、0643號機車安裝了重聯控制及電阻制軔設備，並在瀋大鐵路大連至大石橋之間進行雙機重聯牽引試驗，隨後配屬北京鐵路局豐臺機務段投入運用[24]。1984年7月至8月，這兩台機車配合專門為大秦鐵路研製的C61型運煤專用敞車，於晉煤外運北通道的豐沙大鐵路（豐沙鐵路豐臺西至沙城和京包鐵路沙城至大同段的合稱）和京秦鐵路為試點進行重載列車運轉試驗，雙機最大牽引噸位達5000噸（計60節車輛），平直道上的最大平衡速度可達85.1公里/小時，在9‰坡道上的平衡速度為26公里/小時，並在7.6‰坡道上進行了雙機坡停起動試驗；而在8.4～11‰下坡道上牽引4400噸列車時，可依靠電阻制軔以60~70公里/小時快速下坡[25]。

為配合開行組合式重載列車（由兩列或以上同方向運轉的列車首尾相接）的研究試驗，鐵道部科學研究院還曾經在東風4型機車上進行了無線重聯遙控系統的試驗，主控機車通過無線電台向輔助機車運送控制命令，使兩台機車能夠進行同步牽引和制軔的操作。1986年5月，鐵科院使用兩台裝上無線遙控裝置的東風4型柴油機車，牽引由230輛C61型敞車組成的組合列車，在北京環形鐵道完成了靜態試驗和牽引試驗[26]。

援助朝鮮[編輯]

2006年至2008年間，中國鐵道部先後多次將國內淘汰的東風4型和東風4B型機車無償援助朝鮮民主主義人民共和國[注 8]。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200型柴油機車，機車編號為내연2xx（「내연」意為「內燃」），大多數配屬咸興鐵道局咸興機車隊，擔當貨物列車和旅客列車的牽引任務[27]。

衍生車型[編輯]

東風5型柴油機車[編輯]

主條目：東風5型柴油機車

1974年，大連機車車輛廠和唐山機車車輛廠按照鐵道部工業總局和機務局的指示，開始合作研製裝用8V240ZJ型柴油機的2000馬力功率等級調車機車——東風5型柴油機車。該型機車是東風4型柴油機車的系列延伸產品，8V240ZJ型柴油機（V型汽缸）是在16V240ZJ型柴油機基礎上發展而成8缸機型，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型牽引馬達。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1980年停止生產東風5型柴油機車[28]。隨後，根據「六五」期間鐵道部對機車車輛工業的產品結構調整，決定由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（英語：Straight engine）的8240ZJ型柴油機，柴油機轉速控制採用與東風4B型機車相同的無段調速器，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投入批量生產[29]。

TFN7030型特種電源車[編輯]

1978年，大連機車車輛廠根據鐵道部的要求，開始研製TFN7030型特種內燃電源車。該型電源車主要作為鐵路樞紐及工廠戰備及受災時的應急供電，既可以構成獨立電網供電，也可以直接向電網輸電。電源車採用一台16V240ZJB型柴油機和一台CTF-2500型同步發電機組成柴油發電機組，供電制式為10,500伏特50赫茲三相交流電，額定容量為2,000千瓦，車體外形尺寸與東風4型柴油機車大致相同。1981年10月，三輛電源車製成並交付使用[8]。

技術特點[編輯]

總體布置[編輯]

東風4型0001號機車的司機室

東風4型柴油機車是幹線客貨運用的六軸柴油機車，機車標稱功率為2,580馬力（1,920千瓦），貨運型機車的構造速度為100公里/小時，客運型機車的構造速度為120公里/小時，運轉整備重量為138噸。東風4型機車採用雙司機室、內走廊式、全鋼焊接結構的框架式側牆承載車體，車體由左右側壁、底架、車頂、內部隔牆、兩端司機室等部分焊接在一起，車體主要骨架採用16Mn低合金鋼材，車體外部蒙皮為2.5公釐厚鋼板，車體內壁噴塗聚胺酯泡沫塑料作為吸音（英語：Absorption (acoustics)）材料。車體長度為20,490公釐，連結器中心線間距為21,100公釐，車體寬度為3,308公釐，車體高度為4,725公釐。車體兩端設有同等功能的司機室（英語：Cab (locomotive)），可雙向操縱機車。每節機車的車體底架下部兩台轉向架之間，吊掛著一個容量為9,000升的燃油箱（英語：Fuel tank），燃油箱兩側設有鉛酸蓄電池組，燃油箱前後端各裝有一個總風缸[30]。

機車從前到後分別為第一司機室、電氣室、動力室、冷卻室、第二司機室五個部分，其中電氣室 、動力室和冷卻室頂部均設計成活動頂蓋，以便拆裝車內部件。司機室內機車運轉方向的左側設有包含一系列儀表和按鈕的司機操縱台、氣軔機的自動制軔閥和單獨制軔閥等，右側設有副司機座席及工具箱，司機室後壁設有手制軔（英語：Parking brake）裝置手輪。電氣室內設有電氣控制櫃、主矽整流櫃、勵磁整流櫃等電氣設備，並已經預留了加裝電阻制軔裝置的位置，由啟動變速箱驅動的起動發電機（英語：Starter (engine)）、勵磁機（英語：Excitation (magnetic)）、測速發電機、前轉向架牽引馬達通風機、氣軔系統的分配閥等輔助設備布置在電氣室後部地板上。位於機車中部的動力室內安裝了一套柴油發電機組，並設有空氣濾清器、燃油濾清器（英語：Fuel filter）、燃油輸送泵（英語：Fuel pump）、機油濾清器（英語：Oil filter）、膨脹水箱（英語：Expansion tank）、預熱鍋爐等輔助設備。動力室頂棚兩側設有車體通風機，將柴油機運轉時產生的燃氣和熱風抽出。為了方便對動力裝置的檢修，機車除了在司機室設有側門外，在動力室的兩側也設有一對側門[31]。

冷卻室內設有冷卻水系統和散熱裝置，冷卻室頂部裝有V型結構的肋片扁管式銅散熱器，及以兩個直徑為1,600公釐的軸流式冷卻風扇，冷卻風扇由靜液壓馬達傳動。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（24個散熱器單節），以及冷卻增壓空氣、機油、靜液壓傳動油的低溫冷卻水系統（32個散熱器單節）。散熱器下方設有靜液壓變速箱、後轉向架牽引馬達通風機、機油熱交換器、空氣壓縮機、起動機油泵等，柴油機自由端通過傳動軸與靜液壓變速箱相連，並通過尼龍繩傳動軸帶動後轉向架牽引馬達通風機。冷卻室左右兩側側壁各設有八個通風百葉窗口。氣軔裝置方面，1976年前出廠的機車裝用EL-14改型氣軔機，1976年後出廠的機車改為裝用具備階段緩解和自動保壓功能的JZ-7型氣軔機；軔機採用兩台NPT5型空氣壓縮機與之配合，軔機可以單獨軔機車或同時軔機車和列車[32]。停車制軔採用手制軔裝置。

柴油機[編輯]

16V240ZJ型柴油機[編輯]

早期生產的東風4型柴油機車裝用一台16V240ZJ型柴油機，為240/275系列柴油機的第一款產品。該型柴油機為16汽缸（英語：V16 engine）、四行程、V型結構、直接噴射、開式燃燒室、廢氣渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻的中速柴油機，汽缸內徑（英語：Bore (engine)）為240公釐，活塞行程為275公釐，額定轉速為每分鐘1100轉，最低空載轉速為每分鐘450轉，小時功率為4,000馬力（2,980千瓦），持續功率為3,600馬力（2,650千瓦），裝車功率為3,300馬力（2,430千瓦），持續工況時的燃油消耗率（英語：Fuel efficiency）為155克/有效馬力·小時（211克/有效千瓦·小時），平均有效壓力為每平方公分14.8公斤，柴油機淨重為19,600公斤[33]。左右兩列汽缸中心線間夾角為50°，V形夾角上方設有主機油道、進氣穩壓箱（英語：Airbox）、進氣支管（英語：Inlet manifold）、排氣支管（英語：Exhaust manifold）和排氣總管，兩套渦輪增壓器及中冷器組對稱安裝在柴油機兩端的上方。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，啟動發電機由直流串勵馬達變為直流他勵發電機，並通過電壓調整器輸出110伏特直流電，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[30]。

16V240ZJ型柴油機的機體採用由整體鑄鋼懸吊式主軸承座（英語：Main bearing）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（英語：Crankcase）。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，並採用鉬銅稀土合金球墨鑄鐵製成的曲軸。連杆採用左右汽缸相同的鍛鋼並列連杆，使左右汽缸前後錯開74公釐。柴油機採用定壓增壓系統，配備兩台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，分別進入兩台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，每個檔位上除了保持柴油機轉速恆定外，還能使柴油機輸出功率恆定[32]。

16V240ZJA型柴油機[編輯]

自從東風4型機車於1974年投入批量生產以後，16V240ZJ型柴油機在運用過程中出現大量可靠性問題，例如連杆螺栓斷裂、連杆蓋和主軸承蓋斷裂、機體主軸承座裂紋等故障。為此，大連機車車輛廠於1976年上半年從第100台柴油機開始，以柴油機進排氣道和連杆組結構設計為主作出了幾項改良。首先針對較廣泛的連杆螺栓和連杆蓋斷裂故障，採用全纖維輾制滾壓螺紋和加厚對稱連杆蓋，代替原來的車制螺紋工藝，以提高連杆零部件的疲勞強度和剛度。此外，將原來左右兩列汽缸並聯工作的兩根排氣總管，分別接到兩端的增壓器上的結構，改成兩列汽缸共用一根排氣總管，總管兩端各設置一台渦輪增壓器，並在柴油機V形夾角上加設上部進氣穩壓箱，加大了進氣穩壓箱的容積，增壓器型號亦由45GP802型改為45GP802-1型。同時，為了改善柴油機聯合調節器的穩定性，將最低空轉轉速提高到每分鐘500轉。為與前期生產的16V240ZJ型柴油機區別，經過上述改進的機型改稱為16V240ZJA型柴油機，並從1976年起投入批量生產[34]。

空氣濾清系統[編輯]

旋風筒濾清器

東風4型機車曾經使用過多種柴油機進氣空氣濾清系統，早期的東風4型機車採用乾式鋼板網結構的一級空氣濾清器，它安裝在動力室的左右車體側壁上，這種過濾器結構簡單、空氣阻力小、濾清效率高，但最大弱點是儲塵能力低、清洗周期短。鐵道部於1977年在「三濾」會議後決定在全路新造內燃機車推廣旋風筒空氣濾清器，大連機車車輛廠從1978年起在新造的東風4型機車上，以原來的鋼板網式空氣濾清器作為細濾器，在其前面加裝旋風筒式慣性空氣濾清器作為粗濾器，組成二級空氣濾清器從而提高濾清效率，在平原和沿海地區的一般清洗周期可達1.5～2萬公里。然而，旋風筒濾清器在風沙較大地區的過濾能力很差，加快柴油機活塞環及汽缸套等零部件的非正常磨損，因此，部分在中國西北地區運用的東風4型機車進行了改裝，吸收了在引進ND5型柴油機車時奇異轉讓的空氣濾清器製造技術，在保留原來的旋風筒—鋼板網濾清器之外增設了紙質濾芯濾清器，構成了旋風筒—鋼板網—紙質細濾器的三級空氣濾清器[35][36]。

傳動系統[編輯]

採用抱軸半懸吊的ZQDR-410型牽引馬達

東風4型機車採用交—直流電傳動裝置，柴油機曲軸通過鋼片式半剛性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並聯連接的直流牽引馬達，通過傳動齒輪驅動輪對（英語：Wheelset (rail transport)）[37]。

牽引發電機採用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（英語：Insulation system）分別為B級和H級，冷卻方式為徑向自通風式，主發電機淨重為4850公斤。牽引發電機的勵磁電流（英語：Excitation (magnetic)）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線圈勵磁。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，機車設有一組GTF-4800/770型矽整流裝置，由矽二極體元件組成三相橋式全波整流電路。矽整流裝置有六個串聯的整流橋臂，每一橋臂有六個並聯的2CZ500/1200P型風冷平板式整流二極體（正向額定電流為500安培，反向峰值電壓為2,400伏特），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4800安培[37]。

牽引馬達為ZQDR-410型四極串勵直流馬達，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647轉，最高轉速為每分鐘2365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。為擴大機車的恆功率速度範圍，可以在牽引馬達勵磁線圈接入並聯分流電阻，對牽引馬達使用二級磁場削弱，磁場削弱率分別為60%和43%[33]。根據電力傳動裝置的額定性能計算，東風4型貨運機車的持續速度為21.9公里/小時，相應的矽整流裝置輸出電流為4800安培；當牽引馬達在二級磁場削弱工況下，機車最高恆功率速度為79.2公里/小時；而東風4型客運機車的持續速度為26.3公里/小時，機車最高恆功率速度為95公里/小時。

東風4型機車可選擇加裝電阻制軔，在電阻制軔工況時牽引馬達變為他勵直流發電機工作，其激磁線圈全部串聯由牽引發電機經矽整流櫃供電，發出的電流輸入到車上兩個電阻制軔櫃，將電能通過電阻器轉化為熱能消耗掉；受制軔電阻通風冷卻條件的限制，最大制軔電流限制為600安培，制軔功率為2,900馬力（2,160千瓦）[37]。

控制系統[編輯]

東風4型機車自1974年投入批量生產以後，其電力傳動裝置亦經歷不斷的改進，從1974年至1981年期間電路圖紙就已經經過八次更新，其中主電路部分包括牽引發電機、矽整流裝置、牽引馬達等部分的變化甚少，勵磁電路、電壓調整器、過渡繼電器等半導體電器的變化較多。東風4型機車的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。不論是早期採用電晶體功率調節的可控矽勵磁系統，或是後來採用聯合調節器功率伺服機構帶動可變電阻器的勵磁系統，都是以柴油機給油量作為號誌，自動調節牽引發電機勵磁來改變牽引發電機的功率，在機車輔助負載不變的條件下，使牽引發電機輸出的電壓—電流關係曲線（牽引發電機外特性）為一條等邊雙曲線，保證牽引發電機的恆功率運轉，並且達到充分利用柴油機功率的目的[30]。

閘流體勵磁調節裝置[編輯]

早期生產的東風4型機車（0001～0025號貨運機車、2001～2031號客運機車）採用可控矽勵磁調節裝置。牽引發電機的勵磁電流是由一台TQL-45型同步勵磁機發出的交流電經勵磁整流器整流後供給，勵磁機是一台他勵三相同步交流發電機，由柴油機經啟動變速箱帶動，其勵磁電流則是由輔助發電機發出的直流電經可控矽勵磁調節裝置供應。可控矽勵磁調節裝置實質上為由兩個可控矽組成的閘流體斬波器，其結構與輔助發電機的閘流體電壓調整器完全相同，只是其控制號誌與電壓調整的控制號誌與之不同。在柴油機聯合調節器聯合槓桿上設有功調開關，利用觸點（英語：Electrical contacts）開關來控制閘流體斬波器，從而控制勵磁機的勵磁電流。當柴油機和牽引發電機之間功率不平衡時，通過聯合調節器改變供油量和調節柴油機功率，同時聯合調節器帶動功調開關產生電壓調整號誌，通過調節勵磁機的勵磁電流進而調節牽引發電機的勵磁和輸出功率，直到柴油機和主發電機之間功率重新平衡[38]。

功調電阻勵磁調節裝置[編輯]

由於上述的可控矽勵磁調節裝置可靠性未如理想，因此自1975年起生產的東風4型機車（從0026號貨運機車開始）改為採用由聯合調節器伺服油壓馬達帶動變阻器的自動調節勵磁系統。新的勵磁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。原來由輔助發電機供電的勵磁機勵磁電流，改為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伏特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[39]。這個勵磁系統比較簡單可靠，早期採用可控矽勵磁系統的數十台機車亦陸續改裝成這種方式，並沿用到後來的東風4B型機車。1976年起，永濟電機廠通過仿製ND4型機車所使用的感應子勵磁發電機（英語：Induction generator），試製出結構較簡單可靠的GQL-45型感應子牽引勵磁機，並在東風4型和東風5型柴油機車推廣使用，取代了原來使用的TQL-45型同步牽引勵磁機，大幅減少了在早期東風4型機車上常見的勵磁機故障[40]。

電子恆功率勵磁調節試驗[編輯]

利用聯合調節器之恆功率勵磁系統的主要缺點在於反應時間長、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。而且，東風4型機車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[注 9]，因而產生了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，致使機車在柴油機低轉速時的功率太低，這亦是東風4型機車的起動加速性能遜色於ND4型機車的原因。1976年至1977年間，為了利用電力電子技術改善東風4型機車的牽引性能，鐵道部科學研究院和大連機車車輛廠開展了電子恆功率勵磁控制系統的研究試驗[注 10][41]。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號誌，並採用霍爾傳感器作為牽引發電機的電壓、電流和功率號誌檢測器，通過由運算放大器組成的比例積分調節器（PI）對給定號誌和檢測號誌進行比較，而電壓—頻率變換器（VFC）和定寬變頻式閘流體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。1977年5月及10月，分別在東風4型0113號和0190號機車上安裝了電子調節恆功率控制系統。1977年12月，鐵道部科學技術委員會召開他勵電機座談會，根據會上關於進一步推廣電子恆功率裝置的決定，於1978年分別對北京內燃機務段的東風4型0088號機車和廣州機務段的東風4型0229號機車改裝電子恆功率控制系統，並獲得了良好的試驗結果，這套電子恆功率勵磁控制系統後來亦被應用到東風7型柴油機車[41]。

轉向架[編輯]

東風4型0001號機車的轉向架

機車軸配置為Co-Co，走行部為兩台相同的無導框式三軸轉向架，固定軸距為2×1,800公釐。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，並分別焊有旁承座、拉杆座、外側彈簧座、牽引拐臂座、電機吊杆座、水平槓桿座、橫向止擋、制軔座、軔缸座及砂箱座等。輪對軸箱內裝有四列圓柱滾子軸承，軸箱定位裝置採用參考自東方紅1型機車的拉杆式彈性定位結構，依靠裝有橡膠關節元件的軸箱拉杆來實現軸箱的橫向和縱向定位[30]。轉向架採用四點支承的摩擦式旁承裝置，車體全部重量通過八個旁承由兩台轉向架支承，旁承橫向及縱向間距分別為2,050公釐和1,800公釐。此外，轉向架與車體間還設有彈性側擋裝置，使轉向架進出曲線時能夠相對與車體進行迴轉運動。彈簧懸吊裝置分為一系和二次懸吊兩部分，一次懸吊為軸箱與構架之間的軸箱圓彈簧和橡膠墊，並在1、3、4、6軸裝有並列的垂向液壓減震器，靜撓度為123公釐；二次懸吊為轉向架構架與車體之間的旁承橡膠堆，靜撓度為16公釐。牽引力和制軔力通過低位平行四桿牽引杆機構傳遞，牽引點高度距離軌面725公釐，有利於提高機車粘著利用率[37]。

牽引馬達採用軸懸式驅動方式（滑動抱軸承式半懸吊），即牽引馬達的一側通過抱軸瓦（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；牽引馬達採用順置方式，即馬達都放在車軸的同一側，有利於減少軸重轉移（英語：Weight transfer）。東風4型機車根據牽引齒輪傳動比分為客運型和貨運型，從而使機車的牽引特性能滿足不同需要。客運型的齒輪傳動比為3.75（60：16），最高運轉速度為120公里/小時。貨運型的齒輪傳動比為4.5（63：14），最高運轉速度為100公里/小時[21]。基礎制軔方式為帶閘瓦間隙自動調節器的單側踏面制軔，每個車輪各配有一個152公釐直徑的軔缸，當機車施行制軔時，軔缸從氣軔機獲得壓縮空氣，並通過槓桿機構使閘瓦（英語：Brake shoe）抱輪產生制軔作用[37]。

機車命名[編輯]

東風4型0002號機車——第二代毛澤東號機車

1977年1月21日，配屬北京鐵路局豐臺機務段的東風4型0002號機車被命名為「毛澤東號」，替換了上一代的解放1型304號蒸汽機車（ㄇㄎ1-304），成為第二代「毛澤東號」機車。1978年1月9日，鐵道部在北京舉行「毛澤東號」機車命名儀式，時任中共中央主席華國鋒題寫了「毛澤東號」四個大字。1978年3月10日，新的「毛澤東號」車徽正式掛上東風4型0002號機車，車徽上半部為雕塑家陳淑光雕刻的毛澤東金色半身浮雕塑像[42]，下半部的「毛澤東號」四個字採用華國鋒手書體，車身兩側亦有華國鋒手書的「毛澤東號」。1981年，華國鋒從中共中央權力核心失勢之後，車徽上「毛澤東號」字體改為普通仿宋體，車身兩側亦不再掛有「毛澤東號」四個大字。1986年，該機車大修時按照東風4B型機車的標準進行了改造。

1991年8月12日，東風4B型1893號機車接替了東風4型0002號機車，成為第三代「毛澤東號」機車[43]。東風4型0002號機車摘牌後改為豐臺機務段的調車機車使用。2002年1月24日，機車在北京郊區的周口店鐵路進行調車作業，前往長溝峪煤礦取車後，由於車站職工誤將折角塞門關閉且司機疏忽，列車運轉至下坡道時制軔失效，緊急緊軔只能將列車減速至約20公里/小時，周口店站決定將失控的列車溜進貨場，將停放的三節敞車撞毀後機車脫軌，沒有造成人員傷亡，機車經過修復後恢復運轉[44]。

2008年12月19日，東風4型0002號機車根據鐵道部電報令報廢；報廢后封存於豐臺機務段儲備廠中。2012年9月7日，豐臺機務段開始將該機車進行整修並恢復到可運用狀態，期間使用東風4B型6223號機車的主要零部件進行修復。機車經修復後存放於豐臺機務段內的毛澤東號機車展覽館作靜態展示[45]。

重大事故[編輯]

  • 1976年1月30日凌晨3時45分，濟南鐵路局濟南機務段的東風4型2015號機車，在濟南站準備與從北京開往上海的121次旅客列車拖車，司機由第一司機室轉到第二司機室駕駛時忘記關閉切換閥，機車接近列車時司機嘗試使用小閘制軔，發現制軔失靈致使與停留列車相撞，事故造成機車小破1台、客車大破1輛、小破1輛，旅客輕傷3人，列車晚點1時50分鐘。
  • 1981年9月10日，烏魯木齊鐵路局哈密機務段的東風4型0277號機車，牽引從尾亞開往煙墩的4021次貨物列車經由蘭新鐵路運轉，在景峽站停車加掛K13型石碴車5輛。列車從景峽站開車後超速行車，列車帶閘通過思甜站和翠嶺站後制軔失效，列車衝出安全線65公尺，機車及機後4輛脫軌。事故造成機車小破1台，貨車報廢1輛，大破3輛[46]。
  • 1987年11月19日凌晨2時03分，上海鐵路局萍鄉機務段的東風4型0350號機車，牽引1310次貨物列車經由浙贛鐵路運轉。由於司機及副司機兩人擅自關閉了俗稱三大件的三項安全設備（機車自動停車裝置、車載號誌裝置和列車無線調度電話裝置）後打瞌睡，當列車行駛至廣州鐵路局管內五里墩至羊石間的K928號誌站時，列車冒進停車號誌機後衝出安全線土擋，構成列車顛覆行車重大事故。事故導致機車中破1台、貨車報廢7輛、大破1輛、中斷行車4小時52分。事故責任者分別受到刑事和行政處分[47]。
  • 1987年12月25日晚上10時56分，鄭州鐵路局江岸機務段的東風4型0143號機車牽引1959次貨物列車進入安衛鐵路林徐站停車後，副司機湯志勇用檢驗錘打傷添乘的運轉車間副主任李高眾、學員郭漢生，及車站助理值班員王建國，自行摘開機車與車輛聯掛的連結器，駕駛機車闖過顯示紅燈的出站號誌機進入正線區間，高速行駛至安陸站外與停留在站外的1969次貨物列車尾部相撞後起火，構成列車衝突重大事故。事故造成湯志勇及1969次列車運轉車長當場死亡，機車報廢1台，守車報廢1輛，貨車報廢2輛、大破2輛、中小破各2輛，中斷行車18小時24分，直接經濟損失156餘萬元人民幣[48]。
  • 1989年3月23日晚上10時29分，廣州鐵路局懷化機務段的東風4型0021號機車牽引814次貨物列車經由湘黔鐵路運轉，準備進酒店塘站停車交會由上海開往重慶的71次特快旅客列車，由於列車機後第8位車輛的折角塞門被人關閉，致使列車制軔失效，列車冒進酒店塘站3道出站號誌機，進入安全線後衝出土擋，機車及機後第1～5位車輛顛覆，機後第6位車輛前轉向架脫軌。晚上10時29分，正在進站的71次列車發現前方事故但停車不及，與侵線的814次列車機後第4位車輛發生側面衝突，構成旅客列車衝突重大事故。事故造成機車小破1台、客車小破2輛、貨車報廢2輛、中破3輛、小破1輛，中斷湘黔線正線行車10小時[49]。
  • 1991年6月13日清晨4時27分，濟南鐵路局濟南機務段的東風4型0528號機車，牽引由北京開往蘇州的109次直通旅客快車經由津浦鐵路運轉。當列車運轉至新馬橋至曹老集間K817+300處，由於司機和副司機兩人同時打盹睡覺，致使列車以90公里/小時的速度越過顯示紅燈的閉塞分區，與前方正在慢行等待號誌的1329次貨物列車追撞衝突。事故造成109次列車副司機當場死亡，司機1人、列車員5人、旅客22人受傷，本務機車中破、客車報廢1輛、小破1輛，貨車報廢3輛、中破1輛、小破1輛，中斷津浦線上行正線2小時10分，下行正線15小時31分[50]。
  • 1998年1月22日晚上8時53分，廣州鐵路集團廣州機務段的東風4型0023號機車，開5018次單機由廣州東站開出往廣州站方向，當機車行駛至廣深上行線廣州東至廣州間K5+375M處，左側路塹突然發生大面積滑坡，導致鐵路路基拱起變形，司機發現後採取緊急緊軔但停車不及，導致機車脫軌顛覆並侵入下行線。與此同時，由廣州站開出0625次回送臨客列車行經事故地點（廣州鐵路集團廣州機務段的東風4型0229號機車牽引），列車停車不及與脫軌的東風4型0023號機車發生側面衝突。事故造成1人死亡、2人重傷、2人輕傷，機車報廢1台、大破1台，車輛小破2輛，中斷廣深上行線行車158小時13分鐘，上行線行車12小時38分鐘[51]。
  • 1998年5月18日凌晨1時13分，鄭州鐵路局武昌南機務段的東風4型0770號機車牽引8833次貨物列車經由京廣鐵路運轉，當列車以37公里/小時的速度行駛至雲溪至岳陽北之間K1413+600處，由於該處鋼軌連接夾板和扣件被人為拆卸破壞，列車駛經該處後隨即脫軌，機後第1～7位車輛脫軌顛覆，機後第8位車輛前轉向架脫軌，事故造成機車小破1台、貨車報廢1輛、大破2輛、小破1輛，中斷京廣線下行正線行車12小時05分鐘[52]。
  • 2001年4月7日下午2時27分，烏魯木齊鐵路局烏魯木齊機務段的東風4型0175號機車，牽引30181次貨物列車經由蘭新鐵路運轉。當列車行駛至鐵泉至珍珠泉間K36+515M處時，遭遇吐魯番地區颳起的強風，機後21節車廂被強風吹翻或脫軌，中斷行車47小時55分鐘，構成鐵路行車重大事故[53]。
  • 2006年11月19日下午5時50分，鄭州鐵路局洛陽機務段的東風4型0407號機車，牽引22020次貨物列車經由焦柳鐵路運轉。當列車行駛至南陽至蒲山店站之間，由於二號通風機電機環火放電，電弧從電機出風口竄出，引燃通風帆布罩導致火災。司機發現機械間冒煙後隨即停車，使用車上滅火器撲救不果。下午6時20分，南陽市消防支隊四輛消防車接報到場，於下午7時16分將火撲滅。事故造成機車司機室及機械間部分設備燒毀，中斷焦柳線行車1小時25分鐘[54]。

車輛保存[編輯]

現存中國鐵道博物館的東風4型0001號機車

大眾文化[編輯]

參看[編輯]

注釋[編輯]

  1. ^ 汽缸直徑250公釐，活塞行程270公釐。
  2. ^ 汽缸直徑240公釐，活塞行程220公釐。
  3. ^ 汽缸直徑240公釐，活塞行程280公釐。
  4. ^ 1970年7月1日，鐵道部、交通部和郵電部的郵政部分合併組成新的交通部。
  5. ^ 第二代國產機車柴油機包括兩種高速柴油機（為東方紅3型柴油機車配套的12V180ZL型柴油機，為東方紅4型柴油機車配套的16V200ZL型柴油機）及兩種中速柴油機（為北京型柴油機車配套的12V240ZJ型柴油機，為東風4型柴油機車配套的16V240ZJ型柴油機）。
  6. ^ 1969年，由於生產布局調整和發展需求的原因，牽引電機組的設計工作由湘潭電機廠轉交田心電力機車工廠，同時新建為內燃機車生產配套電機和電子控制設備的永濟電機廠。
  7. ^ 豐臺機務段的ND4型柴油機車在1979年的每十萬公里機破率為0.56件、臨修率為2.7件。
  8. ^ 北京鐵路局機調命令11059：根據鐵道部運裝機運電〔2008〕1973號電報，豐臺機務段DF4型0092、0316、0337、0437、0452、0475、0543、0541、0650、0690、0710號；懷柔北機務段DF4型0041號，計12台贈送朝鮮。機車按運用狀態移交。中國鐵路使用的機車自動號誌、列車無線調度通訊設備、LJK、空調、揚聲警示裝置等設備拆除，並將司機室恢復出廠狀態。對機車內外進行重新噴漆，按最低一級保養程範圍和相應工藝標準做一次整修，機車配件及隨車工具、備品要齊全完好。 以上事宜須於2008年7月30日前完成，具體回送由路局統一安排。交接完了後，發電報報路局機調取消機車配屬。
  9. ^ 因考慮到東風4型機車作為幹線機車使用，司機控制器手柄大多數時候都在第8檔或以上。
  10. ^ 早在1971年，為了改善長征型燃氣輪機車的恆功率特性控制，中國已經初步研製了一套電子恆功率勵磁控制系統。

參考文獻[編輯]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 李炳華. 东风4系列机车的研制与发展. 《內燃機車》 (大連: 大連機車研究所). 1995年3月, 253: 4–17. ISSN 1003-1820. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 大連機車車輛工廠廠志編纂委員會. 《鐵道部大連機車車輛工廠志》. 大連: 大連出版社. 1993. ISBN 7805559635. 
  3. ^ 才鐵軍. 《中国铁路40年 1978-2018》. 北京: 中國言實出版社. 2018: 138. ISBN 9787517127178. 
  4. ^ Chliche B. L. BB 67036 première locomotive diesel électrique de grande puissance équipée de la transmission triphasé-continu. La Vie du Rail (Paris: La Vie du Rail). 1965-03-09, 995: 3–11. ISSN 0042-5478 （法語）. 
  5. ^ 鐵道部鐵路工業系統內燃機車技術情報交流網. 《国外内燃机车概况》. 北京: 人民鐵道出版社. 1979. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 國林. 《心系大动脉》. 北京: 中國鐵道出版社. 2000: 446-490. ISBN 9787113039912. 
  7. ^ 中國科學技術協會. 《中国科学技术专家传略 工程技术编 交通卷》. 北京: 中國鐵道出版社. 1995. ISBN 9787113015053. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 工廠簡史編委會. 《大连机车车辆厂简史 1899-1999》. 北京: 中國鐵道出版社. 1999. ISBN 9787113033255. 
  9. ^ 遲興國. 《中国北车集团大连机车研究所志: 1922-2003》. 北京: 中國鐵道出版社. 2005. ISBN 9787113063153. 
  10. ^ 10.0 10.1 張治中. 《中国铁路机车史》. 濟南: 山東教育出版社. 2007. ISBN 9787532853922. 
  11. ^ 《中國鐵路機車車輛工業五十年》編纂委員會. 《中国铁路机车车辆工业五十年 1949—1999》. 北京: 中國鐵道出版社. 1999. ISBN 9787113034283. 
  12. ^ 天津機車車輛機械工廠、大連熱力機車研究所. 世界水平的45GP802型新中速柴油机增压器试制成功. 《鐵道機車車輛》 (北京: 鐵道車輛聯合編輯委員會、機車車輛工藝聯合編輯委員會). 1969-10: 57–61. 
  13. ^ 孔令文. 《逝波集: 交通大学机械工程系1943级同学回忆录》. 1999: 117-155. 
  14. ^ 14.0 14.1 中國電器工業發展史編輯委員會. 《中国电器工业发展史: 专业卷. 用电设备. 二》. 北京: 機械工業出版社. 1990年: 279-282. ISBN 9787111020288. 
  15. ^ 中國鐵道博物館. 《图说中国铁道博物馆珍贵文物 第1辑》. 北京: 中國鐵道出版社. 2014: 139-142. ISBN 9787113186210 （中文（簡體））. 
  16. ^ 全国最大的内燃机车生产基地. 大連日報. 2009-09-14 [2011-10-15]. （原始內容存檔於2019-07-19）. 
  17. ^ 17.0 17.1 17.2 趙燠南. 东风4型内燃机车的发展和展望. 《鐵道科技動態》 (北京: 鐵道部科學技術情報研究所): 5–8. ISSN 1001-683X. 
  18. ^ 18.0 18.1 18.2 陳樹剛. 《岁月如歌 中国南车集团资阳机车厂40年 1966-2006》. 北京: 中國鐵道出版社. 2006. ISBN 7113074901. 
  19. ^ 中國技術成果大全編輯部. 中国技术成果大全 1987-1988 第2册. 北京: 中國技術成果大全編輯部. 1987: 404. 
  20. ^ 郎鍾騋. 谈东风4型内燃机车. 《內燃機車》 (大連: 大連熱力機車研究所). 1980-04, (4): 1–4. ISSN 1003-1820. 
  21. ^ 21.0 21.1 21.2 鐵道部運輸局裝備部. 《中华人民共和国铁路机车概要》. 中國: 中國鐵道出版社. 2009. ISBN 9787113091330. 
  22. ^ 完整回顾431建厂这50年，这是一份属于所有资阳人的共同情怀和记忆.... 資陽九曲河門戶網. 2016-10-19 [2017-10-01]. [永久失效連結]
  23. ^ 韓寶仁. 资阳内燃机车工厂试制出第一台东风4型内燃机车. 《內燃機車》 (大連: 大連機車研究所). 1984年3月. ISSN 1003-1820. 
  24. ^ 李德俊、丁強. 加装重联装置及电阻制动的东风4 0642号和0643号机车试验情况简报. 《內燃機車》 (大連: 大連機車研究所). 1984-04. ISSN 1003-1820. 
  25. ^ 李啟三. 我国内燃机车电阻制动现状和今后研制的方向. 《內燃機車》 (大連: 大連機車研究所). 1984-03, 5: 45–48, 62. ISSN 1003-1820. 
  26. ^ 湯百華. 《中国铁道科学研究院编组站自动化论文集 1979-1992》. 北京: 中國鐵道出版社. 1993. ISBN 7113015182. 
  27. ^ 國分隼人. 将軍様の鉄道 北朝鮮鉄道事情. 東京: 新潮社. 2007. ISBN 9784103037316 （日語）. 
  28. ^ 唐山機車車輛廠廠志編審委員會. 《唐山机车车辆厂志: 1881-1992》. 北京: 中國鐵道出版社. 1999. ISBN 7113033725. 
  29. ^ 四方機車車輛廠史志編纂委員會. 《四方机车车辆厂志 （1900-1993）》. 濟南: 山東畫報出版社. 1996. ISBN 9787806031032. 
  30. ^ 30.0 30.1 30.2 30.3 劉達德. 《东风4型内燃机车结构和原理》. 北京: 中國鐵道出版社. 1981. 
  31. ^ 株洲鐵路機械學校. 《东风4型内燃机车》. 株洲: 株洲鐵路機械學校. 1977. 
  32. ^ 32.0 32.1 大連機車車輛工廠技術科. 东风4型内燃机车（上）. 《內燃機車》 (大連: 大連熱力機車研究所). 1975-05: 1–41+50–62. ISSN 1003-1820. 
  33. ^ 33.0 33.1 《內燃機車》編輯部. 东风4型内燃机车. 《內燃機車》 (大連: 大連熱力機車研究所). 1979-05: 232–33. ISSN 1003-1820. 
  34. ^ 大連機車車輛工廠. 《东风4型内燃机车运用保养须知》. 北京: 人民鐵道出版社. 1979: 13-15. 
  35. ^ 張錦崇、唐松柏. 风沙地带内燃机车运用情况调查与分析. 《鐵道機車車輛》 (北京: 鐵道部科學研究院): 37–38. ISSN 1008-7842. 
  36. ^ 董景瑜、鞏堅珩、張文祥. 柴油纸质滤芯在东风4型内燃机车上的应用. 《內燃機車》 (大連: 大連內燃機車研究所): 39–41. ISSN 1003-1820. 
  37. ^ 37.0 37.1 37.2 37.3 37.4 大連機車車輛工廠技術科. 东风4型内燃机车（下）. 《內燃機車》 (大連: 大連熱力機車研究所). 1975-06: 1–63. ISSN 1003-1820. 
  38. ^ 西南交通大學. 《内燃机车电力传动》. 北京: 人民鐵道出版社. 1976: 90. 
  39. ^ 大連熱力機車研究所、西南交通大學內燃機車教研組. 《内燃机车基本知识》. 北京: 人民鐵道出版社. : 223. 
  40. ^ 朱欣全. 从进口内燃机车配件攻关成果看我们的技术进步. 《內燃機車》 (大連: 大連內燃機車研究所). 1985-03, 3: 1–4. ISSN 1003-1820 （中文（簡體））. 
  41. ^ 41.0 41.1 鐵科院機輛所電調恆功研究組. 东风4内燃机车新型电子恒功率控制系统. 《鐵道部科學研究院論文集（鐵路電氣化專輯）》 (北京: 鐵道部科學研究院). 1980, 4: 104–110. 
  42. ^ 中國鐵道博物館. 《图说中国铁道博物馆珍贵文物 第2辑》. 北京: 中國鐵道出版社. 2014: 120-122. ISBN 9787113186210. 
  43. ^ “毛泽东号”机车车徽. 人民鐵道報. 2014-02-10 [2020-08-16]. （原始內容存檔於2021-07-17）. 
  44. ^ 《北京鐵路局年鑑》編輯委員會. 《北京铁路局年鉴 2002》. 北京: 北京鐵路年鑑社. 2002. 
  45. ^ 第六代“毛泽东号”机车开始运行 盘点六代毛泽东号机车. 觀察者網. 2014-12-26 [2020-08-16]. （原始內容存檔於2017-09-21）. 
  46. ^ 《烏魯木齊鐵路局志》編委會. 《乌鲁木齐铁路局志》. 北京: 中國鐵道出版社. 2006. ISBN 7113063152. 
  47. ^ 傅金土. 《江西省铁路志》. 北京: 中共中央黨校出版社. 1994: 253. 
  48. ^ 鄭州鐵路局. 《郑州铁路年鉴1988》. 鄭州: 鄭州鐵路局. 1988: 195. 
  49. ^ 丁圻堮. 《中国铁路安全志 1876-2011》. 上海: 上海交通大學出版社. 2012: 358. ISBN 9787313084583. 
  50. ^ 王育才. 《山东省志 铁路志 1986-2005》. 濟南: 山東人民出版社. 2006: 320-321. ISBN 9787209047043. 
  51. ^ 鐵道部運輸局基礎部. 《十年全路工务行车重大、大事故分析》. 北京: 中國鐵道出版社. 2000. ISBN 7113037879. 
  52. ^ 潘浚源. 《广州铁路（集团）公司年鉴 1999》. 北京: 中國鐵道出版社. 1999: 49. ISBN 7113035361. 
  53. ^ 特大沙尘暴致使新疆部分铁路运输一度中断. 新浪新聞. 2001-04-09 [2020-08-17]. （原始內容存檔於2005-03-30）. 
  54. ^ 鐵路公安特色教材編寫委員會. 《铁路消防教程》. 北京: 中國人民公安大學出版社. 2009: 111. ISBN 9787811394818. 
  55. ^ 中國鐵道博物館. 《图说中国铁道博物馆珍贵文物 第1辑》. 北京: 中國鐵道出版社. 2014: 40-43. ISBN 9787113186210. 
  56. ^ 山东：火车“开进”职业学院 霸气十足进课堂. 人民網. 2016-01-11 [2020-07-22]. （原始內容存檔於2020-07-22）. 
  57. ^ 登場人物紹介 まいてつ Last Run!!. Lose. [2020-08-02]. （原始內容存檔於2021-07-24）. 
  58. ^ 《爱上火车-Last Run!!-》发售日公布！动画版正式公开！. Steam新聞. 2019-12-28 [2020-08-02] （中文（中國大陸））. 

外部連結[編輯]

維基共享資源上的相關多媒體資源：東風4型內燃機車
 
液力傳動
國鐵車型
工礦車型
電力傳動
國鐵車型
工礦車型
取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=东风4型内燃机车&oldid=82207613」