東方紅 1 型內燃機車

東方紅 1 型內燃機車，原稱衛星型內燃機車、NY1 型內燃機車，是中國鐵路使用的內燃機車車型之一，也是中國第一代液力傳動內燃機車的代表車型。衛星型內燃機車是由青島四方機車車輛廠於 1958 年開始設計、1959 年試製成功的液力傳動幹線客運內燃機車，經過多次試驗和改進後於 1965 年進行了整圖和定型設計，於 1966 年定名為東方紅 1 型內燃機車並投入批次生產，至 1972 年停產為止共生產 106 臺。東方紅 1 型內燃機車曾經配屬北京機務段、廣州機務段和靈丘機務段，1977 年以後除了北京機務段留有 5 臺機車用於專運外，其餘機車全部集中配屬於山海關機務段，成為當時津山鐵路、沈山鐵路的主力客運機車。

東方紅 1 型內燃機車是採用雙機組設計液力傳動內燃機車，早期生產的機車裝有兩臺 910 馬力的 12V175Z 型四衝程高速柴油機（部分機車裝用 12V180Z 型高速柴油機），機車構造速度為 140 公里 / 小時。從 1968 年生產的 4275 號機車開始改用兩臺 1050 馬力的 12V175ZL 型柴油機，機車構造速度為 120 公里 / 小時。機車上並裝有兩套功率各為 1000 馬力的 SF3010-1 型多迴圈圓式液力傳動裝置。

發展歷史

1.1 開發背景

1950 年代，中國開始踏上鐵路牽引動力內燃化和發展國產內燃機車的道路。1956 年 8 月，由鐵道部鐵道科學研究院編制的中國首個鐵路科技發展規劃 ——《1956 年 —1967 年鐵道科學技術發展遠景規劃》在全國鐵道科學工作會議上討論透過，指出 “技術政策的中心環節是牽引動力改革，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”，從此確定了牽引動力改革的方向。1956 年至 1958 年，第一機械工業部機車車輛研究所、鐵道部鐵道科學研究院展開一系列的課題研究，透過技術人員的培養和技術資料的研究，初步掌握了內燃機車的工作原理、設計方法和試驗方法，完成了發展內燃機車的前期準備工作。

1958 年起，在大躍進運動形勢的推動下，鐵道部各主要機車製造和修理工廠紛紛掀起 “爭取生產內燃機車” 的熱潮，包括長辛店機車車輛工廠試製的建設型內燃機車、大連機車車輛工廠試製的巨龍型內燃機車、戚墅堰機車車輛工廠的先行型內燃機車。在上述這幾種電力傳動內燃機車當中，除了仿製蘇聯 TE3 型機車的巨龍型內燃機車以外，建設型內燃機車和先行型內燃機車都在動力與傳動裝置的配套上遇到了困難。由於中國當時動力機械工業的大型電機制造能力和技術水平還比較落後，無法提供與機車柴油機轉速和功率相匹配的發電機，建設型內燃機車和先行型內燃機車只能在柴油機和發電機之間增設一個減速齒輪箱。四方機車車輛廠在著手設計時也遇到同樣障礙後，根據 “液力傳動和電力傳動並舉” 的方針，決定冒著風險採用液力傳動技術。

1.2 研製過程

1958 年 6 月，四方機車車輛廠與大連機車車輛研究所、上海交通大學、集寧機務段等組成聯合設計組，開始研製東風型液力傳動雙層摩托列車。1958 年 7 月 8 日，戚墅堰機車車輛工廠與四方機車車輛廠、上海鐵路局、上海交通大學、上海柴油機廠、無錫柴油機廠、上海電機廠等單位在上海市成立了內燃機車協作組，經過協商後決定由戚墅堰機車車輛工廠與上海交通大學、上海鐵路局、無錫柴油機廠、上海電機廠等單位共同研製 2000 馬力電傳動內燃機車 (先行型內燃機車)，而四方機車車輛廠與上海柴油機廠等單位負責研製 2000 馬力液力傳動內燃機車 (衛星型內燃機車)。1958 年 7 月 18 日，四方機車車輛廠完成了東風型摩托列車組的設計工作，並立即著手研製衛星型內燃機車。1958 年 10 月，在大連機車車輛研究所、鐵道部科學研究院、上海交通大學、北京工業學院等單位共同協作下，四方機車車輛廠完成了機車圖紙設計並投入試製。

1959 年 3 月 25 日，大連機車車輛研究所負責設計試製的液力傳動裝置開始進行臺架試驗。1959 年 4 月 10 日，第一臺原型車在四方機車車輛廠試製成功，以具有大躍進時代色彩的 “衛星型” 命名，車型代號 NY1，其中 “N” 代表內燃機車、“Y” 代表液力傳動、“1” 代表第一種型號。衛星型機車是 2000 馬力的液力傳動幹線客運內燃機車，許多方面均借鑑自當時手執液力傳動技術牛耳的聯邦德國，尤其柴油機及傳動裝置參考了德國聯邦鐵路 V200 型柴油機車。機車裝用兩臺 1000 馬力的 12V175 型高速四衝程柴油機，由上海柴油機廠、上海內燃機研究所、上海交通大學、無錫動力機廠共同試製，是德國戴姆勒 - 賓士 MB 820 Bb 型柴油機的仿製產品。而傳動系統則採用了模仿福伊特的多迴圈圓液力傳動裝置。當時在關於液力傳動裝置型式結構的選用問題上曾經有一場爭論，應選用福伊特的多迴圈圓結構還是邁巴赫的米基德羅型單迴圈圓複合式結構，由於福伊特多迴圈圓結構相對簡單、維護方便，且換檔時對牽引力影響較小，而最終決定採用福伊特型液力傳動裝置。

1959 年 4 月 14 日，衛星型內燃機車（NY1-0001）在膠濟鐵路四方站至藍村站之間進行第一次試執行；同年 5 月 15 日，機車完成第二次試執行後返廠解體檢查，並對液力傳動裝置進行可靠性試驗和各項改進。1959 年 5 月至 6 月，全蘇鐵道運輸科學研究院內燃機車研究所所長（Н. А. Фуфрянский）訪華，參加了 TE1G 型煤氣內燃機車的試驗總結及衛星型柴油機車的設計審查。同年 6 月初，四方機車車輛廠就衛星型機車的試製召開了會議，富弗良斯基發表講話並指出中國研製液力傳動內燃機車的速度出乎他的意料，不僅技術上達到了當時世界先進水平，而且培養了大批液力傳動內燃機車設計與製造方面的技術人員。

1959 年 10 月國慶節期間，衛星型柴油機車與戚墅堰機車車輛工廠的先行型柴油機車、大連機車車輛工廠的巨龍型柴油機車、株洲機車車輛工廠的韶山型電力機車一同前往在北京展覽館展出，並於同年 12 月參加第二次全國工業交通展覽會。1959 年 11 月 12 日，時任全國人大常委會副委員長、中國科學院院長郭沫若前往北京環形鐵道視察這幾種新機車並親自題詩祝賀：“電掣風馳今在眼，巨龍追逐衛星奔。韶山初見星星火，此日已經燎大原”。在大躍進運動期間倉促上馬的幾種內燃機車，由於設計經驗不足和製造工藝落後，這幾種機車的效能和質量均不盡如人意。經過多年的試驗改進後，只有巨龍型和衛星型得以定型並投入批次生產，也就是後來的東風型內燃機車和東方紅 1 型內燃機車。而建設型和先行型機車僅經過初步試驗，而未能投入批次生產和正式使用。

1.3 試驗改進

1960 年，NY1-0001 號機車已經試執行 3600 餘公里，後來由於柴油機曲軸發生裂紋而中斷試驗。1961 年，四方機車車輛廠根據第一臺機車的試驗結果，採用了經過改進的液力傳動裝置和中間齒輪箱等，試製了第二臺衛星型機車（NY1-0002 號機車）。NY1-0002 號機車出廠後經過多次執行試驗，最高試運速度達到 100 公里 / 小時（設計構造速度為 140 公里 / 小時，因受線路條件限制，沒有試驗更高速度），柴油機最大運用功率達 800 馬力（設計為 1000 馬力），液力傳動裝置效率達 0.81（設計為 0.86），雖然尚未完全達到設計指標，但機車運作情況良好。1961 年至 1962 年期間，為了挽救大躍進造成的機車車輛大量失修的局面，鐵道部要求機車車輛工廠 “由造轉修”，集中力量進行機車車輛養護維修工作，這段時間的內燃機車研製工作進展亦較為緩慢。

1963 年 8 月，隨著鐵路機車車輛失修狀況開始有了明顯好轉，為了組織內燃機車和電力機車的生產會戰，鐵道部機車車輛工廠管理總局會同國家計委、國家經委、國家科委、一機部、三機部、五機部等部委，成立了 “大功率牽引動力內燃化、電氣化領導小組”，以解決內燃機車和電力機車的選型、定點、配套、協作等問題，目標是在兩三年內達到批次生產的水平。同時，國家經委並將內燃機車和電力機車列為國家新產品試製重點專案。1963 年 9 月，國家計委、國家科委、鐵道部、鐵科院的領導以及有關的主要工程技術人員等前往青島，對四方機車車輛廠試製液力傳動柴油機車的情況作了實地考察，並在膠濟鐵路青島至濟南區間參加了一次執行試驗。考察結束後，領導小組向副總理薄一波、聶榮臻呈交的報告中，明確提出 “首先應發展內燃牽引，而發展內燃牽引，必須在繼續研究試製電力傳動內燃機車的同時，大力研究試製液力傳動內燃機車”。

為了解決衛星型機車的柴油機供應問題，領導小組決定先從西德進口少量高速柴油機，以便在國產柴油機未定型生產前，使用進口柴油機試驗液力傳動裝置及車體結構等；同時，加快四方機車車輛廠的 12V175Z 型柴油機的試製工作，為日後的生產做好準備；抓緊上海柴油機廠 12V180Z 型柴油機的定型工作，爭取在 1965 年定型投產。1964 年，四方機車車輛廠根據領導小組提出的機車選型方案，研製了紅星型液力傳動調車柴油機車，作為研製液力傳動幹線柴油機車的練兵產品。1965 年，四方機車車輛廠建成了內燃機車綜合試驗檯、大功率試驗檯和小功率試驗檯，併成功試製了工廠第一臺 12V175Z 型柴油機。年內，四方機車車輛廠改進了衛星型機車的司機室鋼結構和隔音減震裝置，先後生產了 NY1-0003、NY1-0004 號兩臺衛星型機車，其中 NY1-0003 號機車裝用了從西德訂購的 MB 820 Bb 型柴油機，而 NY1-0004 號機車則裝用四方機車車輛廠自己製造的 12V175Z 型柴油機。

1.4 定型投產

四方機車車輛廠對衛星型內燃機車進行了多年的反覆試驗及改進之後，先後解決了液力傳動裝置換檔不靈、油溫過高、變矩器效率過低等問題，於 1966 年完成了第三次調整設計方案並上報鐵道部要求鑑定。與此同時，文化大革命開始之後多種鐵路機車都改取富有 “革命” 氣息的名稱，衛星型內燃機車亦改稱為東方紅 1 型內燃機車，自此掀開了中國鐵路以 “東方紅” 命名的液力傳動內燃機車家族的生產歷史。根據鐵道部工業總局的指示，四方機車車輛廠於 1966 年下半年停止生產蒸汽機車，開始批次生產已定型的東方紅 1 型內燃機車，機車車號序列從 4205 號開始，而之前生產的四臺機車的車號也更改為 4201～4204。1972 年 5 月，隨著新一代的東方紅 3 型內燃機車研製成功，東方紅 1 型柴油機車亦宣告停產。從 1958 年到 1972 年，四方機車車輛廠生產了共 106 臺東方紅 1 型內燃機車（4201～4306）

與在 1966 年之前試製的衛星型內燃機車相比，正式定型的東方紅 1 型內燃機車在車體結構和傳動裝置都有所變化。動力裝置主要採用四方機車車輛廠製造的 12V175Z 型柴油機，少量機車裝用上海柴油機廠提供的 12V180Z 型柴油機；為了提高柴油機的可靠性和使用壽命，將柴油機最大運用功率由 1000 馬力降至 910 馬力。此外，又重新設計了司機室外形，取代了之前使用的流線型車頭，既簡化了結構和生產過程，又改善乘務員嘹望條件，同時令司機室空間更為寬敞。傳動裝置採用經過改進的 SF3010-1 型液力變速箱，當中的液力變扭器型號也在生產過程中經歷多次變更。從 1968 年生產的 4275 號機車開始，又改用帶中冷器的 12V175ZL 型柴油機，最大運用功率提高至 1050 馬力，機車最高速度從 140 公里 / 小時降至 120 公里 / 小時。

1.5 運用歷史

1966 年 9 月，東方紅 1 型 4203 號機車首先配屬北京鐵路局北京機務段投入運用。1968 年，錦州鐵路局山海關機務段開始從蒸汽機車貨運段向內燃機車客運段過渡，同年 7 月 20 日配屬首批 5 臺東方紅 1 型內燃機車，擔當津山鐵路的旅客列車牽引任務。1971 年，北京機務段和山海關機務段的東方紅 1 型內燃機車配屬數量已經分別達到 29 臺、56 臺。從 1970 年代起至 1980 年代初，東方紅 1 型內燃機車曾經是津山鐵路和沈山鐵路的主力客運機車，主要牽引北京站經由津山鐵路天津站至瀋陽站區段的旅客列車、國際列車以及領導人專列，通常採用雙機聯掛。

1970 年 10 月 1 日，廣州鐵路局廣州機務段配屬東方紅 1 型內燃機車，用於牽引廣深鐵路廣州站至深圳站間的旅客列車，到 1972 年廣州機務段配屬東風型內燃機車後，東方紅 1 型內燃機車全部調往其他路局。1971 年，隨著京原鐵路建成通車，太原鐵路分局靈丘機務段投入使用，同年配屬東方紅 1 型內燃機車 3 臺，至 1972 年增加到 9 臺，擔當靈丘站至原平站間客貨列車牽引任務。1976 年，靈丘機務段增配新造的東風 4 型內燃機車，該段的東方紅 1 型內燃機車調往山海關機務段。

1977 年，北京機務段開始大量配屬北京型內燃機車，除了用於牽引專列的 5 臺機車仍然留在北京機務段，其餘的東方紅 1 型內燃機車全部集中配屬山海關機務段。截至 1978 年末，扣除已報廢的 6 臺機車（4201～4204、4209、4210），山海關機務段配屬東方紅 1 型機車共 95 臺。當時，除了山海關站經由津山鐵路天津站至至濟南站區間的三對交路由 NY7 型內燃機車擔任外，山海關機務段的其餘機車交路全部由東方紅 1 型內燃機車擔任，包括山海關站至瀋陽站、北京站、彰武站的所有旅客列車。機車的架修、定修任務由山海關機務段擔負，而廠修則是在瀋陽機車車輛廠進行。東方紅 1 型內燃機車經過長期的運用考驗，機務部門普遍認為該型機車設計合理、維護簡便，也很少發生故障。據山海關機務段的統計數字，1970 年至 1981 年東方紅 1 型機車的臨修率為每十萬公里 3.3 件，1979 年至 1981 年的機破率僅為每十萬公里 0.007 件。

1987 年 3 月，鐵路部開始將東風 4B 型內燃機車配屬給山海關機務段。鑑於當時瀋陽鐵路局所管轄的許多幹線仍然採用蒸汽機車牽引，因此將淘汰下來的東方紅 1 型內燃機車調往其他機務段使用，包括錦州機務段、梅河口機務段、通化機務段、通遼機務段等。1987 年，通遼機務段配屬 30 臺東方紅 1 型內燃機車，擔當通霍鐵路煤炭列車的牽引任務。1989 年 4 月起，東方紅 1 型機車配屬通化機務段和臨江機務折返段，投入鴨大鐵路渾江站至臨江站區段運用。同年，大連機務段配屬東方紅 1 型內燃機車，用於牽引金莊鐵路、旅順支線的客貨列車，替換建設型蒸汽機車。1989 年，東方紅 1 型內燃機車正式全面退出沈山鐵路，1998 年，東方紅 1 型內燃機車全部停運報廢。

技術特點

2.1 總體佈置

東方紅 1 型柴油機車是幹線客運用的液力傳動柴油機車，按照雙機聯掛運用條件設計，需要時也可單機使用。機車採用單司機室的桁架式側壁承載車體，車體由底架、側牆、端牆、車頂、車頭等鋼結構焊接而成。側牆採用壓根鋼板製成以提高剛度。車體後端設有端門和透過臺，以便雙機連掛時供司機通行。

司機室位於車體前端，當兩臺機車重聯連掛使用時，可由任一機車的司機室操縱機車。4201～4204 號機車採用整體圓弧過渡的流線型車頭，前窗玻璃採用兩塊有機玻璃製成。4205 號以後的量產車採用了重新設計的車頭外形，結構和製造比原來的流線型車頭簡單，並在車體長度不變的條件下使司機室更加寬敞；前窗改用雙層鋼化玻璃以提高安全性，並加大了前窗和側窗尺寸以便嘹望。

動力室位於司機室後部，內裝有兩套完全相同、對稱佈置，而又相互獨立的動力傳動裝置，亦可根據需要使用其中一套進行牽引作業，每套動力機組包括一臺柴油機及一組液力傳動裝置。動力室內靠近車體中部位置設有散熱器和冷卻風扇，風扇由液力傳動箱輸出軸經萬向軸驅動。除此之外，動力室內還裝有空氣壓縮機、冷卻水泵、輔助發電機、傳動油熱交換器、燃油濾清器、燃油預熱器、預熱鍋爐等輔助裝置。動力室車頂部分設有可拆式頂蓋，以便檢修和吊裝柴油機等大型部件。燃油箱設置於車體下方兩臺轉向架之間。4201～4204 號機車在動力室尾端設有總風缸和廁所，而 4205 號以後的量產車則取消了廁所，總風缸移至車底。

2.2 柴油機

4201～4202 號機車裝用上海柴油機廠製造的 12V175Z 型柴油機，4203 號機車裝用從西德訂購的梅賽德斯 - 賓士 MB 820 Bb 型柴油機，4204～4274 號機車大多裝用四方機車車輛廠製造的 12V175Z 型柴油機，當中亦有少數機車裝用上海柴油機廠製造的 12V180Z 柴油機。4275～4305 號機車裝用四方機車車輛廠製造的 12V175ZL 型柴油機。4306 號機車裝用四方機車車輛廠製造的 12V180ZL 型柴油機，用作線路試驗。

12V175Z 型柴油機是上海柴油機廠、上海內燃機研究所、上海交通大學、無錫柴油機廠、無錫動力機廠於 1959 年共同試製的高速柴油機，這是中國研製國產高速大功率增壓柴油機的開端。該型柴油機是仿製西德的梅賽德斯 - 賓士 MB 820 Bb 型柴油機（即 MTU MB 12 V 493 型柴油機，被廣泛應用於德國聯邦鐵路 V200.0 型柴油機車）。1961 年，經國家經委協調，基本試製成功的 12V175Z 型柴油機轉交鐵道部四方機車車輛廠生產。12V175Z 型柴油機為四衝程、12 氣缸、預燃室式、廢氣渦輪增壓的 V 型高速柴油機，曲軸用銅鉬合金球鐵或全纖維鍛造合金鋼製成，採用廢氣渦輪脈衝增壓系統，裝用天津機車車輛機械廠生產的 35GP602 型增壓器。氣缸直徑為 175 毫米，活塞行程為 205 毫米，氣缸夾角為 60°，額定轉速為每分鐘 1500 轉，標定功率為 1000 馬力（735 千瓦）。在 4201～4204 號機車上的裝車功率為 1000 馬力，在 4205 號以後量產車為 910 馬力。單位燃油消耗率為