东风4D型柴油机车

研制

为了提高铁路运输的竞争能力，中华人民共和国铁道部于1995年6月召开了部长办公会议，确定铁路提速的原则、目标与实施步骤；根据第九个五年计划（1996年至2000年）期间的铁路发展规划，要求到2000年实现“货运重载、客运提速”，提高铁路干线旅客列车的旅行速度，提速区段的快速旅客列车最高速度为140～160公里/小时；并决定在既有干线上进行提速试验，为未来大面积提速进行技术准备。
1996年9月，铁道部决定在1997年4月1日实施中国铁路第一次大面积提速，在京广、京沪、京哈三大干线的提速旅客列车最高运行时速将达到140公里，并要求大连机车车辆厂在东风4B型和东风4C型机车基础上，立即着手研制东风4D型提速客运内燃机车。由于此时已经距离大提速的实施日期仅余下不足七个月，机车研制进度十分紧迫；同年10月，东风4D型机车设计方案通过了铁道部的技术设计审查，随即开始施工设计和试制。1996年12月15日，首台东风4D型客运机车在大连机车车辆厂落成。
东风4D型提速客运机车最高运行速度为145公里/小时，装用了大连厂与英国里卡多公司合作在16V240ZJB/C型内燃机基础上改进开发的16V240ZJD型内燃机，装车功率为2940千瓦，机车标称功率为2425千瓦。走行部牵引电机采用滚动轴承抱轴箱的半悬挂安装方式。当机车牵引大编组客车（1100吨）时，在平直线路上平衡速度为132公里/小时；部分机车上并装有重联装置。早期生产的机车外形与DF4C相同，从DF4D 0151机车起采用新的车顶圆弧外形以降低高速运行时的风阻和噪音，早期生产的机车亦陆续回厂改造。

试验

按照铁道部的安排，首台机车出厂后随即赴北京，由铁道部科学研究院、北京铁路局、大连机车车辆厂合作，先后在京承铁路、京秦铁路进行了机车动力学试验，显示东风4D型机车运行平稳性、曲线通过性能、制动性能良好，最高试验速度达到157.7公里/小时。1997年2月，东风4D型机车在铁道部质检中心内燃机车检验站进行了定置牵引试验。同月，为了尽快满足铁路大提速的需要，东风4D型客运机车在未进行运用考核的情况下迅速投入批量生产。
为了验证东风4D型提速客运机车性能与质量，铁道部质检中心对该型机车及主要部件进行了部级鉴定试验。1997年夏季，铁道部对16V240ZJD型内燃机进行了部级鉴定试验，包括UIC100小时性能试验、ORE360小时耐久性试验。此外，铁道部又选定了于1998年12月投入使用、配属济南铁路局济南机务段的0336号机车作为运用考核试验车，至2000年3月完成了30万公里运用考核，期间并没有因机车质量问题造成机破和临修，且燃油经济性优异。但由于内燃机拆解检验后发现其中一个活塞的铝裙出现严重裂纹，因此铁道部决定改用配属哈尔滨铁路局三棵树机务段的0365号机车作为运用考核机车，至2000年8月完成了30万公里运用考核，拆解检验显示机车各主要部件状态良好。

运用

从1997年2月开始投入批量生产，至2003年停产，大连机车车辆厂累计生产了575台东风4D型提速客运机车，车号为0001～0240、0243～0347、0353～0529、0532～0584。东风4D型提速客运机车是中国铁路第一、二、三次大提速的主型机车之一，于1990年代末大量配属北京、石家庄、天津、上海、长沙、济南、徐州、郑州、沈阳、山海关、三棵树、南京等机务段，并曾经参与陇海铁路、兰新铁路、京广铁路等干线提速试验；例如在1999年8月至9月进行的兰新线提速试验中，时任铁道部副部长刘志军组织带领铁道部、兰州铁路局有关部门，乘坐东风4D型机车牵引的试验列车在张掖至嘉峪关段、嘉峪关至疏勒河段进行运行试验，期间列车最高时速分别达到149公里/小时和153公里/小时。

研制

1998年1月，大连机车车辆厂决定在东风4D型提速客运机车的基础上进行了适应货运机车性能的改造，开发东风4D型货运机车。同年4月试制了两台货运型机车（0241、0242），配属北京铁路局石家庄机务段进行运用考核，主要担当石家庄—德州—济南间的货运牵引任务。鉴于货运型机车使用情况良好，陕西省西延铁路公司于1998年7月向大连机车车辆订购了一台货运型机车（0348），同年9月被命名为“延安号”并投入使用，这也是东风4D型机车首次进入地方铁路市场。1998年11月，经铁道部批准，东风4D型货运机车开始批量生产，同时开始启用4000系的机车编号。

特点

货运型机车与提速客运型机车车主要结构基本相同，主要零部件均能通用互换。根据干线货运的需要，货运型在提速客运型基础上做出了一些改动，包括重新设计了牵引齿轮箱，将牵引齿轮齿数比由68：24改为63：14，最高运行速度调整为100公里/小时，机车起动牵引力、持续牵引力大幅提升到480、341千牛；取消了抗蛇行减振器；加装机车重联装置；牵引电动机的磁场削弱率由客运型的66%改为60%，以扩展机车恒功率速度范围。与东风4B型、东风4C型货运机车相比，东风4D型货运机车的牵引性能有较大提高，内燃机装车功率分别比东风4B型、东风4C型机车高约20%、10%，起动牵引力分别提高了9.88%和11.1%，但燃油消耗率相对较低，且机车可在一级磁场削弱的条件下，在整个运行速度范围（24.5～100公里/小时）内实现恒功率牵引。

运用

从1998年11月起投入批量生产，截至2018年大连机车车辆厂累计生产了394台东风4D型货运机车，车号为0241、0242、0348、1893、4001～4033、4036～4056、4063～4073、4078～4079、4082～4090、4093～4166、4170～4408；其中于2000年落成的1893号机车为“毛泽东号”，是以毛泽东的诞生年份命名，配属丰台机务段；而从2003年下半年生产的4094号机车开始改为采用标准化司机室，设有标准化操纵台，而外观上较显著的区别包括：标志灯无金属外框、雨刷下置、下开式侧窗、车门无玻璃窗等。此外，根据集通铁路公司的要求，大连厂于2006年为其研制了25吨轴重的货运型机车（4245～4250），通过在车体中部两侧加装压铁来提高粘着重量。2013年，大连厂又为巴新铁路制造了四台25吨轴重的货运型机车（4351～4354）。
货运型机车主要配属于北京铁路局、乌鲁木齐铁路局、南宁铁路局、上海铁路局、南昌铁路局，以及集通铁路公司、西延铁路公司、金温铁路公司、天津市铁路公司等地方铁路公司和少数厂矿企业。货运型机车一般采用奶黄色和天蓝色的车身涂装，以和客运型机车区别。因为该车的涂装颜色看上去像倒过来的乌克兰国旗，所以中国的铁路爱好者通常对东风4D货运型俗称为“乌克兰”或“DF4DH”，但“DF4DH”并不是官方正式命名。配属金温公司和天津地方铁路的东风4D货运型机车则各有特殊涂装。

研制

为满足中国铁路对准高速客运内燃机车的需求，大连机车车辆厂于1998年与西南交通大学等单位合作，在东风4D型提速客运机车的半悬挂转向架基础上，研制了准高速全悬挂转向架。1999年初，中国铁道部正式向大连机车车辆厂下达了研制任务，要求开发装用全悬挂转向架的东风4D型准高速客运机车。同年5月，准高速客运型机车设计方案通过了铁道部的技术设计审查，随即开始施工设计和试制。1999年10月13日，首台东风4D型准高速客运机车（3001）竣工。

试验

3001号机车落成后随即赴北京，在北京环行铁道试验基地进行牵引、制动试验，并在沈山铁路、沈大铁路上进行了动力学性能试验，最高试验速度达到190公里/小时。同年11月，3001号机车配属沈阳铁路局沈阳机务段投入运用考核，担当牵引沈阳至大连的快速列车。2000年6月，中国铁科院机车车辆研究所对准高速全悬挂转向架构架进行静强度试验和疲劳强度试验，均符合要求。2001年4月，东风4D系列机车（包括提速客运机车、货运机车、准高速客运机车）通过铁道部科技成果鉴定；2003年，东风4D系列机车获国家科技进步二等奖。

运用

2000年5月，东风4D型准高速客运机车开始批量生产，至2013年累计生产了340台，车号为3001～3340，主要配属南昌、上海、哈尔滨、沈阳、北京、呼和浩特、南宁、郑州等铁路局，以及广铁集团、青藏铁路公司、集通铁路公司；其中，从2003年下半年生产的3213号机车开始改为采用标准化司机室，设有标准化操纵台，而外观上较显著的区别包括：标志灯无金属外框、雨刷下置、车门无玻璃窗等；亦有部分编号为31XX以后的机车采用了铸造机体的16V240ZJF型内燃机；此外，集通铁路公司于2007年订购的11台准高速客运机车（3323～3333），改用了最大运用速度为150公里/小时的牵引齿轮传动比，以适应集通铁路部分区段坡度较大的情况，这批机车均配属大板机务段，担当集宁南—大板—通辽之间的客运交路。
一般情况下准高速客运型的车身涂装和提速客运型有着明显差别，准高速型的车身两端有红色和奶黄色条状相间而提速型没有，但配属青藏铁路公司西宁机务段的东风4D型提速型和准高速型机车均采用相同涂装，所以只能依靠编号分辨。中国铁路爱好者通常对东风4D型准高速客运径向冠以“花老虎”或“DF4DK”的俗称称呼，但“DF4DK”并不是官方正规命名。

研制

为了适应中国西南地区山区铁路的货运需要，大连机车车辆厂于2000年在东风4D型货运机车的基础上，研制了东风4D型径向转向架干线货运机车。机车主要结构和性能都与货运型机车大致相同，最大运行速度为100公里/小时，但转向架换装了更为适合山区小半径曲线线路的两台三轴自导向径向转向架。大连机车车辆厂早于1995年就开始联合上海铁道大学、西南交通大学，进行径向转向架研制，原计划用于东风6A型货运机车但并未投入试制，其设计于数年之后被移植到东风4D型机车。
径向转向架增加了帮助轮对径向调整的蠕滑自导向、两端轴耦合转动机构，转向架两端第一轴和第三轴可以在车辆通过曲线的时候和轨道平行，每个轮对都可以根据线路实际情况做左右转向运动，当机车通过曲线时能自动减小轮轨冲角，适用于山区曲线多、半径小线路上的重载货运列车牵引。由于每台径向转向架比普通转向架重2.6吨，因此车体根据准高速客运型机车的结构进行了轻量化设计，以满足轴重23吨的要求。此外，又重新设计了牵引座、排障器、燃油箱等。

试验

首台径向转向架货运型机车（7001）于2000年7月完成试制。按铁道部要求，2001年2月至3月间由铁道部质检中心对东风4D型7001号机车，在北京环行铁道、京承铁路北京东至洞庙河区段进行了径向性能及动力学试验。2001年10月起，7001号机车配属北京铁路局丰台机务段，在京原铁路丰台西至灵丘段投入运用考核；至2002年9月又调至柳州铁路局金城江机务段，2003年7月完成15万公里运用考核。在近两年的实际使用中，机车体现出良好的动力学性能和曲线通过能力，轮缘磨损较小，司机普遍认为该车在山区路段行驶稳定性好，在山区坡道速度提升快，轮轨冲角有明显减小。

运用

2003年，中国铁道部正式向大连机车车辆厂订购20台东风4D型径向转向架货运机车，于2003年6月30日起陆续配属柳州铁路局柳州机务段，担任焦柳铁路柳州至怀化区段的客、货列车牵引任务。大连机车车辆厂累计生产了21台径向转向架货运型机车，车号为7001～7021。根据柳州机务段的统计，径向转向架机车的轮缘磨耗率比普通转向架机车大幅减少74%。但在使用过程中也发现径向转向架存在转动机构磨耗大、构架裂纹、制动单元杠杆折断、闸瓦磨偏、轴承容易故障、转向架维修困难等问题，对机车可靠性造成不利影响。2006年，径向转向架在检修时均被发现存在不同程度的构架裂纹，严重危及行车安全；同年9月，铁道部要求所有装用径向转向架的东风4D型机车分批送返大连机车车辆厂进行大修并更换为普通转向架，改造工程于2007年初完成。2012年年底或2013年年初，21台径向转向架货运型机车由柳州机务段转配至同属南宁铁路局管辖之南宁机务段。

东风4DF型

东风4DF型机车是在东风4D型提速客运机车基础上开发研制的干线客货运通用内燃机车，具有向旅客列车供电的功能并采用了微机控制系统，既能牵引列车又可以取代客运列车中的发电车向列车空调、电加热器和照明等供电。大连机车车辆厂于1999年至2004年间共生产了25台该型机车，交付达成铁路公司和石长铁路公司使用。

东风4DD型

为满足地方厂矿企业对大功率调车机车的需求，大连机车车辆厂于1999年在东风4D型机车基础上研制了东风4DD型调车机车，主要用于重载调车编组以及小运转作业，是至今中国国内功率最大的调车机车。

东风4DJ型

2000年，大连厂与德国西门子公司共同在东风4D型基础上研制的试验型交流电力传动内燃机车。只制造了两台，原本编号DF4DAC 8001/8002，2001年两台机车变更编号为DF4DJ 0001/0002。

总体结构

东风4D型机车的车体结构与东风4C型、东风6型机车大致相同，采用双司机室、内走廊式侧壁承载全焊接钢结构车体。机车从前到后分别为第一司机室、电气室、传动室、动力室、冷却室、辅助室、第二司机室。电气室内设有电气柜和电阻制动柜；传动室设有主硅整流柜、励磁整流柜、启动变速箱、启动发电机、前转向架牵引电动机通风机等设备；动力室位于车体中部，安装了一套内燃发电机组，以及空气滤清器、燃油输送泵、燃油滤清器、机油热交换器、膨胀水箱等辅助设备。冷却室设有油水系统冷却装置，包括V型结构的铜散热器、冷却风扇、静液压变速箱、后转向架牵引电动机通风机、两台空气压缩机等。辅助室内装有预热锅炉和空气干燥器等。

内燃机

东风4D型机车装用一台16V240ZJD型内燃机，是由大连机车车辆厂在16V240ZJB型内燃机基础上，通过与英国里卡多咨询工程公司技术合作，于1986年开发完成的大功率机车内燃机，属于240/275系列产品之一。该型内燃机为16气缸、四冲程、废气涡轮增压的直喷式V型中速内燃机，重新设计了缸盖和气门机构，采用整体铸钢主轴承座与钢板焊接而成的机体、稀土合金球铁曲轴、定压增压系统；在50°V形夹角上方布置两套增压器和中冷器，内燃机标定功率为3240千瓦（4400马力），装车功率为2940千瓦（4000马力）。

传动系统

传动装置为交-直流电传动，内燃机通过法兰盘直接驱动一台三相交流同步牵引发电机，通过硅整流装置的三相全波整流桥式电路，把牵引发电机发出的三相交流电整流为直流电，再经过一套控制系统将电能输送给两台转向架上的六台直流串励牵引电动机，通过传动齿轮驱动车轮。东风4D型机车均采用TQFR-3000E型同步牵引发电机，具有较大的恒功调压比，可以有效地降低牵引电机的磁场消弱深度，并能够与东风4C型机车通用互换。提速客运型、准高速客运型机车分别采用ZD109B、ZD106型牵引电动机，均为强迫通风、四极串励的直流牵引电动机，吸收了东风6型机车所使用的通用电气GE752AFC1型牵引电动机的技术。

转向架

机车走行部为两台可互换的三轴转向架，提速客运型和货运型机车的转向架结构大致相同，一系悬挂采用独立轴箱拉杆定位圆弹簧加液压减震器，二系悬挂采用橡胶金属堆旁承，机车车体的全部重量通过八个橡胶金属堆坐落在前、后转向架上，车体与转向架之间并装有横向减振器和抗蛇行减振器（提速客运型）；牵引力或制动力通过转向架与车体底架间的低位平行四杆牵引机构传递，车体底架与转向架侧架之间设有弹性侧挡。牵引电动机安装方式继承了东风10F型机车的滚动轴承抱轴半悬挂结构，解决了滑动轴承抱轴悬挂结构在高速运行时碾瓦故障和稳定性差的问题。
准高速客运型机车采用了全悬挂转向架，轴箱拉杆定位、一系独立悬挂、低位牵引杆等均沿用了提速客运型机车的结构。为了满足机车高速运行时动力学性能要求，准高速客运型机车采用了与东风11型机车相同的双侧六连杆轮对空心轴式牵引电动机全悬挂、高柔圆弹簧二系悬挂。轮对空心轴式牵引电机全悬挂的特点为，将牵引电动机全部重量悬挂在转向架构架上，牵引电动机的扭矩通过牵引齿轮、弹性六连杆机构、空心轴装配，从而驱动轮对，大幅减少了每轴簧下重量和轮轨作用力。转向架的二系悬挂包括了高圆簧、橡胶垫、垂向减振器、横向减振器和抗蛇行减振器的组合。此外，为了提高高速运行时的稳定性，转向架固定轴距由2×1800毫米增加到2×2000毫米，因此油箱容积也由9000升减少到6500升。