东风4D型柴油机车

研製

為了提高鐵路運輸的競爭能力，中華人民共和國鐵道部於1995年6月召開了部長辦公會議，確定鐵路提速的原則、目標與實施步驟；根據第九個五年計劃（1996年至2000年）期間的鐵路發展規劃，要求到2000年實現「貨運重載、客運提速」，提高鐵路幹線旅客列車的旅行速度，提速區段的快速旅客列車最高速度為140～160公里/小時；並決定在既有幹線上進行提速試驗，為未來大面積提速進行技術準備。
1996年9月，鐵道部決定在1997年4月1日實施中國鐵路第一次大面積提速，在京廣、京滬、京哈三大幹線的提速旅客列車最高運行時速將達到140公里，並要求大連機車車輛廠在東風4B型和東風4C型機車基礎上，立即著手研製東風4D型提速客運柴油機車。由於此時已經距離大提速的實施日期僅餘下不足七個月，機車研製進度十分緊迫；同年10月，東風4D型機車設計方案通過了鐵道部的技術設計審查，隨即開始施工設計和試製。1996年12月15日，首台東風4D型客運機車在大連機車車輛廠落成。
東風4D型提速客運機車最高運行速度為145公里/小時，裝用了大連廠與英國里卡多公司合作在16V240ZJB/C型柴油機基礎上改進開發的16V240ZJD型柴油機，裝車功率為2940千瓦，機車標稱功率為2425千瓦。走行部牽引電機採用滾動軸承抱軸箱的半懸掛安裝方式。當機車牽引大編組客車（1100噸）時，在平直路線上平衡速度為132公里/小時；部分機車上並裝有重聯裝置。早期生產的機車外形與DF4C相同，從DF4D 0151機車起採用新的車頂圓弧外形以降低高速運行時的風阻和噪音，早期生產的機車亦陸續回廠改造。

試驗

按照鐵道部的安排，首台機車出廠後隨即赴北京，由鐵道部科學研究院、北京鐵路局、大連機車車輛廠合作，先後在京承鐵路、京秦鐵路進行了機車動力學試驗，顯示東風4D型機車運行平穩性、曲線通過性能、制軔性能良好，最高試驗速度達到157.7公里/小時。1997年2月，東風4D型機車在鐵道部質檢中心柴油機車檢驗站進行了定置牽引試驗。同月，為了儘快滿足鐵路大提速的需要，東風4D型客運機車在未進行運用考核的情況下迅速投入批量生產。
為了驗證東風4D型提速客運機車性能與質量，鐵道部質檢中心對該型機車及主要部件進行了部級鑑定試驗。1997年夏季，鐵道部對16V240ZJD型柴油機進行了部級鑑定試驗，包括UIC100小時性能試驗、ORE360小時耐久性試驗。此外，鐵道部又選定了於1998年12月投入使用、配屬濟南鐵路局濟南機務段的0336號機車作為運用考核試驗車，至2000年3月完成了30萬公里運用考核，期間並沒有因機車質量問題造成機破和臨修，且燃油經濟性優異。但由於柴油機拆解檢驗後發現其中一個活塞的鋁裙出現嚴重裂紋，因此鐵道部決定改用配屬哈爾濱鐵路局三棵樹機務段的0365號機車作為運用考核機車，至2000年8月完成了30萬公里運用考核，拆解檢驗顯示機車各主要部件狀態良好。

運用

從1997年2月開始投入批量生產，至2003年停產，大連機車車輛廠累計生產了575台東風4D型提速客運機車，車號為0001～0240、0243～0347、0353～0529、0532～0584。東風4D型提速客運機車是中國鐵路第一、二、三次大提速的主型機車之一，於1990年代末大量配屬北京、石家莊、天津、上海、長沙、濟南、徐州、鄭州、瀋陽、山海關、三棵樹、南京等機務段，並曾經參與隴海鐵路、蘭新鐵路、京廣鐵路等幹線提速試驗；例如在1999年8月至9月進行的蘭新線提速試驗中，時任鐵道部副部長劉志軍組織帶領鐵道部、蘭州鐵路局有關部門，乘坐東風4D型機車牽引的試驗列車在張掖至嘉峪關段、嘉峪關至疏勒河段進行運行試驗，期間列車最高時速分別達到149公里/小時和153公里/小時。

研製

1998年1月，大連機車車輛廠決定在東風4D型提速客運機車的基礎上進行了適應貨運機車性能的改造，開發東風4D型貨運機車。同年4月試製了兩台貨運型機車（0241、0242），配屬北京鐵路局石家莊機務段進行運用考核，主要擔當石家莊—德州—濟南間的貨運牽引任務。鑑於貨運型機車使用情況良好，陝西省西延鐵路公司於1998年7月向大連機車車輛訂購了一台貨運型機車（0348），同年9月被命名為「延安號」並投入使用，這也是東風4D型機車首次進入地方鐵路市場。1998年11月，經鐵道部批准，東風4D型貨運機車開始批量生產，同時開始啟用4000系的機車編號。

特點

貨運型機車與提速客運型機車車主要結構基本相同，主要零部件均能通用互換。根據幹線貨運的需要，貨運型在提速客運型基礎上做出了一些改動，包括重新設計了牽引齒輪箱，將牽引齒輪齒數比由68：24改為63：14，最高運行速度調整為100公里/小時，機車起動牽引力、持續牽引力大幅提升到480、341千牛；取消了抗蛇行減振器；加裝機車重聯裝置；牽引馬達的磁場削弱率由客運型的66%改為60%，以擴展機車恆功率速度範圍。與東風4B型、東風4C型貨運機車相比，東風4D型貨運機車的牽引性能有較大提高，柴油機裝車功率分別比東風4B型、東風4C型機車高約20%、10%，起動牽引力分別提高了9.88%和11.1%，但燃油消耗率相對較低，且機車可在一級磁場削弱的條件下，在整個運行速度範圍（24.5～100公里/小時）內實現恆功率牽引。

運用

從1998年11月起投入批量生產，截至2018年大連機車車輛廠累計生產了394台東風4D型貨運機車，車號為0241、0242、0348、1893、4001～4033、4036～4056、4063～4073、4078～4079、4082～4090、4093～4166、4170～4408；其中於2000年落成的1893號機車為「毛澤東號」，是以毛澤東的誕生年份命名，配屬豐臺機務段；而從2003年下半年生產的4094號機車開始改為採用標準化司機室，設有標準化操縱台，而外觀上較顯著的區別包括：標誌燈無金屬外框、雨刷下置、下開式側窗、車門無玻璃窗等。此外，根據集通鐵路公司的要求，大連廠於2006年為其研製了25噸軸重的貨運型機車（4245～4250），通過在車體中部兩側加裝壓鐵來提高粘著重量。2013年，大連廠又為巴新鐵路製造了四台25噸軸重的貨運型機車（4351～4354）。
貨運型機車主要配屬於北京鐵路局、烏魯木齊鐵路局、南寧鐵路局、上海鐵路局、南昌鐵路局，以及集通鐵路公司、西延鐵路公司、金溫鐵路公司、天津市鐵路公司等地方鐵路公司和少數廠礦企業。貨運型機車一般採用奶黃色和天藍色的車身塗裝，以和客運型機車區別。因為該車的塗裝顏色看上去像倒過來的烏克蘭國旗，所以中國的鐵路愛好者通常對東風4D貨運型俗稱為「烏克蘭」或「DF4DH」，但「DF4DH」並不是官方正式命名。配屬金溫公司和天津地方鐵路的東風4D貨運型機車則各有特殊塗裝。

研製

為滿足中國鐵路對準高速客運柴油機車的需求，大連機車車輛廠於1998年與西南交通大學等單位合作，在東風4D型提速客運機車的半懸掛轉向架基礎上，研製了准高速全懸掛轉向架。1999年初，中國鐵道部正式向大連機車車輛廠下達了研製任務，要求開發裝用全懸掛轉向架的東風4D型准高速客運機車。同年5月，准高速客運型機車設計方案通過了鐵道部的技術設計審查，隨即開始施工設計和試製。1999年10月13日，首台東風4D型准高速客運機車（3001）竣工。

試驗

3001號機車落成後隨即赴北京，在北京環行鐵道試驗基地進行牽引、制軔試驗，並在瀋山鐵路、瀋大鐵路上進行了動力學性能試驗，最高試驗速度達到190公里/小時。同年11月，3001號機車配屬瀋陽鐵路局瀋陽機務段投入運用考核，擔當牽引瀋陽至大連的快速列車。2000年6月，中國鐵科院機車車輛研究所對準高速全懸掛轉向架構架進行靜強度試驗和疲勞強度試驗，均符合要求。2001年4月，東風4D系列機車（包括提速客運機車、貨運機車、准高速客運機車）通過鐵道部科技成果鑑定；2003年，東風4D系列機車獲國家科技進步二等獎。

運用

2000年5月，東風4D型准高速客運機車開始批量生產，至2013年累計生產了340台，車號為3001～3340，主要配屬南昌、上海、哈爾濱、瀋陽、北京、呼和浩特、南寧、鄭州等鐵路局，以及廣鐵集團、青藏鐵路公司、集通鐵路公司；其中，從2003年下半年生產的3213號機車開始改為採用標準化司機室，設有標準化操縱台，而外觀上較顯著的區別包括：標誌燈無金屬外框、雨刷下置、車門無玻璃窗等；亦有部分編號為31XX以後的機車採用了鑄造機體的16V240ZJF型柴油機；此外，集通鐵路公司於2007年訂購的11台准高速客運機車（3323～3333），改用了最大運用速度為150公里/小時的牽引齒輪傳動比，以適應集通鐵路部分區段坡度較大的情況，這批機車均配屬大板機務段，擔當集寧南—大板—通遼之間的客運交路。
一般情況下准高速客運型的車身塗裝和提速客運型有著明顯差別，准高速型的車身兩端有紅色和奶黃色條狀相間而提速型沒有，但配屬青藏鐵路公司西寧機務段的東風4D型提速型和准高速型機車均採用相同塗裝，所以只能依靠編號分辨。中國鐵路愛好者通常對東風4D型准高速客運徑向冠以「花老虎」或「DF4DK」的俗稱稱呼，但「DF4DK」並不是官方正規命名。

研製

為了適應中國西南地區山區鐵路的貨運需要，大連機車車輛廠於2000年在東風4D型貨運機車的基礎上，研製了東風4D型徑向轉向架幹線貨運機車。機車主要結構和性能都與貨運型機車大致相同，最大運行速度為100公里/小時，但轉向架換裝了更為適合山區小半徑曲線路線的兩台三軸自導向徑向轉向架。大連機車車輛廠早於1995年就開始聯合上海鐵道大學、西南交通大學，進行徑向轉向架研製，原計劃用於東風6A型貨運機車但並未投入試製，其設計於數年之後被移植到東風4D型機車。
徑向轉向架增加了幫助輪對徑向調整的蠕滑自導向、兩端軸耦合轉動機構，轉向架兩端第一軸和第三軸可以在車輛通過曲線的時候和軌道平行，每個輪對都可以根據路線實際情況做左右轉向運動，當機車通過曲線時能自動減小輪軌沖角，適用於山區曲線多、半徑小路線上的重載貨運列車牽引。由於每台徑向轉向架比普通轉向架重2.6噸，因此車體根據准高速客運型機車的結構進行了輕量化設計，以滿足軸重23噸的要求。此外，又重新設計了牽引座、排障器、燃油箱等。

試驗

首台徑向轉向架貨運型機車（7001）於2000年7月完成試製。按鐵道部要求，2001年2月至3月間由鐵道部質檢中心對東風4D型7001號機車，在北京環行鐵道、京承鐵路北京東至洞廟河區段進行了徑向性能及動力學試驗。2001年10月起，7001號機車配屬北京鐵路局豐臺機務段，在京原鐵路豐臺西至靈丘段投入運用考核；至2002年9月又調至柳州鐵路局金城江機務段，2003年7月完成15萬公里運用考核。在近兩年的實際使用中，機車體現出良好的動力學性能和曲線通過能力，輪緣磨損較小，司機普遍認為該車在山區路段行駛穩定性好，在山區坡道速度提升快，輪軌沖角有明顯減小。

運用

2003年，中國鐵道部正式向大連機車車輛廠訂購20台東風4D型徑向轉向架貨運機車，於2003年6月30日起陸續配屬柳州鐵路局柳州機務段，擔任焦柳鐵路柳州至懷化區段的客、貨列車牽引任務。大連機車車輛廠累計生產了21台徑向轉向架貨運型機車，車號為7001～7021。根據柳州機務段的統計，徑向轉向架機車的輪緣磨耗率比普通轉向架機車大幅減少74%。但在使用過程中也發現徑向轉向架存在轉動機構磨耗大、構架裂紋、制軔單元槓桿折斷、閘瓦磨偏、軸承容易故障、轉向架維修困難等問題，對機車可靠性造成不利影響。2006年，徑向轉向架在檢修時均被發現存在不同程度的構架裂紋，嚴重危及行車安全；同年9月，鐵道部要求所有裝用徑向轉向架的東風4D型機車分批送返大連機車車輛廠進行大修並更換為普通轉向架，改造工程於2007年初完成。2012年年底或2013年年初，21台徑向轉向架貨運型機車由柳州機務段轉配至同屬南寧鐵路局管轄之南寧機務段。

東風4DF型

東風4DF型機車是在東風4D型提速客運機車基礎上開發研製的幹線客貨運通用柴油機車，具有向旅客列車供電的功能並採用了微機控制系統，既能牽引列車又可以取代客運列車中的發電車向列車空調、電加熱器和照明等供電。大連機車車輛廠於1999年至2004年間共生產了25台該型機車，交付達成鐵路公司和石長鐵路公司使用。

東風4DD型

為滿足地方廠礦企業對大功率調車機車的需求，大連機車車輛廠於1999年在東風4D型機車基礎上研製了東風4DD型調車機車，主要用於重載調車編組以及小運轉作業，是至今中國國內功率最大的調車機車。

東風4DJ型

2000年，大連廠與德國西門子公司共同在東風4D型基礎上研製的試驗型交流電力傳動柴油機車。只製造了兩台，原本編號DF4DAC 8001/8002，2001年兩台機車變更編號為DF4DJ 0001/0002。

總體結構

東風4D型機車的車體結構與東風4C型、東風6型機車大致相同，採用雙司機室、內走廊式側壁承載全焊接鋼結構車體。機車從前到後分別為第一司機室、電氣室、傳動室、動力室、冷卻室、輔助室、第二司機室。電氣室內設有電氣櫃和電阻制軔櫃；傳動室設有主矽整流櫃、勵磁整流櫃、啟動變速箱、啟動發電機、前轉向架牽引馬達通風機等設備；動力室位於車體中部，安裝了一套柴油發電機組，以及空氣濾清器、燃油輸送泵、燃油濾清器、機油熱交換器、膨脹水箱等輔助設備。冷卻室設有油水系統冷卻裝置，包括V型結構的銅散熱器、冷卻風扇、靜液壓變速箱、後轉向架牽引馬達通風機、兩台空氣壓縮機等。輔助室內裝有預熱鍋爐和空氣乾燥器等。

柴油機

東風4D型機車裝用一台16V240ZJD型柴油機，是由大連機車車輛廠在16V240ZJB型柴油機基礎上，通過與英國里卡多諮詢工程公司技術合作，於1986年開發完成的大功率機車柴油機，屬於240/275系列產品之一。該型柴油機為16氣缸、四行程、廢氣渦輪增壓的直噴式V型中速柴油機，重新設計了缸蓋和氣門機構，採用整體鑄鋼主軸承座與鋼板焊接而成的機體、稀土合金球鐵曲軸、定壓增壓系統；在50°V形夾角上方布置兩套增壓器和中冷器，柴油機標定功率為3240千瓦（4400馬力），裝車功率為2940千瓦（4000馬力）。

傳動系統

傳動裝置為交-直流電傳動，柴油機通過法蘭盤直接驅動一台三相交流同步牽引發電機，通過矽整流裝置的三相全波整流橋式電路，把牽引發電機發出的三相交流電整流為直流電，再經過一套控制系統將電能輸送給兩台轉向架上的六台直流串勵牽引馬達，通過傳動齒輪驅動車輪。東風4D型機車均採用TQFR-3000E型同步牽引發電機，具有較大的恆功調壓比，可以有效地降低牽引電機的磁場消弱深度，並能夠與東風4C型機車通用互換。提速客運型、准高速客運型機車分別採用ZD109B、ZD106型牽引馬達，均為強迫通風、四極串勵的直流牽引馬達，吸收了東風6型機車所使用的奇異GE752AFC1型牽引馬達的技術。

轉向架

機車走行部為兩台可互換的三軸轉向架，提速客運型和貨運型機車的轉向架結構大致相同，一系懸掛採用獨立軸箱拉杆定位圓彈簧加液壓減震器，二系懸掛採用橡膠金屬堆旁承，機車車體的全部重量通過八個橡膠金屬堆坐落在前、後轉向架上，車體與轉向架之間並裝有橫向減振器和抗蛇行減振器（提速客運型）；牽引力或制軔力通過轉向架與車體底架間的低位平行四桿牽引機構傳遞，車體底架與轉向架側架之間設有彈性側擋。牽引馬達安裝方式繼承了東風10F型機車的滾動軸承抱軸半懸掛結構，解決了滑動軸承抱軸懸掛結構在高速運行時碾瓦故障和穩定性差的問題。
准高速客運型機車採用了全懸掛轉向架，軸箱拉杆定位、一系獨立懸掛、低位牽引杆等均沿用了提速客運型機車的結構。為了滿足機車高速運行時動力學性能要求，准高速客運型機車採用了與東風11型機車相同的雙側六連杆輪對空心軸式牽引馬達全懸掛、高柔圓彈簧二系懸掛。輪對空心軸式牽引電機全懸掛的特點為，將牽引馬達全部重量懸掛在轉向架構架上，牽引馬達的扭矩通過牽引齒輪、彈性六連杆機構、空心軸裝配，從而驅動輪對，大幅減少了每軸簧下重量和輪軌作用力。轉向架的二系懸掛包括了高圓簧、橡膠墊、垂向減振器、橫向減振器和抗蛇行減振器的組合。此外，為了提高高速運行時的穩定性，轉向架固定軸距由2×1800毫米增加到2×2000毫米，因此油箱容積也由9000升減少到6500升。