东风4CK型柴油机车

開發背景

1998年，資陽內燃機車廠根據中國鐵路客運提速的發展戰略，決定開發研製一款滿足市場需求的提速客運機車。鑑於1997年和1998年的前兩次大提速，重點是放在中國東部地區，主要集中在京哈、京廣、京滬、隴海四大幹線，東風11型和東風4D型柴油機車已經成為繁忙幹線提速的主力。資陽內燃機車廠將客運提速的方向選定為四大幹線以外、占全國鐵路三分之二里程的次級幹線上。與此同時，烏魯木齊鐵路局正對新亞歐大陸橋組成部分之一的北疆鐵路進行提速改造，資陽內燃機車廠與北疆鐵路公司協商研製提速客運機車。考慮到東風11型和東風4D型柴油機車的功率限制，使其單機牽引大編組旅客列車（18～20節）時存在剩餘加速能力不足，雙機重聯牽引時剩餘功率又太多的問題，資陽內燃機車廠決定以東風4C型貨運機車為基礎，開發中等功率等級的東風4CK型客運機車，既可以單機用於牽引小編組的城際快速列車，或雙機重聯牽引大編組的快速旅客列車，運行速度達到140～160公里/小時。
1999年8月21日，首台東風4CK型客運機車在資陽內燃機車廠完工出廠。該型機車的主要特點為採用了A1A-A1A軸式，每台轉向架前後兩根車軸為動力輪對，中間車軸為從動輪對。機車採用輪對空心軸驅動裝置，以及中部低位單拉杆牽引裝置、抗蛇行減振器、單側單元式基礎制軔裝置等技術。機車裝用一台與東風4C型貨運機車相同的16V240ZJC型柴油機，裝車功率為3600馬力（2650千瓦）。傳動系統採用與東風4D型機車相同的TQFR-3000E型同步牽引發電機，以及與東風11型機車相同的ZD106型直流牽引馬達。車體外觀設計參考了東風11型機車。機車標稱功率為2940馬力（2165千瓦），軸重21噸，最高速度為160公里/小時。

試驗過程

1999年9月3日，東風4CK型客運機車在烏魯木齊鐵路局管內進行首次提速試驗，機車牽引12節空載客車在北疆鐵路烏魯木齊西至奎屯間進行提速平推檢查，運行速度達到136公里/小時。根據機車在試驗過程中發現的一些問題，該機車返廠經過拆檢和改進後，於2000年2月至3月在中國鐵道科學研究院北京環行鐵道試驗基地進行稱重試驗及牽引性能試驗，並於京承鐵路北京至洞廟河、京秦鐵路北京至豐潤間進行了動力學性能試驗和單機制軔距離試驗，最高試驗速度達178公里/小時。資陽內燃機車廠原計劃將該型客運機車命名為東風4CK型柴油機車，但中國鐵道部沒有批准定型申請，亦從來沒有採購該型機車的計劃。因此，兩台東風4CK型機車原型車的車輛編號，只能按東風4C型貨運機車系列的編制，稱之為東風4C型5274、5275號機車。

運用歷史

試驗完畢後，兩台機車以較低的價格出售予三茂鐵路公司，配屬三水機務段並投入三茂鐵路運用。兩台機車在交付三茂鐵路公司前，由資陽廠整修並按東風8B型機車塗裝重新油漆，機車銘牌生產年份變為2001年與2002年。2004年，由於機車運行交路的調整，三茂鐵路旅客列車大多改由廣州機務段的東風4B型機車牽引，東風4CK型機車改為牽引茂名東至肇慶的8451/8452次普通旅客列車，以及石圍塘至茂名的X247/248次行包快運列車。2007年4月，中國鐵路第六次大提速後8451/8452次旅客列車停運，東風4CK型機車只用於牽引石圍塘至茂名的行包快運列車。由於該型機車不是鐵道部的定型產品，因此配件供應問題是機車正常運行的最大障礙。兩台機車於2011年底改為段備機車，並於2013年初開始封存。2013年，廣鐵集團將5274號機車出售給洛陽機車廠，替代退役的北京型機車作為廠內調車機車，至2015年停用報廢。截至2017年，5275號機車仍然在三水機務段內封存。

總體布置

東風4CK型柴油機車是在東風4C型機車基礎上研製的幹線客運用的六軸柴油機車，柴油機和輔助系統的主要零部件能夠與東風4C型機車通用。機車採用雙司機室、內走廊式、全鋼焊接結構的輕量化桁架式側牆承載車體，司機室頭型和車體外觀設計參考了東風11型機車。兩端設有同等功能的司機室，可雙向操縱機車。機車總體布置與東風4C型機車大致相同，從前到後分別為第一司機室、電氣室、動力室、冷卻室、輔助室、第二司機室六個部分。
司機室內機車運行方向的左側設有按人機工程學設計的司機操縱台、空氣軔機的制軔閥，右側設有副司機座席及工具箱；司機室後部設有手制軔裝置手柄。電氣室內設有電氣控制櫃、主矽整流櫃、勵磁整流櫃和電阻制軔櫃等電氣設備，由啟動變速箱驅動的啟動發電機、勵磁機、測速發電機、前轉向架牽引馬達通風機等輔助設備布置在電氣室後部地板上，勵磁整流櫃、勵磁調節器等設備布置在電氣室後端隔牆上。動力室位於車體中部，安裝了柴油發電機組、燃油輸送泵、燃油濾清器、啟動機油泵、機油熱交換器、機油濾清器、膨脹水箱、預熱鍋爐等輔助設備。動力室左右兩側側壁上各設有兩個柴油機進氣口，並採用V型波浪濾網、多旋流管式慣性濾清器、紙質濾清器組成三級空氣濾清器，車體側面上部還裝有兩台通風機將車內熱風排出車外。
冷卻室設有油水系統冷卻裝置，冷卻室頂部裝有V型結構的肋片扁管式銅散熱器，以及兩個直徑相同的軸流式冷卻風扇。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（12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），其中高溫冷卻水系統還採用高溫加壓冷卻技術，通過提高冷卻水沸點來提升散熱能力。冷卻室下方設有靜液壓變速箱、後轉向架牽引馬達通風機、空氣壓縮機等，冷卻風扇和牽引馬達通風機均由靜液壓馬達傳動。輔助室內設有預熱鍋爐、空氣系統風源淨化裝置等設備。在車體下部兩台轉向架之間的空間，吊裝著一個容積為6000升的燃油箱，以及鉛酸蓄電池組和兩個總風缸。機車制軔系統使用JZ-7型空氣軔機。

柴油機

東風4CK型柴油機車裝用一台16氣缸、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16V240ZJC型中速柴油機，採用整體鑄造機體和合金鋼鍛壓曲軸，使用江津增壓器引進瑞士勃朗-包維利公司（BBC）專利生產的VTC254-13型增壓器。氣缸直徑為240毫米，活塞行程為275毫米，額定轉速為每分鐘1000轉，最低空載轉速為每分鐘430轉，標定功率為4000馬力（2940千瓦），裝車功率為3600馬力（2650千瓦）。柴油機根據司機控制器發出的指令，通過控制聯合調節器配速機構上的步進電機，實現對柴油機的無級調速控制。

傳動系統

東風4CK型柴油機車採用交—直流電傳動裝置，柴油機直接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，輸送給四台並聯連接的ZD106型直流牽引馬達，通過傳動齒輪驅動輪對。牽引發電機採用TQFR-3000E型三相交流同步發電機，額定容量為2911千伏安，額定電壓為425／770伏特，額定電流為3955／2183安倍，額定轉速為每分鐘1000轉，絕緣等級為H級，冷卻方式為自通風式。牽引發電機由一個交流同步勵磁機勵磁，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繞組勵磁。ZD106型牽引馬達為四極串勵直流馬達，額定功率為530千瓦，額定電壓為680伏特，額定轉速為每分鐘955轉，定子及電樞絕緣等級均為H級，磁場削弱率為56%，冷卻方式為強迫通風。機車並設有電阻制軔，在電阻制軔工況時牽引馬達變為他勵直流發電機工作，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，最大制軔功率為2541千瓦。

轉向架

機車走行部為兩台可互換的A1A軸式三軸轉向架，每台轉向架前後兩根車軸為動力輪對，中間車軸為從動輪對。轉向架採用鋼板組焊成封閉式箱形結構的「目」字形構架，軸箱定位裝置採用獨立拉杆式彈性定位結構。彈簧懸掛裝置分為一系和二系懸掛兩部分。一系懸掛採用軸箱與構架之間的軸箱圓彈簧，以及在1、3、4、6軸裝有並列的油壓減震器。二系懸掛採用轉向架構架與車體之間的高柔度圓彈簧加橡膠墊串聯結構，並裝有垂向、橫向、抗蛇行減震器。牽引力和制軔力通過位於轉向架中部的低位推拉式單牽引杆裝置傳遞，牽引點至軌面距離310毫米。牽引馬達採用單側齒輪傳動的輪對空心軸全懸掛驅動方式，齒輪傳動比為2.62（76：29），最高運行速度為160公里/小時。基礎制軔方式為帶閘瓦間隙自動調節器的單側踏面制軔。