东风型柴油动车组

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，由中國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通過，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，通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柴油機車、大連機車車輛工廠試製的巨龍型柴油機車、戚墅堰機車車輛工廠的先行型柴油機車。在上述這幾種電力傳動柴油機車當中，除了仿製蘇聯TE3型機車的巨龍型機車以外，建設型和先行型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製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，建設型和先行型機車只能在柴油機和發電機之間增設一個減速齒輪箱。青島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。
1958年6月，青島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18日，聯合設計組完成了列車組和液力傳動裝置的設計工作。同年9月22日，青島四方機車車輛廠僅用了兩個月就成功試製出第一列東風型雙層摩托列車。東風型摩托列車又稱為NM1型內燃摩托列車（「N」、「M」分別為內燃、摩托的漢語拼音首字母縮寫），設計用於近郊短距離快速客運，整列列車編組由位於兩端的動力機車和中間的四節雙層客車連掛組成，構造速度為120公里/小時。

運用歷史

1958年9月底，東風型動車組被送往北京，參加全國鐵路職工國慶九周年獻禮展覽會。1959年，列車交付北京鐵路局北京內燃機車折返段（後改稱北京內燃機務段）進行運用試驗，擔當京山鐵路北京至天津間的客運任務，試運過程中最高速度達到90公里/小時。1960年6月，列車開始在北京近郊鐵路線上投入營運，擔當北京至琉璃河、長辛店的市郊旅客列車。由於缺乏液力傳動裝置的設計經驗，傳動系統的結構和性能上都存在不少問題。液力變矩器是按照蘇聯的公式計算進行設計，試運行中發生了工作油溫過高、泵輪葉片打斷、萬向軸扭成麻花等事故。1961年，列車組兩端的動力機車停止使用，而中間的雙層客車仍配屬北京車輛段繼續使用。1962年9月，四節雙層客車轉配屬瀋陽鐵路局瀋陽車輛段，被改編入1961年新造的雙層客車列車組。
1963年3月，根據鐵道部指示，雙層客車列車組返回青島四方機車車輛廠進行改進。1963年12月，雙層列車組完成整修改造後轉配屬上海鐵路局杭州車輛段。1964年1月5日，雙層列車組首次在滬杭鐵路進行試運行。1964年4月1日起，正式擔當上海至杭州的93/94次旅客快車。1978年後改為投入浙贛鐵路使用，擔當杭州—金華—衢州的221/222次旅客列車。1969年7月至9月，杭州車輛段對四節原屬東風型動車組的雙層客車進行了一次改造，割除了上下層客室內部的立柱支撐，並以下開滑軌式車窗取代原來的手搖上開式車窗。1974年，本車隨同雙層客車列車組一起返廠再次進行改造，主要是將車內座椅改為與22型客車通用的座椅，轉向架滑動軸承改為滾動軸承，取消了車下暖氣主管等。
作為中國鐵路的第一代雙層客車，由於在設計試製過程中缺乏經驗，因此在多年的運用過程中也暴露了一些問題，例如客室通風不良、夏季車內溫度太高、車體漏水導致電氣絕緣性能下降、車體鋼結構腐蝕嚴重。1982年6月15日，雙層客車列車組正式停運報廢。

總體布置

東風型動車組是用於近郊短距離快速客運的柴聯車，每組列車由兩節動力頭車和四節中間拖車組成（M+4T+M）。前後兩端的動車結構大致相同，以推挽方式牽引列車運行。動力機車的車號為NM₁-001、NM₁-002，車體高度和寬度與雙層客車一致，車體重量由兩台二軸轉向架承擔，前轉向架為動力轉向架，後轉向架為無動力轉向架，機車軸式B-2，整備重量65噸，構造速度為120公里/小時。動力機車內部從前至後依次布置為司機室、動力室、冷卻間、儲存間以及餐室。兩台機車之間設有重聯裝置，可通過任一端司機室同時操縱兩台動車。此外，在NM1-001號動力車上還設有一台10千瓦的汽油機—發電機組，用於為全列列車提供電源。轉向架構架採用全電焊鋼板焊接結構，車體重量由四個彈性旁承支承，車軸軸箱採用滾動軸承，牽引力和制軔力通過心盤傳遞，軸箱與構架之間設有垂向油壓減震器。

動力裝置

每台動力車的動力室內裝有兩台由山西柴油機廠製造的DV12A型柴油機。該型柴油機為12氣缸、直噴式、四行程、V型高速柴油機，氣缸直徑為150毫米，活塞行程為180毫米（左）／186.7毫米（右），氣缸夾角為60°，額定轉速為每分鐘1500轉，標定功率為220千瓦（300馬力），單位燃油消耗率為180克/有效馬力·小時，柴油機淨重為850公斤。單節動車功率為440千瓦（600馬力），動車組總功率為880千瓦（1200馬力）。此外，柴油機採用機械傳動方式驅動冷卻風扇，後增速齒輪箱經萬向軸傳動風扇齒輪箱，然後經摩擦離合器及萬向軸傳動冷卻風扇。

傳動系統

液力傳動系統由青島四方機車車輛廠和大連機車車輛研究所聯合設計製造，主要包括液力傳動箱、中間齒輪箱、車軸齒輪箱、萬向軸等部件。兩組柴油機發出的功率經摩擦離合器、增速齒輪箱輸入到液力傳動箱，然後從液力變速箱的輸出法蘭經萬向軸傳動中間齒輪箱，再經萬向軸傳動前轉向架一、二位車軸上的車軸齒輪箱，從而驅動輪對。液力傳動箱採用雙變矩器的多循環圓結構，包括一個B1型起動變扭器和一個B2型運轉變扭器，這兩種變矩器是按全蘇鐵道運輸科學研究院的計算公式設計而成，設計最高效率約為0.82～0.84。司機按照機車速度和柴油機轉速，以電—風遙控進行換擋。當輸入轉速為每分鐘2500轉時，最大輸入功率為540馬力。傳動裝置還設有齒式離合器的換向機構。

車體結構

東風型動車組的四節中間拖車均為雙層客車（設計圖號：雙₂），客車車號為SK 0001～0004。車體鋼結構採用魚腹型無中梁薄壁筒體焊接結構，側牆結構由上側梁、側立柱、側門柱、中層地板托梁和外部蒙皮焊接而成，外部蒙皮採用2毫米厚度的壓根鋼板。車體長度和寬度均與22型客車相同，車體長度為23,600毫米，車體寬度為3,104毫米。車頂距軌面高度為4,650毫米，比22型客車高約385毫米；車體下部距軌面高度為270毫米，比22型客車底約600毫米。車輛自重47.5噸，構造速度為120公里/小時。該型雙層客車的主要特點是上、下兩層各設有16根立柱，以直接承載上層重量和加強車體剛度，但缺點是導致車內空間壓抑並阻礙旅客攜物通行，杭州車輛段於1969年對該型雙層客車進行改造時，割除了客室內部的所有立柱，同時加強了上下層樓梯隔板結構，以承載上層客室的部分重量，並將下層客室頂部改造成拱形頂，以加強上層地板的強度。自此以後中國研製的雙層客車均以橋式拱形結構代替立柱支撐。

總體布置

客車內部分為上層客室、下層客室和兩端中層三個部分。由於該動車組原設計用於近郊短距離通勤客運，因此將四輛雙層客車全部設計成硬座車，並且為追求較高定員而採用較為緊湊的座席布置，使旅客乘坐舒適度受到較大影響。上下客室均採用3+3方式布置的對座座椅，兩行座椅間的中心間距只有1500毫米。下層客室定員80人，上層客室定員104人，通過台部分定員14人，合計定員198人。客車兩端中層部分設有設有廁所、鍋爐間、乘務員座席和通過台，側門設在端部底架與下層魚腹部相銜接處。
上層客室採用下開式車窗，下層客室採用上開式車窗。上層車頂兩側原設有採光用的固定式玻璃窗，但因受太陽輻射熱影響導致夏季車內溫度太高，因此於1966年取消了車頂玻璃窗並改焊鋼板。上層和下層客室採用了不同的通風方式，上層車頂設有18個格蘭德式自然通風器，下層通過設置在車底的通風孔進行通風。車內取暖採用溫水循環獨立鍋爐裝置。車內照明用電由動力機車集中供電。雙層客車裝用青島四方機車車輛廠研製的第一代202型C軸客車轉向架，該型轉向架是無導框式客車轉向架，固定軸距為2,400毫米，採用H型一體化鑄鋼構架、導柱式軸箱定位裝置、搖動台式搖枕彈簧懸掛裝置、兩系圓彈簧帶油壓減震器、吊掛式閘瓦基礎制軔裝置。