文章作者：西瓜昌真濕基（B站和百度昵稱：寧柳跨越）

提示

• 直—直流電傳動：指內(nèi)燃機車柴油機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動一臺直流牽引發(fā)電機，輸出直流電并供給數(shù)臺并聯(lián)的直流牽引電動機。法國國營鐵路BB 67000型和BB 67200型內(nèi)燃機車為直—直流電傳動形式。

• 交—直流電傳動：指內(nèi)燃機車柴油機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動一臺三相交流同步牽引發(fā)電機，經(jīng)硅整流裝置轉(zhuǎn)換成直流電后，供給數(shù)臺并聯(lián)的直流牽引電動機。本文提及的英國鐵路HS4000型內(nèi)燃機車為交—直流電傳動形式。

• 英國霍克·西德利集團在本文均簡稱“HS”⑴，布拉希牽引公司在本文均簡稱“BT”⑵；英國鐵路簡稱“BR”⑶；俄羅斯聯(lián)邦科洛姆納工廠簡稱“KZ”⑷。

• 本文屬于正經(jīng)科普文章，請大家不要在評論區(qū)干些不該干的事。

• 由于筆者精力和能力限制，在整理資料時恐有錯漏，也請諸位讀者糾正指教，謝謝合作！

概述

昵稱為“茶隼”⑸的HS4000型內(nèi)燃機車，是HS以及下屬的BT于1965年開始設(shè)計、1968年試制成功的一種4000馬力客貨兩用交—直流電傳動內(nèi)燃機車。機車構(gòu)造速度為180千米/小時，短時間可達(dá)200千米/小時，這是當(dāng)時國外內(nèi)燃機車中速度最高的一種機車。該型機車只生產(chǎn)了一臺。由于BR自己不需要，而于1971年以12.7萬英鎊的價格賣給蘇聯(lián)鐵道部。

背景

在20世紀(jì)60年代中期，BR的5型內(nèi)燃機車⑹的輸出功率超過3000馬力（2,200千瓦），但整備重量不到126噸。BT與蘇爾壽公司合作，制造一臺4000馬力（3000千瓦）的內(nèi)燃機車交付BR評估。設(shè)計原則是單臺柴油機比雙引擎車輛需要更少的維護，并且非常高的功率意味著不需要重聯(lián)牽引貨運列車。車體，外部細(xì)節(jié)，控制臺和涂裝由威爾克斯和瓦爾德工業(yè)設(shè)計公司設(shè)計。

在英國的運用

1966年，BT開始制造HS4000型內(nèi)燃機車，并于1967年完成。然而，這臺機車的21噸軸重遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過英國鐵路規(guī)定的20噸軸重限制。該機車于1968年1月29日在馬里波恩站正式移交給BR。用客貨運貨物進行試運行——機車主要用于牽引重型貨運列車，包括重量超過2000噸的煤炭列車。機車在運行23000千米后，達(dá)到了百分之88的可用性。

在安裝新的轉(zhuǎn)向架后，HS4000型內(nèi)燃機車被用于牽引快速旅客列車。與BR的55型內(nèi)燃機車⑺擔(dān)當(dāng)?shù)膫惗貒跏周囌镜郊~卡斯?fàn)栜囌镜目焖俾每土熊嚱宦罚琀S4000型內(nèi)燃機車所需的用時比前者快14分鐘。

1971年3月，它在英國退役，并被送回BT進行改裝。

在蘇聯(lián)的運用

1971年6月，HS4000型內(nèi)燃機車被運抵威爾士加的夫碼頭并由“克拉斯諾卡姆斯克”號貨船運往列寧格勒。機車抵達(dá)列寧格勒后在十月鐵路局列寧格勒-華沙機務(wù)段改軌距為1524毫米，旋即送往全蘇鐵道運輸科學(xué)研究院謝爾賓卡環(huán)行鐵道試驗基地舉辦的“鐵路運輸-71”國際展覽會上展出。在展出期間，該機車以12.7萬英鎊的售價賣給蘇聯(lián)鐵道部。最初，這臺機車的要價是20.582萬英鎊，但可能是因為沒有其他買家對機車感興趣，蘇聯(lián)能夠討價還價。

展示結(jié)束后，HS4000型內(nèi)燃機車在謝爾賓卡環(huán)行鐵道試驗基地進行測試，之后在1972年4月至9月期間，它偶爾會在列寧格勒-塔林區(qū)間和列寧格勒-帕科夫區(qū)間用于牽引快速旅客列車。到1972年底，HS4000型內(nèi)燃機車進入KZ，在這里進行了動態(tài)測試，并且還對機車及其部件的詳細(xì)檢查。

在某些時候，KZ將柴油機從機車中取出并安裝在車間中以允許進行靜態(tài)性質(zhì)的進一步測試。機車車體保持完整，并用混凝土壓載，可能用作配重車輛。據(jù)信，HS4000型內(nèi)燃機車在1993年被拆解。

蘇聯(lián)鐵路工程師就HS4000型內(nèi)燃機車的一些觀察結(jié)果涉及俄羅斯和英國機車設(shè)計之間的不同，具體而言：

• 由于機車采用了英國的較小限界，如果大車站立，駕駛室窗戶設(shè)置得太低，無法看到信號；

• 內(nèi)部走廊太窄了；

• 轉(zhuǎn)向架被認(rèn)為過大；

• 將牽引電動機和真空壓縮機懸掛在車體下方的設(shè)計被認(rèn)為是不尋常的；

• 因為承載車體為薄殼且采用點焊，而由于腐蝕增加了對車體弱化的敏感性，因此應(yīng)力車體結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是不合適的；

• 軸承、牽引傳動裝置和球形橡膠金屬接頭被認(rèn)為是令人感興趣的。

技術(shù)概況

• 總體

HS4000型內(nèi)燃機車采用Co-Co軸式，軸重為21噸，整備重量為126噸。配備了持續(xù)功率為4000馬力（3000千瓦）的蘇爾壽16LVA24型柴油機機，最高運行速度為180千米/小時，起動牽引力為309.9千牛，持續(xù)牽引力為182.4千牛。機車全長20270毫米，寬為2673毫米，高為3975毫米，動輪直徑為1092毫米，通過的最小曲線半徑為80米。

• 車體

車體為半流線型的薄殼承載車體，是由型鋼、壓型斷面板及橫向間隔焊接組成，重量較輕。車體兩端可承受200噸的緩沖力，該力通過側(cè)梁，而傳遞到整個車林上。車體分為三個部分，柴油機和各種裝置均有良好的接近性。車頂分成可以揭開的四個部分，以便于裝拆各個設(shè)備。

車體上半部分被涂成黃赭石色，下半部分被涂成巧克力棕色，中間是一條圍繞著車體的細(xì)白線。

• 司機室

司機室能很好的隔音、隔熱及防震，地板具有彈性。司機室正前方及轉(zhuǎn)角處的 玻璃內(nèi)含有金屬絲加熱器。司機室在氣溫變化時，可以使用暖氣加熱器，它是安奏在車頂上的一個加熱及通風(fēng)的聯(lián)合裝置，帶有許多通風(fēng)口，用來使新鮮空氣在一個控制好的溫度下進入司機室。 '

在操縱位置上安裝有浮動式操縱器。這個警戒裝置安裝在司機操縱臺上，按下按鈕后， 司機可以在整個司機室范圍內(nèi)走動。如果司機在警戒裝置鳴叫后沒有釆取措施，則在七秒鐘后安全裝置開始作用。

• 空氣濾清器

為了防止灰塵進入機器間，一個由柴油機直接驅(qū)動的風(fēng)扇產(chǎn)生一個微小的正壓力。空氣是通過車頂側(cè)壁上的窗口而被吸入，所吸進的空氣均通過慣性式濾清器。進風(fēng)道內(nèi)部的流道是微微壓彎的，它可以阻止灰塵的吸入?？諝饨?jīng)過這一區(qū)域后含塵量很低，并以高速度直接引入三個離心式濾清器，然后再送到使用場所。由于離心力的作用，較重的灰塵質(zhì)點不能夠隨著高速度的空氣流過慣性式濾清器，接著被分離出來沉淀到濾清器的底部?？諝饬髁恐械囊恍〔糠郑s10%）用來連續(xù)不斷地將濾清器底部的灰塵通過側(cè)面的管道排送出去。

進入柴油機燃燒室的空氣是從車體內(nèi)來的，它是通過裝在兩個渦輪增壓器前的板狀空氣濾清器進入的。這些空氣首先還通過離心式空氣濾清器，因此供給柴油機的燃燒空氣，先后得到二次濾清。

• 柴油機

HS4000型內(nèi)燃機車裝用一臺功率為4000馬力的瑞士蘇爾壽公司制16LVA24型柴油機。16LVA24型柴油機為四沖程、16缸、V形夾角50°以及渦輪中冷增壓設(shè)計，缸徑為240毫米，活塞行程為280毫米，額定功率為4000馬力，額定轉(zhuǎn)速為1100轉(zhuǎn)/分鐘。

早在1960年時蘇爾壽公司在LDA28型柴油機的基礎(chǔ)上，研制出LVA型柴油機系列。該系列柴油機分8缸、12缸和16缸機，呈V形排列。12LVA24型柴油機已在法國國營鐵路A1AA1A 68000型內(nèi)燃機車等車型上應(yīng)用；而16LVA24型柴油機僅應(yīng)用于HS4000型內(nèi)燃機車。

• 機體：由鑄鋼的主軸承座與鋼板焊接而成，主軸承蓋用鑄鋼或用鍛鋼制成，它們與主軸承座之間系鋸齒形連接，因此，軸承螺栓不承受剪力。

• 曲軸箱：完全由鋼板焊成，它不承受任何運動件的作用力，因此是個輕型結(jié)構(gòu)。兩側(cè)有檢査孔蓋，便于檢修連桿瓦及主軸承。

• 曲軸：用鉻鉬合金鋼鍛壓而成，主軸頸和連桿頸經(jīng)磨削加工后鍍格處理。曲軸有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是圓盤式曲柄，沒有平衡塊，但曲柄本身可平衡掉一部分慣性力；另一種是焊接上一個平衡塊。不論哪一種形式，都在自由端上裝有扭振滅振器。主軸瓦是鋼背三金屬瓦，原先止推軸承有承受推力的檔環(huán)，而其它主軸瓦與之不同?，F(xiàn)在已作改進，止推軸承也與其它軸瓦相同，但其兩側(cè)加了可分式的推力檔環(huán)。

• 連桿：系并列式結(jié)構(gòu)，由鎳鉻合金鋼鍛制而成。全部表面經(jīng)機加工，以提高疲勞強度。連桿瓦蓋與大端之間也是鋸齒定位，連桿蓋緊固螺栓的墊圈是齒形的，互相嚙合聯(lián)鎖，可防止松動。連桿瓦也是三金屬型?；钊N孔襯套是兩金屬型（鋼—鉛青銅）。

• 活塞：硅鋁合金鑄造，內(nèi)部用循環(huán)油冷卻?；钊h(huán)有四道氣環(huán)和一道油環(huán)，全部位于活塞銷上方。

• 氣缸套：濕式可互換設(shè)計，其頂部有一道塑料圈，下端有三道橡膠圈，用以密封 冷卻水套內(nèi)的水。缸套是用鑄鐵經(jīng)熱處理制成。

• 氣缸蓋：水冷，氣缸蓋也是用鑄鐵經(jīng)熱處理制成，因此這種鑄鐵質(zhì)量較高，所以未裝耐熱合金的氣門座圈，但對某些特殊的柴油機而言，也可鑲嵌耐熱合金的氣門座圈。

• 氣門：進、排氣門外形相同，都是由鉻硅合金鋼鍛制而成，經(jīng)熱處理達(dá)到要求的強度。氣門桿和導(dǎo)管內(nèi)表面均經(jīng)氮化處理，以提高耐磨性。

• 凸輪軸：用鎳鉻合金鋼鍛壓而成，為組合式，各段之間用螺栓通過法蘭連接。軸頸表面及凸輪表面都經(jīng)硬化處理。傳動齒輪材質(zhì)也是鎳鉻合金鋼。

柴油機在啟動前，由一個電動油泵將機油送至各潤滑點，進行預(yù)潤滑；用于冷卻柴油機和增壓空氣的冷卻水在車頂?shù)膬蓚€冷卻器中進行冷卻。冷卻風(fēng)扇的電動機由恒溫閥自動控制，所以冷卻水大致能保持一定的溫度。經(jīng)渦輪增壓器而工作過的廢氣，通過位于車頂中間的消音器排出，以降低噪音。

• 轉(zhuǎn)向架

車體裝在兩個Common Wealth式轉(zhuǎn)向架上，每個轉(zhuǎn)向架各有三根動軸。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是整體鑄鋼構(gòu)成的，它借助于螺旋彈簧和鍛造的均衡梁組成了第一系懸掛。這些均衡梁依次固定在軸箱上，使軸箱在平行的導(dǎo)框內(nèi)可以垂直方向滑動。第二系懸掛也采用螺旋彈簧，它帶有的液壓減振器，可以吸收機車車體的阻尼運動。

車軸由鼻式吊掛牽引電動機通過一個密閉的油浴齒輪驅(qū)動，裝在大齒輪上的橡膠減振器用來吸收傳動時的扭轉(zhuǎn)振動。在齒輪傳動比為19：60時，其允許的速度為180千米/小時，短時的最高速度為200千米/小時。

未完待續(xù)。欲知后事如何，且看《【內(nèi)燃機車科普】東西方鐵路技術(shù)交流之一——英國鐵路HS4000型內(nèi)燃機車（下篇）》一文！