文章作者：西瓜昌真濕基（B站和百度昵稱：寧柳跨越）

本文對接《【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（上篇）》一文：

技術(shù)概況

• 制動裝置

機車上裝有三個制動系統(tǒng)：空氣制動、真空制動及電阻制動。

電阻制動時，牽引電動機作為發(fā)電機，所產(chǎn)生的電能經(jīng)過電阻器轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋ｋ娮柚苿优c列車制動是聯(lián)合動作的，所以司機施行制動時，只需要操縱一個控制手柄。

在電阻制動裝置中，電阻絲兩端的電壓被引出來，它驅(qū)動冷卻風扇的電機束冷卻電阻器。這樣電阻器的冷卻也是隨著供給它的動能而自動地調(diào)節(jié)著。

司機選擇用真空或空氣制動列車時，機車最初是以壓縮空氣平穩(wěn)地制動，此時電阻制動不起作用。在一定的時間內(nèi)，即牽引電機未得到充分勵磁前，電子裝置自動地按照運行速度控制 機車的總制動力，因而不會超過預(yù)先規(guī)定的限 制值。在電阻制動閥開始起作用后，空氣制動就不起作用，列車速度超過54千米/小時時，僅電阻制動起作用。

在低速下，電阻制動的有效性迅速下降，因為不能進一步提高牽引電機的勵磁。此時空氣制動發(fā)生作用，直到列車停止為止。牽引車輛的真空或空氣制動不受機車制動的影響，只要司機將制動閥保持開啟位置就可以。

• 電氣設(shè)備

牽引發(fā)電機為十極三相、帶有交流無刷勵磁機的凸板式交流發(fā)電機。牽引發(fā)電機與柴油機為剛性連接，另一端通過彈性聯(lián)軸節(jié)；將功率傳到一個傳動比為2.5：1的變速齒輪箱上。齒輪箱的高速輸出軸通過另一個彈性聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動起動電機，而在起動電機的電樞軸的另一端再通過一個彈性聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動列車取暖和輔助發(fā)電機。在轉(zhuǎn)速為1100轉(zhuǎn)/分鐘時，牽引發(fā)電機將根據(jù)負荷情況給出3110安、810伏2520千瓦，或是4980安、504伏2510千瓦的持續(xù)輸出功率。

起動電機為直流電機設(shè)計。在轉(zhuǎn)速為1125轉(zhuǎn)/分鐘時，起動電機給出110伏47.6千瓦的持續(xù)輸出功率。

列車取暖和輔助發(fā)電機為八極三相、帶有交流無刷勵磁機的交流電機。轉(zhuǎn)速為2750轉(zhuǎn)/分鐘時，輔助發(fā)電機給出534千伏安、680伏的持續(xù)輸出功率。

牽引電動機為四極鼻懸式直流電動機。在轉(zhuǎn)速為681轉(zhuǎn)/分鐘時，牽引電動機給出515馬力，504伏及830安的持續(xù)輸出功率。牽引電動機共六個，每個牽引電動機安裝在與車軸同心的空心軸上，同時通過電動機機體上的一個托架彈性地安裝在轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架上。被驅(qū)動的齒輪與一些牢固的橡膠元件相結(jié)合，因而能夠產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性變形以消除在驅(qū)動中的振動。牽引發(fā)電機及列車取暖輔助發(fā)電機的勵磁機轉(zhuǎn)子均為無電刷型式的，其輸出電流通過安裝于轉(zhuǎn)子軸延長部分的硅二極管進行整流。每一個勵磁機和其發(fā)電機是以電樞裝在發(fā)電機上的方法緊固在一起，而電樞與相應(yīng)的轉(zhuǎn)子繞組安裝在加長的發(fā)電機轉(zhuǎn)軸上。

• 主電路

從電路圖可知，司機通過控制器來調(diào)節(jié)勵磁以選擇需要的功率。勵磁機是一個有旋轉(zhuǎn)輸出繞組的小型交流無刷發(fā)電機。勵磁機的輸出電由旋轉(zhuǎn)整流器變成直流，再直接供給交流牽引發(fā)電機磁場系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)不需要滑環(huán)。交流發(fā)電機的輸出電流在84個硅整流組得到整流，由此再供給六個并聯(lián)的牽引電動機。

勵磁機和牽引發(fā)電機是自行通風的；牽引電機從兩個通風機中得到足量的冷卻空氣。柴油機起動電機在工作時，為蓄電池組充電，同時也供給下列各種輔助裝置直流電：制動用真空泵、空氣壓縮機、輔助機油泵和燃油泵。

制動用的空氣壓縮機只有在柴油機起動后才能正常工作。為了試驗用，制動用真空泵可以由蓄電池供電運轉(zhuǎn)。另一些電力輔助裝置是組合式的列車取暖裝置和輔助發(fā)電機，它們通過起動電機被直接驅(qū)動著。在取暖部分它所供應(yīng)的三相交流電經(jīng)過整流，然后再供給列車825伏的直流電。所供應(yīng)的另一部分三相交流電被用來驅(qū)動輔助裝置，即四個冷卻風扇和兩個牽引電機的風扇。

四臺冷卻風扇中的兩臺，其持續(xù)功率為21.5馬力，而另兩臺為47.2馬力，其轉(zhuǎn)逑均為1795轉(zhuǎn)/分鐘，兩臺牽引電機鼓風機用的電機，每臺持續(xù)功率為19.7馬力，轉(zhuǎn)速為2720轉(zhuǎn)/分鐘，對每一臺牽引電機的鼓風量為85立方米/分鐘。這些輔助裝置是按柴油機的轉(zhuǎn)速而進行控制的，因此當柴油機轉(zhuǎn)速和功率增加時，冷卻容量就相應(yīng)地增加。

• 電子控制設(shè)備

機車的控制系統(tǒng)大部分是由電子元件組成,，利用印刷電路組成抽屜型式。對于控制系統(tǒng)盡量使用標準化的印刷電路，通過不同的組合來完成所需要的控制任務(wù)，例如控制系統(tǒng)包括輸出控制、電阻制動、列車取暖和防止空轉(zhuǎn)等共十一個控制系統(tǒng)，而每一個控制系統(tǒng)組成一個單元組合的抽屜型式，并安裝在一個控制柜中。為了適應(yīng)較大的范圍，所以控制元件本身就得設(shè)計得很恰當，例如0?2000安的轉(zhuǎn)送器輸出的信息，恰好相似于0~100攝氏度的溫度值或是0~300度的轉(zhuǎn)角。

機車輪對空轉(zhuǎn)的控制是用較快和正確地檢測牽引電動機中電流變化率來實現(xiàn)的，迅速減少牽引發(fā)電機的勵磁，就自動地使空轉(zhuǎn)停止。等到空轉(zhuǎn)停止后，勵磁又恢復到控制的額定值。在使用時，如控制系統(tǒng)發(fā)生故障，它能迅速地査出故障所在處，同時對控制系統(tǒng)通過簡單試驗而排除故障。

安全裝置的檢測、校正都比較快。當萬一閃爍出現(xiàn)時，則釆用使牽引發(fā)電機短路的辦法來快速截斷牽引電動機的電流。

• 車鉤

HS4000內(nèi)燃機車在英國運用時期采用螺旋車鉤。隨著這臺機車于1971年賣給蘇聯(lián)，HS4000內(nèi)燃機車改用SA-3型車鉤，但車鉤兩側(cè)的緩沖餅仍被保留。

后記

HS4000內(nèi)燃機車雖然在英國并不受待見，但在蘇聯(lián)，這臺機車卻被KZ的工程師們用于研究，以發(fā)現(xiàn)自家產(chǎn)品與國外同類型產(chǎn)品的差距。而KZ在制造D49型柴油機的同時，也在不斷改進發(fā)現(xiàn)出來的問題，讓D49型柴油機成為蘇聯(lián)乃至今日俄羅斯聯(lián)邦的內(nèi)燃機車柴油機主力。

注釋

⑴英語：Hawker Siddeley?；艨恕の鞯吕瘓F是一家從事飛機制造的英國制造公司。通過一系列的兼并和收購數(shù)家英國飛機制造商的財產(chǎn)，成為20世紀60年代僅有的兩家英國飛機制造公司之一。1977年4月29日，由于英國于1977年頒布了《飛機和造船工業(yè)法》，霍克·西德利集團控股的霍克·西德利航空和動力公司被國有化并與英國飛機公司和蘇格蘭航空公司合并成為英國航空航天公司，而非航空財產(chǎn)和外國利益則由1980年以后的一家名為霍克·西德利集團公眾有限公司的控股公司保留；1992年霍克·西德利集團公眾有限公司被英國輪胎橡膠公眾有限公司收購。

⑵英語：Brush Traction。布拉希牽引公司前身是1865年于英國英格蘭東米德蘭茲區(qū)域萊斯特郡查恩伍德區(qū)拉夫堡鎮(zhèn)成立的休斯機車和電車電動機有限公司。1957年，布拉希牽引公司被霍克·西德利集團收購，1992年又被英國輪胎橡膠公眾有限公司收購。2011年2月28日，西屋制動公司以31億美元價格收購布拉希牽引公司。

⑶英語：British Rail。英國鐵路是1948年至1997年間英國鐵路運輸?shù)闹饕獦I(yè)者。它由大西部鐵路、倫敦米德蘭和蘇格蘭鐵路、倫敦和東北部鐵路、南部鐵路公司的國有化而形成，存續(xù)至1994年到1997年的漸次私有化為止。

⑷俄語：Коломенский завод；蘇聯(lián)時期全名是Коломенский тепловозостроительный завод имени В. В. Куйбышева（以瓦列里安·弗拉基米羅維奇·古比雪夫命名的科洛姆納內(nèi)燃機車制造廠）?？坡迥芳{工廠是俄羅斯一家著名的鐵路機車和柴油機制造商，也是俄羅斯運輸機械控股集團旗下的子公司之一，公司位于莫斯科州南部城市科洛姆納。該廠始創(chuàng)于1863年，是俄羅斯國內(nèi)歷史最悠久的鐵路機車制造企業(yè)，1930年開始研制內(nèi)燃機車，1956年停產(chǎn)蒸汽機車。

⑸學名：Falco tinnunculus；英語：Kestrel；法語：Crécerelle。茶隼為隼科隼屬的鳥類，又名紅隼、紅鷹、黃鷹、紅鷂子，一般棲息于林地、草原、有零星樹木的牧場、海岸等，筑巢于懸崖、樹木以及舊建筑或廢墟的墻上。該物種的模式產(chǎn)地在瑞典。在中國國家重點保護動物等級中，茶隼被歸為二級。

⑹BR基于機車的動力，于1957年將輸出功率超過3000馬力的內(nèi)燃機車編為5型，并賦予D9000號~D9999號機車的號段。當最后一臺干線蒸汽機車于1968年8月退役后，“D”前綴被刪除。20世紀60年代末，BR采用了全面運營處理系統(tǒng)，所有類型的機車都根據(jù)全面運營處理系統(tǒng)進行定型，其中原5型內(nèi)燃機車在全面運營處理系統(tǒng)定型為55型~69型。

⑺英語：British Rail Class 55。英國電氣公司與Vulcan鑄造廠在1961年到1962年期間制造的22臺的干線內(nèi)燃機車。

參考

• 《HS4000 Kestrel, Hawker Siddeley, 16LVA24》：https://derbysulzers.com/HS4000.html

• 《A Sulzer Engineer's Memories 1965-1979》：http://www.derbysulzers.com/engineer.html

• 《Disel-Kestrel》：http://ivan1950.tripod.com/Disel-Kestrel.html

• 《Тепловоз HS4000 ?Kestrel? - ScaleTrainsClub - Модели железных дорог》：http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=43&t=5990

• 《Классификация тяговых приводов》：http://www.izmerov.narod.ru/privod/class.html

• 《История тягового привода》：http://www.izmerov.narod.ru/privod/privod20.html

• 《Kestrel》：http://www.snbr.20m.com/kestrel2.html

• 《HS4000 Kestrel (историческая справка) - Фотоархив - NscaleClub.ru - форум о моделях железных дорог 9мм》：http://forum.nscaleclub.ru/index.php?topic=812.0

• 《“茶隼”（Kestrel）型內(nèi)燃機車》，105頁~111頁，《國外內(nèi)燃機車概況》，中國鐵道部鐵路工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)燃機車技術(shù)情報交流網(wǎng)編，人民鐵道出版社，1979年

• 《瑞士Sulzer 16LVA24型柴油機》，366頁~369頁，《國外內(nèi)燃機車概況》，中國鐵道部鐵路工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)燃機車技術(shù)情報交流網(wǎng)編，人民鐵道出版社，1979年