机车车辆的发展

1、机车车辆的发展1 蒸汽机车1.1 蒸汽机车的起源1763年，法国陆军的技术军官古诺希望将蒸汽动力用于拉动兵工厂生产一种炮身由生铁铸成的沉重的大炮，1769年，古诺制成了他设想中的蒸汽动力车。不过它的速度才有每小时四千米，并且由于锅炉里的蒸汽用完了，蒸汽动力车走了大约15分钟就停了下来，但是这个伟大的尝试揭开了人类探索蒸汽机车的序幕。1804年英国的特里维西克制造出了第一台在轨道上行驶的蒸汽机车。1814年斯蒂芬森制作的第一台名为“布鲁克”号的机车开始运行，这台机车有两个汽缸、一只2.5米长的锅炉，有凸缘车轮防止打滑，它可以拉着8节矿车，载重30吨，以每小时6.4千米的速度前进，这是被认为第一台

2、成功的机车。第一次运行时，煤矿上居民看到蒸汽机车的烟囱直往外喷火，就给它取了一个名字叫“火车”。1829年斯蒂芬森父子设计建造的，并在英国的蒸汽机车比赛中获奖的“火箭”号蒸汽机车，已经具有了现代蒸汽机车的基本构造特征。1.2 了解蒸汽机车蒸汽机车是利用蒸汽机把煤的热能变成机械能而运行的一种机车。蒸汽机车产生动力的主要方式是通过机械或人力把煤放入机车锅炉火箱内的炉床上燃烧，产生的热能经过火箱板、拱砖管壁和锅胴部的大小烟管使锅炉内的水蒸发成为水蒸汽，然后将蒸汽由导汽管经调整阀导入汽缸，利用它的热能和膨胀力，推动活塞（鞲鞴）移动，蒸汽由汽缸活塞的前后两侧交替进入，并将废汽按一定规律排出，使活塞往复运

3、动，再经过活塞杆、十字头、摇杆和曲柺销等传动装置推动动轮作回转运动，从而使机车运行。蒸汽机车上需要携带一定数量的煤和水，因此运行一段距离后要加水加煤。1.3 蒸汽机车的构造蒸汽机车构造与内燃机车、电力机车不同，其构造比较特殊。蒸汽机车主要包括锅炉部、机械部、走行部和煤水车四大部分，其他还有车钩缓冲装置、制动装置、控制和监测装置、司机室和辅助装置等部分。锅炉部的作用是使锅水吸收在炉床上燃烧的燃料释放出的热能而变为具有一定压强的蒸汽，并将蒸汽存储在锅炉中以备使用；机械部利用蒸汽在汽缸内膨胀做功，将热能变为机械能，通过与各动轮相连的连杆机构带动机车动轮转动；走形部承担机车上部重量，将机械部所作的功变

4、为牵引力使列车运行，走行部一般都有导轮转向架帮助机车顺利通过曲线，而大功率蒸汽机车还有从轮转向架来承受锅炉火箱的重量；煤水车是装载煤、水、油脂和存放工具及备品的处所，连挂在机车的后部。1.4 蒸汽机车的轴式和型号蒸汽机车有不同的表示方法，按照车轴配列形式表示蒸汽机车的方法称为轴式。轴式将机车的导轴、动轴和从轴的数量用三个阿拉伯数字依次来表示，例如具有一根导轴、五根动轴和一根从轴的前进型蒸汽机车可表示为1-5-1。不同形式的蒸汽机车还采用了不同的型号来表示，我国的蒸汽机车型号是用汉字或汉字的第一个汉语拼音字母来表示，例如1957年生产的1-4-1式蒸汽机车叫做建设型机车，或以“JS”表示，195

5、8年生产的2-3-1式蒸汽机车叫做人民型机车，或以“RM”表示。同一型号蒸汽机车的主要特征，如动轮和汽缸的直径不同时，可以用字母右下角的数字标示，如JF4、JF6等，还可以用特定号码区别同一型号的每一台机车，如解放2105，其中2105就是这台解放型蒸汽机车的特定号码。1.5 各种用途的蒸汽机车蒸汽机车按用途可以分为客运机车、货运机车、调车机车和工矿机车。客运蒸汽机车动轮直径比较大，并在前方装设二轴导轮转向架，能够牵引客运列车高速运行，并保证平稳通过曲线线路，轴式通常为2-3-1、2-4-2，如人民型和胜利型蒸汽机车；货运蒸汽机车动轮较多，动轮直径较小，汽缸直径较大，动轮前方装有单轴导轮转向架

6、，具有较大的牵引力和粘着重量，轴式通常为1-4-1、1-5-0、1-5-1、1-5-2等，如前进型和建设型蒸汽机车；调车蒸汽机车通常不采用导从轮转向架，动轮直径较小排列紧凑，具有较短的车身和直径较小的车轮，方便司机了望和保证具有足够的牵引力，轴式通常为0-3-0、0-4-0、0-5-0等；工矿机车与调车机车大致相同，只是功率小一些。1.6 中外蒸汽机车之旅    1830年以后,美国以及其他一些国家先后开始制造和使用蒸汽机车。1831年，美国土木工程师杰维斯首次在机车前部试装一台引导转向架，使机车能够在弯道上安全行驶；1836年美国坎贝尔设计了一台两轴引导转向架两

7、轴联动的机车，但这一设计并不成功，直到同时代的机械工程师哈里森进行了改进后才成为完善的蒸汽机车。不久这台机车便成为美国的标准型机车，并命名为“美国人”，被广泛应用到19世纪90年代。1884年瑞士人A·马利特发明关节复胀式机车，这种机车牵引力大，曲线通过能力强，1904年美国引进并在山区使用了马勒型机车，后改为单胀式。    中国在1881年唐胥铁路通车时成功试制了一台轴式为0-3-0的蒸汽机车，机车全长18英尺8英寸,命名为“中国火箭号”,可是中国工人却在机车两侧各刻一条龙，因而把它叫做“龙号”机车。新中国于1952年制成第一台货运蒸汽机车，定名解放型

8、，轴式为1-4-1，不久又制造成功胜利型客运蒸汽机车，轴式为2-3-1。后来解放型改进设计成建设型蒸汽机车，胜利型经改进设计成人民型蒸汽机车。中国还自行设计制造了大功率干线蒸汽机车前进型蒸汽机车，轴式为1-5-1，成为二十世纪六七十年代中国铁路的主型货运蒸汽机车。1.7 蒸汽机车时代的结束    蒸汽机车虽然经过了100多年的发展，但是其运用热效率只有6左右，加上保养维修量大、污染严重、日运行里程短，牵引力和功率不及内燃机车和电力机车。美国于1960年、英国于1968年、法国于1972年、日本于1975年、德国和前苏联均于1977年相继停止使用蒸汽机车。二十世纪六

9、十年代末，世界上仍然使用蒸汽机车作商业运作的国家已寥寥无几。到了二十世纪末，蒸汽机车在北美洲及欧洲基本上已被完全淘汰，只在特别为铁道迷及游客安排的路线上行走。在中国，某些地区煤炭的价格比石油低很多，使蒸汽机车仍然有使用价值。中国曾经是全球最后一个制造大型蒸汽机车的国家，1988年大同机车厂才停止生产蒸汽机车，中国于1992年停止使用蒸汽机车。蒸汽机车逐渐完成了它的历史使命，以它慢慢的速度向博物馆开去，铁路运输开始了电力机车和内燃机车的新时代。1.8 国内蒸汽机车欣赏（1）解放型蒸汽机车解放型蒸汽机车是1952年在四方厂制造成功的新中国第一台蒸汽机车，从此揭开了我国蒸汽机车制造史上的新篇章，直至

10、1960年解放型蒸汽机车停止生产制造了455台。解放型（JF）机车是对当时轴式为1-4-1的“”型主型货运机车的仿制机型。后来无论是新中国制造的，还是老型蒸汽机车都被称为JF型。（2）建设型蒸汽机车建设型蒸汽机车是大连厂在己经初步改造的解放型蒸汽机车的基础上进行优化改造设计开发成功的蒸汽机车，曾是中国铁路干线货运主型蒸汽机车。1957年7月制造成功第一台机车，同年9月投人批生产，1965年停止生产。20世纪80年代初又恢复生产了适用于调车及小运转的建设型蒸汽机车，直到1988年停止生产，两阶段共生产了1916台。（3）胜利型、人民型蒸汽机车胜利型蒸汽机车是四方厂于1956年制造成功的客运机车。

11、编号从601号开始，到1959年停产为止共计生产了151台。胜利型干线客运蒸汽机车投人运用后，使长途直达旅客列车扩大了编组，客车数量由9辆增至 13辆。 胜利型后经改进设计成“人民型”蒸汽机车，成为20世纪5060年代中国铁路干线客运主型蒸汽机车。  （4）前进型蒸汽机车    前进型蒸汽机车是我国自行设计制造的轴式为1-5-1的大功率干线货运蒸汽机车。大连厂于1956年制造出第一台，命名为和平型，以后有多家工厂生产此型机车，1964年后由大同厂批量生产，1971年定名为前进型。至1988年12月停止生产，近24年的时间内共生产4672台，接近

12、全国制造的各种蒸汽机车总数的一半，是世界单机型蒸汽机车产量之最。1.9 传奇的“火箭”    1826年，建设从曼彻斯特到利物浦的铁路的提案在克服了巨大的阻力之后，终于在英国国会获得通过。为了选择这条铁路使用的蒸汽机车，英国政府向社会进行公开招标，这次招标成了一场备受热情公众关注的竞赛。1829年10月，在莱因希尔附近的铁轨上，来自四家火车头制造商的蒸汽机车进行了公开比赛。最终，乔治·斯蒂芬森制造的“火箭”号蒸汽机车顺利地完成了各种情况下的运行，并达到了创纪录的57公里的时速，从而战胜了其他竞争对手赢得了最终的胜利。从那以后，“火箭”号蒸汽机车成为世界上

13、最为广泛使用的蒸汽机车类型。 1.10 最大和最小的蒸汽机车    世界上体积最大的蒸汽机车是美国于20世纪30年代生产的“大婴儿号”机车，长达40米，自重350吨，功率达到6000马力。世界上轮径最大的蒸汽机车是目前陈列在德国纽伦堡运输史博物馆中的一台流线型七轴大型蒸汽机车，车轮直径为2.3米。世界最小的蒸汽机车是英国人肯·克鲁斯设计制造的实用微型蒸汽机车，车头长2英尺（0.61米），但开动起来时速可达32公里。此外，日本蒸汽机车迷们也曾手工制造了一台小型蒸汽机车，大小只有普通蒸汽机车的九分之一那么大。 1.11 世界上最快的蒸汽机车 

14、60;  1829年，“火箭号”蒸汽机车在英国的利物浦至曼彻斯特铁路线上，创造出了时速57公里的当时地面行驶车辆的最高速度；1855年，一辆夏普和罗伯尔机车把蒸汽机车的最高时速提高到100公里；1890年，在法国蒙特罗又以每小时114公里的速度再次打破这个世界纪录；1893年，美国一台“999”号蒸汽机车，曾创下当时每小时181公里的火车行驶速度新纪录；1905年宾夕法尼亚的一名列车员创造了时速220.5公里的新世界纪录；此外，德国的一台流线型七轴大型蒸汽机车于1925年在柏林至汉堡间运行的最高时速曾达到200公里；英国伦敦东北铁路公司“野鸭号”蒸汽机车于1938年7月3日在林肯郡葛

15、兰山至诺山郭郡彼得市铁路上运行的最高时速达到202.8公里；美国的“大机器号”蒸汽机车于1946年为了弥补一次误点，曾把速度开到每小时226公里。这些蒸汽机车，不仅在当时、就是与当今的先进机车相比也不逊色。 2 内燃机车2.1 了解内燃机车    内燃机车是以内燃机为动力，通过传动装置驱动车轮的机车。内燃机车一般是由柴油机、传动装置、走形部、车体车架、车钩缓冲装置、制动系统和辅助装置组成。    内燃机车的燃油在气缸内燃烧，燃油的化学能转变为热能，然后由气缸、活塞、连杆、曲轴转变为曲轴输出的机械能，再经传动装置转换为适合牵引特性要求的

16、机械能，最后驱动机车动轮在钢轨上转动产生牵引力。    内燃机车与其他机车最大的不同在于作为动力源的柴油机与动轮之间具有特殊的传动装置，例如电力传动和液力传动装置，这样在把柴油机机械能传递给走行部的过程中，既保证了柴油机的功率得到充分发挥，又使机车具有良好的牵引性能和速度范围。2.2 各种不同的内燃机车    内燃机车的类型很多，以内燃机为动力并通过传动装置驱动车轮的机车都可以称为内燃机车。按机车上所用内燃机的种类，内燃机车分为柴油机车和燃气轮机车。在中国内燃机车专指以柴油机为动力装置的柴油机车，不包括燃气轮机车。 

17、0;  内燃机车按用途分为客运、货运、调车、工矿内燃机车；按传动形式分为机械传动、电力传动和液力传动内燃机车，如中国的北京型、东方红型内燃机车都采用了液力传动装置，东风系列的内燃机车则采用了电力传动方式，电力传动内燃机车又可以分为直-直流传动、交-直流传动和交-直-交流传动；按机车总轴数可以分为四轴、六轴和八轴内燃机车，如北京型是四轴内燃机车，东风系列的内燃机车则是六轴内燃机车。 2.3 内燃机车的兴起    把柴油机应用于铁路机车的设计思想产生于20世纪初，1923年美国通用电气公司和美国机车公司研制成功了一种220千瓦的电力传动柴油机车。1924年前

18、苏联用一台735千瓦潜水艇柴油机，制造成功了一台电力传动的柴油机车。随着电子技术的发展，联邦德国在1971年试制出1840kw的交一直一交电力传动内燃机车，从而为内燃机车和电力机车的技术发展提供了新的途径。    中国于1958年仿照前苏联的电力传动内燃机车试制了巨龙型内燃机车，20世纪60年代初，便自行设计制造以东风型为代表的第一代内燃机车，从1969年开始批量生产交-直流电力传动的东风4型、液力传动的北京型和东方红系列的第二代内燃机车。 2.4 内燃机车的发展历程    20世纪50年代，世界上内燃机车数量急剧增加，而且内燃机车用

19、柴油机多数装配了废气涡轮增压器，功率比二战前提高了50%，工业发达国家先后停止制造蒸汽机车，转而大量生产并运用直流电力传动和液力传动内燃机车。20世纪60年代中期，大功率硅整流器研制成功并应用于内燃机车，出现了交-直流电力传动内燃机车。20世纪80年代以后，随着电力电子技术的发展，性能优越的交-直-交电力传动内燃机车逐步得到发展。    为了适应中国铁路的飞速发展，20世纪80年代后期中国停止生产传动效率比较低的干线液力传动内燃机车，90年代研制成功了快速客运内燃机车东风11型和大功率货运内燃机车东风8B等新一代内燃机车。进入21世纪，中国的交-直-交电力传动内燃

20、机车研制取得成功，研制出了东风4DAC、东风8BJ、东风8CJ等交流传动电力机车。2.5 内燃机车的走行部    机车走行部是机车在轨道上运行的装置。蒸汽机车的动轴用轴箱平行安装在主车架中成为其走行部，而内燃机车与电力机车一样，走行部采用转向架的形式。内燃机车的走行部一般为二轴或三轴转向架，极少数机车用四轴转向架。机车转向架由构架、轮对、轴箱、一系弹簧悬挂装置、二系弹簧悬挂装置、牵引装置、牵引电动机、齿轮传动装置、基础制动装置等部分组成。轴箱与转向架构架之间在垂向用一系弹簧悬挂装置相连，转向架构架与车体之间在垂向用二系弹簧悬挂装置相连。一、二系弹簧悬挂装置通常还并

21、联有油压减震器，使机车在轨道上走行时的垂向冲击得到缓冲和衰减，速度较高的机车转向架构架与车体之间设有横向减震器，在横向上能弹性横动，使速度较高时机车的横向平稳性较好。速度超过120km/h的机车转向架构架与车体之间在两侧纵向设置抗蛇行减震器，保证机车的横向稳定性。 2.6 内燃机车的轴列式    内燃机车与电力机车都属于转向架式机车，可以采用轴列式表示其走行部特征。轴列式用英文表示动轴数，如A为一根动轴，B为两根动轴，C为三根动轴，D为四根动轴，用数字表示无动力的轴数，例如东风4型内燃机车的轴列式C0-C0表示机车有两个三轴转向架装在同一个车底架上，注脚“0”表示

22、每个转向架内3根动轴各用电动机单独驱动；例如北京型液力传动内燃机车的轴列式即为B-B，各轴是成组驱动的；轴列式A1A-A1A表示机车有两个三轴转向架，其两根端轴用“A”表示为动轴，中间一根周用数字“1”表示为无动力，即不安装牵引电动机。2.7 内燃机车的车体    内燃机车与电力机车的车体都是由司机室、车顶、侧壁、间壁、车架和排障器等部分组成。车体按外形可分为罩式车体和棚式车体两种，罩式车体又称为外走道式，外形矮小，车架承载，车体上部罩壳部分仅为保护机械电气设备而设，通常司机室布置在机车的中部，也有设在端部的，高出并宽于车体的其它部分，以便于司机的瞭望，走道在车罩

23、外，乘务人员检查设备时必须打开罩侧面的门，罩式车体结构简单，一般多用于小功率机车，如调车机车、工矿机车等。棚式车体又称为内走道式，外形高大，内部除安装机械、电气设备外，还有可供乘务人员通行的走道，以便在运行过程中随时进行设备的检查和维修，车体内部根据安装设备的不同，用间壁分成若干个室，如动力室、电气室、冷却室、变压器室等，司机室布置在一端或两端，瞭望视线开阔，外形可设计成流线形，干线机车一般都采用棚式车体。2.8 内燃机车司机控制器    内燃机车乘务员主要通过操纵司机控制器驾驶列车运行，司机控制器主要有两个操纵手柄：一个称为换向手柄，另一个称为控制手柄，又叫主手

24、柄。换向手柄一般设有“前制”、“前进”、“0”、“后退”、“后制”5个手柄位置，用来改变机车的牵引、制动、前进、后退等工况。控制手柄对于无级调速的司机控制器有“0”、“1”、“升”、“保”、“降”5个工作位置，对于有级调速的司机控制器有0位及116共17个工作位置。在牵引工况下，通过改变控制手柄的位置可以控制柴油机的转速和功率，从而控制机车的牵引力和速度；在电阻制动工况下，也可以通过变换控制手柄的位置控制柴油机转速，从而控制电阻制动功率。2.9 国内内燃机车欣赏（1）东风1型(DF1)内燃机车    东风1型(DF1)是1964年开始批量生产的内燃机车，参照前苏联

25、T3型内燃机车改进设计，曾是我国主型干线货运内燃机车，为中国铁路服务了逾40年，共生产706台，曾用代号ND。机车标称功率1050kW，最高速度100km/h，为直-直流电力传动内燃机车，机车可以单节运行，也可以双节连挂。（2）东风2型(DF2)内燃机车    东风2型内燃机车是19641974年间制造的调车内燃机车，是典型的罩式，既外走廊式调车机车，共生产148台。曾用代号ND2，机车标称功率650kW，最高速度95km/h，为直-直流电力传动内燃机车。（3）东风3型(DF3)内燃机车    东风3型内燃机车与东风1型构造基本相同，

26、1972年大连厂将东风1型的牵引齿轮传动比原来的4.41改为3.38，使其构造速度提高到120km/h，作为客运机车使用，定名为东风3型，东风3型内燃机车共生产226台。（4）东风4型(DF4)内燃机车    东风4型内燃机车是19651969年研制的大功率交-直流电力传动内燃机车，1974年改进后投入批量生产，东风4型内燃机车采用了大量新技术、新装备，东风4型内燃机车标称功率1920kw，分客货两种，货运机车最高速度为100km/h，可运机车最高速度为120km/h。东风4型内燃机车是中国内燃机车的经典车型，现在的大多数东风系列内燃机车，基本都是以东风4作为平台

27、而设计制造的，东风4型内燃机车在中国铁路史上有着重要的地位。（5）东风4B型(DF4B)内燃机车    东风4B型内燃机车是在东风4型内燃机车的基础上，进行了多方面改进，经过较长时间试验考核后，于1982年研制出来的，东风4B型内燃机车在油耗、耐久性和可靠性方面都有了明显改善，东风4B型内燃机车于1985年投入批量生产。（6）东风4C(DF4C)型内燃机车    东风4C型内燃机车是在B型内燃机车的基础上开发研制的升级产品。旨在提高机车的运用功率、改善牵引性能和乘务人员劳动条件，提高机车经济性、可靠性，延长使用寿命，东风4C型内燃机车

28、安装了新型的16V240ZJC柴油机，机车标称功率提高到了2165kw。（7）东风4D型(DF4D)内燃机车    东风4D型内燃机车是为了满足1997年中国铁路大提速的需要而开发的大功率干线客运内燃机车，安装了新型的16V240ZJD型柴油机。机车标称功率达到2425kw，最大运行速度达到145km/h，1996年后还相继制成东风4D货运内燃机车和调车内燃机车，2000年又研制成功了最大运用速度达160km/h的全悬挂东风4D型客运内燃机车。（8）东风4E型(DF4E)内燃机车    东风4E型内燃机车是为满足我国铁路“重载、提速”

29、的需要，由四方厂于1994年试制生产的内燃机车。双机牵引时机车功率达到 2×2430kw，最高速度 100km/h，为交-直流电传动内燃机车。（9）东风5（DF5）型内燃机车    东风5型内燃机车于1974年设计试制，1985年由大连厂批量生产，适用于编组站和区段站调车作业的内燃机车，也可作为小运转及厂矿作业的牵引动力。机车标称功率1210kw，最高速度60km/h。（10）东风7型（DF7）内燃机车    东风7型内燃机车是1982年由北京二七机车厂设计，1985年正式生产。适用于大型枢纽编组站场调车及工矿小运转作业。机

30、车标称功率1470kw，最大速度100km/h，1991年为了满足重载货物列车调车作业还改进研制出了东风7C型内燃机车。（11）东风8B型内燃机车    东风8B内燃机车是为了满足中国铁路高速重载要求而研制出的新一带货运内燃机车，1997年在戚墅堰机车车辆厂试制成功，东风8B内燃机车动力性能良好，机车标称功率达3100kw，牵引5000t货物列车时最大运行速度可达8085km/h。（12）东风8BJ型内燃机车    东风8BJ型内燃机车是国产化的交流传动干线客、货运内燃机车。机车采用交-直-交电传动、计算机控制等先进技术，并采用柴油机

31、电子喷射技术。机车按“重载5000t、最高速度120km/h”牵引要求进行设计，其总体技术水平达到20世纪90年代末世界先进水平。（13）东风11型内燃机车    东风11型内燃机车是为了中国广深线1994年开行时速160km/h的旅客列车而研制的内燃机车，1992年研制成功样车，1994年在广深线正式牵引中国首列时速160km/h的旅客列车，东风11型内燃机车实际最高试验运行速度达到186km/h，是繁忙干线时速160km旅客列车的主要牵引动力之一。（14）北京型内燃机车    北京型内燃机车是北京二七机车厂1970年开始试制，19

32、75年批量生产的四轴液力传动干线客运内燃机车。机车标称功率1500kw，最高速度120km/h。北京型机车现在逐渐退役，但其依然为中国目前为止最成功的一款液力传动型机车。（15）东方红型内燃机车    东方红型内燃机车是中国自行设计制造的液力传动的干线客运内燃机车。1959 年由四方厂试制成功，于1966年批量生产，定名为东方红1型，该车为双节重联牵引，单节功率为1323 千瓦。随后，四方厂又设计制造了东方红2型液力传动调车内燃机车，功率为790千瓦。1976 年资阳内燃机车厂经修改设计，生产出东方红5型调车内燃机车。1977 年四方厂又试制并批量生产东方红3型液

33、力传动干线客运内燃机车，此外还设计和小批量生产了东方红4型、东方红6型和东方红21型港口调车及各类西南专用内燃机。2.10 国外内燃机车欣赏（1）AC4400型内燃机车    AC4400型内燃机车是美国GE公司于1993年研制成功的高性能交流电传动内燃机车。该机车为典型的交流传动内燃机车，采用了单轴控制技术，具有牵引力大、可靠性高等优点。装机功率为3300kw，最高速度可达128km/h。  （2）JT42HWHS型内燃机车    JT42HWHS型内燃机车是英国私营铁路EWS向美国GE公司购买的高速内燃机车。该

34、系列机车在英国被改称为67系列，主要用来代替47系列机车，牵引邮车、行包快运列车和快速旅游列车，最高速度可达201km/h。（3）GT46MAC型内燃机车    GT46MAC型内燃机车是印度铁路的首批交流电传动内燃机车。1996年，印度从美国GM公司引进该交流传动机车技术，并于1998年在印度制造成功。同时，该型机车也是GM公司第一批要求低轴重（21t）的交流传动内燃机车。最终确定机车的重量为126t，最高车速为120km/h。（4）TPAI型内燃机车   TPAI型内燃机车是由俄罗斯柳迪诺沃内燃机车厂和美国GM公司联合制造的8轴、

35、双司机室内燃机车。该车的柴油机、发电机和传动控制系统由美国方面提供，而俄罗斯方面则负责车体和四轴转向架的制造。额定功率为3063kw，最高时速为115km。（5）AC6000CW型内燃机车    AC6000CW型内燃机车是澳大利亚BHP公司向美国GE公司购进的大功率交流电传动内燃机车。该机车采用了微机控制系统，装配了带涡轮增压的7HDL型16缸柴油机，并采用电控燃油喷射系统，传动系统采用轴控方式保证机车获得最大的牵引力，高性能的交流牵引电动机保证了机车的高可靠性，额定输出功率3974kw，最高速度为121km/h。（6）SD90MAC型内燃机车 

36、60;  SD90MAC型内燃机车是美国GM公司研制的典型交流电传动内燃机车。该机车装有16缸四冲程的GM16V265H型发动机车，具有牵引力大、速度高、可靠性高、排放控制性好、易维护等特点，是北美重载运输的主型机车之一。装机功率为4700kw，最高速度为120km/h。了解电力机车    电力机车是从接触网获取电能，用牵引电动机驱动的机车，是非自带能源式的机车。蒸汽机车和内燃机车均为自带能源机车，因此它们的功率必然受到能源设备容量限制，而电机机车不受限制，容易获得大功率，具有较大的过载能力。    交-直流电力机车的车轮由

37、直流牵引电动机驱动，机车由接触网供给单相交流电，先经过机车内的牵引变压器降压，再经过整流器将交流电变为直流电，最后把直流电供给直流牵引电动机以产生牵引力牵引列车运行；而交-直-交流电力机车则采用了三相交流牵引电动机驱动机车运行，其电源变流器把接触网供给单相交流电变为直流电源，然后再经过逆变器把直流电转变为可以平滑调整频率和电压的三相交流电并通过三相交流异步牵引电机产生牵引力牵引列车运行。 2.11飞驰在青藏铁路上的内燃机车    在具有“天路”之称的青藏铁路上，货运列车和客运列车的牵引任务都是由内燃机车来承担的。青藏铁路格尔木至拉萨区段客、货运列车牵引任务主要由N

38、J2 型交流传动内燃机车担当。NJ2型内燃机车从美国GE公司引进，装配了GE公司生产的7FDL型16缸V型结构柴油机，功率能随海拔高度自动修正，达到了海拔2828m、3000kw，海拔5000m、2700kw的技术要求。NJ2型机车采用了先进的车载微机控制系统、电子喷射柴油机、新式的电子空气制动系统、单轴交流电传动装置。NJ2机车还成功的引入航空制氧机技术，制氧机输出的气体氧气含量高达90%以上。    在青藏铁路上还活跃着经过高原改造的国产东风8B、东风4B和东风7G型等内燃机车。青藏线正在使用的内燃机车DF8B9001和DF8B9002被称为“雪域神舟”号，是

39、以目前国内干线装车功率最大的重载牵引货运内燃机车东风8B型机车为基础，经过高原适应性设计改进，以满足青藏铁路货运机车运用的需要而制造。3 电力机车3.1 电力机车的发展历程    1835年荷兰的斯特拉廷和贝克尔两人，试制了以电池供电的两轴小型铁路电力机车；1842年,苏格兰的戴维森制造出一台由40组电池供电的标准轨距的电力机车；1879年，德国的西门子设计制造了一辆小型电力机车，电源由机车外部的150伏直流发电机供给，能运载20名乘客，时速12千米，同年在柏林贸易展览会上，西门子驾驶这辆电力机车首次成功运行。1890年英国伦敦首次用电力机车在5.6公里长的一段地

40、下铁道上牵引车辆。1895年美国的巴尔的摩铁路隧道区段采用干线电力机车。1903年，德国人用西门子公司和美国通用电气公司联合制造的三相交流电动机，在23千米长的电气化铁路上创造了时速210千米的记录。20世纪初，欧洲就有几个国家曾建成几段以三相交流电供电的电气化铁路。中国1958年制成了第一台 “韶山”型电力机车，1968年制成了“韶山-1”型电力机车，开始了电力机车的发展道路。3.2 电力机车的种类    电力机车是从接触网上获取电能的，接触网供给电力机车的电流有直流和交流两种。由于电流制不同，电力机车也不一样，基本上可以分为直-直流电力机车、交-直流电力机车、

41、交-直-交流电力机车三类。    直-直流电力机车采用直流制供电，牵引变电所内设有整流装置，它将三相交流电变成直流电后，再送到接触网上。因此，电力机车可直接从接触网上取得直流电供给直流串励牵引电动机使用。交-直流电力机车采用交流制供电，牵引变电所将三相交流电改变成25 kv工业频率单相交流电后送到接触网上，但是在电力机车上采用直流串励电动机，把交流电变为直流电的任务在机车上完成。当今工频交流电的广泛采用使世界上绝大多数电力机车是交-直流电力机车，如中国韶山系列的大部分电力机车。交-直-交流电力机车采用三相交流异步牵引电动机，由于三相交流异步牵引电动机的固有优点，这

42、种电力机车是电力机车发展的一个方向。3.3 电力机车的结构    电力机车主要由机械、电气和空气管路系统三大部分组成。机械部分包括转向架和车体两部分，如韶山9型电力机车有两台转向架，每台转向架有三根车轴，每根车轴由一台牵引电机驱动。转向架在运行中起承重、传力和转向的作用，车体是安装机车设备和乘务员工作的场所，车体一方面承受设备重量，一方面将牵引力或制动力传递给车钩以牵引或制动列车。电气部分主要包括受电弓、主断路器、变流整流装置和牵引电动机等。而空气管路系统主要负责提供通风、冷却和制动所需的压缩空气。 3.4 电力机车的“大辫子”   

43、 电力机车本身并没有原动机，所需的电能由车外的供电系统供给，通过机车上的牵引电动机将电能转换为机械能。1879年出世的世界第一台电力机车，是利用两条铁轨之间的第三条轨将电力引进机车的，这种供电方式仅仅适合于电压和功率都比较低的情况。随着电力机车向高速大功率发展，必须提高电力机车供电系统的电压和功率，因而需要使用高压输电线和变电装置，因此，就不能再使用设在地面上的第三条轨供电的方式了。1881年，德国试验成功一种新的适合以高压输电线供电的电力机车供电系统，叫做“架空接触导线”供电系统，也就是将电力机车的供电线路由地面转向空中。这种装有“大辫子”的火车，依靠装在车顶上的受电弓大辫子，把电力从架在空

44、中的电线上引到机车里，经过一系列的整流变压后，使电动机旋转，再经过一套传动装置，带动车轮转动，机车就跑起来了。3.5 电力机车司机控制器    电力机车司机操纵机车控制器通过控制电路的低压电器来间接控制机车主电路的电器设备，使机车操作既方便又安全可靠，机车两端司机室的司机台上各装一台司机控制器。司机控制器一般由调速控制装置、换向控制装置、机械连锁装置等组成。换向控制装置仅能改变机车牵引的运行方向，实现牵引和制动等状态的转换；调速控制装置通过改变调速轴上所装电位器使输出电压不同而达到机车启动、调速和制动调节的目的。整台机车的司机控制器的操作只采用一个可取式手柄，司机

45、控制器的手柄只有处于“0”位时，才能插入或取出，使机车上在同一时刻只能有一台司机控制器可以操作，从而确保机车在运行中不会引起混乱。3.6 国内电力机车欣赏（1）韶山1型电力机车    1958年株洲电力机车厂和湘潭电机厂联合研制出中国第一台电力机车6Y1型电力机车。1968年，经过对6Y1型10年的研究改进，在中国半导体工业发展的条件下，将引燃管整流改为大功率半导体整流器，并改进了牵引电机和制动系统试制出韶山1型电力机车，代号SS1。韶山1型电力机车持续功率3780kw，最高速度90km/h。韶山1型电力机车的制造开创了韶山系列干线电力机车的历史，到1988年共生

46、产826台。（2）韶山2型电力机车    1969年，株洲电力机车研究所和株洲电力机车厂联合研制了韶山2型电力机车，它应用了大功率可控硅元件和电子技术，实现无级调速；采用他励牵引电动机等，从而大大改善了机车牵引性能。机车持续功率达到4620kw，最高速度110km/h，它与韶山1型电力机车一起被称为中国电力机车的第一代产品。（3）韶山3型电力机车    1978年韶山3型电力机车样机研制成功，该车实现了8个大调压级，并在每一级内利用晶闸管相控无级调压，机车持续功率4320kw，最高速度为100km/h，1983年进行了样机改进，198

47、5年开始小批量生产，1992年、2003年，株洲电力机车厂又作改进，分别生产出韶山3B型和韶山3B型固定重联电力机车。（4）韶山4型电力机车    韶山4型电力机车是株洲电力机车厂1985年设计试制的8轴货运电力机车，是中国第一台重载货运电力机车，同时也是第一台晶闸管相控电力机车和第一台B0转向架的电力机车。由各自独立又互相联系的两节四轴车组成，每节车均为一个完整的系统。该机车牵引及制动功率大、起动平稳、加速快、工作可靠、司机室工作条件良好、污染少、维修简便。机车持续功率6400kw，最高速度100km/h。后又于1993年对其完成了重大改进，称SS4改，1996

48、年再次改进生产出SS4B电力机车，其性能与可靠性进一步提高。（5）韶山5型电力机车    韶山5型电力机车是1990年为我国准高速铁路试制的样车。采用技贸结合的原则，我国在购买欧洲50HZ集团8K型机车的同时引进国外先进技术，在消化吸收的基础上，结合我国电力机车设计、制造、运用的经验，设计韶山5型电力机车。机车持续功率3200kW，最高速度140km/h。（6）韶山6型电力机车    1991年开发完成的韶山6型电力机车是一种干线客货运电力机车，是株洲电力机车厂制造的郑宝铁路电气化工程6轴电力机车的国际招标中标机车。机车持续功率480

49、0kw，最高速度100km/h。后于1994年改进研制成功SS6B电力机车。（7）韶山7型电力机车    韶山7型干线客货两用电力机车是大同机车厂于1992年自行研制开发的新型电力机车，该机车填补了我国山区小曲线区段线路客、货运电力机车的空白。该车在采用国内相控电力机车成功经验的基础上，吸引了进口机车的先进技术，在技术上有新的突破。采用再生制动技术，机车制动力大，工作稳定，并可向电网反馈电能，反馈电能约为总消耗电能的3%，具有明显的节电效果，是中国第一台3 B0型六轴电力机车。机车持续功率4800kw，最高速度货运100km/h、客运135 km/h。（8）韶山8

50、型电力机车    韶山8型电力机车是株洲电力机车厂于1994年研制成功的快速客运电力机车，填补了当时我国快速客运电力机车的空白。曾在京广线上创造了中国铁路机车240kmh的高速度。机车所用的牵引电动机为ZD115型脉流牵引电动机，机车持续功率3600kw，最大速度达到170km/h。（9）韶山9型电力机车    1998年韶山9型准高速六轴客运电力机车样机试制成功，韶山9型电力机车以成熟的韶山型系列电力机车技术为基础，采用了许多国际客运机车先进技术。机车主电路采用无级磁场削弱及加馈电阻制动，实现了机车全过程的无级调速。可牵引18节客车

51、在16、14、12、10 的长大坡道上，分别以84km/h、92km/h、96km/h、105km/h的速度匀速上坡，大大提高了平均运营速度。机车持续功率4800kw，最高速度170km/h。（10）AC4000型电力机车    1996年由株洲电力机车厂和株洲电力机车研究所研制成功的AC4000型电力机车，是我国第一台交流传动电力机车。AC4000机车的诞生是我国机车电传动发展史上继直流传动、交-直传动之后的一个新里程碑，实现了我国交流传动铁路机车“0”的突破。 AC4000机车结合我国传统交-直传动电力机车的成熟技术和结构特点，机车功率达到4000kw。（11

52、）DJ2型电力机车    2001年DJ2型四轴交流传动客运电力机车由株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所联合研制成功。它是在2000年研制成功的DJ型交流传动客运电力机车的基础上，对其进口交流传动系统和微机网络控制系统及异步牵引电动机进行国产化改造，它是中国首台拥有自主知识产权的商用型交流传动电力机车。机车持续功率4800kw，最高运行速度210km/h。3.7 国外电力机车欣赏（1）BR101型电力机车    BR101型电力机车由庞巴迪公司应当时德国铁路需求而设计生产。1996年7月第一台101型机车出厂试行，第二年2月即被同意投

53、入运营。机车可以由单相交流15Kv、16.7Hz的接触网供电，机车上的4台牵引电动机（4轴）的最大输出功率为6600kw，机车最高速度为220km/h。（2）1116型电力机车    1116型电力机车是Eurosprinter家族中的一员。该机车具有流线形的外形，轴重比较轻，适合高速运行，既可以牵引客运列车，也可承担快速货运。应用于德国、匈牙利、瑞士等国家，持续功率6400 kw，最高速度达到230 km/h。（3）127型电力机车    127型电力机车是一种试验机车，主要作用是进行高速电力机车的开发试验。它是在西班牙S252型机

54、车和葡萄牙LE5600型机车的基础上开发出来的。其中001号机车在1993年的试验中达到的最高速度为310 km/h，创造了当时交流传动电力机车的最高速度。（4）S252型电力机车    S252型电力机车是西门子于1991年为西班牙生产的电力机车。该机车共生产了75台，其中15台为标准轨距，用于AVE高速线路上牵引Talgo200列车。额定功率5600kw，最高速度220km/h。（5）E412型电力机车    E412型电力机车于1999年在意大利铁路线上投入使用，主要用于牵引货物列车。这种机车能运行在直流1500V，3000v电

55、网和交流15kv电网下。该机车在交流电网下的额定功率是6000kw，在直流电网下的额定功率为5500kw，最高运行速度为200km/h。（6）Re465型电力机车    Re465型电力机车是一种运行于瑞士的高性能多用途机车，该机车的设计非常成功，相似的机车被用在挪威、芬兰和中国香港等地。这种机车的轴重比较轻，并且每个轴上电机均可单独控制，机车额定功率为6270kw（瞬时功率可达7200kw），最高速度为230km/h。3.8 中国名人机车（1）“毛泽东号”机车   1946年，哈尔滨机务段的工人克服重重困难修复了一台报废机车，为了纪念工人阶级

56、创造的这一不平凡的业绩，这台机车被命名为“毛泽东号”机车。1949年“毛泽东号”离开哈尔滨机务段，落户北京丰台机务段。1977年，“毛泽东号”由蒸汽机车更换为内燃机车东风4A型。1991年，“毛泽东号”又换成了第三代东风4B型内燃机车，车号为1893，与毛泽东同志诞辰年份相同。  （2）“周恩来号”机车    “周恩来号”机车配属于上海机务段。从1978年“周恩来号”机车被命名以来，已经换了3辆机车，最初是东风3型0058；然后 “周恩来号”机车改用东风4型内燃机车；1997年，铁路再次全面提速，又改用由东风11型内燃机车，机车标称功率3040

57、kw，最高运行速度能达到170km/h。现“周恩来号”机车的车号为1898，与周恩来的出生年份相同，该机车主要担当上海至蚌埠的旅客列车牵引任务。（3）“朱德号”机车    1946年哈尔滨机务段职工为祝贺朱德总司令60岁大寿将他们所修复的1083号解放型蒸汽机车命名“朱德号”机车。1978年换用2470号前进型蒸汽机车。1991年“朱德号”机车更换为东风4B型1886号内燃机车，车号是朱德的诞辰年号“1886”，而且“1886”作为“朱德号”机车的永久车号固定下来，换车型时不再更换车号。2002年“朱德号”机车又更换为韶山4型1886号电力机车。3.9 中国大提速

58、中的机车    1997年4月1日零时，铁路第一次大面积提速调图全面实施，拉开了铁路提速的序幕。至今中国铁路已经经历了六次大提速，第六次大提速的标志是“和谐号”高速动车组的运用，而在前五次大提速中扮演主要角色仍然是各式的内燃和电力机车。1997年以来，东风4D型内燃机车是大连机车厂为满足第一次提速的需要而开发的大功率干线客运内燃机车，至1999年生产了东风4D内燃机车469台，占当时全路提速机车总数的58%，为中国铁路当时的大提速做出了重要贡献。1994年开始作为广深线时速160km/h旅客列车牵引动力的东风11型内燃机车，在几次大提速中也成为了繁忙干线上旅客列车

59、最大运行速度提高到140160km/h的主要牵引动力之一。大功率的东风8B型内燃机车牵引5000t货物列车最大运行速度可达80km/h以上，正在逐渐取代东风4型内燃机车成为大提速形势下的主型货运内燃机车。在电力机车方面，随着铁路提速形势的发展，韶山8型电力机车被选作为中国主要干线的主型客运电力机车。1998年韶山9型电力机车研制成功后，也逐渐成为了提速线路上一种主要的客运电力机车。 4 高速动车组4.1 了解高速动车组高速列车一般指时速在200公里以上的列车。目前开行的高速列车最高运行速度，可以划分为三个等级：第一速度级，最高运行速度为200km/h-250km/h；第二速度级，最高运行速度为

60、250km/h-300km/h；第三速度极，最高运行速度为300km/h以上。由于高速列车均采用动车组的形式，因此把时速在200公里以上的动车组都称为高速列车。由于列车速度提高后，导致空气阻力大大增加、列车与钢轨之间的振动也比常速列车加剧等一系列问题。所以高速列车从外形到内部结构都与常速列车不同，高速列车将高速转向架技术、现代交流传动技术、列车自动控制技术、电子计算机技术、材料轻型化等高科技技术集成一体，使铁路客运进入了一个新时代。   4.2 动车组的构成    动车组是由动力车和非动力车组成的固定编组的轨道客运列车，各车之间常由密

61、接车钩缓冲器连接，在日常的运营和维护中不解编组，其中带动力的车辆叫动车，不带动力的车辆叫拖车。动车组按动力的配置形式，可分为动力集中和动力分散式。动力集中式动车组将动力配置在列车两端的一节或两节头车上，实现单向或双向推挽式集中动力牵引，运行中列车不调头。动力分散式动车组将动力平均分配在整列车的各节车厢或多节车厢上，实现分散动力牵引，各车厢均可载客。按照传动类型，可分为电动车组和内燃动车组；按照传动方式，又可划分为电传动和液力传动两种类型。动车组是现代轨道客运交通的主要形式和发展方向，应用在高速铁路、城市轨道交通客运运输中。 4.3 动车组的动力车     动力车是为高速列车提供动力的头车和中间车辆。动力可由电网或内燃机提供，高速列车主要采用电力动力车。在动力集中型高速动车组中，动力车为列车两端的动力头车，动力头车仅提供列车牵引动力，不载乘客。在动力分散型高速列车中，动力车具有向列车提供动力和载客的双重功能。具有载客功能的动力车，对高速运行舒适性指标、车厢内部气密性、噪声强度的控制等较动力头车有更高的要求。电力动力车主要由受电装置、传动装置、制动装置、车体、转向架、车钩缓冲器装置和控制系统组成。 4.4 动车组的拖车    高速动车组中的拖车是列车