文章作者：西瓜昌真湿基（B站和百度昵称：宁柳跨越）

本文对接《【内燃机车科普】东西方铁路技术交流之一——英国铁路HS4000型内燃机车（上篇）》一文：

技术概况

• 制动装置

机车上装有三个制动系统：空气制动、真空制动及电阻制动。

电阻制动时，牵引电动机作为发电机，所产生的电能经过电阻器转变为热能。电阻制动与列车制动是联合动作的，所以司机施行制动时，只需要操纵一个控制手柄。

在电阻制动装置中，电阻丝两端的电压被引出来，它驱动冷却风扇的电机束冷却电阻器。这样电阻器的冷却也是随着供给它的动能而自动地调节着。

司机选择用真空或空气制动列车时，机车最初是以压缩空气平稳地制动，此时电阻制动不起作用。在一定的时间内，即牵引电机未得到充分励磁前，电子装置自动地按照运行速度控制 机车的总制动力，因而不会超过预先规定的限 制值。在电阻制动阀开始起作用后，空气制动就不起作用，列车速度超过54千米/小时时，仅电阻制动起作用。

在低速下，电阻制动的有效性迅速下降，因为不能进一步提高牵引电机的励磁。此时空气制动发生作用，直到列车停止为止。牵引车辆的真空或空气制动不受机车制动的影响，只要司机将制动阀保持开启位置就可以。

• 电气设备

牵引发电机为十极三相、带有交流无刷励磁机的凸板式交流发电机。牵引发电机与柴油机为刚性连接，另一端通过弹性联轴节；将功率传到一个传动比为2.5：1的变速齿轮箱上。齿轮箱的高速输出轴通过另一个弹性联轴节驱动起动电机，而在起动电机的电枢轴的另一端再通过一个弹性联轴节驱动列车取暖和辅助发电机。在转速为1100转/分钟时，牵引发电机将根据负荷情况给出3110安、810伏2520千瓦，或是4980安、504伏2510千瓦的持续输出功率。

起动电机为直流电机设计。在转速为1125转/分钟时，起动电机给出110伏47.6千瓦的持续输出功率。

列车取暖和辅助发电机为八极三相、带有交流无刷励磁机的交流电机。转速为2750转/分钟时，辅助发电机给出534千伏安、680伏的持续输出功率。

牵引电动机为四极鼻悬式直流电动机。在转速为681转/分钟时，牵引电动机给出515马力，504伏及830安的持续输出功率。牵引电动机共六个，每个牵引电动机安装在与车轴同心的空心轴上，同时通过电动机机体上的一个托架弹性地安装在转向架的构架上。被驱动的齿轮与一些牢固的橡胶元件相结合，因而能够产生扭转弹性变形以消除在驱动中的振动。牵引发电机及列车取暖辅助发电机的励磁机转子均为无电刷型式的，其输出电流通过安装于转子轴延长部分的硅二极管进行整流。每一个励磁机和其发电机是以电枢装在发电机上的方法紧固在一起，而电枢与相应的转子绕组安装在加长的发电机转轴上。

• 主电路

从电路图可知，司机通过控制器来调节励磁以选择需要的功率。励磁机是一个有旋转输出绕组的小型交流无刷发电机。励磁机的输出电由旋转整流器变成直流，再直接供给交流牵引发电机磁场系统。这种结构不需要滑环。交流发电机的输出电流在84个硅整流组得到整流，由此再供给六个并联的牵引电动机。

励磁机和牵引发电机是自行通风的；牵引电机从两个通风机中得到足量的冷却空气。柴油机起动电机在工作时，为蓄电池组充电，同时也供给下列各种辅助装置直流电：制动用真空泵、空气压缩机、辅助机油泵和燃油泵。

制动用的空气压缩机只有在柴油机起动后才能正常工作。为了试验用，制动用真空泵可以由蓄电池供电运转。另一些电力辅助装置是组合式的列车取暖装置和辅助发电机，它们通过起动电机被直接驱动着。在取暖部分它所供应的三相交流电经过整流，然后再供给列车825伏的直流电。所供应的另一部分三相交流电被用来驱动辅助装置，即四个冷却风扇和两个牵引电机的风扇。

四台冷却风扇中的两台，其持续功率为21.5马力，而另两台为47.2马力，其转逑均为1795转/分钟，两台牵引电机鼓风机用的电机，每台持续功率为19.7马力，转速为2720转/分钟，对每一台牵引电机的鼓风量为85立方米/分钟。这些辅助装置是按柴油机的转速而进行控制的，因此当柴油机转速和功率增加时，冷却容量就相应地增加。

• 电子控制设备

机车的控制系统大部分是由电子元件组成,，利用印刷电路组成抽屉型式。对于控制系统尽量使用标准化的印刷电路，通过不同的组合来完成所需要的控制任务，例如控制系统包括输出控制、电阻制动、列车取暖和防止空转等共十一个控制系统，而每一个控制系统组成一个单元组合的抽屉型式，并安装在一个控制柜中。为了适应较大的范围，所以控制元件本身就得设计得很恰当，例如0〜2000安的转送器输出的信息，恰好相似于0~100摄氏度的温度值或是0~300度的转角。

机车轮对空转的控制是用较快和正确地检测牵引电动机中电流变化率来实现的，迅速减少牵引发电机的励磁，就自动地使空转停止。等到空转停止后，励磁又恢复到控制的额定值。在使用时，如控制系统发生故障，它能迅速地査出故障所在处，同时对控制系统通过简单试验而排除故障。

安全装置的检测、校正都比较快。当万一闪烁出现时，则釆用使牵引发电机短路的办法来快速截断牵引电动机的电流。

• 车钩

HS4000内燃机车在英国运用时期采用螺旋车钩。随着这台机车于1971年卖给苏联，HS4000内燃机车改用SA-3型车钩，但车钩两侧的缓冲饼仍被保留。

后记

HS4000内燃机车虽然在英国并不受待见，但在苏联，这台机车却被KZ的工程师们用于研究，以发现自家产品与国外同类型产品的差距。而KZ在制造D49型柴油机的同时，也在不断改进发现出来的问题，让D49型柴油机成为苏联乃至今日俄罗斯联邦的内燃机车柴油机主力。

注释

⑴英语：Hawker Siddeley。霍克·西德利集团是一家从事飞机制造的英国制造公司。通过一系列的兼并和收购数家英国飞机制造商的财产，成为20世纪60年代仅有的两家英国飞机制造公司之一。1977年4月29日，由于英国于1977年颁布了《飞机和造船工业法》，霍克·西德利集团控股的霍克·西德利航空和动力公司被国有化并与英国飞机公司和苏格兰航空公司合并成为英国航空航天公司，而非航空财产和外国利益则由1980年以后的一家名为霍克·西德利集团公众有限公司的控股公司保留；1992年霍克·西德利集团公众有限公司被英国轮胎橡胶公众有限公司收购。

⑵英语：Brush Traction。布拉希牵引公司前身是1865年于英国英格兰东米德兰兹区域莱斯特郡查恩伍德区拉夫堡镇成立的休斯机车和电车电动机有限公司。1957年，布拉希牵引公司被霍克·西德利集团收购，1992年又被英国轮胎橡胶公众有限公司收购。2011年2月28日，西屋制动公司以31亿美元价格收购布拉希牵引公司。

⑶英语：British Rail。英国铁路是1948年至1997年间英国铁路运输的主要业者。它由大西部铁路、伦敦米德兰和苏格兰铁路、伦敦和东北部铁路、南部铁路公司的国有化而形成，存续至1994年到1997年的渐次私有化为止。

⑷俄语：Коломенский завод；苏联时期全名是Коломенский тепловозостроительный завод имени В. В. Куйбышева（以瓦列里安·弗拉基米罗维奇·古比雪夫命名的科洛姆纳内燃机车制造厂）。科洛姆纳工厂是俄罗斯一家著名的铁路机车和柴油机制造商，也是俄罗斯运输机械控股集团旗下的子公司之一，公司位于莫斯科州南部城市科洛姆纳。该厂始创于1863年，是俄罗斯国内历史最悠久的铁路机车制造企业，1930年开始研制内燃机车，1956年停产蒸汽机车。

⑸学名：Falco tinnunculus；英语：Kestrel；法语：Crécerelle。茶隼为隼科隼属的鸟类，又名红隼、红鹰、黄鹰、红鹞子，一般栖息于林地、草原、有零星树木的牧场、海岸等，筑巢于悬崖、树木以及旧建筑或废墟的墙上。该物种的模式产地在瑞典。在中国国家重点保护动物等级中，茶隼被归为二级。

⑹BR基于机车的动力，于1957年将输出功率超过3000马力的内燃机车编为5型，并赋予D9000号~D9999号机车的号段。当最后一台干线蒸汽机车于1968年8月退役后，“D”前缀被删除。20世纪60年代末，BR采用了全面运营处理系统，所有类型的机车都根据全面运营处理系统进行定型，其中原5型内燃机车在全面运营处理系统定型为55型~69型。

⑺英语：British Rail Class 55。英国电气公司与Vulcan铸造厂在1961年到1962年期间制造的22台的干线内燃机车。

参考

• 《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）型内燃机车》，105页~111页，《国外内燃机车概况》，中国铁道部铁路工业系统内燃机车技术情报交流网编，人民铁道出版社，1979年

• 《瑞士Sulzer 16LVA24型柴油机》，366页~369页，《国外内燃机车概况》，中国铁道部铁路工业系统内燃机车技术情报交流网编，人民铁道出版社，1979年