基本介紹
發展歷史,背景,研製,改進,試驗,運用,衍生車型,技術特點,事故,車輛保存,
發展歷史
背景
1960年代，東方紅1型液力傳動柴油機車和東風型電傳動柴油機車先後定型並投入批量生產，代表了中國鐵路史上第一代柴油機車。與此同時，根據中華人民共和國鐵道部對發展內燃機車方面確定“高速柴油機和中速柴油機並舉，電傳動和液力傳動並舉”的方針，開始進行自行設計第二代內燃機車和柴油機，通過分析比較當時國外較先進的柴油機產品，確定設計原則、效能特徵、主要設計參數，制定了國產內燃機車用柴油機的研究設計方案。1965年起，中國先後研製了12V180ZJ、16V240ZJ、16V200ZJ、12V240ZJ等四種柴油機。
研製
貨運型（八軸貨運）
12V240ZJ型柴油機由北京二七機車車輛工廠、鐵道部鐵道科學研究院聯合研製，從1968年11月開始設計，1969年研製成功。在12V240ZJ型柴油機的基礎上，北京二七機車車輛工廠聯合鐵道部鐵道科學研究院機車車輛研究所、大連熱力機車研究所、戚墅堰機車車輛工藝研究所、大同機車廠等單位，於1969年10月開始設計北京型貨運柴油機車，並於1970年9月30日完成試製了中國第一台6000馬力的大功率液力傳動貨運柴油機車，正式命名為北京型，車號6001。北京型6001號機車採用雙機組結構，裝用兩台12V240ZJ型柴油機和液力傳動裝置，機車軸式D-D，也是迄今世界上單節功率最大的液力傳動內燃機車。機車出廠後交付北京鐵路局豐臺機務段試用，曾在京廣鐵路豐臺西至石家莊間進行牽引貨物列車的試驗，但當時柴油機和液力傳動箱的性能和可靠性存在問題，不久之後就暫停了牽引試驗。
北京型6001號機車
北京型6001號機車客運型（四軸客運）
為滿足對客運柴油機車的需求，二七機車車輛工廠在北京型6001號機車基礎上，於1971年8月26日設計試製出首台3000馬力的北京型液力傳動客運柴油機車，車號3001。北京型客運機車採用單機組結構，裝用一台12V240ZJ型柴油機和液力傳動裝置，機車軸式B-B。1971年至1973年間，二七廠生產了數台北京型客運機車，交付北京內燃機務段試用，但同樣面臨柴油機的三大質量問題，主要包括燃燒壓力高、排氣溫度高、排氣冒黑煙甚至噴火，當時俗稱“二高一黑”。
北京型3001號機車為北京二七機車廠自備車
北京型3001號機車為北京二七機車廠自備車改進
針對北京型機車所暴露的問題，二七廠在鐵科院、北京大學、大連所、戚墅堰所等單位協助下，對12V240ZJ型柴油機進行試驗和改進，主要對燃油噴射系統、進氣系統及渦輪增壓系統修改設計，提高了結構設計的可靠性。1974年6月，在總結之前試製經驗基礎上製造了第九台12V240ZJ型柴油機，並成功完成100小時可靠性試驗和500小時的耐久性試驗，解決了“二高一黑”，使柴油機在標定轉速每分鐘1100轉、持續功率2700馬力的情況下平穩運轉。經過重大改進後，12V240ZJ型柴油機於同年9月通過部級鑑定、批准定型並投入批量生產。1975年6月，二七廠停止修理蒸汽機車業務，轉為內燃機車專業製造廠，開始批量生產北京型客運機車。
北京型機車車頭上的天安門標誌
北京型機車車頭上的天安門標誌試驗
1976年4月，北京型客運機車完成了京廣鐵路長途牽引運行試驗，北京型3002號機車牽引18輛編組客車（904噸）運行於北京至廣州間，往返運行共4728公里，連續運行102小時。1979年3月，北京型機車又在京包鐵路北京至大同間進行牽引試驗，成功牽引12輛編組客車（600噸）以每小時23公里的速度通過最大坡度達到33‰、位於南口至康莊之間關溝段的居庸關坡道，並作了坡停起動試驗。兩次試驗證明北京型客運機車具有良好的牽引性能和動力學性能，機車運行可靠、燃油消耗率較低。
早期塗裝的北京型客運機車
早期塗裝的北京型客運機車與此同時，隨著12V240ZJ型柴油機經過了較長時間的運用並日趨成熟，二七廠於1977年底開始對北京型6001號大功率貨運機車進行改造，除了液力傳動系統、車體和轉向架仍然保留原來的部件外，其柴油機、冷卻裝置、制動系統、電氣系統等均改用與北京型客運機車相同的部件，並增設了輪緣潤滑裝置。1978年2月，北京型6001號機車開始分階段進行10萬公里的運行考核，先後在京山鐵路豐臺西至天津南倉、豐沙鐵路張家口至豐臺西、京原鐵路豐臺西至靈丘之間投入運用，於1979年7月完成了運行考核和動力學性能試驗。試驗結果顯示，北京型6001號機車牽引能力大，且尚有一定的功率儲備，能滿足在平原地區以80公里/小時速度牽引4000噸貨物列車的要求，並能夠牽引2700噸貨物列車以36公里/小時速度通過8.1‰坡道；即使其採用D-D軸式，四軸轉向架的輪緣磨耗量也與運行於相同區段的ND4型機車相若。
運用
北京型客運機車的主要用戶包括北京鐵路局和鄭州鐵路局，1970年代至1990年代初，北京型客運機車曾經是華北、華中地區幹線旅客列車的主力牽引機車。其中北京鐵路局自1971年開始使用北京型客運機車，1975年以後大批配屬北京內燃機務段、天津機務段、石家莊機務段，至1987年共配屬超過200台，肩負京廣鐵路（北京至安陽段）、京滬鐵路（北京至濟南段）、京包鐵路（北京至張家口、大同段）、京山鐵路、京原鐵路、京承鐵路等區段的客運列車牽引。至1990年代初期，山西省的太原機務段、臨汾機務段、侯馬機務段等也開始配屬北京型客運機車，投入同蒲鐵路使用。鄭州鐵路局自1982年開始使用北京型客運機車，主要配屬鄭州機務南段，以鄭州為中心，擔當北到安陽、南到武昌、西到西安、東到蚌埠的客運列車牽引任務。北京型客運機車早期塗裝為墨綠色車身配黃色帶，1980年代中期以後改為天藍色車身配白色帶的塗裝。而沿用北京型機車外觀的東風7D型柴油機車亦有部分採用與北京型機車早期塗裝相似的綠黃塗裝。
朝鮮鐵路的北京型機車，已去掉車標重新編號
朝鮮鐵路的北京型機車，已去掉車標重新編號1990年代中期以後，隨著新型客運柴油機車的出現、京廣及隴海鐵路的電氣化和鐵路客運提速的開展，北京型機車開始逐步退居二線，擔當普通旅客列車牽引、小運轉和調車任務，部分被調往鐵路支線、地方鐵路、礦務局機務段等地使用，至2000年代初開始大量淘汰。另有部分北京型機車經過整修後援助朝鮮，在朝鮮鐵路系統中，這些機車編號為내연3xx(Naeyŏn 3xx；內燃 3××)。
而北京型6001號機車於1979年完成運行考核後，配屬豐臺機務段投入運用；至1981年6月，又改配屬石家莊機務段投入石德鐵路運用，後來去向不明。
衍生車型
貨運型（四軸貨運）
1980年代初，隨著中國實行改革開放，鐵路貨運量不斷增長。為了滿足貨運機車的需求，北京二七機車工廠在北京型客運機車基礎上，於1982年試製了4台北京型貨運機車，車號3147～3150。該型機車除了改變齒輪傳動比、增加重聯裝置外，其他部分與客運型機車完全相同，均為四軸機車。這種機車仍裝用12V240ZJ型柴油機，但裝車功率及相應的控制系統按2500馬力調整，機車最高運行速度降為90公里/小時，雙機重聯時起動牽引力達到595千牛，持續牽引力達到429.5千牛。北京型貨運機車於1982年11月進行了雙機牽引試驗，在通坨鐵路（京秦鐵路）豐臺西至秦皇島之間牽引煤炭列車。試驗結果顯示，機車牽引性能良好，雙機牽引3900噸時最大平衡速度可達78公里/小時。4台機車後配屬天津機務段使用，代替建設型蒸汽機車擔當小運轉任務。
北京型貨運機車，車號3148
北京型貨運機車，車號3148口岸型
在第七個五年計畫期間實現中國與蘇聯接壤邊境鐵路口岸用的機車內燃化，是中國鐵道部其中一項重點項目。1986年2月，鐵道部中國鐵路機車車輛工業總公司向北京二七機車工廠下達了北京型口岸機車的設計任務書。口岸型機車以北京型客運機車為基礎，柴油機裝車功率降為2500馬力（1840千瓦），最高運行速度90公里/小時，起動牽引力提高到280千牛，具有加強防寒型車體及防寒保溫裝置，適合在中國北方冬季嚴寒地區使用，用於中蘇邊境口岸過境鐵路運輸。口岸型包括準軌和寬軌兩種車型，其中準軌機車用於口岸鐵路車站或幹線小運轉作業，並設有電氣和空氣重聯裝置，兩台機車可重聯運行；而寬軌機車不設重聯裝置，但具有換裝準軌轉向架和與蘇式SA-3型車鉤互換的特點，主要用於口岸車站的寬軌調車作業。首兩台口岸型準軌機車於1986年10月底出廠，首台口岸型寬軌機車於1987年出廠，配屬哈爾濱鐵路局滿洲里機務段投入運用，替代解放型蒸汽機車，使牽引噸位由1700噸提高到3500噸。北京型口岸機車累計生產16台，其中準軌型12台（1001～1012）、寬軌型4台（1101～1104）。2000年代初報廢。
北京型口岸準軌型機車，車號1002
北京型口岸準軌型機車，車號1002專運型（八軸客運）
根據鐵道部要求，北京二七機車工廠在北京型客運機車基礎上，於1986年研製了北京型專運機車，又稱北京型八軸客運機車，除了能夠擔當專運任務，也能牽引大編組快速旅客列車。該型機車是雙節連掛的八軸機車，由兩節完全相同的單司機室四軸機車通過車鉤、過道、電氣及空氣重聯管線等尾部對接而成；司機能夠在任何一個司機室內操縱兩節機車，也能夠以單節機車獨立運行。專運型機車按專運需要設計，要求具有較高的運用可靠性，每節機車裝用一台經過改進的12V240ZJ-2型柴油機，而傳動裝置、電控系統等方面都經過改進；最高運行速度120公里/小時，起動牽引力達到490千牛。
十渡站內的北京型專運機車
十渡站內的北京型專運機車首兩組北京型專運機車（2001～2002、2003～2004）分別於1986年6月、8月配屬北京內燃機務段投入使用。1988年1月起，北京內燃段開始使用北京型專運機車擔當13/14次、21/22次兩對京滬直達特快列車北京至濟南區段的牽引任務，要求列車在5小時15分內不停站運行495公里，平均速度達到94公里/小時。但不到四個月後，兩組機車的八台渦輪增壓器全部發生故障，主要是渦輪葉片損壞。北京型專運機車在設計時由於略為超重，因此採用了同類產品中體積小、重量輕的無錫動力機廠261-13A型增壓器，但其設計存在不足之處，導致增壓器在長期高負荷工作情況下使用壽命大幅縮短，經改進後問題獲得解決。
1986年至1990年間，二七廠累計生產了6組12台北京型專運機車（2001～2012），全部配屬北京內燃機務段使用，曾經先後在京滬鐵路、京原鐵路擔當旅客列車的牽引任務；6組北京型專運機車於2010年3月至4月間陸續報廢拆解。中國鐵路迷常將單節的北京型客運機車暱稱為“小北京”，雙節重聯的北京型專運機車則被暱稱為“大北京”。
技術特點
貨運型（八軸貨運）
北京型6001號機車是6000馬力液力傳動幹線貨運柴油機車，採用雙機組結構、對稱式布置；動力室處於車體中部，裝用兩台柴油機；兩端各有一個司機室；而動力室和司機室之間為傳動冷卻室，設有液力傳動裝置和冷卻系統。機車採用全鋼焊接的框架式側壁承載車體，設雙側走廊。機車軸式D-D，最高運行速度100公里/小時，軸重23噸，總重183.5噸。
北京型6001號機車，採用綠色塗裝。
北京型6001號機車，採用綠色塗裝。機車裝用兩台12V240ZJ型柴油機，為12氣缸、四衝程、單級脈衝廢氣渦輪增壓的V型中速柴油機，氣缸直徑240毫米，活塞行程260毫米，在45°的V型夾角的上面布置著兩台廢氣渦輪增壓器，每兩端各設一個中冷器。單台柴油機額定功率為3000馬力，裝車功率為2700馬力。機車採用第二種主傳動路線，每台柴油機通過彈性聯軸節及萬向軸將功率傳遞到液力傳動箱，再從液力變速箱的主傳動軸再通過萬向軸到位於轉向架一、二軸之間的中間齒輪箱，最後由中間齒輪箱的兩根輸出軸經萬向軸分別傳動車軸齒輪箱，從而驅動輪對。北京型6001號機車採用EQ230/512型液力傳動裝置，內裝有兩個性能完全不同的液力變扭器，包括EQ40A型起動變扭器和EQ74V型運轉變扭器，並設有液力制動器；傳動裝置設計功率為2700馬力，裝車功率2450馬力，是當時世界上功率最大的液力傳動裝置。
機車走行部為兩台四軸轉向架，採用焊鑄結合結構構架、軸箱拉桿式定位。一系懸掛為軸箱兩側螺旋彈簧配油壓減振器，二系懸掛為車體和轉向架之間的四組旁承橡膠彈簧，支承車體重量。牽引力和制動力通過平行牽引拉桿機構傳遞。
客運型（四軸客運）
北京型客運機車是3000馬力液力傳動幹線客運柴油機車，採用全鋼焊接的框架式側壁承載車體，雙端司機室、雙側走廊布置，兩個司機室之間設有動力室和冷卻室。北京型客運機車採用單機組結構，機車軸式B-B，最高運行速度120公里/小時，軸重23噸，總重92噸。
北京型客運機車的二軸轉向架
北京型客運機車的二軸轉向架北京型客運機車裝用一台12V240ZJ型柴油機，與北京型6001號貨運機車相同，為12氣缸、四衝程、單級脈衝廢氣渦輪增壓的V型中速柴油機。單台柴油機額定功率為3000馬力，裝車功率為2700馬力。1978年1月，二七廠對12V240ZJ型柴油機進行了強化設計，改用了大連內燃機車研究所研製的高壓比45GP1102型渦輪增壓器，並調整了部分零部件參數，令柴油機小時功率提高到3300馬力、持續功率提高到3000馬力。但裝車功率維持2700馬力，使柴油機增加了一定的功率儲備，提高了柴油機的可靠性和耐久性。
北京型客運機車的液力傳動系統，主要包括液力傳動箱、車軸齒輪箱、輔助傳動裝置、萬向軸及彈性聯軸節等。液力傳動箱位於車體中部、機車冷卻室下方，並通過四個彈性支座固定在機車車架上。柴油機通過彈性聯軸節及萬向軸將功率傳遞到液力傳動箱，再從液力變速箱的兩端輸出法蘭，以萬向軸傳給前後轉向架上的車軸齒輪箱，從而驅動輪對。客運型機車採用EQ2027/Z510型液力傳動裝置，是由二七廠在北京型6001號貨運機車所採用EQ230/512型液力傳動裝置基礎上，借鑑了西德進口NY6、NY7型機車的福伊特L820rU型液力傳動裝置先進結構設計和控制技術，於1975年研製成功；主要改進為改用效率更高的液力變扭器，包括QB3型起動變扭器和YB3型運轉變扭器，最高效率分別達到0.866和0.873。其中起動變扭器（又稱I檔）適用於機車起動和低速工況，而運轉變扭器（又稱II檔）適用於機車中、高速工況；機車運行過程中通過充排油換檔，保證傳動箱始終在高效區域工作；傳動裝置設計功率為2700馬力，裝車功率2450馬力。經運用實踐考核，北京型機車液力傳動箱首先做到一個大修期不拆檢，機車輪周效率達31.32%。
機車走行部為兩台二軸轉向架，採用鋼板焊接箱型結構構架、軸箱拉桿式定位。一系懸掛為軸箱兩側螺旋彈簧配油壓減振器，並在一系彈簧下面裝有橡膠墊以吸收高頻振動；二系懸掛為轉向架構架與車體之間的彈簧懸掛配垂向油壓減振器。牽引力和制動力通過平行牽引拉桿機構傳遞，牽引點距軌面為490毫米。根據運用部門的意見，從3075號機車開始使用了新的轉向架，軸距由原來的2350毫米增大到2500毫米，改善了機車運行品質並方便維護。
技術數據
貨運型 （八軸貨運） | 客運型 （四軸客運） | 貨運型 （四軸貨運） | 口岸型 | 專運型 （八軸客運） | |
數量 （台） | 1 | 341 | 4 | 12 （準軌型） 4 （寬軌型） | 12 （6組） |
車號 | 6001 | 3001～3146 3151～3346 | 3147～3150 | 1001～1012 （準軌型） 1101～1104 （寬軌型） | 2001～2012 |
生產年份 | 1969年 | 1970年—1990年 | 1982年 | 1986年—1989年 | 1986年—1990年 |
軸式 | D-D | B-B | 2×（B-B） | ||
柴油機 | 2 × 12V240ZJ | 12V240ZJ | 2 × 12V240ZJ-2 | ||
標定功率 （馬力） | 6000 | 3000 | 2×3000 | ||
裝車功率 （馬力） | 5400 | 2700 | 2500 | 2×2700 | |
標稱功率 （馬力） | 2040 | 2×2040 | |||
構造速度 （公里/小時） | 100 | 120 | 90 | 120 | |
持續速度 （公里/小時） | 21 | 24.3 | 22.4 | ||
啟動牽引力 （千牛） | 595 | 227 | 595 （雙機重聯） | 280 | 2×245.2 |
持續牽引力 （千牛） | 418 | 613 | 429 （雙機重聯） | 215 | 2×176.5 |
整備重量 （噸） | 183.5 | 92 | 2×92 | ||
軸重 （噸） | 23 | ||||
通過最小 曲線半徑 （米） | 145 | 125 | |||
機車全軸距 （毫米） | 18，400 | 10，795 | 2×16,505 | ||
車鉤中心距 （毫米） | 24，500 | 16，325 | 2×16,505 | ||
車體寬度 （毫米） | 3，300 | 3，315 | 3，285 | ||
車體高度 （毫米） | 4，650 | 4，705 | 4，735 | ||
燃油儲備量 （升） | 11，900 | 5，500 | 2×5000 | ||
液力傳動箱 | EQ230/512 | EQ2027/Z510 | |||
重聯裝置 | 無 | 有 | 有 （準軌型） | 有 | |
事故
1984年9月16日清晨，鄭州鐵路局鄭州機務南段的北京型3188號機車，牽引天津至武昌的133次旅客快車經由京廣鐵路運行。清晨5時許列車運行在李新店至明港區間，在接近明港車站時，司機漏看車站第一接近通過信號機顯示的黃色燈光，當確認第二接近通過信號機顯示紅燈後，他們又發現該站下行進站信號機顯示黃燈（實際是給其前方的403次旅客列車開放的信號），便臆測是給他們顯示的信號，錯誤認為之前第二接近顯示的紅燈是信號故障，遂越過了紅燈。當司機發現前方正慢行準備進站的403次旅客列車時才施行緊急制動，但停車不及，133次列車在京廣線下行K938+600M處，以50公里/小時的速度與403次旅客列車追尾相撞。事故造成37人受傷，機車小破1台，客車報廢2輛，大破1輛，並中斷京廣下行正線行車4小時30分鐘。
1990年1月15日凌晨，鄭州鐵路局寶豐機務段的北京型機車，牽引襄樊開往北京的250次旅客列車經由孟寶鐵路運行。列車原定按計畫通過余官營站，但由於車站值班員和助理值班員相互爭執，造成未及時聯繫、沒有確認接車線、錯誤開放信號等一系列的違章作業，導致250次列車進站時與在站內停留的3173次貨車發生正面相撞。事故造成7人死亡、12人受傷，中斷正線行車3小時9分鐘，一台北京型和一台前進型蒸汽機車報廢。
1993年7月10日凌晨，北京鐵路局石家莊機務段的北京型3168號機車，牽引北京至成都163次旅客列車經由京廣鐵路運行。由於前一天下午京廣線安陽至廣武間受暴風雨倒樹的影響，導致鐵路自動閉塞供電設備停電，七里營至老田庵各站間停止基本閉塞法，改用特定閉塞法。凌晨2點40分，163次列車從新鄉南場開出，司機和副司機兩人錯誤理解調度命令內容，將新鄉南場至七里營啟動自動閉塞區間誤認為是特定閉塞區間，並擅自關閉了機車信號和自動停車裝置，盲目開車。凌晨2時55分，當司機發現前方緩行的2011次貨物列車距離僅百米時才施行緊急制動，但停車不及，163次旅客列車在京廣線新鄉南場至七里營間K608+950M處與前方的2011次貨物列車發生追尾相撞。事故造成40人死亡、48人受傷，機車中破1台，客車報廢3輛，中斷京廣下行正線行車11小時15分。
車輛保存
北京型3003號柴油機車保存在中國鐵道博物館
當代MOMA園區內的北京型3226號機車北京型3181號機車，1983年出廠，後期出售給中鐵一局集團有限公司。現交付給陝西鐵路工程職業技術學院，作為教學用車。
北京型3242號機車，1986年出廠，退役後，保存於瀋陽鐵路機車陳列館（該車為改號機車，原車號不明）。
北京型3263號機車，1985年出廠，退役後，保存於太原鐵路鐵路局太原機務段北場，作為展品。
