ND4型內燃機車

1970年代初，北京鐵路局丰台機務段開始從蒸汽機車牽引向內燃化過渡。當時中國的電力傳動內燃機車以直—直流電傳動的東風型內燃機車為主，技術性能仍然處於落後水平；而第二代交—直流電傳動的東風4型內燃機車由於草率上馬，導致整台機車的性能和質量未能過關。面對東風4型機車遲遲未能定型、內燃機車產能不足的情況，中華人民共和國鐵道部決定從國外進口一批技術較先進的內燃機車作為過渡。

經過評選和談判，中國機械進出口總公司與法國阿爾斯通公司及電氣牽引設備公司（MTE），於1971年6月23日在北京簽訂了從法國進口50台內燃機車的貿易合同，時任中國對外貿易部副部長李強、法國駐華大使艾蒂安·馬納克（Etienne Manac'h）、阿爾斯通公司牽引部總經理羅傑·沙爾翁-德梅爾賽（Roger Chalvon-Demersay）等人出席了簽字儀式。該型機車被定型為ND4型，其中“N”代表內燃機車、“D”代表電力傳動；阿爾斯通公司內的設計代號為AD48C 。ND4型機車是由阿爾斯通公司在法國國鐵CC72000型內燃機車基礎上，根據中國鐵路的使用要求專門設計製造的4000馬力幹線貨運內燃機車，兩者均裝用一台阿爾薩斯機械製造公司製造的16缸高速柴油機，而車體結構、轉向架等方面均有許多相似之處，並採用了和6G、8K型電力機車相似的系列化司機室。

1973年11月，ND4型機車運抵中國，50台機車全部配屬北京鐵路局丰台機務段，開始了丰台機務段幹線牽引機車內燃化的進程。從1970年代中至1980年代初，ND4型機車曾經是京原鐵路丰台西至靈丘、京山鐵路丰台西至南倉、豐沙鐵路丰台西至張家口區段的主力貨運機車，主要擔當“晉煤外運”煤炭重載列車的牽引任務。至1984年後，丰台機務段大量配屬從美國進口的ND5型內燃機車並投入豐沙、京原鐵路運用，大部分ND4型機車改為投入京山鐵路運用。

隨著機車運用時間日漸增長，由於種種原因，導致ND4型機車始終無法獲得全面性維修、機車質量日益下降，機車老化問題嚴重。至1980年代末，每台ND4型機車已經平均走行了240～250萬公里，主要質量問題和事故包括柴油機機體裂紋、活塞破損爆缸、曲軸頸燒損、牽引電機接地、電線短路和油管破裂導致機車火災等。由於ND4型機車為進口機車，機務段和機車檢修廠並不具備整車大修的能力，因此ND4型機車僅能由丰台機務段進行有限度的段修工作。為了維持機車基本質量，鐵道部決定從1987年開始，對ND4型機車逐台投資100萬元人民幣實行簡易廠修，增加了車體、轉向架、電機的檢修範圍。然而，由於簡易廠修能力有限，對一些威脅行車安全的質量問題仍然束手無策，而國產化部件往往價格偏高或質量不達標，因此機務段實際上對ND4型機車的質量並沒有太大把握。

1980年代末，針對ND4型機車的狀況，鐵道部制定了“維持使用、逐步淘汰”的原則，從1990年代起開始對ND4型機車擇劣報廢；同時又將ND4型機車從主要幹線撤換下來，在北京鐵路樞紐內京門鐵路、西北環線等支線擔當小運轉、調車任務，並轉配部分機車至南口機務段、張家口機務段作為小運轉機車使用（段修仍然在丰台機務段進行），以減輕機車負擔。經過逐年報廢，1995年末北京鐵路局僅餘下28台ND4型機車，至1997年末進一步減少至16台。

2004年4月，最後三台ND4型機車的其中兩台（46、05）報廢拆解，僅餘下一台15號機車，放置於丰台機務段內偏僻的儲備廠。

對於碩果僅存的ND4型15號機車，中國鐵路迷曾經多番呼籲，希望有關部門能讓這台機車進入博物館永久收藏，避免它淪為一堆廢鐵。2012年3月，中國鐵道博物館館長王新橋對媒體表示，“ND4最好的歸宿是送到鐵博當做展品”，並已經開始就外觀修復進行調研；同年4月11日，中國鐵道博物館和丰台機務段開始對ND4型15號機車進行整修工作，修復的重點是外觀和司機室，在向民眾徵集ND4機車的零件的同時，也對已無原廠配件的部件進行仿製。

ND4型15號機車已於2013年1月25日，交由中國鐵道博物館永久收藏，經鑒定后被定為國家二級文物。

ND4型機車採用承載式焊接鋼結構車體，兩端設有同等功能的司機室，可雙向操縱機車，並設雙側內走廊。機車從前到后依次分別為1端司機室、輔助裝置室、冷卻室、動力室、電阻制動櫃室、2端司機室。動力室位於機車中部，安裝了一套柴油發電機組，以及空氣濾清器、車體通風機、起動風泵、空氣壓縮機、起動機油泵等輔助裝置。冷卻室內設有散熱器組和冷卻風扇、起動風缸等。輔助裝置室內設有預熱鍋爐、牽引電動機通風機、制動裝置櫃、水箱等設備。電阻制動櫃室內設有電阻制動櫃、整流器櫃和電器控制櫃。機車下部兩台轉向架之間弔掛著燃油箱、蓄電池和總風缸。機車標稱功率2150千瓦，構造速度為100公里/小時，整備重量138噸。

ND4型機車裝用一台由阿爾薩斯機械製造公司（SACM）設計製造、與法國國鐵CC72000型機車相同的AGO V16 ESHR型柴油機，屬於AGO大缸徑柴油機系列。該型柴油機為16氣缸、四衝程、廢氣渦輪增壓的直噴式V型高速柴油機，在50°V形夾角上方布置兩套增壓器和中冷器。氣缸直徑為240毫米，活塞行程為220毫米，標定轉速為每分鐘1350轉，使用轉速範圍為每分鐘550～1250轉。柴油機標定功率為2940千瓦，裝車功率為2680千瓦。

ND4型機車也是中國至今惟一一種採用自動延時電控風啟動的內燃機車，機車起動時由起動風缸和起動風泵提供壓縮空氣，高壓空氣經空氣分配器和啟動閥按柴油機點火順序流入氣缸並推動活塞，當曲軸達到穩定轉速后停止供氣，同時噴油泵供油點火，從而驅動柴油機，整個過程均為自動控制，司機只要按下“啟機”按鈕，可以自動完成上述動作啟動柴油機。

傳動裝置為交-直流電傳動，柴油機通過彈性聯軸器直接驅動一台三相交流同步牽引發電機，通過硅整流裝置把牽引發電機發出的三相交流電整流為直流電，再經過一套控制系統將電能輸送給兩台轉向架上的六台直流串勵牽引電動機，通過傳動齒輪驅動車輪。此外，牽引發電機的軸端通過萬向軸帶動定子發電機，用於對牽引發電機勵磁，並向蓄電池充電及輔助迴路供電。ND4型機車採用TAO-659型牽引電動機，額定功率為342千瓦，設有一級磁場削弱。

機車走行部為兩台三軸無導框式鋼板焊接結構轉向架，軸式Co-Co。懸掛裝置基本繼承了CC72000型機車的模式，採用阿爾斯通公司傳統的無導框滾柱軸承式軸箱、軸箱拉杆定位，一系懸掛為軸箱螺旋鋼彈簧與彈性定位拉杆懸掛結構，二系懸掛為橡膠堆全旁承承載；牽引力和制動力通過牽引中心銷傳遞；這種懸掛方式後來亦被韶山3型電力機車沿用。牽引電機懸掛方式為滑動抱軸承式半懸掛，牽引齒輪傳動比為4.64。