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在中国的铁路线里，青藏线是一条大家耳熟能详的铁路，当初，其工程之艰巨世界瞩目。

青藏铁路由西宁站至拉萨站，线路全长1956千米，穿越海拔4000米以上地段就有960多千米，占据全长的49%，铁路要跨越海拔5072米的唐古拉山口，沿线要经过戈壁荒漠、沼泽湿地、雪山草原和多年连续冻土地带。并且时常伴有风沙雨雪、雷暴等，昼夜温差最高达40℃，最高风速达32.6米每秒，自然条件之恶劣可见一斑。而铁路修好，在铁路上跑的火车更要与严酷的自然环境作斗争。

在青藏高原上跑火车存在哪些困难?

1、冻土——影响列车行驶的稳定

冻土是一种低于零度含有冰的岩石和土壤层，对于季节温度变化非常敏感，受热会融化下沉，遇冷则会冻结膨胀，这会造成地基的不稳定。从上世纪50年代初期，我国专家就开始研究高原冻土问题，经过几代人的努力，终于解决了这个世界性的难题。解决冻土问题主要采用了三种方法。

第一种是采用片石通风路基，在路基的底部铺设一米五左右的块石层，冬天冷风从石块间带走热量，夏天石块为路基遮挡太阳辐射，同时利用高原原有的低温和强风降低冻土温度。

第二种方法是采用热棒，青藏铁路沿线，路基两旁有两排碗口粗细，高约两米的铁棒，整个棒体是中控的，内部灌有液氨，当土壤温度较高时，液态氨受热气化上升到顶部遇冷液化释放出热量，然后又流回到底部，如此循环往复，降低冻土温度。

第三种方法是以桥代路，面对地质情况更加恶劣的冻土、河流、沼泽等，选择以桥代路的方式，将桥梁桩基深入地下的永冻层，以保持线路稳定。

2、高海拔——影响柴油机和冷却系统工作

青藏铁路海拔最高点为唐古拉山口，高程为5072米，拉萨市海拔为3628米，全程海拔超过4000米的地段有965千米。高海拔环境下造成的直接后果就是柴油机的性能恶化、热负荷增大、散热能力减弱，主要是由空气特性的变化引起的。随着海拔高度的增加，气压逐渐降低，空气密度逐渐减小，导致发动机的充气量下降，动力降低。海拔高度每增加1000米，大气压力下降约10~12%，空气密度减小约8~9%，功率下降9~11%左右。

随着海拔高度的增加，大气压力的降低，水的沸点也降低，发动机冷却系统易“开锅”。因此，冷却水易发生沸腾现象，蒸发量增大，影响机车的冷却装置和冷却系统的正常工作。

3、多雷电——电子信息设备及电子信息系统容易遭受破坏

雷电灾害已被联合国有关部门列为最严重的十种自然灾害之一，被中国电工委员会称为“电子时代的一大公害”。电子信息设备的电磁兼容能力低下，抗雷电电涌的能力十分弱，因此感应雷击会沿着金属导线对电子信息设备的电源、信号端口产生一定的破坏作用。因此，雷电电涌防护的主要手段是在雷电电涌侵入的通道上设置合适的电涌保护器，对雷电流进行限压、分流，以达到保护电子信息系统的目的。

4、低温——对橡胶件与密封件影响

青藏高原地区日照时间长、紫外线强烈、昼夜温差变化大，年平均气温为－27～－45℃，日平均气温在0℃以下达235～330天，这些环境使液压胶管加速龟裂，使橡胶件和封闭件加速老化，并且对金属材料冷脆性也有特殊要求。

5、坡陡且长——需要大功率机车牵引

青藏铁路的线路陡坡、长坡道以及机车长交路，都对机车的牵引性能提出更高的要求，需要配备功率更加强大的机车。

如此恶劣的环境，要是还用普通机车，会连正常额定功率的一半都发挥不出来，无法承担繁重的运输任务。所以，就需要针对特殊的严酷条件，研发新型的铁路机车，而这种新型的“大力士”要满足在高原上启动、制动、牵引、环保等一系列技术要求。

目前在青藏铁路上使用两种车型，一是从美国进口的NJ2型内燃机车，二是国内自主研发成功的“雪域神舟”号大功率内燃机车。

(1)进口的NJ2型内燃机车

》》机车主要装配

NJ2型机车装配了一台GE公司生产的7FDL柴油机,标定功率3234Kw,装车功率3000 Kw,功率能随海拔高度自动修正。柴油机带动额定功率为3007Kw的交流发电机,经牵引整流器整流为直流电后, 再由6套IGBT变流器逆变为三相交流电分别供给额定功率为455Kw的6台交流牵引电动机。牵引电动机以单侧齿轮传动的方式驱动轮轴。机车最大起动牵引力达到534 KN,持续牵引力达到427 KN。最高行驶速度为120Km/h,持续速度为18.3 Km/h。电阻制动功率最大值在2423--2693Kw之间(随海拔高度变化)。机车适用于环境温度为-35--35℃的高原地区,并针对高原地滚雷的特点,在车底部专设防雷装置。机车还装配了ITCS、GSMR、海事卫星电话等先进列车控制、通信设备。机车牵引试验,三机重联牵引3000 t货车、960 t客车时, 在20‰的长大上坡道运行时平衡速度分别达35Km/h、85Km/h;在20‰的长大下坡道运行时,单独使用电阻制动可使3000 t货车、960t客车速度稳定在80km/h、100km/h左右。

》》机车主要先进技术

NJ2 型机车先进技术主要包括, 先进的车载微机控制系统、强化程度较高和控制良好的电子喷射柴油机、新式的电子空气制动系统、单轴交流电传动装置,和一些功能很强的辅助设备等。控制系统有十多个微处理器通过网络系统汇总到主显示屏,有上千个软件和上千个预置传感器支持该系统,系统智能化程度比较高,控制操作比较方便。为了提高系统的可靠性,许多重要的传感器采用冗余配置。系统里有很多先进的传感器,精确度和可靠性都很高,有一些国内机车未用过的传感器,如:空气流量传感器、燃油油位传感器、等等。这些传感器的设置,使得机车操作更为方便、直观。系统较完善的检测功能,当机车出现故障时,系统能及时找到故障处所并在显示屏上显示。可以自动或手动对机车主要系统进行状态检测。多机重联时,本务机车可以控制所有重联机车, 并能在本务机显示屏上显示重联机车的主要信息。机车的燃油传输装置可在相邻机车间进行燃油传输, 同时显示屏能显示各机车燃油位的信息。重联机车间可以实现蓄电池和辅助发电电源共享, 当一台机车辅助发电或蓄电池故障时不会影响机车的正常运用。

》》机车柴油机

机车柴油机为16 缸V 型结构,缸径228.6mm(9英寸),单个增压器,功率达到了海拔2828m、3000kW,海拔5000m、2700 kW 的技术要求。柴油机控制采用计算机控制系统(ECU 处理器)、燃油电子喷射系统(EFI 处理器),所有的保护功能和控制功能均由计算机来完成。特别是可变喷油提前角和柴油机起机控制取得了非常好的效果。可变喷油提前角的自动优化, 使柴油机在允许的范围内发挥出最大功率。柴油机由计算机控制启动,基本上使柴油机在起机时不冒黑烟,没有粗暴的爆发声;加之性能良好的蓄电池,在冷天可以连续起动柴油机十次以上。柴油机机油箱采用负压方式, 对柴油机油封的密封是非常有利的。柴油机采用密闭的冷却系统,提高了冷却装置的换热效果,降低了辅助功率的消耗,最高冷却水温允许为110℃.。柴油机设置保温系统,可以在不启动柴油机时自动对柴油机油、水进行加温。

空气制动系统一改传统的机械控制压缩空气的办法,采用先进的电子元件控制系统,使得制动系统的性能更加完善、合理。因为电信号传速较快的特点,此制动系统对于长大列车的制动特别有利。此系统可以实现保压和非保压制动, 具有阶段缓解功能等特点。机车在四个单元制动器中加装了弹簧制动装置代替了手制动装置。机车采用合成闸瓦,单机制动试验,在车速120km/h,采用紧急制动,有效制动距离很好地控制在800m 以内。

》》机车航空制氧机

机车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。制氧机计算机系统可以自动检测其工作状态,当制氧含量较低时,系统会发出报警。制氧机有3个供氧口,可以用面罩供氧也可以用弥散的方式供氧。制氧系统可以连续数十个小时工作,保证1.7l/min 以上的流量。

》》机车交流电传动系统

机车采用先进的交流电传动系统， 计算机控制无触点的晶闸管组成的变流器, 形成可变频率的高质量的三相交流电供给牵引电动机。

(2)“雪域神舟”号大功率内燃机车

“雪域神舟”号青藏线用内燃机车DF8B9001和DF8B9002是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，进行高原适应性设计改进，以满足青藏铁路机车运用的需要而制造的。

机车主传动采用交直流电传动，装用配置ABB公司生产的TPL61-A30型增压器的16V280ZJA型柴油机。满足青藏线内燃机车在海拔5100m处机车功率不小于2700kW的技术要求。同时为了适应青藏高原地理环境特点机车采用许多新技术、新结构，如：司机室玻璃采用防紫外线镀膜玻璃，并在司机室顶部后端设有制氧机，供司乘人员使用;为满足机车电机、电器在高海拔地区使用，进行了相应的高原适应性设计改进，蓄电池选用低温性能好的超高倍率碱性蓄电池。冷却水系统采用加压冷却，减振垫采用低温性能好、抗辐射的橡胶减振垫，同时机车增设防雷设施等新技术。

技术参数：

传动方式交—直流电传动

轨距 1435mm

轴式 C0—C0

轮径 1050mm

轴重 23t

计算整备重量 138t

装车功率海拔5100m处，柴油机装车功率为2700kW;在海拔2800m处，柴油机装车功率为3400kW。通过微机和电控技术使柴油机功率随海拔高度自动调整以充分利用低海拔条件下柴油机功率。

引齿轮传动比 77/17

机车最大速度 100km/h (按装车功率2700 kW计算)

机车持续速度 22.3km/h (按装车功率2700 kW计算)

（3）HXN3高原型内燃机车

为满足我国西部线路尤其是青藏铁路对大功率货运内燃机车的需求，2014年，中车大连机车车辆有限公司同中国铁路总公司签订了HXN3过渡方案高原型内燃机车合同。该车是在HXN3型机车主体框架结构和主参数不变的基础上，针对高原地理环境及特殊运用条件，进行的适应性改进。沿用16V265H柴油机（T0排放等级），空气马达启动方式，轴重25吨，交流主辅传动系统，32位微机操作系统，CCBII制动系统；机车采用三轴转向架，二系悬挂装置，滚动抱轴式半悬挂结构，单侧闸瓦踏面制动；加压冷却系统，三级滤清防风沙设计，电机与电气柜强迫通风系统，满足青藏铁路客货运通用的运用要求。

技术参数：

主要技术参数轨距(mm) 1435

额定功率(kW) 3300

轴式 C0-C0

转向架中心距(mm) 14200

全轴距(mm) 17750

车轮直径（新轮）(mm) 1050

车轮直径（半磨耗轮）(mm) 1050

整备重量(t) 150

轴重(t) 25

通过最小曲线半径(m) 145

电传动方式 交—直—交

标称功率(kW) 2677

最高速度(km/h) 120

恒功率速度范围(km/h) 23～120

持续速度(km/h) 16.1

持续牵引力(kN) 598

起动牵引力(kN) 620

最大电阻制动力(kN) 370

素材来源：中国铁路、霹雳火观察、百度百科及网络渠道

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