铁路国产化进程：为何青藏铁路引进美国火车头？

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文|托马斯

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7月1日，被称为中国“新世纪四大工程之一”的青藏铁路在这一天全线通车了。

这是世界上海拔最高，线路最长的高原铁路，中国铁路工人从1958年开始建设，历经48个春秋，终于让一千多千米的铁路线畅通无阻。

青藏铁路是中国基建又一伟大的胜利，但是令人稍许遗憾的是，铁路上鸣笛奔跑的火车头却不是我们自己的。

原来这些火车头都是从美国进口的最先进的机车——“NJ2型”高原内燃机车。

我国为什么要向美国进口火车头呢？是因为我们自己的火车技术还不够先进吗？这对我国铁路发展有何影响？

（NJ2型柴油机车）

且看青藏铁路火车头的故事。

内燃机车在青藏高原遇到的技术困难

“火车跑得快，全靠车头带”。

一个好的火车头对铁路来说太重要了，尤其是在气候环境恶劣的青藏高原之上，想要有一个能克服这里自然条件并且正常运行的火车头，更是难上加难。

进入到21世纪后，国家为加快西部的开发而建设了青藏铁路的第二段路程。

青藏铁路基本沿青藏公路南行，自青海的格尔木经昆仑山口翻越唐古拉山进入西藏境内，最终到达拉萨市，铁路总长1140千米（在当时的长度）。

青藏铁路沿线经过地区均为高海拔地带，平均海拔高度大于4000米的地段铁路长度就有960千米。

（青藏铁路）

唐古拉山垭口的最高海拨高度达5071米，铁路两端最低海拨高度近3000m。

青藏铁路所经过区域地势险峻，昆仑山北坡和羊八井峡谷地段铁路行程100千米区间，地势相对高差分别大于1000米和700米，线路最大的坡道达20%。

在高原的长大坡道上要保证铁路运输快速安全，内燃机车柴油机必须具有足够的运用功率作保证。

火车头的专业名称是机车，主要分为蒸汽机车、内燃机车和电力机车三种，在当时内燃机车是最普遍的，也被称为柴油机车，靠燃烧柴油提供动力。

青藏高原自然气候恶劣，每日气温变化很大，部分地段常年存在积雪和大风吹雪、雪暴、冰雹等自然灾害，给铁路运营带来许多困难。

（青藏高原）

首先由于海拔很高、气压低、空气稀薄，机车柴油机的功率将严重下降；其次为满足机车运输需要，柴油机必须采取高效增压技术进行功率修正，其增压匹配必须解决一系列技术问题。

另外柴油机在高原的冷却技术，柴油机控制等问题都必须需要进行适当的解决。

在高海拔的青藏高原，因为气压下降空气稀薄，当柴油机不进行适当调整时进入气缸的压缩空气量减少，柴油机燃烧热功率就会下降。

之前在西北高原地区进行的内燃机车牵引性能试验结果表明，当海拔高度达3000米时柴油机功率降低25%左右。

一般情况下，平均海拔高度每升高1000米柴油机功率将损失9%左右。

也就是说，火车在经过唐古拉山垭口的时候功率会损失最少43%，这样根本无法保证火车的正常行驶，也可能会给乘客造成安全上的问题。

（唐古拉山）

通常情况下机车柴油机采用增压技术，在海拔高度为1500-2000米地区通过采用可提供适当压比的增压器，能够保证柴油机的功率保持不变。

但是当海拔高度高于3000米以上时，采用常用的增压器技术已经不能满足柴油机功率修正的需要，在青藏高原必须采用专用的增压器。

而我国在当时内燃柴油机的增压技术还没有达到这个水平。

我国的内燃机机车为什么会输给美国

2001年6月，正是青藏铁路二期工程开始建设的时候，经过铁道部第一勘察设计院等单位的考察，初步选定“东风8B型”和“东风11型”内燃机车作为青藏铁路的火车头。

最终这项任务落在了戚墅堰厂手上，要在这两款内燃机车的基础之上，研发出适应于高原地区的柴油机车。

（戚墅堰厂）

戚墅堰厂其实早在几个月前便已经开始着手对高原柴油机车进行调研和设计了。

其中“东风8B型”是戚墅堰厂近些年刚刚研制出来的最先进的干线货运用重载内燃机车。

九十年代初，我国铁道部便下达任务，要将火车客运车提速到140公里每小时，货车提到90公里每小时，并且要求电力车和内燃机车最大轴重必须达到25吨。

之后沪宁铁路、京秦铁路等中国较为繁忙的干线开始了第一次大提速，出现了时速达到140-160公里的快速列车。

为了配合铁路干线的发展，戚墅堰工厂也加快了对新型大功率柴油机车的研发与设计。

仅用了一年的时间，戚墅堰厂研制的车型代号“DF8B”新机车便问世了，铁道部便将它命名为“东风8B型”。

（东风8b型内燃机车）

后来经过实验，“东风8B型”机车可以轻松牵引5000吨货物列车运行，而且能够提供足够的功率实现货车最高时速80-85公里的要求，还保留了一定的功率储备，不让柴油机超负荷。

随后“东风8B型”机车得到了量产，成为我国最受欢迎的内燃机车之一。

正因为有了这样的成功经验，戚墅堰厂研制新的高原机车也是事半功倍，在2002年3月便已经完成了初步的技术设计。

很快这个设计方案就得到了铁道部的认可，在同年5月份尝试着研制出两台青藏高原的柴油机车样车做实验。

五个月后，两台样车研制成功，戚墅堰厂将其命名为“雪域神舟”，并进入到实验阶段。

（雪域神舟）

两台“雪域神舟”被运到了青藏铁路格拉地区后，分别在海拔2900米、3500米、4576米这三个高度地段进行了启动牵引力、机车防寒、自负荷功率修正等试验。

过了几个月又在新的路段对机车的牵引2300吨性能、功率调整和电阻制动、机车升温冷却等功能进行试验。

分别走了1686米的昆仑山隧道和100多公里连续20‰长坡道，各项数据都达到了指标。

本来“东风8B型”机车作为青藏铁路的火车头已经是板上钉钉的事情了，没想到事情突然出现了转变。

新上任的铁道部部长刘志军要让中国铁路实现跨越式发展，所以不能在原有的基础上慢慢前进，必须积极引进国外先进技术才行。

（原铁道部部长刘志军）

所以为了能让国内内燃机技术有质的飞跃，完成中央政府提出的尽早让青藏铁路通车的要求，最终铁道部决定放弃国产设备，去采购国外的机车。

在当时哪怕是现在，内燃机车技术最为先进的就是美国了。

于是，青藏高原的铁路机车都变成了进口美国的，中国铁道部一口气买进了美国78台的“NJ2型”柴油机车。

“NJ2型”柴油机车是美国通用电气公司专门为我国青藏铁路设计制造的。

在引进内燃机车的选择上，是有通用电气和美国另一家公司易安迪同时竞标的。

在对两家公司提供的高原柴油机车方案进行全方位的比较后，我国选择了通用电气的“C38AChe型”高原柴油机车，并将其命名为“NJ2型”，“N”代表内燃机，“J”代表交流传动。

（NJ2型柴油机车）

就这样，“NJ2型”柴油机车作为青藏铁路的火车头，开启了中国铁路新的征程。

中国的电力机车为何不用在青藏铁路

之所以选择“NJ2型”柴油机车，是因为它能适应于高原地区-35℃-35℃的环境温度。

机车内部还加装了制氧系统和防雷装置，在高原上缺氧时既可以用面罩以及弥散方式供氧，也能躲避高原上的球状闪电。

这些还是我们的内燃机当时所不具备的功能。

那就有人可能感到奇怪了，为什么我国的内燃机车发展会赶不上美国呢？我们可是“基建狂魔”啊！

其实真正的原因是我国的火车主要是以电力驱动的，内燃机车并不是主流。

（和谐号电力机车）

中国最早的电力机车还是19的时候，那时在抚顺煤矿使用了1500伏直流电力机车来运输煤炭。

新中国成立后，我国自主研发出了一台“韶山型”电力机车，可以引燃管整流驱动。

之后对“韶山型”加以改造，改成了用硅整流器驱动，持续功率可以达到3780千瓦，就此中国铁路步入电气化的阶段。

蒸气机车是最早的火车头早已淘汰，柴油机车在运行时会产生大量废气非常不环保，所以现在我们开汽车加的都是汽油，很少再有柴油了。

甚至说现在都主张节约环能的绿色出行，开始流行开电车了。

同样的道理，我国最先重点发展电力机车的一个重要原因也是因为它远比内燃柴油机车环保的多。

（韶山型电力机车）

只要通过风力或者水力进行发电，电力机车就可以运行，还能提高热效率不会产生太多的废气。

除此之外，电力机车运行时相比内燃机车安静得多，没有那么大的噪音。

最重要的是，电力机车不用像内燃机车那样需要自身携带大量的燃料，这样能做到减轻自身重量，从而达到速度快、功率大、牵引力强、能源利用率高、运费低等等多个优势。

我国最大的几条铁路干线“京广”、“京九”、“京沪”等都是进行过电气化升级改造，现在都是大面积使用电力机车，大大提高了客运和货运的效率。

电力机车噪音小、环保等特点也非常适应于城市轨道交通，对城市居民的生活也有很大的改善。

而且我国在电力机车领域的发展一直都处于世界前沿，近些年更是取得重大突破。

（韶山型电力机车）

，中车株机公司与国家能源集团共同研制出了一台“神24”机车，长达106米，采用6节编组，棱角分明看上去酷似雄狮。

“神24”单机功率28800千瓦，牵引力达到2280千牛，能够牵引装载1万吨货物的列车在12‰的坡道上行驶，最高时速可达120公里。

因此“神24”也被称为是“动力之王”。

这是中国铁路除了“高速”之外的另一张王牌——“重载”。

既然中国电力机车如此厉害，为什么青藏铁路不用呢？反而要引进美国的内燃机车？

归根结底是因为在青藏铁路上用电力机车成本太大。

（神24机车）

青藏高原上没有办法建起充足数量的发电站，形成大规模的电网给机车供电，这也是电力机车的一个缺点，本身缺乏动力源。

一旦外界的电缆、电轨等供电设备遭到破坏，就会导致瘫痪，所以有些电力机车上会装有柴油发电机来以防万一。

像青藏高原那么恶劣的气候环境，铺开一张电网，还要随时预防供电设备损坏进行维修，这个成本实在太大，不如去国外买内燃机车使用。

这就是为什么从美国引进青藏铁路火车头的主要原因。

青藏铁路的美国机车终将被中国取代

虽说我国的电力机车要强过内燃机车，但中国人天生就有一种独立自主、自力更生的精神。

哪怕现在引进了美国的内燃机车，但我们就是要制造出属于自己的高原型机车出来。

“NJ2型”机车刚刚投入使用没多久，机车的零部件就开始出现各种各样的质量问题。

（NJ2型柴油机车）

前期青藏铁路累计运行的150万公里中，已经使用的18台“NJ2型”机车先后发生了16个重大质量问题，比如柴油机散热器漏水、机车走行部扫石器松动脱落、轴箱导框摩擦板惯性脱落、机车空压机冷却器故障等等。

这些都是通用电气公司在设计和制造方面的疏忽，引发的安全性问题。

果然，美国人的技术可能先进，但制造水平还不过关，最终铁道部与通用电气进行协商，要合力对“NJ2型”机车进行改进，这才使得机车故障率逐年下降。

为了保险起见，青藏铁路开通运行初期，铁道部还是只投入了10台“NJ2型”柴油机车，然后安排“东风8B型”和“东风4B型”机车和“NJ2型”重联牵引。

剩下的68台则陆陆续续引进，避免列车频繁出现问题。

与此同时，我国的技术人员也没有闲着，准备继续研发出能够取代美国机车的火车头。

，中国铁路总公司和中车大连机车车辆有限公司签订了一份合同，共同研发“HXN3”高原型内燃机车。

（HXN3型内燃机车）

“HX”是“和谐”的拼音首字母大写，“N”还是内燃机，是在原有的“和谐”型基础上，让主参数和主体框架结构都不变，但是可以适应于高原地理环境下进行运作。

是为了对青藏铁路以及我国西部整个铁路线路大功率货运内燃机车的需求起到过渡作用。

“HXN3”沿用了“16V265H”柴油机的空气马达启动方式，有32位微机操作系统，轴重25吨，滚动抱轴式半悬挂结构，额定功率3300千瓦，最大牵引力是620千牛，能在23-120千米每小时的速度范围内保持恒功率，持续牵引力维持在598千牛。

，已经有36台“HXN3型”内燃机车配属给青藏铁路了。

高原型的“HXN3”与平原地区使用的“HXN3”相比，不仅具备了一个高原型增压器，机车牵引功率还新增了自动修正功能。

（HXN3型内燃机车）

也就是说高原型的“HXN3”能够根据海拔高度和环境温度的变化，自我修正柴油机输出功率，与美国的“NJ2型”机车比较也不遑多让，质量上还更加保险。

“HXN3”高原型内燃机车弥补了我国在青藏铁路等高原干线上缺乏国产内燃机车的遗憾，后面也将完全取代“NJ2型”机车，让我们国家的火车头全部变成中国自己的。

这也为我国机车设备的制造和管理提供了宝贵的工作经验，未来还会有更上一层楼的成就。

【总结】

中国引进美国的内燃机车作为青藏铁路全线通车时的火车头，不是因为我国的铁路技术落后，而是因为我国更加注重电力机车的发展。

现如今，我国在重点发展电力机车的同时，也把内燃机车的技术水平提高了上来，已经完全可以不依赖于任何国家，就能实现高原地区的运行了。

随着铁路方面各项技术的突破，我国的铁道交通建设已经是世界第一，在未来也必将有全新的发展。

参考资料：

《工人日报》·国产36台高原型内燃机车“落户”青藏铁路

中华铁道网·HXN5B型内燃机车投入使用重庆机务段内燃机车运用进入交流时代

中国中车·HXN3高原型内燃机车

新华社·中国成功研制超大功率电力机车

中央政府门户网·世界海拔最高线路最长的高原铁路

《铁道机车车辆》·青藏铁路机车柴油机面临的主要问题