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铁路国产化搞那么多年,为何青藏铁路的火车头,还要从美国引进?

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“钢铁巨龙穿越莽莽雪域高原,青藏铁路造福沿线各族群众。经过10多万筑路大军历时5年的艰苦奋战,青藏铁路格尔木至拉萨段建成,至此世界上海拔最高、线路最长的高原铁路青藏铁路全线胜利建成通车。”

  

  这是2006年7月1日新华网刊发的通讯稿,热烈庆祝青藏铁路全线开通!从1958年9月开始正式动工(一期,于1984年7月30日通车,二期于2001年6月29日开工),历时将近半个世纪青藏铁路全线通车,全长1956千米,II级单线铁路,这是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路,全程最高点在海拔5072米的唐古拉山口,穿越了季节性冻土带、高原低含氧量地区,是世界铁路史上的奇迹!

  

  但日前在网上出现了一种声音,说的是中国人辛辛苦苦建设的青藏铁路上,跑的却是美国人的火车,到现在中国自己的火车都无法运行在青藏铁路上!

  

  中国人的铁路,跑美国人的火车,这究竟是怎么回事?

  我国铁路上运行的列车比较有特色,大部分看到的都是绿色火车皮,红皮车一般比绿皮车稍快,装有空调,蓝皮车舒适度比较高,速度也更快,而高速列车基本都是白色涂装,比如动车和高铁!当然现在的绿皮车也是装上了空调的。

  

  青藏铁路刚开通时,出现过一种与我国传统火车头截然不同、并且是白色+蓝绿色腰线的火车头,腰线附近标注着NJ2XXXX的字样,熟悉火车头型号的朋友一眼就能看出这种火车头不是国产的,而且确确实实是来自美国通用公司的设备!

  

  这是美国通用电气公司专门为中国青藏铁路格尔木至拉萨区段的客货牵引两用机车,机车内置一台7FDL-16AD1型内燃机,为16缸、四冲程、废气涡轮增压的V型中速内燃机,标准状态下为3356千瓦(4500马力),海拔2828米功率3000千瓦,海拔5000米功率达2700千瓦。

  

  机车不是直接牵引,而是柴电转换后驱动电动机,这是省却复杂且笨重的大功率齿轮箱的一种设计,包括现代全电推进的船用动力系统也是类似的方式。NJ2在空气稀薄的高原铁路沿线特殊的地理环境和气候条件下仍可具有较高可靠性和牵引性能。

  

  NJ2的78台机车全部配属青藏铁路格尔木机务段!

  为什么要用美国人的机车,中国人的不能能用吗?

  关于这个话题,我们必须要来了解下青藏铁路的路况,青藏铁路是全世界建设难度最高的铁路,没有之一!不过本文不讨论冻土带以及唐古拉山的建设难度,但一定要了解青藏铁路的路况,因为后续问题还有为什么不选择电气化线路!

  

  • 1、青藏铁路中坡度最大的是海拔2828米的格尔木到海拔5082米唐古拉山口,最大坡度可达2%;
  • 2、空气稀薄,总含氧量很低,大约只有平原地区的一半左右;

  熟悉内燃机的朋友很清楚,高原地区的内燃机效率严重下降,爬坡水平完全无法和平原地区相比,所以对高原地区的内燃机以及爬坡性能提出极高的要求。

  请注意每个站点的海拔高度

  

  即使如NJ2车头,单个火车头在重载以保证安全运行的情况下仍嫌不足,一般都是两个火车头重联运行,重联运行时前方后车头可以通过非操纵端实现互通,当然在必要情况下也可以三重联运行。

  

  我国的机车头技术参数并不差,为什么不选用?

  国产著名的火车牵引火车头的东风8B和东风11的牵引功率都超过3000KW:

  

  • 东风8B:16V280ZJA型内燃机,传动方式为内燃机-发电机-电动机模式,牵引功率3100千瓦
  • 东风11:16V280ZJA型柴油机,传动系统为内燃机-发电机-电动机模式,牵引功率3860千瓦

  和NJ2的车头的内燃机类似,16V280ZJA型柴油机同样是废气涡轮增压的中速柴油机,应对高原高海拔时的功率损失两者差距并不是特别大,而且在功率上还稍胜一筹,但青藏铁路在选择火车头时仍然是NJ2!

  牵引旅客列车运行在兰新铁路上的东风11型高原型机车

  

  这是因为在自动化控制上我国的东风系列当时完全无法和NJ2相比,在平原地区故障与检修压力并不大,但在高原地区设备的生命周期以及故障自动报警与健康记录非常重要。NJ2的车头有数千个传感器,运行控制由CCA(通用自己开发的综合控制架构)控制,包括内燃机控制、牵引控制、制动控制、辅助电源控制、重联控制、粘着控制、故障诊断和检测等功能。

  

  这就是最初时为什么国产的火车头没有被选用的原因,并非国产火车头不堪用,而是当时的最佳选择,不过如果没有NJ2国产火车头仍然可以上,而且我们也相信中国铁路工程师的运行与维护能力,一定也会平稳运行。

  为什么不选用电气化线路?

  各位应该非常好奇这个问题,毕竟电气化是铁路发展的方向,为什么不用电气化线路?其实答案也比较简单,首先电气化铁路非常怕冰冻,比如2008年的雪灾就造成电气化铁路大面积停运,而内燃机车仍然保证正常,当然现在有区间直流加热,可以保证电气化铁路正常运行!

  

  不过在青藏铁路这种极端环境下,万一出现接触网故障,那问题就玩大了,首先在青藏铁路上跑的机车都有制氧设备以保证跨越5000多米的唐古拉山口时使用,另一个则是全车供电取暖等,如果接触网故障,那绝不是闹着玩的。

  

  另外则是接触网需要大量的升压站点,需要人员维护,这对于接近2000千米的青藏线上有非常大的人员维护压力

  国产化设备其实早已应用

  早在2003年,戚墅堰厂命名为“雪域神舟”东风8B型9001、9002号就已经在格尔木段进行了相当严格的测试:

  

海拔3575米的纳赤台、4159米的玉珠峰、4771米的昆仑山口和4611米的不冻泉之间,分别完成内燃机功率修正、冷却试验、机车牵引2300吨性能试验、隧道内内燃机功率调整和电阻制动、电机温升及增压器流量试验,并在100多公里连续20‰长坡道和全长1686米的昆仑山隧道进行运行考核,试验结果表明机车各项数据基本达到设计要求

  

  所以说国产东风系列火车头是完全能满足要求并不是吹的,而是完整地进行了试验!

  HXN3高原型火车头

  这是中车集团大连和美国易安迪共同研制的柴油机车,使用的是16V265H型内燃机,内燃机-发电机-电动机模式,牵引功率3700千瓦。

  

  早期HXN3高原型火车头在拉日铁路开通前就在格拉段进行了试验,并顺利完成,2018年6月,HXN3高原型机车正式承担青藏铁路格拉线每日往返12对客运列车的牵引任务(中新网2018年6月25新闻稿),未来的目标是在格拉段全面代替NJ2。

  

  倒计时!复兴号要开进西藏

  2021年6月19日,环球网刊发了“倒计时!复兴号要开进西藏啦”,也许各位看得有点懵逼,这复兴号不是需要接触网的高铁列车么,怎么上西藏?

  

  其实早在2021年1月5日,新华网就以“今年将开进西藏的复兴号长什么样?”为标题,刊发过未来的拉林铁路和即将进藏的复兴号内电双源动车组。

  绿色的为内电双源的复兴号

  

  首先拉林铁路是西藏第一条电气化铁路,拉萨至林芝,全长435.5公里,新建正线403.1公里,为单线电气化Ⅰ级铁路,设计行车速度为每小时160公里。全线新建车站34个,初期开站17个。4月26日拉林铁路接触网已正式受电。

  

  

  而“内电双源”的复兴号则是采用了内燃机和电力两种动力牵引方式,拉林铁路地处高原地带,如果遭遇接触网故障,那么内置的内燃机动力发电机组发电,实现紧急救援!拉林铁路将于6月30日正式通车,相信复兴号早已通过青藏铁路,并且是以自己的动力方式通过格拉段进入拉萨!

  

  也许未来真的能实现青藏铁路的电气化,不过说实话这个改造成本还是有点高!

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