截至2022年初,中国铁路网的总里程达到15.5万公里,仅次于美国的22.8万公里,拥有全球第二大铁路网。其中,高铁系统总里程达到4.2万公里,是全球最大的高铁网络。
中国铁路网是全球最繁忙的铁路之一。今年旅客运输量达到36.6亿人次,客运总里程量达到14706.6亿公里,实现货运量47.74亿吨,货运量为33238亿吨公里。
从上面的数据可以看出,火车运输在我国具有重要地位。不仅铁路网络发达,而且使用频率也非常高。
由于火车使用频繁,所以我国在火车制造领域也拥有相对成熟的技术。从火车头到车厢,从零部件到螺丝,几乎都实现了国产化。
然而,在青藏铁路通车时,跑在这条线路的火车却是一个国外的产品,是从美国引进的。不仅是车头,连车厢都是从国外引进的。
那么在我国拥有相对成熟火车技术的情况下,为何还要从美国引进列车呢?
引进美国NJ-2车头有一点需要澄清,并不是青藏线全部使用国外进口的车头,而是在青藏线的后半段,也就是从青海格尔木到拉萨这一段路使用了引进的NJ-2型火车头。
这段路线全长1142公里,其中有960多公里在海拔4000米以上,最高点海拔达到5072米。这段路线也比较特殊,约550公里属于冻土层,几乎都是荒无人烟的无人区。
在青藏线准备开通之前,经过论证最终采用了由通用公司生产的NJ-2车头。该车头采用内燃机技术,是由通用公司从已有的其他型号改进而成,主要针对高原地区使用。
最初采购了3台进行试运行,运行顺利后又采购了75台。NJ-2车头采用双机车牵引形式,在青藏线上正式开始运行。该车头有16个气缸,可以产生4000马力的动力,并且带有涡轮增压,功率可以根据海拔高度和温度自动调整,非常适合青藏高原的环境。
那么在当时国产车头已经普遍使用的情况下,为何在青藏高原这一带不适用呢?按理说,国内采用的是电动机头,不会受到海拔和天气的影响,为何舍弃电力机头而使用内燃机机头呢?
至于其中的原因,主要与青藏铁路沿线的特殊地理环境有关。
为何不使用电机车,而是选用内燃机车?青藏铁路线被称为"天路",除了海拔高外,另一个原因是其难度堪比"登天"。
相比国内其他铁路线,青藏铁路线存在很大的不同。它位于高海拔地区,海拔超过4000米,气候寒冷,氧气稀薄,地质条件复杂。由于地质条件和气候环境的复杂性,工程施工面临很大的困难。工人们在施工过程中需要应对严寒、缺氧以及高原反应等问题。
青藏地区的地质构造非常复杂,有大量的高山、峡谷和河流。这导致施工中必须克服各种地质问题,如岩石爆破、处理地下水和应对地震风险。
另外铁路线会穿越一些拥有独特的生态环境和珍稀的野生动植物的地区。在施工过程中,必须充分考虑生态环境的保护,避免对环境造成不可逆转的损害。这需要科学规划施工路线,建设环保设施,减少对生态系统的干扰。
除了以上因素,青藏铁路线还面临一个难以克服的问题,那就是在冻土层上修建铁路。
冻土层是指土壤或岩石在寒冷条件下冻结形成的层状结构。在青藏高原的高海拔地区,由于低温、降水稀少以及夜间辐射散热等因素,土壤或岩石中的水分在冬季会结冰形成冻土层。
尽管青藏高原的土壤在冬季会被冻住,但由于气温变化剧烈,夏季气温较高,冻土层会部分或完全融化。融化的冻土变得非常软,人走在上面甚至会陷进去,更不用说让火车行驶了。
因此,在建设青藏铁路之前,必须解决冻土融化的问题。最终采用了保暖和导热棒等技术,成功克服了这一技术难题。
由于冻土层的存在,选择适合青藏高原特殊环境的车头成为一个考虑因素。蒸汽车头动力相对较小,且不便于多台机车重联。
虽然电力车头符合要求,但在冻土层中修建电力设施不仅存在技术问题,而且成本巨大,维护也是一大挑战。综合考虑后,决定在青藏铁路的后半段使用内燃机车头。
为何不自己生产,而是要引进呢?那么,作为一个工业强国,为什么中国不自己制造车头,而选择从美国引进呢?这主要有三个原因:
1、技术标准不符合要求
青藏铁路通车时距离现在已有十多年的时间。尽管中国现在在各种中低端产品上实现了自给自足,但当时并没有相应的技术手段。
在那个时候,生产大型内燃机车头甚至大型内燃机生产线都不完善,市场上大部分类似的内燃机都依赖进口。
而青藏铁路所需的内燃机技术要求更高,需要应对高海拔、低气压和恶劣自然环境,因此国内并没有相对成熟的技术。
2、时间紧
青藏铁路于2001年6月开工,最初计划6年时间,于2007年全线通车。然而,由于国内外情况的变化,2004年提出了提前一年通车的要求。
尽管在2002年,江苏戚墅堰机车车辆厂已经成功研制出初步符合设计要求的内燃机车头,东风8B型9001、9002号高原柴油机车,但从设计到生产再到调试都需要时间。
由于青藏铁路要求提前一年通车,时间更为紧迫,因此国产机车虽然研发和设计出来,但没有足够的时间进行验证。因此,最终选择了技术相对成熟的NJ-2内燃机车头。
3、市场前景有限
大型内燃机车头的市场规模相对较小,主要局限在青藏高原一带,市场前景有限。这也使得国内一些企业缺乏投入的动力。
结语:
尽管当时选择了引进的NJ-2内燃机车头,但这些决策都是基于当时的实际情况。中国虽然取得了长足的进步,但不可否认,在某些领域仍存在一些短板。大型内燃机车头由于市场规模小,主要用于青藏高原地区,因此对国内企业的投入动力有所欠缺。
不过,正如一句话所说,中国作为拥有最齐全工业门类的国家,只要不断进步、触类旁通,这种进步将带来技术上的突破。
2014年,国产高原内燃机车HXN3成功完成了青藏高原的客运牵引任务,这意味着国产高原内燃机技术的成熟,也意味着中国克服了另一个技术难关。