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为什么青藏铁路到格尔木,要用美国的火车头?国产的不能用吗?

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发表于 2023-11-7 11:01:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 twq19810302 于 2023-11-7 11:03 编辑 + ^. Z$ A: b, i$ ]1 R( V

& U2 q# |$ Q! Y# E6 a美国旅行家曾在游记中写道:“只要有昆仑山脉在,铁路就永远到不了拉萨。”
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4 e: G; S' f& p9 F后来,我国青藏铁路通车,从此火车穿越昆仑山脉,在拉萨的雪峰穿梭。
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3 C" G/ l, t) T青藏铁路是中国乃至世界工程史上的“奇迹”,整体工程分为两期,第一期是西宁到格尔木,第二期是格尔木到西宁。不过,当火车抵达格尔木之后,需要先更换美国的内燃机火车头后再前往拉萨。
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可中国是基建大国,为什么不选择抗寒性更好的电力车头,又为什么要更换美国的火车头?4 N/ \5 w  }# Q6 X1 O, _

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为什么要换美国火车头
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( c- q# n$ L, a. w/ w" H+ e在长达数千年的历史长河中,青藏高原一直都是“危险”的代名词。. U$ P/ m8 d. }( R* J
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唐代文成公主进藏联姻,结果在抵达拉萨时,队伍只剩下一半人,随行畜牲更是死伤无数。
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但是就算进入西藏的难度如同攀天梯,我们也从来没有想过丢掉西藏,为此我们修建了青藏公路。
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可在经济发展的驱使下,公路的运力已经无法满足需求,青藏和其他省份都需要一条从早到黑、一年四季都能跑的铁路,于是中国花了半个世纪修建了青藏铁路。  g1 ?  Z" t$ `/ {, k9 t" P4 }

4 u$ b+ Q& J' q. T但是,在建造铁路的同时,考虑到铁路沿线环境的特殊性跟恶劣性,中国还需要专门为青藏铁路量身打造一款火车。1 j" c+ N4 V- v/ O! C5 E8 C  U

: B& r5 Z. I& {( c9 X如今中国的火车线路基本上已经实现电气化,在西宁到格尔木路段也是采用电机驱动的内燃机,这里地势相对平稳,可以采用电力驱动的内燃机,既环保又能满足运力需求。$ L" q# b3 P4 V. C
但是,既然电力驱动内燃机这么好,为什么到了格尔木到拉萨路段就要选用美国的柴油内燃机?中国不能自己造内燃机吗?
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% T* H8 z. y% @; `- u0 o有人说,这是因为美国的内燃机比较好,确实是这样子的。
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& J5 _" R- n6 I- I7 y当时中国选择购买美国通用汽车公司专门设计的“NJ2型”火车头,该款火车头采用柴油增压技术。
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  t  V# L" A8 ^! F! G0 u简单来讲,该款火车头的驱动原理是通过燃烧柴油转化电能,配备有7FDL柴油机,标定功率3234kw,装车功率3000kw。4 R$ {9 _5 E; H9 {( l3 _

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在运行过程中,柴油机的功率可以根据海拔变化而进行调整,从这几个方面来看,该款火车头的优势是相当明显的。1 d, p  e  W1 n

9 w0 R$ v. H! o) ?9 K7 g6 ]3 Y' t. u其实格拉段选用美国内燃机确实是因为美国的内燃机更好,当时中国也没办法立刻造出来适合这一路段的内燃机,这主要跟青藏铁路面临的一些世界级难题有关。: }, K7 a! T$ z+ }  o, e. @# {
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建设青藏铁路的两个难点
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首先,青藏铁路途经的冻土区长达545公里,是截至目前全球途经冻土区最长的铁路。
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) ~& p( D" H. U! P* P( I3 t: J冻土实际上是指含有水分的土壤,一旦气温到达或者低于零度,冻土就会结成冰,成为梆硬梆硬的土块,反之则会融化。
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青藏铁路相当于要到世界上最高的地方,中间要跨越5000多米的高山,还有大量河流、峡谷等等,这时加上冻土相当于安了一地的不定时炸弹。  i6 V4 p2 _& G( a7 m5 z5 ~, i# T, i

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当夏季温度上升时,一些非永久的冻土会融化,看起来就像是一个随时会陷下去的泥潭。+ p0 _- W: I7 F9 q: i" H6 M- R: @/ g1 A/ O

% U& }7 u5 P8 x0 ?因为水化成冰会导致体积缩小,进而使得地面下沉,而冬季恰恰相反。
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冻土的冻胀会直接威胁铁轨跟列车的安全,后来工作人员先是到了青藏高原建设冻土观测站,以便摸清沿线的冻土情况,然后采取在基地铺设草皮、泡沫塑料等材料给冻土“保温”,进而降低冻土对铁轨的影响。* v5 z$ o; c: L2 L9 }& A

4 `0 s# h% O; Q. b在尽量降低冻土对铁轨的影响之后,还需要考虑冻土跟温度的变化给火车带来的影响。这些变化会直接影响火车头的功率,而“NJ2”型火车头能够根据这些变化而调整功率。
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其次,青藏铁路格尔木到拉萨路段的平均海拔高达4438.41千米,其中有超过八成的线路,海拔超过4000米。
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在这一段线路中,青藏铁路需要经过高山、峡谷等复杂地形,地形的起伏跌宕要求火车车头要有足够的牵引力,而中国的内燃机主要还是适用于平原、丘陵地区,牵引力不足以满足列车在高原高速行驶的需求。
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其实一般海拔4千米以上的地方已经直接跟“死亡”挂钩,这里的含氧量极低,许多人会因为缺氧而出现恶心、血压升高等高原反应。, q1 y- X0 c% c) H
加上海拔较高的地方气候寒冷,导致每年真正能够施工的时间仅有七八个月。
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) T. S4 |* m+ z1 H9 m0 Q# a如果选择采用电气化线路,工人们需要先到海拔4000多米高的地方铺设电缆,这相当于要去高原铺电线、建电站,可想而知整个过程会有多困难。
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- ~; W( N) k# h0 b+ e# X/ g更为棘手的是,特殊的气候、地质、地形导致格拉段自然灾害多发,这些自然灾害随时可能会导致供电线路出现中断,甚至引发安全事故。
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& `% F5 E* }7 q9 ~* @: ~: d而柴油机发动机的内燃机不用外部提供电力,加速、变轨等都只依赖内部装置,只要铁轨正常就能行驶,更加具有稳定性。/ ^( {& S. G3 Z

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另外,相比较传统线路,电气化线路对于维护的要求较高。9 M  n5 h. j5 l# S: o  J
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以高铁为例,如今中国一条高铁的维护成本是几千万乃至上亿元不等,而放到高原上这一数字还会继续飙升。! Q7 \& a, U/ g
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就算真的财大气粗不愁钱,有没有人每天去维护都是个大问题。
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7 b- |. W0 e4 u* S) P1 Q7 ~4 h但问题来了,为什么就格拉段选择柴油发动机?这与柴油发动机一大弊端有关。
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柴油发动机的局限
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柴油机在工作过程中会产生一氧化碳、二氧化硫等诸多污染物,但是青藏高原的生态环境相当脆弱,一旦遭遇破坏,很有可能在几年乃至几十年内都没有办法恢复,所以要尽可能地减少使用内燃机。) k; A; t, y8 b% t! n5 B  O
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更直白一点来讲,格拉段选择内燃机是不得不选的,既然已经决定要使用内燃机,中国为什么不自己造呢?
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. ]& Z: z/ v: E3 J. D事实上,中国并不是完全没有内燃机,但是当时中国的重心是放在研究高铁上,很难掏出大量金钱投入内燃机的研发。8 V; D- _9 t" E& N, [
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加上建设青藏铁路已经迫在眉睫,最终中国便选择了最简单粗暴的办法,即从美国购买火车头,直接搞出了“混血列车”。# K2 {" l: ^: ]; o7 @# c

# V4 q( c4 i1 H, {正是在如此恶劣的环境下,中国人花了近半个世纪的时间,终于将青藏铁路修完了,这再一次给世界上演了一出逆天改命的大作。8 d/ F) |/ N2 r3 @

6 U/ ?, g$ B6 G# s9 W# {但是,随着技术的进步,未来格拉段有没有可能更换成电气线路,甚至让高铁动车跑上青藏高原呢?
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早在2023年7月1日,“复兴号”动车顺利驶入西格段,这意味着青藏铁路已经正式进入“动车时代”。. A- U7 H+ G  Z8 Z
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本次驶入青藏铁路的动车是新型的CR200J复兴号动车组,时速高达160公里。该款动车是专门根据高原地区的环境设计的,可以在海拔3500高的地区行驶。6 C; w" J) F* S. t# w
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在铁路科技快速发展的中国,动车驶入青藏铁路已经不是难题,未来动车驶进海拔更高的格拉段更是指日可待0 H! A( y! G( e( C/ I/ |2 s

. g: S) L/ G$ N" m0 w) W8 q3 q. T8 t: h- D8 T3 j6 w$ C. Q
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发表于 2023-11-7 11:22:48 | 显示全部楼层
现在虽然国产的格尔木段内燃机已经投入使用了,不过比起通用的肯定还存在差距。高铁动车维护成本这么高还不如继续搞变功率内燃机了
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