青藏鐵路是全世界海拔最高、線路最長的高原鐵路,全程最高點是海拔5072米的唐古拉山口,堪稱離天堂最近的鐵路,它的建設(shè)克服了高原低含氧量以及永久凍土帶的影響,是世界鐵路建設(shè)史上的奇跡!
在青藏鐵路線完美體現(xiàn)了基建狂魔的自主技術(shù)功底,從鐵路建設(shè)到運營,全都是中國制造,但細(xì)心的網(wǎng)友一定發(fā)現(xiàn)了早期的的青藏鐵路上有一種白色的NJ2火車頭,這是美國通用電氣公司設(shè)計制造,專門用于青藏鐵路格爾木至拉薩區(qū)段客、貨運列車牽引任務(wù)!
但后來這種車頭不見了,全都改成了深綠色火車頭,變成了統(tǒng)一的綠皮車風(fēng)格,是國產(chǎn)化了么?但其實完全不是,只是改了個顏色!為什么不用國產(chǎn)化的火車頭?國產(chǎn)火車頭真的不能在高原地區(qū)使用嗎?
青藏鐵路全程1956公里,為II級單線鐵路,格爾木至拉薩段的凍土層行車時速最高為100公里,非凍土層時速最高160公里,看起來要求一點都不高,畢竟我國350千米時速的高鐵都能輕松解決,這區(qū)區(qū)160公里的青藏鐵路火車頭有那么難嗎?
青藏鐵路的兩個建設(shè)段
青藏鐵路其實最早從1958年9月就開始了,青藏鐵路一期工程青海省西寧至格爾木(南山口),全程近800多千米,于1984年7月30日開通運營!
青藏鐵路二期工程格爾木至拉薩,全程1142千米,2001年6月29日開工建設(shè),2006年7月1日開通運營,5年時間建成高原鐵路,這速度讓全世界目瞪口呆,而其中解決的難題更是讓人感嘆基建狂魔的稱號可不是虛的!
青藏鐵路沿線地質(zhì)條件十分復(fù)雜,海拔4000米以上的路段超過960千米,多年凍土帶550千米,還有部分島狀以及其起伏狀的季節(jié)凍土帶,根本就不是建設(shè)鐵路的地方,另外還有高寒凍土帶隧道與低溫缺氧,以及唐古拉山地區(qū)的地震高發(fā)帶等,建設(shè)工程難度都解決了。
線路條件如何?
天氣條件惡劣:格爾木-拉薩段線路晝夜溫差超過40°C,常年風(fēng)雪,并且有雷暴區(qū)段,
氧氣含量很低:空氣稀薄,氧含量只有平原地區(qū)的50%!
坡度比較大:從海拔2800米的格爾木到5072米的唐古拉山口,一直都在爬坡,其中最大的坡度為2%,可能各位對這個2%無感,但這個坡度讓各位騎單車就很累的,明顯感覺在爬坡!
這種條件下,對牽引車頭就有要求了,貨運車整列一般2000噸(12節(jié)),2500噸(14節(jié)),3000噸(16節(jié)),客運一般900噸左右,高海拔地區(qū)運行,內(nèi)燃機(jī)功率大幅下降,一般都是二重牽引或者三重牽引,就是兩個火車頭或者三個火車頭連起來!
準(zhǔn)確的說在青藏鐵路上用國產(chǎn)火車頭并沒有什么嚴(yán)重問題問題,一個不行用兩個,兩個不行用三個,當(dāng)然用四個五個也不是不行,只是沒臉哈,
說起青藏鐵路上內(nèi)燃機(jī)功率急劇下降,相信有很多專業(yè)的朋友馬上就會提出反對意見,這內(nèi)燃機(jī)需要消耗大量的氧氣,高原氧氣稀薄,即使有增壓功率也確實會大幅下降,難道不能用電動機(jī)嗎?國產(chǎn)的高鐵接觸網(wǎng),牽引電機(jī)不要太厲害,難道不香嗎?
確實不香,因為青藏鐵路路過高雷暴區(qū)域,電氣化鐵路故障率很高,這個事情是比較尷尬的,青藏鐵路距離太長,而且很多區(qū)域都無人值守,一旦故障將需要很長時間才能修復(fù),因此難以選擇電氣化或者非常困難!
另一個原因則是電氣化成本極高,因為青藏鐵路從格爾木到拉薩距離長達(dá)1100多千米,中間需要大量的牽引變電所,而且過程中沒有發(fā)電站,需要從拉薩或者格爾木兩頭輸入,設(shè)置大量的變電站來供給牽引所需的27.5KV的交流電,據(jù)估計可能需要青藏鐵路造價的30%以上。
為什么不用國產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車頭?
NJ2的參數(shù)相當(dāng)不錯:16缸V型結(jié)構(gòu),缸徑228mm,單個增壓器,功率在海拔2828m:3000kW,海拔5000m:2700kW,受到海拔影響是比較小的,但其實國產(chǎn)的東風(fēng)8B,東風(fēng)11,東風(fēng)9牽引功率都超過3000KW,就功率而言和NJ2水平其實差了不大!
但NJ2的自動化控制以及智能化水平比較高,整個車頭數(shù)千個傳感器,運行控制系統(tǒng)采用由通用電氣公司開發(fā)的“綜合控制架構(gòu)”(Consolidated Control Architecture,CCA)系統(tǒng),以3臺智能顯示器作為機(jī)車的控制計算機(jī),通過一個串聯(lián)的ARCNET局域網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò),控制機(jī)車上所有其他計算機(jī)和控制裝置的運行,包括內(nèi)燃機(jī)控制、牽引控制、制動控制、輔助電源控制、重聯(lián)控制、粘著控制、故障診斷和檢測等功能。
可以在駕駛室看到每個點的工作狀態(tài),可以快速定位故障位置,這對在高寒無人地帶運行非常重要,當(dāng)然我國火車頭并不是達(dá)不到這個要求,但需要時間研制,在確認(rèn)國產(chǎn)有成熟產(chǎn)品之前,用引進(jìn)的自然是最明智的。
另外有一點要說明的是,現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)車頭大都不是直驅(qū),一般都是交—直—交流電,比如NJ2的驅(qū)動結(jié)構(gòu)是:5GMG207型交流發(fā)電機(jī)、17KG525型牽引逆變器和5GEB30型牽引電動機(jī),有點像艦載的全電驅(qū)動,畢竟用機(jī)械變速箱的傻大笨粗,不如用電來控制比較容易,而且還大大節(jié)省重量與減少故障率。
有很多朋友都很擔(dān)心,通用電氣一旦禁運,青藏鐵路就要停運,其實夸張了,買到的火車頭還敢拉回去不成?而且還保證了檢修與備品更換庫存,可以使用很久!但即使沒有NJ2一樣能讓青藏鐵路跑起來,上文就已經(jīng)說了,并不是不能解決問題,只是更好地解決問題,這么說大家都想得明白。
當(dāng)然更各位也不要著急,2014年大連廠生產(chǎn)的HXN3高原型(過渡方案版),這個車頭其實早在拉日鐵路開通前就在格拉段進(jìn)行了試驗,并順利完成,獲取了一手?jǐn)?shù)據(jù),為今后正式上格拉段做準(zhǔn)備。并且HXN3高原型并不是當(dāng)初傳聞的為拉日而生,它的目的就是青藏鐵路最兇險的格拉段——接替NJ2!