青藏铁路修建完成后，为何进“藏”的火车头需从美国进口？

青藏铁路是世界上最高、最长的高原铁路，连接了中国西北部的青海省和西藏自治区的首府拉萨。青藏铁路不仅是一项伟大的工程壮举，也是一项具有重要战略意义和经济价值的项目。

它为西藏的发展和民生改善提供了便利，也为中国与南亚、东南亚等地区的贸易和交流打开了新通道。那么，这样一条具有里程碑意义的铁路，为何需要从美国进口火车头呢？这背后有什么故事和原因呢？

青藏铁路面临的特殊挑战

青藏铁路是一条充满挑战和困难的工程。它穿越了世界上最高、最寒冷、最缺氧、最脆弱、最复杂的地理环境。其中，格尔木至拉萨段长1142公里，其中960公里位于海拔4000米以上。全线最高点达到5072米，相当于珠穆朗玛峰（8848米）峰顶以上部分。

在这样极端恶劣的条件下，青藏铁路不仅要保证安全运行，还要考虑对环境和生态系统造成尽可能小的影响。因此，在设计和建设过程中，必须克服以下三大难题：

1.永久冻土：青藏高原上有大片永久冻土层（permafrost），即温度始终低于0℃或接近0℃而不融化或变软的土壤或岩石层。

永久冻土层非常不稳定，在温度变化或人为干扰时容易发生沉降或裂缝等现象。如果在永久冻土层上建设铁路，则会导致轨道变形、桥梁断裂、隧道塌陷等危险情况。

2.缺氧：青藏高原平均海拔4500米左右，在这样高度上空气稀薄，含氧量只有平原地区的50%左右。

人类在缺氧环境下会出现头晕、心跳加快、呼吸困难等高原反应；而机械设备在缺氧环境下也会出现动力下降、燃烧不完全、排放增加等问题。

3.生态保护：青藏高原是一个拥有多种珍稀和独特的动植物资源的地区，也是中国重要的水源涵养区和气候调节器。

青藏铁路的建设和运营，不可避免地会对高原生态环境产生一定程度的影响，比如破坏植被、干扰野生动物、增加垃圾排放等。

因此，怎么在保障铁路效益的同时，尽量减少对高原生态环境的负面影响，是青藏铁路必须面对和解决的问题。

为了应对这些特殊挑战，青藏铁路需要在设计和建设过程中采取一系列创新性和先进性的技术措施。例如：

1.为了保护永久冻土层的稳定性，青藏铁路采用了多种形式的轨道基础结构，如桥梁、隧道、空心桩、夹冰墙等。其中最具代表性的是在海拔5072米处建造了世界上最高的大型桥梁——昆仑山口大桥。

这座桥梁长1182米，跨越了昆仑山口河谷，在不破坏永久冻土层的情况下实现了轨道平稳过渡。

2.为了适应缺氧环境下火车头运行的要求，青藏铁路选择了从美国进口的GE公司生产的内燃机车（diesel locomotive），并对其进行了专门改造和调试。这些火车头具有高效率、低排放、高可靠性等优点，在缺氧环境下仍能发挥出强大动力。

3.为了保护高原生态环境和野生动物资源，青藏铁路在沿线设置了多个生态保护区域，并在重点区域建立了野生动物迁徙通道或涵洞。同时，在建设和运营过程中严格执行环评制度，并加强垃圾收集处理和污水回收利用等措施。

美国火车头的优势和选择

正如前文所述，青藏铁路需要从美国进口火车头主要是因为缺氧环境下运行所需。那么，在当时（2006年前后），美国火车头有什么优势呢？为什么没有选择其他国家或中国自己制造呢？

据报道，当时中国与美国GE公司签订合同购买300台内燃机车，总价值约10亿美元。这些机车都是根据青藏铁路特殊需求而设计改造过的。这些机车的主要特点是采用了交流牵引技术和EMD H型发动机，具有高功率、低油耗、高可靠性等优点。

这些机车在缺氧环境下的性能表现优于其他国家或中国自己制造的机车，因为它们具有以下几个方面的优势：

1.交流牵引技术可以提高牵引力和制动力，降低维修成本和故障率，适应高原地区的复杂路况。

2. EMDH型发动机是一种16缸四冲程涡轮增压柴油发动机，具有高效率、低排放、高耐久性等特点。该发动机采用了电子控制系统和空气进气冷却器，可以根据海拔变化自动调节燃油喷射量和增压压力，以保证最佳输出功率。

3.这些机车还配备了空气过滤器、空调系统、防火装置等辅助设备，以保证乘务人员和设备的安全舒适。

美国火车头在当时是青藏铁路最合适的选择之一，因为它们能够满足青藏铁路在缺氧环境下运行的特殊需求，并且具有较强的技术优势和市场竞争力。

国产火车头诞生

虽然美国火车头能够满足青藏铁路运输需求，但它也存在着一些问题。首先，它是美国设计制造的产品，不完全符合中国国情和标准；其次，它价格昂贵，维修保养成本高；再次，它依赖进口零部件和技术支持，在遇到突发故障或紧急情况时难以及时解决。

为了摆脱对外国产品和技术的依赖，中国政府决定加快推进国产火车头研制工作，并将其列为“十一五”期间重点科技项目之一。

经过多年努力，在中车株洲电力机车有限公司（以下简称中车株洲公司）牵头下，由多家科研院所和企业共同参与协作，在借鉴吸收其他机车优点基础上进行创新改进，并结合中国实际情况进行优化设计后，在2010年成功研制出了适应高原条件运行的国产火车头———HXD3C型电力机车。

HXD3C型电力机车最大功率为9600千瓦（约合12800马力），最高时速为120公里（约合75英里），可以在海拔5200米（约合17060英尺）以下的区段牵引5000吨（约合11023万磅）以上的货物列车。它还可以在-40℃到+50℃（-40°F到+122°F）之间的温度范围内正常工作，并能抵抗强风、沙尘暴等恶劣天气。

HXD3C型电力机车相比于以前使用在青藏铁路上的柴油机车，有以下几个方面的优势：

1.良好的适应性和安全性：它可以根据不同地形和气候条件自动调节输出功率和制动力，并配备了防滑装置、防冻装置、防雷装置等多种保护措施。它还可以与其他类型的火车头联挂运行，并与列控系统实现无线通信。

2.节能环保：HXD3C型电力机车使用清洁可再生的电能作为动力，不会产生尾气排放，也不会消耗石油等非可再生资源。相比于柴油机车，HXD3C型电力机车每年可以节省约10万吨的柴油，减少约30万吨的二氧化碳排放。

3.性能优异：HXD3C型电力机车具有强大的牵引力和速度，可以在高原地区牵引重载货物列车，并与高速客车良好匹配。它还可以在极端温度和恶劣天气下正常运行，并与其他类型的火车头联挂控制。

4. 维修方便：HXD3C型电力机车采用了模块化设计和微处理器控制系统，使得故障诊断和维修更加简便快捷。它还可以通过无线通信与列控系统实时交换数据，提高运行安全性和效率。

HXD3C型电力机车有哪些成就？

HXD3C型电力机车自从2009年开始投入使用以来，在青藏铁路上取得了一系列的成就：

1.创造了世界纪录：2010年7月，HXD3C型电力机车在海拔5072米（约合16640英尺）的唐古拉山口站牵引了一列由100节货车组成、总重1.02万吨（约合22487万磅）的货物列车成功通过，创造了世界上最高、最重、最长的火车运行纪录。

2. 打破了国际垄断：2011年12月，HXD3C型电力机车在海拔5200米（约合17060英尺）以下的区段牵引5000吨（约合11023万磅）以上的货物列车达到120公里（约合75英里）每小时的速度，打破了美国GE公司在青藏铁路上柴油机车牵引能力方面的垄断。

3. 服务于国家战略：2014年11月，HXD3C型电力机车在兰新高铁上牵引了首趟西宁至乌鲁木齐的直达动车组列车，为西部大开发和丝绸之路经济带建设提供了便捷的交通支撑。

4.获得了国际认可：2015年9月，HXD3C型电力机车在德国柏林举行的第十一届国际铁路技术展览会上展出，受到了国际同行和媒体的广泛关注和好评。

虽然HXD3C型电力机车已经取得了辉煌的成绩，但是仍然存在一些需要改进的地方：

5.噪音问题：由于HXD3C型电力机车采用了交流传动技术，其运行时会产生较大的噪音，影响乘客和沿线居民的舒适度和健康。

6.散热问题：由于HXD3C型电力机车在高海拔地区运行时会遇到空气稀薄、温差大等不利条件，其散热系统需要更加强化和优化，以保证设备的正常工作和寿命。

7.能耗问题：由于HXD3C型电力机车具有较高的功率和速度，其能耗也相应较高。为了节约能源和降低运营成本，需要进一步提高其能效比和回收利用制动能量。