中国的铁路建设,如同一幅浓墨重彩的画卷,深深地吸引着世界的目光。尤其是中国的高铁,从无到有的发展速度惊人,如今已经拥有超过4万公里的运营里程,而且其技术水平也位居全球领先地位,实现了100%国产化。
中国的铁路建设又不仅仅止步于此。中国的青藏铁路是一项充满了挑战与困难的工程,其中包括冻土、高寒缺氧以及生态脆弱等三大问题。在很多外国人看来,这是一项几乎不可能完成的任务。然而,从1958年开始,经过了长达48年的艰辛努力,这条总长1956公里的铁路终于在2006年顺利建成。它连接了西宁、格尔木,一直延伸到了海拔5000多米的拉萨。
青藏铁路的建设可谓是艰难险阻的挑战。在冻土地区,建设者们不得不面对坚冰与寒风的困扰,还要想方设法防止因冻融作用引起的路基沉降。而高寒缺氧地区更是对工程团队的体力与毅力提出了巨大的考验。同时,由于生态环境的脆弱性,工程的建设必须严格遵守保护措施,确保对自然生态的最小干扰。
或许有人会困惑,似乎青藏铁路这样一条重要的铁路干线,理应借助电力牵引来提高运行效率,降低成本。然而,在格尔木到拉萨段,却采取了使用燃油驱动的内燃机车。这其中的道理,或许需要我们走进历史的长河,去寻找答案。
回到1958年,青藏铁路的西宁至格尔木段得以问世,引起了全国乃至国际上的关注。值得一提的是,这一段铁路早早地实现了电气化运行,利用电力牵引火车头驱动列车前进。这项先进技术的运用,确实为铁路运输带来了巨大的便利和效益。然而,1958年的电气化是有着特殊背景的,当时我国正值社会主义建设的起步阶段,为了实现全国范围内的工业化和现代化,电气化技术的推广是一项重大任务。西宁至格尔木段的电气化,也是为了展示我国技术实力的象征之一。
随着时间的推移,中国的铁路事业蓬勃发展,铁路网不断扩展。在2001年,格尔木至拉萨段的铁路建设正式开工,这也是青藏铁路即将贯通的关键段落。尽管电气化技术取得了长足的进步,电力牵引的方式能够更加高效、环保地驱动列车,然而事实却是这一段铁路使用了燃油驱动的内燃机车,而且有些机车还是从美国进口而来。
或许有人会不解,明明电力牵引成本更低,为何不在这一段也使用这种先进技术?答案,或许正隐藏在青藏高原的神秘之中。青藏地区地势高峻,气候恶劣,平均海拔4000多米,峰值高达5000多米。这样的地理条件对于铁路建设来说,无疑是一个极具挑战性的任务。在这样的恶劣环境下,电力牵引的运行的确会遭遇诸多问题。例如,电线的继电器设备容易受到高原低氧环境的影响,导致通信不稳定;电力线路覆盖范围狭窄,需要耗费大量成本来建设;电力供应不稳定,对于备用电源的要求较高。与此同时,内燃机车则能够适应高寒环境,具备更强的应对能力和稳定性。而且,使用燃油驱动的内燃机车也相对简单,无需进行复杂的电力设施建设,对于青藏高原这样的特殊区域来说,这样的选择或许更为经济、实惠。
不过最近有个好消息,从今年6月下旬,国家要对青藏铁路格尔木到拉萨段进行电气化改造,为期三年,国家总投资148.4亿元。
从西宁到格拉段的电气化改造进展迅速,技术难度并不高,在短时间内就完成了这一段的建设。然而,格尔木到拉萨段却面临着巨大的挑战。由于地理位置的特殊性,大部分区域位于高原地带,这带来了许多困难。海拔高、空气稀薄,使得这一段的雷电活动频繁且强烈,再加上强烈的紫外线辐射,这成为了电气化改造的重大难题。
要实现铁路的电气化改造,必须在沿途建立电线杆并拉起长电缆。然而,格拉段的许多区域处于冻土区,极低的温度对电缆和电杆构成了巨大的考验。更重要的是,由于空气稀薄、海拔高,闪电的压力也相应增加,并且频率较高。一旦高压电击穿了电缆,就会导致输电线被烧断,从而使得铁路半途停运成为可能。除此之外,目前还存在另一个问题,即输电线的电缆绝缘性尚未达到抵挡高压闪电的要求。
面对这些困难,电气化改造工作组必须思考各种解决方案。或许可以考虑采用新型的电缆材料,提高电缆的抗温度和绝缘能力,以应对冻土区极端的气候条件。同时,可以在电线杆上安装避雷设施,以减轻雷电对电缆的影响。此外,还可以利用现代科技手段,建立实时监测系统,及时发现并处理电缆中的故障,以确保铁路的正常运行。
格尔木到拉萨段,一段曲折而不得不有的铁路行程。这里的高原环境,让人不由得思考、探索,寻找适应这片土地的力量。而运行在高原上,内燃机车便成为了必然的选择。然而,纵观整个中国当时的内燃机车制造,却无法满足高原的苛刻要求。
原因在于,要想确保运行效率的平稳性,必须具备涡轮增压的能力。这样的内燃机车,却并未出现在中国的制造线上。同时,为了防止球形闪电的暴击,更是要求内燃机车在设计上具备稳定性。沉湎于这个难题时,中国将目光转向了美国,向美国通用公司采购了NJ-2型号内燃机车,让列车得以继续前行,熠熠生辉。
国家不甘于一味依赖进口,决心研发属于自己的内燃机车。于是,在接下来的十年里,中国在内燃机技术上实现了突破,国产内燃机的设计和制造技术不断进步。高原型内燃机车终于被提上了日程,国家着手研究。历经一番艰辛,终于在2014年,中国北车成功推出了HXN-3内燃机车,标志着国家在自主研发方面的重要突破。
经过4年的严苛测试,2018年,国产高原型内燃机车正式加入采购使用,掀开了新的篇章。国家不再束缚于依赖美国的历史,独立研发的风潮愈发兴盛。中国的内燃机车产业在这次突破中展现出辉煌色彩,为国家的科技进步和发展增添了浓墨重彩的一笔。
国产的和谐HNX3型内燃机车最高时速可达120公里,额定功率达到了3100千瓦,功率大、结构简单和可靠性高,如今已经成为格拉段的运输主力,并且HNX3高原内燃机车也填补了我国高原铁路干线客运运输没有国产内燃机车的空白。
我国对格拉段已经开始了电气化改革,换而言之,在高原地带如何克服雷电、温度等影响,在电缆和电线以及安全性方面进行创新和优化,我国已经取得了成果,相信随着电气化改造的完成,青藏高原的生态环境将会得到进一步改善,助力实现双碳目标。