必须从美国进口?中国高铁领先全球,为何造不出青藏铁路火车头?

渣叔罗影的人生 2023-09-27 17:30:01

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文 | 渣叔

编辑 | 渣叔

前言

2006年7月1日,青藏铁路上发出了一声响亮的火车鸣笛,结束了青藏高原上没有铁路的历史。

但你知道吗,这辆高原火车其实是个“混血儿”,在途经格尔木到拉萨的路段时,必须要把我国的电力机车车头拆下来,换成美国进口的内燃机车头才能安全行驶。

中国高铁领先世界,为什么一个火车的车头却要从美国进口?难道我国造不出来吗?

为何从美国进口?

2006年,连接中国青海和西藏的青藏铁路正式通车,这标志着西藏交通进入了一个新时代,但是令许多人惊讶的是,这条海拔最高的青藏铁路上,竟然有一段所使用的火车头竟来自美国通用电气公司,为何当时中国不用自主研发的火车头,而选择从美国进口呢?

要回答这个问题,需要先了解青藏铁路的独特性,这条全长1956公里的高原铁路,最高点达到海拔5068米,是当今世界上海拔最高、线路最长的高原铁路,但恰恰是这样的高海拔和复杂地形,给火车头的运转带来了巨大挑战。

比如稀薄的空气、严寒和频繁的暴雪,都对火车头的可靠性能力提出了极高要求,更严峻的是,青藏铁路有近550公里的多冻土山区。

这种坚硬的冻土对铁路和火车头是巨大的威胁,只有强劲的牵引力,才能保证列车在冻土区的安全通行。

而在当时,中国在适应高原条件的内燃机车方面还存在技术短板,主要有以下几个原因:

第一,中国长期以来更专注于发展电力机车。大部分高铁都采用了电气化操作,所以内燃机车的研发相对滞后。

这其中也与我国铁路发展的基本国情有关,我国地广人稀,大部分地区以平原、盆地为主,适合发展电气化铁路,而高原、丘陵地区相对较少,对高原机车的需求量不大。

第二,高原火车头的核心技术难度大,需要长期积累经验,但中国着手青藏铁路建设时间不足10年,经验不足。

高原机车面临的气压、温度等问题对引擎系统设计提出了全新的挑战,这需要进行大量针对性试验来解决,可我国没有足够的高原试验基地进行支持。

第三,中国企业在投入方面相对保守,高原机车作为细分领域,市场前景不明,企业不敢大力投入,这与国企激励机制有关,也制约了相关技术的进步。

相比之下,美国通用电气公司在高原火车头技术上则积累了丰富经验,他们的7FDL系列机车具有强劲的牵引力,可根据海拔自动调节,技术成熟可靠。

主要是通用电气轨道车辆部门长期服务于美国、加拿大等国家高原地区铁路建设,积累了丰富的技术经验。

为确保青藏铁路的运营,中国决定从美国进口一批NJ2型机车,这批机车不仅成功适应了高原环境,还以出色的可靠性完成了繁重的运输任务,对铁路的正常运转作出了重要贡献。

其中,NJ2机车采用了通用电气公司的H型16气缸二冲程柴油机,额定功率达到4000马力,是当时世界上单轴功率最大的柴油机车之一。

这标志着中国高原火车头技术还面临长期积累的过程,近年来,中国企业已成功研制出多种大功率高原机车,比如大同电力机车公司研制的HXD2、HXD3型机车,已经开始部分替代NJ2型机车,担当青藏、定西等线路的重载运输任务,这些机车在耐寒性、防尘性等方面进行了大量优化。

可以说,青藏铁路的通车对中国高原机车技术起到了积极推动作用,通过引进消化吸收,中国企业正在缩小与国外的差距,依靠自主创新,开发出更多适应高原的优秀机车。

中国有能力制造内燃机

20世纪90年代初,随着中国经济的快速发展和西部地区日益增长的运输需求,中国决定修建连接青海和西藏的青藏铁路。

但由于青藏高原平均海拔超过4000米,大部分线路都处于低氧环境,气候条件非常恶劣,给铁路运营带来巨大挑战,如何研发适应高原条件的火车头,成为当时中国铁路发展面临的一个关键技术难题。

2001年,中国铁道部第一勘察设计院组织了一个由资深专家和青年技术人员组成的课题组,他们根据高原运输的具体需求,开展系统研究。

结合国内外同类产品的优势,提出了两种高原内燃机方案-"东风8B"和"东风11",这两种方案经过课题组的反复论证,都被认为能基本适应青藏高原的运输任务。

为了验证两种方案的可行性,铁道部第一时间安排相关机车制造企业,着手这两种机型的试制工作。

2002年,首两台"东风8B"和"东风11"高原样机成功制造完毕,课题组迅速组织技术人员带着样机来到青藏线现场进行实地试验。

经过近两个月时间的密集试运行,两种机型的表现都比较理想,但仍然存在一些问题,如润滑系统故障和喷油系统精度偏差等技术难题。

为尽快解决存在的问题,铁道部立即调拨专项资金,支持相关企业开展样机改造,同时加大小批量生产的投入力度。

经过改进的"东风8B"和"东风11"高原机车开始批量在青藏线上运行,以便进一步检验性能,两年多时间的运营实践证明,这两种国产机车大部分指标已经可以基本适应高原恶劣条件下的运输任务了。

但是,由于当时中国在某些核心技术上还存在一定差距,如先进的交流传动技术,铁道部决定再引进一些国外成熟的机车产品作为补充和借鉴学习。

经过评估,铁道部选定了美国通用电气公司的NJ2型内燃机车,这种机车采用先进的电子燃油喷射和交流传动技术,能够根据海拔高度自动调节功率,非常适合青藏高原复杂多变的气候环境。

NJ2机车快速投入使用后,中国相关专家还通过多次现场学习、解读资料以及与美方技术人员的交流,对这种机车的核心技术进行全面的了解,为国产机车的后续自主研发奠定了基础。

2006年,配备NJ2机车的青藏铁路货运列车正式开通运营,但中国并没有因为引进NJ2机车就此放慢自主研发的步伐。

在学习先进技术的同时,中国继续加大高原机车核心技术自主研发的投入,经过近10年时间的持续攻关,中国的高原机车制造技术取得重大突破。

2013年,中国自主设计制造的六轴大功率HXD3D高原智能交流传动内燃机车正式服役,填补了国产机车技术上的空白,并最终完全取代了NJ2机车在青藏铁路的运输地位。

HXD3D采用多项自主创新技术,不仅动力性能优异、可靠性高,关键技术指标如燃油经济性、排放控制都达到国际领先水平。

它继青藏铁路之后,又先后在兰新铁路等多条高原铁路展现出色的适应性和牵引性能,HXD3D的成功,显示出中国内燃机制造业的整体实力和自主创新能力已经跃上新的台阶。

如今中国已拥有完善的高原内燃机研发和制造体系,核心技术和产品性能达到世界一流水平,中国自主研发的高原内燃机不仅满足国内高原运输的需要,还大规模出口服务“一带一路”沿线国家,助力这些国家的基础设施建设。

中国内燃机产业的快速崛起,充分展现了自主创新和持续发展的重要性,中国以开放和包容的态度汲取国外先进技术,以自主创新来弥补短板,最终实现从跟随到领先的历史性飞跃。

这再次证明,中国完全有能力研发制造出适应各种复杂条件和任务需求的世界一流内燃机产品。

中国铁路技术的自主创新之路

改革开放40多年来,中国的铁路事业完成了从“引进技术”到“自主创新”的巨大飞跃。

尽管起步较晚,但中国已在高铁等多个领域实现核心技术突破,“中国创造”的智慧正在改变世界的面貌。

追溯历史,早在19世纪末,中国就开始建设铁路,当时清朝政府主要依靠外国公司修建干线铁路,技术完全依赖进口。

新中国成立后,我国大力发展铁路建设,但核心技术仍然受制于人,直到20世纪末,中国实现“三通两平”的目标,铁路里程达到7.7万公里,但限于技术条件,中国的铁路速度远落后于发达国家。

21世纪初,中国确立了建设高速铁路的发展方向,在前期,中国通过引进外国技术,打下了自主创新的基础。

20世纪90年代初,中国引进了时速200公里的“X2000”动车组技术,这成为中国高铁技术进步的起点。

通过技术引进和消化吸收,中国研制出自主知识产权的“和谐号”动车组,最高运行速度达350公里/小时,随后又研发出兼具高速与载客量优势的新一代“复兴号”动车组。

如今,中国拥有以“中车四方”为代表的高铁装备制造商,以及由中国企业自主设计的“复兴号”“和谐号”两大高铁平台。

在内燃机车领域,中国也实现重大突破,中国研发出适应高原环境的HXN3型机车,能够在缺氧、低气压的青藏高原正常工作。

这些机车被投入青藏铁路运营,以实现关键技术的自主可控,有力保障了青藏铁路的运营安全。

在推动高铁“走出去”方面,中国企业也发挥重要作用,如中国企业承建的土耳其安卡拉至伊斯坦布尔高铁大大缩短了两城间的旅行时间。

雅万高铁则将印尼的首都和第三大城市连接起来,对促进地区一体化发挥关键作用,可以说,中国制造的高铁正在加速“一带一路”的建设。

铁路不仅承载着经济发展的使命,也肩负着国家富强的梦想,在奋力推进中国式现代化的征程上,中国铁路人将继续发扬自强不息的精神,让中国创造的“中国智慧”继续闪耀于世界的舞台。

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