2001年，青藏线海拔最高的一段格拉段开始施工的时候，就已经在论证牵引机车头的功率问题。
2006年，当时还是铁道部，在论证了通用的NJ2型号的内燃机车头后，首次采购3台，进行论证试运行。基本符合要求，之后累计采购了78套。采用78个并不多，因为青藏线的机车牵引，都是双机车牵引。
2016年，大连机车厂生产的HXN3经过论证，已经进入格拉段进行使用。
高原型HXN3内燃机车头XN
此外，东风8B系列也进入到格拉段，主要是以三重联，进行牵引。（就是三个机车头放到一起牵引）
东风8B-9001 | 图片来自bilibili 雪域神舟9002
咱们先来说说这段天路的情况：
青藏铁路的格—拉段(格尔木至拉萨)全长1142km，其中位于海拔4000m以上的线路有965km。昼夜温差达40°C，常年有风沙雨雪，并有较长的雷电区段，空气稀薄，含氧量为平原地区的50%，还有较强的紫外线照射。
铁路最大坡道为20‰，最低海拔2800m，最高海拔5072m，还要经过世界海拔最高的风火山隧道，世界最长的昆仑山隧道和条件恶劣的羊八井隧道。铁路为单线运行，沿线基本无人管理。
青藏铁路的延伸线拉—日段(拉萨至日喀则)全长253km，桥梁、隧道占全程的60%以上，其中最长隧道长达10.4km。
格拉段
这种路况下对火车头有什么要求？
1、货运车整列2000t，2500t，3000t，客运车编组12辆，14辆，16辆（每辆55t左右），机车头重量183t（以国内机车头常规款做参考），客运总重量最低900t左右。
2、海拔高度最高5100m，伴随海拔升高，含氧量最高下降50%，会造成柴油机功率降低。（后面我们探讨降低多少）。
3、速度要求：客运120 km·h;货运100 km·h。
4、大限制坡道确定为 20 ‰，机车头需要考虑到坡道启停的问题。
这些都是硬性需求，在这之外，还有包括防紫外线，40摄氏度温差环境稳定工作，柴油机可以对功率进行调节补偿。
同时为了应对高原荒无人烟的环境，需要机车拥有大量的微电子控制单元，检测各项零部件，实现快速的定位故障的能力。
当年为什么会选通用的NJ2机车头？
我们先来看看NJ2的参数。
NJ2型机车装配了一台GE公司生产的7FDL柴油机，标定功率3234kW，装车功率3000kW，功率能随海拔高度自动修正。（记住这个功能）
柴油机带动额定功率为3007kW的交流发电机，经牵引整流器整流为直流电后，再由6套IGBT变流器逆变为三相交流电分别供给额定功率为455kW的6台交流牵引电动机。（柴油机负责发电，电动机负责牵引，说白了原理上还是电动机的扭矩更大）
牵引电动机以单侧齿轮传动的方式驱动轮轴。机车最大起动牵引力达到534kN，持续牵引力达427kN。最高行驶速度为120km/h,持续速度为18.3km/h。
电阻制动功率最大值在2423~2693kW之间(随海拔高度变化)。机车适用于环境温度为-35~35°C的高原地区,并针对高原地滚雷的特点,在车底部专设防雷装置。机车还装配了ITCS、GSMR、海事卫星电话等先进列车控制、通信设备。
2006年机车牵引试验，三机重联牵引3000t货车、960t客车时,在20‰的长大上坡道运行时平衡速度分别达35km/h、85km/h；在20‰的下坡道运行时，单独使用电阻制动可使3000t。
有不少朋友会说，电气化铁路，高铁的牵引功率都达到7500kw，甚至高达9000kw，为什么不用电动机牵引？
事实上NJ2就是电动机牵引，柴油机并不是直接牵引车轮。（跟我们普通的私家车并不一样）
真正吸引当时的中国的是下面一组测试数据：
机车柴油机为16缸V型结构，缸径228mm(9英寸)，单个增压器，功率达到了海拔2828m、3000kW，海拔5000m、2700kW的技术要求。
当时的通用NJ2采用的是可变喷油提前角和柴油机起机控制取得了非常好的效果。这种控制当时是将电子控制融合进去了。跟我们想象的傻大黑出的机车头不是一个概念。这里面使用了大量的控制芯片，来做反馈和补偿。（当时我们落后就落后在这里）
说白了，当时的NJ2是一个具有一定数控型的柴油机。（谈不上智能化，最多可以算是数控型）
2005年前后，中国虽然内燃机火车很多，当时的东风8B，东风11，东风9牵引功率都在3000KW以上。（跟通用的NJ2持平），没有选用的主要问题就是出在信息化控制上面。
NJ2当时的总体优势在哪里？
当时的NJ2有先进的车载微机控制系统、强化程度较高和控制良好的电子喷射柴油机、新式的电子空气制动系统、单轴交流电传动装置，和一些功能很强的辅助设备等。
控制系统有十多个微处理器通过网络系统汇总到主显示屏,有上千个软件和上千个预置传感器支持该系统,系统智能化程度比较高,控制操作比较方便。为了提高系统的可靠性,许多重要的传感器采用冗余配置。
系统里有很多先进的传感器，精确度和可靠性都很高,有一些国内机车未用过的传感器,如:空气流量传感器、燃油油位传感器、等等。这些传感器的设置,使得机车操作更为方便、直观。（引自：NJ2型内燃机车简介：解凡,黄海,张琤）
在2006年前后的中国，这种带有极强的信息化的产品，想要在短时间内研制出来，难度太大。
国内基于HXN平台，研发的HNX3高原重型机车头首次试车是在10年后的2016年。可想而知，这其中复杂程度。
为什么不能使用电气化铁路代替内燃机？
这里涉及到问题出在电源供给上面。目前的电气化铁路，主要使用的是27.5KV的交流供电。但是这个供电可不是，只要格尔木至拉萨两头接上电就可以了。
这种通电是，分段式通电。也即是一段距离就要重新连接一次电网。并且电网对于温差，结霜，闪电的抗性太低，这是其中的实施难度。
电力牵引网
同时，青藏线这段极度荒芜人烟，周围也没有城镇，这就需要专门拉一条专线来供电。
这么说吧，大部分觉得青藏线造价昂贵，如果说给1000多公里的格尔木至拉萨段，就单纯的建设一条特高压（或者高压500kv），这个造价估计能占据到青藏线的30%的费用。
这其中要包括变电站，铁塔，线路维护，等等设备。
这段海拔如此高的线路，未来也不会考虑设计电气化。因为造价极度高昂。
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