青藏铁路格拉段（格尔木—拉萨）全长1141km，平均海拔4000多m，全线路基土石方大约6480万方，由于工期紧，环境条件恶劣，应尽量减少人工开挖作业，绝大部分土石方要由各类工程机械去完成，因此，机械在青藏铁路建设中发挥着非常重要的作用。然而，由于高原环境对工程机械的影响，投入青藏线施工的机械设备事先如不进行针对性的改进，势必影响机械性能的发挥，更重要的是间接影响工期和施工企业的效益。
1 高原环境对工程机械各项性能的影响
青藏铁路格拉段海拔高，气压低、含氧量少，气温低、风沙大，太阳紫外线辐射强烈，对工程机械整机性能及各部件的正常工作产生了许多不良影响。
1.1动力性、经济性下降
青藏铁路沿线平均气压为海平面的55%~70%，含氧量下降40%以上（唐古拉山垭口空气氧含量约为北京地区的42%），这使发动机气缸充气密度降低，过量空气系数降低，燃烧不充分，后燃性严重，工作粗暴，燃油消耗量大，排气黑烟严重，废气有害物排放量大大增加；功率下降，据测算，从海拔1525m开始，海拔每升高300m，功率下降4%，发动机动力不足，不能满足正常工作的需要。
1.2散热及冷却系统
海拔越高，水的沸点越低，在海拔4000m时，水的沸点为86.9℃，5000m时，沸点为83.6℃，冷却系统防冻液的沸点随海拔升高也要相应下降，而发动机正常工作时防冻液的温度应该在85~95℃之间，这样冷却系统就不能正常工作；另外由于空气密度低，发动机冷却风扇流量少，多余热量不能及时散发，发动机、传动系统、液压系统容易过热。
1.3低温启动困难
青藏铁路格拉段年平均气温-2~-6℃，极端最低气温为-36~-45℃，各类工程机械普遍存在难以启动的问题。
(1)蓄电池工作能力下降。据有关资料介绍，气温每降低1℃，蓄电池容量下降1~1.5%，启动时放电快，造成极板过快损坏；充电能力下降，蓄电池总电量不足，温度越低，充电能力越差；启动时电能不足，不能达到正常启动时的有效工作转数（约100r/min）。
(2)发动机气缸难以正常做功、运转。平原环境下柴油机在压缩终点时气缸内气体的压力达3~5MPa，温度约750~950K，在这个温度和压力下喷入雾化柴油能够正常做功。而在高原环境下由于大气压力低，压缩终点压力、温度均低于正常值，刚开始启动时曲轴转速很慢，气缸爆发、做功就更加困难。
(3)气温低，机油粘度大，启动阻力增大。
1.4匹配发生变化
(1)涡轮增压器与发动机匹配发生变化。由于高原空气稀薄、大气压力低，柴油机增压后空气量和增压压力相应发生变化，废气涡轮增压器与发动机的联合工作运行曲线发生改变，导致增压器压气轮出现喘振、废气涡轮出现阻塞，柴油机排气温度过高等问题，并进一步影响到增压器与发动机的正常工作。
(2)整机匹配不好。液压系统与发动机匹配发生变化，各液压阀、液压缸、液压马达等执行元件的动作时间随海拔高度增加而动作迟缓，在海拔3000m以上在重载条件下不能有效举升或行走；液力传动受发动机外特性影响较大，机械功率转变成热量，散热差，作业油温高，严重影响动力的有效传动。
1.5保养、维修工作量加大
由于高原施工环境的特殊性，就有必要对机械进行预防性维修并缩短保养间隔，确保机械的正常工作。
(1)空气滤芯。据测算，低海拔干净空气含尘密度小于0.001g/m3，而高原在无风时达到15g/m3，这样空滤更容易堵塞，空气阻力增大，在高原上对功率的影响就更为严重；同时更多粉尘进入发动机缸体，加速磨损，缩短发动机的寿命。
(2)机油与机油滤芯。由于气缸燃烧产生的有害气体和进入气缸的粉尘增多，机油更容易变质、失效，因此必须缩短机油及滤芯的更换时间。
(3)橡胶密封件。由于高原日照充足，紫外线辐射强烈，昼夜温差大，橡胶制品件容易老化、失效，履带底盘、油缸等与外界接触的密封件过早损坏，漏油，高压油管在工作时突然爆裂；油漆起包，漆皮脱落。
(4)材料的冷脆性。由于环境温度较低，工程机械在大负荷及撞击情况下，结构件容易因材料的低温脆性而损坏；另外机械各零部件在维修时因为分拆、连接、紧固而发生脆性破坏。
2 高原环境下施工工程机械所需的改进
由于高原环境对工程机械的性能产生了许多不良影响，为了最大限度地满足青藏铁路施工对工程机械的要求，就必须对各类工程机械的各系统、各部件进行必要的改装和改进。
2．1调整供油系统的油量和供油提前角。减少油量，使过量空气系数相应增大，柴油燃烧更充分，从而减少黑烟和积碳的产生；缩小供油提前角，使供油相对滞后，保证发动机工作平稳。
2．2发动机增压。调整增压器的工作参数或者改装新的增压器，使之与发动机新的工作状态相匹配，增加进气密度，提高发动机的功率。
2．3中冷器。对增压后的空气在进入气缸前用水冷却，同样能够增加进气密度，提高发动机的功率。现在国外许多发动机厂家已逐步淘汰了水冷式中冷器，而改用空气对空气的冷却方式（卡特彼勒3306ATAAC就采用了空对空的中冷器），使进气密度更大，发动机功率提高更多。
2．4冷启动。配备大容量蓄电池及蓄电池防寒系统；配备缸体、油底壳加热装置；冷启动辅助装置——喷射乙醚助燃；给散热器加装百叶窗隔板。
2．5热平衡技术。改装高原专用的散热器水箱压力盖，提高水箱压力，避免防冻液提前开锅。由于高原气温低，发动机功率也相对较低，由冷却器带走的热量也比平地上少很多，据英格索兰公司在欧洲高原山区的使用经验，冷却系统不会产生散热不畅的问题；一旦产生上述问题，可通过对风扇转速、尺寸、几何参数、材料等的改变来改善散热条件，降低热负荷。
2．6材料及其选择。选择耐老化、抗紫外线、耐低温的密封件；结构件除满足强度要求外在低温下需要有良好的冲击韧性和脆性；传动油料要求闪点高、凝点低，润滑油要求低温粘温性稳定及良好的低温分散性；电气控制系统及相应元器件要有良好的低温工作性能。
2．7驾驶室的改进。驾驶室要有良好的紫外线防护能力；密封性要好；通过加压及增氧措施保持驾驶室空气洁净、氧气供应充足；加装加热器及空调系统。
以上内容只是笔者在参考了有关资料后对高原环境下工程机械性能及使用上简单的理论推测和分析，而本人并没有高原施工工程机械的维修与管理经验。在青藏铁路施工中需要各种类型的工程机械，使用中也会碰到许多实际问题需要解决。
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