青藏铁路的建设，是进入新世纪党中央、国务院作出的重大战略决策，是实施西部大开发战略的标志性工程，更是青藏两省区各族人民的夙愿。长期以来，地域偏远、交通不便一直是制约青海、西藏两省区经济发展的重要因素。纵观中国铁路史，到目前为止，中国的省级行政区中只有西藏自治区不通铁路。因为没有铁路，85%以上的进藏物资都要通过青藏公路运输，而公路运输远远满足不了青藏两省区、特别是西藏自治区社会经济的快速发展。2001年2月8日，党中央、国务院作出重大战略决策，批准建设青藏铁路二期工程格尔木至拉萨段。
    一位专家称，青藏铁路穿越了世界上最复杂的冻土区，不少冻土工程措施都是国内外首创，可谓集冻土工程之大全。冻土虽然在加拿大、俄罗斯等国家也存在，但他们是属高纬度冻土，比较稳定。青藏铁路纬度低，海拔高，日照强烈，而太阳辐射对冻土有着非同寻常的影响。加上青藏高原年轻，构造运动频繁，并且这里的多年冻土具有地温高、厚度薄、热融发育等特点，其复杂性和独特性举世无双。
伟大决策造福青藏民众  高原筑铁路世界性难题多
    程国栋(中国科学院院士)：青藏铁路格拉段全长1142公里，穿越632公里多年冻土，其中大片连续多年冻土为550公里。尽管世界上在多年冻土区筑路己有百年以上的历史，但目前运营线路的病害率仍在30%左右，可见在多年冻土区筑路仍是世界性的难题。青藏铁路所穿越的多年冻土中，高温冻土(0～－1℃)段长275公里，高含冰量冻土(＞20%)段长221公里，高温、高含冰量冻土段长134公里，所以在青藏高原多年冻土区筑路面临的困难更加多。青藏铁路是百年大计，需要考虑50～100年的变化；根据最新发布的预测，到2050年，青藏高原平均气温将上升2.2～2.6℃。因此，在全球气候转暖的背景下，在青藏高原多年冻土区筑路可以说是难上加难。
    青藏铁路成败的关键在路基，路基的关键在冻土，冻土的关键在融沉。青藏公路的实践表明：公路在改建沥青路面后，60%路段形成融化夹层，这些路段大多位于高温冻土区；青藏公路85%的路基病害是由融沉造成的。这些事实表明：面对青藏高原的高温、高含冰量冻土及气候变暖的事实，青藏铁路的设计思想，必须由单纯依靠增加热阻的消极“保”温思路，转变为“冷却路基”的积极“降”温思路，以确保路基的稳定。
    王建文（铁道第一勘察设计院电气化处高级工程师）：青藏铁路供电工程有其独特的具体体现，首先，青藏铁路格拉段位于青藏高原腹地，沿线经济发展十分落后，电力资源匮乏，青藏铁路建设初期除格尔木、拉萨、羊八井有相对稳定的电源外，沿线约900公里的地段无可利用电源，保障供电十分困难；其次，高原气候环境对电气绝缘强度、电晕起始电压和强度、电气设备温升和密封、以自由空气为灭弧介质的开关电器产品灭弧能力等形成影响，标准的电气设备一般适用于海拔1000米(高压)或2000米(低压)以下，难以适应青藏线的环境条件；第三，青藏铁路具有复杂的多年冻土地质条件，电力杆塔基础的稳定性难以保障；第四，青藏高原具有特殊的雷电活动规律，且冻土土壤电阻率高，防雷和接地成为青藏铁路建设的关键技术问题；第五；站后设施“免维修、无人化”的建设要求，为青藏线的供电工程建设提出了挑战性的要求。凡此种种，给青藏铁路的建设带来了许多研究攻关的课题。
    青藏铁路是世界上海拔最高的铁路，平均海拔在4000米以上，电气设备面临高原恶劣环境的严峻考验，电力设备高原适用性问题一直困扰着高原电力工程建设。随着海拔升高、气压的降低，电气绝缘强度降低，电气设备耐压相应降低；电晕（起始及消失电晕）电压降低，电晕电能损耗增加，设备绝缘老化加速，金属易受腐蚀；以自由空气为灭弧介质的开关电器产品灭弧能力降低，通断能力下降和电寿命缩短；以自然对流，强迫通风或空气散热器为主要散热方式的产品温升增高；设备的密封容器内外压力差增大，引起外观变形、爆裂、气体或液体从密封容器的结合处向外泄漏。
    此外，GB1094.1、GB1207、GB1208、GB7327和GB11032等规定的变压器、互感器和避雷器等标准的高压电气设备产品一般适用于海拨1000米以下，标准的低压电气设备产品一般适用于海拔2000米以下。对于超过标准所规定的海拔时要求使用方与厂商协商解决，没有规定详细的技术要求。
    段士元（吉林金仑科技有限公司总经理）：随着中国铁路大发展、列车运行速度的不断提高、铁路系统自动化水平的提高及列车安全正点运行的要求越来越高，对铁路道岔在雪天保证正常、安全转换的要求也越来越高。青藏铁路是世界上海拔最高的铁路线，线路经过地区多为高原寒冷区，积雪融化时间长，道岔易受雪埋，影响列车运行和车站作业，而且青藏铁路格拉段的绝大部分线路和车站建设在海拔4000米以上的无人区，其中24个车站是无人值守站，冬季道岔清雪的问题变得至关重要，若不采取有效措施解决，列车进路的选排将受到影响，因此在青藏铁路设计时就提出了安装道岔融雪系统的要求。
中国的冬季降雪区域主要集中于长江以北的北方地区，目前各站场的冬季清雪工作大多是靠人工严看死守的方式完成，各路局每年均投入巨额费用用于清雪工作，据调查平均每个中型站年约耗费人力物力万元用于清雪工作。中国铁路道岔融雪设备的研发和使用还处于刚刚起步阶段，不仅系统功能和使用可靠性与国外同行业产品相比较存在较大差距，而且无批量制造和使用的成熟经验。青藏铁路是世界上海拔最高的铁路线，国内外尚无在类似海拔高度运营的铁路，也无道岔融雪系统应用的先例。而欧洲早在20世纪70年代，开始尝试在铁路上大量使用道岔加热融雪技术。其中：德国、荷兰、瑞士、英国、丹麦、挪威、瑞典、意大利、西班牙、奥地利等国家先后大量地安装使用了道岔加热融雪系统。
    辜勇彬（北京世纪瑞尔技术股份有限公司高级工程师）：青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路，是西部大开发的标志性工程。青藏高原气候恶劣，自然环境复杂，给人体健康和设备运营带来很多不利影响。因此，青藏铁路的运营维护工作始终贯彻着“无人值守、少维护、免维护”的思想，综合性监控系统的重要性被提高到了前所未有的高度；同时，特殊的自然环境和工作条件对新技术、新装备的可靠性和适应性提出了很高的要求，高原条件下铁路技术装备的运行状况及其功能和性能的长期稳定性都需要进行持续的监测与监控。
    我们以通信系统为例，一直以来，铁路通信系统维护的主要技术手段，就是通信传输设备的网管系统。传输网管系统在通信系统中起到了很重要的作用，但是，传输网管系统只能提供对传输设备及通信系统的监视、管理。对其他方面的监视却无能为力。为此，在青藏铁路格拉段全线建设实施了平台性的监控系统，通过这套平台实现了对多个专业的对象和设备的集中监控管理。
    早在20世纪50年代，铁道部第一勘察设计院就在青藏高原风火山一带海拔4800米的地方建立了冻土铁路试验路基，成立了冻土观测站，对高原冻土进行科研观测工作。在试验路基各个不同的地方上，科研人员们分别使用遮阳棚、泡沫砖、天然草皮等设施来遮挡阳光，通过外部设施阻止冻土温度变化，并随时进行记录。半个世纪来，风火山观测站成为青藏线上唯一一个24小时有人值班的观测站，他们的观测结果为处理冻土问题积累了丰富的经验。
勇于创新 破解世界高原铁路工程技术难题 
    程国栋：通过局地因素对多年冻土分布影响的分析，我们得到了如下启示：可以通过改变路基的结构和填料来调控辐射、调控对流和调控传导，以达到“冷却路基”的目的。低的纬度和高海拔的结合，使青藏高原成为地球上太阳辐射最强烈的地区之一。在高原上，遮挡太阳辐射能有效地降低地温。由于青藏高原多大风，不适合使用遮阳棚，所以中国科学院冻土工程国家重点实验室开展了遮阳板的室内模型试验，并在青藏高原北麓河站设置了遮阳板进行观测。观测结果显示，遮阳板具有明显的降温效果。路基填土在反复冻融作用下会变得疏松，遮阳板既挡风，又挡雨，能有效地防止路堤坡面的风蚀和水蚀。
    在调控对流技术方面，青藏铁路采用了块/碎石层、通风管和热管等对流调控措施。从观测结果看出：块石夹层路堤有一定的降温作用，优于普通路堤，但由于上覆4.8米厚的土层，故降温效果大为减弱。计算表明：块石夹层上覆的砂砾石层越厚，其冷却作用越弱；当上覆砂砾石层＞5.5米时，块石夹层中就开始出现丧失制冷作用的区域。无论是路堤阳坡还是阴坡，暖季碎石护坡面温度低于普通路堤坡面温度，起到了隔热作用；而冷季碎石护坡面温度高于普通路堤坡面温度，说明碎石护坡中发生了对流作用。由于块/碎石夹层路堤上覆土层降低了其冷却作用，所以建议增设块/碎石护坡，形成U型结构，以提高路堤的热稳定性。
    块/碎石护坡中的热交换受风的影响极大，在多大风的青藏高原上，护坡中的空气流动以强迫对流为主。块石层中的孔隙大于碎石层，空气流通性好，受强迫对流的影响必然大于碎石层，因而地温较差也大于碎石层。又因为青藏高原冷季多强风，暖季风小，冷季风的作用明显强于暖季，所以块石层的年平均地温要低于碎石层，降温效果也明显。
    王建文：根据青藏线沿线电力资源现状，电力设计充分考虑了青藏铁路的“免维修、无人化”的建设要求和青藏铁路的环境条件，在铁路建设尚无建设经验的情况下，锐意进取，大胆创新，使青藏铁路电力设施全部能够在格尔木调度所“遥控、遥测、遥信、遥调、遥视”。全线变配电所采用综合自动化系统，实现了以微机为基础的数字化测控保护系统，达到保护、控制、测量、远传的一体化，实现了无人值班。利用远动技术，对全线电力设备进行集中监控，实现远程电力调度，提高了供电可靠性及自动化水平。同时提高对事故的反应能力，缩短处理时间，减小停电范围，提高供电可靠性。
    首次在青藏线研究采用上网式大功率太阳能发电系统，将太阳能发电系统产生的富裕电能送至电网，有效利用太阳能发电系统产生的电能，改变了以往大功率太阳能发电独立发电，独立使用时将太阳能发电系统产生的富裕电能浪费的现象，为有效贯彻国家新能源政策开辟了先河。
    稳定冻胀土地段电力杆塔。为提高多年土和严重季节冻胀土地段电力杆塔基础的稳定性，必须采取削弱电力    杆塔基础侧面季节融化土的冻拔力、减少季节融化层厚度和含水量；增加电力杆塔基础或电杆的深度，即要求穿透季节融化层，达到“自锚”效果。这项技术经过试验段两年的运营，效果明显，基本达到了冻土地区杆塔无倾斜现象。热棒技术在试验段通过对比试验，效果最佳，但由于投资因素，未能大范围使用，今后可用于多年冻土高温不稳定地区的杆塔基础补强处理。
    于涛（北电网络（中国）有限公司GSM-R网络技术总监）：中国铁路的跨越式发展，为铁路新技术应用提供了广阔空间，也为北电参与其中提供了历史性的机遇。2004年3月，铁道部决定选择北电设备进行青藏线GSM-R试验，试验段从格尔木至不冻泉，全长186公里，当年底，取得试验成功。鉴于此，铁道部于2005年3月选择北电设备部署覆盖青藏线格拉段全线1142公里的GSM-R网络，系统于2006年7月1日成功开通，支持了青藏铁路七一通车的历史性目标的实现。
    青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路，也是中国第一条完全基于GSM-R铁路无线通信系统支持的铁路线。首次在如此高海拔的地区采用GSM-R系统，对于这一技术和设备提供商来说都是一个严峻的挑战。青藏线格拉段GSM-R工程，实现了多项技术创新与突破：中国第一条完全基于GSM-R铁路无线通信系统支持的铁路，而且无需传统的模拟系统作为后备支持，中国也是亚洲铁路第一次采用GSM-R网络传输安全数据进行列车控制的商用GSM-R网络，网络服务质量要满足SUBSET093严格的技术标准和铁道部验收标准，首个采用GPRS（通用分组无线业务）数据应用的GSM-R网络，世界上第一条采用双网覆盖解决方案的GSM-R网络。此外，青藏线特殊的地理环境和气候特征还对GSM-R系统提出了特殊的高可靠性要求。
    段士元：正是在青藏高原这种背景下，结合我们五年多时间对国际上的道岔融雪专业制造公司多方考察了解的结果，提出并实施了青藏铁路道岔自动融雪解决方案。国外道岔融雪设备主要有以下几种类型：电加热式、燃气加热式、热风式、压缩空气式、喷灯加热式、温水喷射式、温水循环式和喷洒盐水式。其中应用最多最广的是电加热式和燃气加热式两种形式。
    根据青藏铁路的自然条件和青藏铁路自身特点采用电加热融雪系统进行道岔融雪是最切实可行的方法。德国WOLFF公司是生产道岔电加热融雪系统的专业公司，其产品已经成功应用在了德国、奥地利、瑞士等阿尔卑斯山区及西班牙的高原地区，阿姆斯特丹、安特卫普、奥格斯堡、柏林、比勒非尔德、波恩、德塞尔多夫、法兰克福、慕尼黑、奥斯陆等欧洲各主要交通枢纽中。其道岔融雪系统覆盖了大部分欧洲市场。该公司的道岔融雪系统在德国的楚格高原上的楚格峰火车站已经使用了近十年，最高安装点位于海拔1300米。至今运行良好。“楚格峰”是德国的最高山峰，位于德国巴伐利亚州，最高海拔2962米。在瑞士阿尔卑斯山福尔卡铁路站也装有WOLFF公司的道岔融雪系统，上述地区的降雪量与青藏铁路的情况接近。
    2004年9月由WOLFF公司根据青藏铁路的自然环境和使用条件结合在欧洲的实际应用经验，设计制造完成的道岔融雪系统样机运抵格尔木，在望昆站共8组50公斤/米钢轨12号道岔投入试验。根据试验结论得出，L型加热元件的融雪效果更好，系统的总消耗功率低、且日后运营成本更低。根据加热元件在试验站的两轮试验和模拟试验结果得出的结论，采用L型加热元件融雪效果明显改善，每组道岔融雪系统的消耗功率只增加30%左右。按照最终方案设计、制造的青藏铁路道岔融雪系统于2006年9月正式安装调试完毕，经验收投入使用。青藏铁路格拉段起点格尔木站，终点拉萨站。其中玉珠峰到当雄共32个站装有道岔融雪设备。
    辜勇彬：综合监控系统的主体功能就是利用一个公共的监控平台，通过相关监控对象的接入，满足各不同专业对设备及其运行环境对象的监控管理需求。青藏铁路综合监控系统从2005年8月开始工程实施，2005年12月工程安装完毕后开始进行系统调试、开通。2006年4月底，试验段正式开通运行。青藏线全线的综合监控系统于2006年6月底基本开通试运行，在2006年9月—10月期间全线调试开通，并通过验收测试，进入试运行阶段。
    试验段从格尔木起，到不冻泉车站止；中间跨越了昆仑山口。该段于2006年1月开始，各站的设备开始陆续开通运行，4月底正式开通试运行。在这期间，综合监控系统的各种设备运行正常，没有出现功能或性能问题。这说明这些设备能够适应青藏线沿线冬季的低温、高海拔环境；前期的环境适应性测试的结果得到了验证。试验段的开通运行，实践了前期的设备环境适应性试验及设备匹配试验的结论。证明了在青藏铁路沿线建立无人值守的综合监控系统的技术条件是满足的。为全线综合监控系统的开通打下了良好的基础。
    从2006年3月开始，试验段以外全线站点开始逐步安装、调试及开通。到2006年6月底，全线的车站、基站全部开通运行。2006年7月1日，青藏铁路试通车运行。青藏铁路综合监控系为试通车运行作出了自己的贡献。在2006年7月1日-10日期间，通过综合监控系统，维护人员可以随时了解沿线的设备情况。一旦出现告警，维护人员就可以及时出动，直接赶到故障地点，节约了故障定位实践，有力地保障了青藏铁路的试通车运行。
    程国栋：青藏高原年平均气温与地表温度之间的差值平均在3℃左右。因此，在路堤中设置通风管能有效地降低其下的地温。通风管加强了其下土体冷季的放热，但在暖季也增加了其下土体的吸热。也有人提出在通风管上埋设保温层，但通过数值模拟表明，在通风管上设置保温层，对其冷却效率影响不大。
    热管是传热效率很高的冷却装置，热管设置在路堤的左、右两肩，通过进行实体工程试验，观测结果表明，热管能有效地降低路堤下的地温；热管的影响半径<1.8m，建议热管之间的间距以3米为宜。数值模拟显示，在未来青藏高原气温50年上升1℃的情景下，年平均气温-3.5℃的地区，使用热管路堤能保持路堤下冻土不退化。目前，热管均设置在路堤两肩，离路基中心较远，影响了冷却效率。今后应对热管的结构和设置作进一步的改进，以提高对路堤的整体冷却效率。调控辐射、调控对流和调控传导的措施如能综合使用，可大大提高冷却效果。
    旱桥既遮阳，又通风，而且有很好的力学稳定性，是保证高温、高含冰量地段路堤稳定的有力措施。旱桥的设置也为野生动物的迁徙提供了通道。对清水河旱桥所作的数值模拟表明，旱桥下多年冻土的平均温度要低于天然状态下的冻土温度，具有一定的冷却作用。通过以上研究可得出以下结论：（1）在全球转暖的背景下，高温、高含冰量地段筑路，必须采用冷却路基的原则，变消极“保”温为积极“降”温。（2）通过调控辐射、调控对流、调控传导和综合调控，可以达到冷却路基的目的。遮阳板、块/碎石层、通风管、热管和旱桥等调控措施均已在青藏铁路上成功应用，达到了冷却路基、保证路基稳定的目的。（3）目前在青藏铁路上应用的冷却路基的各项具体措施，还需进一步量化、强化和优化。
    青藏铁路建设中创造性地采取了解决冻土施工难题的相应对策：对于不良冻土现象发育地段，线路尽量绕避；对于高温极不稳定冻土区的高含冰量地质，采取“以桥代路”的办法；在施工中采用热棒、片石通风路基、片石通风护道、通风管路基、铺设保温板、遮阳篷结构等多项设施，提高冻土路基的稳定性，堪称集世界冻土工程措施于一身。这些技术手段与相关措施的成功运用，凝聚了青藏铁路所有参建人员的智慧与结晶。
通力合作 为青藏铁路成功运行提供有力保障
    王建文：青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路，按照“建设世界一流的高原铁路”的设计理念，青藏铁路格拉段采用了免维修设备，以信息化设备为载体，基本实现了“无人化”管理。高度的自动化、信息化依赖于可靠的电力供电，电力线路是电力供电的基础设施，其技术难题的解决直接影响着青藏铁路的行车安全。因此，青藏线电力线路是青藏铁路的生产生活和行车安全的重要保障。
青藏铁路格拉段电力供电工程通过多方案研究试验和科技攻关，有效地解决了电力资源匮乏、长距离供电、电气设备高原适用性、冻土地区电力杆塔基础处理和防雷接地、新能源应用等技术问题，并利用现代信息技术，实现了变配电设施综合自动化和电力远动控制，首次在铁路系统实现了电力设施无人化，极大地提高了青藏铁路的自动化水平和供电可靠性、安全性，发挥了远动系统在铁路电力运行中经济、高效、规范管理的重要作用。
    辜勇彬：青藏铁路综合监控系统是一个平台性监控系统，目前的应用还有很大的扩展空间。青藏线综合监控系统建立起的数据传输平台，为进一步的应用提供了巨大的空间。综合监控系统采用的模块化的现场设备，为现场容量的扩展打下了良好的基础。铁路沿线的自然灾害对铁路运营的影响越来越大，有关单位对此也越来越重视。在综合监控平台的基础上，可以很容易地扩展河道水位监测、雨雪监测、滑坡监测、泥石流监测、落物等入侵监测等，形成完整的综合性防灾监测系统。
    目前，国家“十一五”科技支撑项目重点项目青藏铁路运营安全保障系统研究”子课题《青藏铁路综合安全监控系统研究》已经立项并已进入实质性的总体设计阶段，该项目确立的总体目标是：通过集成先进技术和装备，研制和开发出国内第一个适合青藏铁路高原高寒恶劣气候地理条件下运行要求的综合安全监控系统，为青藏铁路提供高效可靠的监控管理手段，确保设备正常工作和铁路列车全天候安全运行，初步形成青藏铁路车对地、地对车、车对车以及综合运行环境信息的全面检测与监控，形成较为完整的铁路运营安全保障体系，实现对各类安全监控信息资源的综合、高效利用，填补高原铁路综合监控系统建设的空白。
    段士元：我们与德国WOLFF公司一起，在铁道部的统一领导和部署下，在铁道部第一勘测设计院、铁道部通号设计院帮助指导下，与青藏铁路公司通力合作，成功完成了青藏铁路格拉段全线1000多公里，共计32个车站的道岔融雪工程，第一次在全国铁路系统实现整条铁路线的自动融雪。青藏铁路公司领导评价说：“2006年入冬以来，青藏铁路格拉段沿线32个车站安装的道岔融雪装置经过大雪、暴雪的考验，融雪效果明显，为列车运行提供了安全保障。”道岔融雪系统在中国北方地区有着巨大的需求，这一成功案例为道岔融雪系统在其他铁路线的应用提供了有益的经验。
    于涛：北电高度重视青藏铁路GSM-R工程。从试验段开始，我们就派出了交换系统、基站系统、智能网络、无线网络优化等四个专业的高级技术人员长期驻扎现场，带队进行设备调试，密切配合铁道部测试工作组的各项工作。对于新引入的设备和技术，部分的测试案例和分析工作直接由来自法国、德国、美国和加拿大的北电的主要专家承担。在这一过程中，北电有效解决了网络系统与多厂家终端设备的技术兼容性问题，积累了宝贵的高原工程数据与设计经验，研究推出了若干项GSM-R科技成果，包括业界首次应用的双网覆盖解决方案等创新技术，满足并适应了中国铁路对系统可靠性和特有业务功能的需求。
    全线GSM-R商用网工程在铁道部指导、青藏铁路公司支持，设计院、工程局等单位的全力配合下高质量地完成。经过铁路运营一年多来的验证，青藏铁路GSM-R系统运行稳定，指标良好，完全满足了高原、高寒铁路的调度通信和承载列控安全数据传输要求。
    综上所述，作为国家实施西部大开发战略的重要标志性工程，青藏铁路格尔木至拉萨段在建成通车并安全运营一年多后，于2007年7月1日正式通过国家验收，对促进西藏及沿线少数民族地区经济社会发展发挥了积极作用。自青藏铁路全线通车以来，经监测结果表明，经过1年多的运营实践，青藏铁路的设备、人员和管理经受住了考验，实现了列车运营安全、稳定、有序。