HXN3型高原內燃機車，2014年由中車大連機車車輛有限公司在HXN3型機車基礎上研發，機車針對高原地區的特點進行了適應性的改進。柴油機裝車功率3300kW，最高速度120km/h。
該機車是在HXN3型機車主體框架結構和主參數不變的基礎上，針對高原地理環境及特殊運用條件，進行的適應性改進。沿用16V265H柴油機（T0排放等級），空氣馬達啟動方式，軸重25噸，交流主輔傳動系統，32位微機操作系統，CCBII制動系統；機車採用三軸轉向架，二系懸掛裝置，滾動抱軸式半懸掛結構，單側閘瓦踏面制動；加壓冷卻系統，三級濾清防風沙設計，電機與電氣櫃強迫通風系統，滿足青藏鐵路客貨運通用的運用要求。
HXN3型高原內燃機車過渡方案高原型內燃機車主要用於高原線路客運和貨運，額定功率3300kW，最大起動牽引力620kN，持續牽引力598kN，Co-Co軸式，恆功率速度範圍為23～120km/h，通過最小曲線半徑145m。
HXN3高原型機車為雙司機室、內走廊、整體承載、整體式燃油箱結構。每臺機車為單司機室操縱，雙側貫通內走廊，2臺機車重聯使用，2臺機車可通過非操縱端司機室實現互通。雙司機室分為操縱端和非操縱端司機室，操縱端司機室內有操縱檯、座椅、電暖氣、空調、熱水壺及製氧系統等設施。並在後方的電氣間內裝有整體乾式衛生間。操縱端司機室採用防紫外線玻璃，製氧機放置於電氣櫃中。非操縱端司機室為司機休息生活區，並安裝中門，內部安裝了休息床、空調、冰箱、微波爐、電暖氣等生活設施及製氧系統，並進行隔音降噪處理。
主要技術參數：
軌距(mm) 1435
額定功率(kW) 3300
軸式 C0-C0
轉向架中心距(mm) 14200
全軸距(mm) 17750
車輪直徑（新輪）(mm) 1050
車輪直徑（半磨耗輪）(mm) 1050
整備重量(t) 150
軸重(t) 25
通過最小曲線半徑(m) 145
電傳動方式 交—直—交
標稱功率(kW) 2677
最高速度(km/h) 120
恆功率速度範圍(km/h) 23～120
持續速度(km/h) 16.1
持續牽引力(kN) 598
起動牽引力(kN) 620
最大電阻制動力(kN) 370
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