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地铁列车行驶的动力是从哪里来的?

地铁图 2017-01-03 我要投稿 2207 °C

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地铁是大城市中重要的交通工具,虽然在交通高峰期可能会比较拥挤,但乘客没有堵车之忧,可以比较快捷的到达目的地。那么,让地铁列车飞驰的动力从何而来呢?

从蒸汽机到电气化

世界上第一条地铁是在1863年开通的伦敦大都会地铁。这个时间比爱迪生给电灯申请专利要早17年,电能尚未普及,内燃机车也还未发明。因此,即便是在地下的封闭空间,也不得不采用了乌烟瘴气的蒸汽机车。为了释放机车排出的废气,避免乘客被毒害到,当时的地铁隧道每隔一段距离便要修建通风槽与地面联通。伦敦地铁为了纪念开通运营150周年而特意修复了一台蒸汽机车,再现当年蒸汽机车在地下行驶的场景。1893年,在英国利物浦的高架铁路上诞生了第一列电动列车组(下图是利物浦博物馆里展示的一节车厢),他使用电能作为动力,将电机分散安装到各节列车上,从而不需要单独的机车,且能获得更高的动力。集众多优点的电动列车组很快开始替代伦敦地铁中冒烟的蒸汽机车,也为巴黎、莫斯科等新建地铁系统所采用。目前,全世界所有的地铁线路上,行驶的都是电动列车组。

供电:脚底下来或头顶上来

电动列车组要能在轨道上奔驰,就需要时时获得电力。目前,列车供电主要有两种方式:“脚底下”的第三轨供电或“头顶上”的接触网供电。早期修建地铁时,因为技术水平的限制,只能采用明挖法,即从地面向下挖掘到地铁的设计深度,修建好隧道结构后再将土方回填。用这种方法修建的地铁线路,土方施工量非常大。为了尽量减少工作量,这类线路一般采用不需额外占用空间的第三轨供电,即在列车行的的两条轨道旁边再铺设一条轨道,利用这条轨道来供电。列车在转向架上会安装受电靴,用来从第三轨中取电。

北京地铁最早的苹果园-北京站段(今1号线苹果园-南礼士路与2号线长椿街-北京站)用明挖法施工,从而采用了第三轨供电,供电电压为750V。同时,后续线路尽管没有使用明挖法,有些甚至是地上区段,但为了各线路间的互联互通和降低维护成本,也采用了第三轨供电。如果不幸跌进地铁线路内,在确认断电前一定要远离第三轨,因为触碰或靠近都可能发生触电。

随着地铁施工技术的发展,盾构法逐渐成为修建地铁的主流方法。它使用盾构机直接在地下工作,像钻头一样在地下钻出隧道。这样修建的地铁隧道空间比较宽裕,且截面为圆形,为在隧道顶部安装架空接触网提供了条件。相比于第三轨供电,接触网供电不但触电的风险比较小,还能承载更高的供电电压,对列车的运行速度也没有限制,可以用来为高速、高运力线路供电。目前,这种供电方式正成为主流。

能用电,也能发电

地铁列车不但能用电,还能发电。汽车在减速时,其动能只能转化成刹车片与车轮摩擦所产生的热能,白白浪费。而地铁列车减速时,则可以将之前用电能驱动的电动机变成发电机。他们可以将列车的动能转化成电能,回送到供电线路中去,同时为列车提供阻力,使列车减速、停车。回送的电能,可以供临近区段内正在加速的列车使用,也可以供给车站机电设备的负载,必要时还可以储存起来。

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最后编辑于:2017/01/03作者: mapper

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