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铁路机车是个庞大的家族,高铁只是这个大家庭的一个新成员,如果要连篇累牍赘述其他车辆,恐怕这个答案是写不下的,故本文针对高速铁路进行讨论。
一、 高铁列车的动力来源是交流电还是直流电?
各国高铁基本采用交流电 作为高铁列车的牵引网络的电流制式。
但是,萌萌的意呆立除外。在高铁电流制式这个问题上,全世界都摸着意呆立过河。
二、 高速列车如何获取电能作为动力?
从电路角度来看,高铁采取AT(自耦变压器)供电方式。
高铁能够跑起来,依靠的是牵引供电系统给高速列车提供电力。
牵引供电为电力系统的一级负荷,但德国是例外,德国高铁电网有独立于德国国家电网。
因此,高铁牵引供电系统包括架空接触网、牵引变电所、回流回路。
一句话简述就是:
牵引变电所给架空接触线提供电能,高速列车将架空接触线的电能取回车内,驱动变频电机使列车运转。
下面分三点详细解释这三个分句。
2.1 牵引变电所
牵引变电所为架空接触网提供电能。
架空接触网的末端是牵引变电站,平均数十千米/座。每个变电站伸出两个供电支,提供不同相的交流电,这就是“供电段”。
据此可认为,铁路供电是按照“供电段”来进行划分的。
列车经过两个变电站的“供电段”时,先后通过A1-B1-A2-B2四个供电支。为保证供电安全,各供电支之间并非直接连结,而是存在确保电气绝缘(隔离)的结构或设计,因此各供电支之间不会短路。
列车从一相运行到另一相这个过程,叫做列车的过分相。电分相是线路上极短的一个区域,列车运行过程中,过分相瞬时完成。
因此,牵引变电所给架空接触网供能的过程可以简述为:
牵引变电所给各供电支提供电能,列车接受供电支的电能以维持运动,不断完成过分相-受流的循环(供电段)的同时向前运行。
2.2 架空接触网及弓网系统
受电弓与架空接触网合称受电弓-接触网系统,简称弓网系统。 上文多次提到的架空接触网,是弓网系统的一部分。
弓网系统是牵引供电系统中的固定/移动设备结合点。换个通俗的说法,列车运行过程中,牵引系统从变电站一直到接触网都是静止的,而从受电弓部分开始,整个高速列车,都是运动的。
可以看到弓网系统的大致结构。列车车顶伸上去的折叠装置,就是受电弓;与受电弓直接接触的那条线,就是接触线,接触线是架空接触网的一部分。 高速列车通过受电弓将架空接触线上的电能取回车内。
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