電氣機(jī)車,顧名思義就是使用電力做能源的機(jī)車。因此我們看到,在高鐵列車的鐵軌上方,都有一根電線架設(shè)在構(gòu)架上,電力由機(jī)車頭上的受電弓接受引入機(jī)車內(nèi),再經(jīng)過一系列的設(shè)備轉(zhuǎn)換,最后由直流電機(jī)來驅(qū)動機(jī)車前進(jìn)。
由于高鐵列車運(yùn)行路線長,接觸網(wǎng)又不能使用過粗的導(dǎo)線,為了減少電力損耗,減少沿途驅(qū)動變電站的數(shù)量,降低建設(shè)和運(yùn)營成本,因此高鐵的接觸電壓非常高,是交流27.5Kv。
上面說的是高鐵機(jī)車的供電方式和接觸電壓,那么在城市軌道交通,比如地鐵,使用的是怎樣的供電方式呢?
目前我國的地鐵,采用的是兩種供電方式,一種是和高鐵機(jī)車,相同的“接觸網(wǎng)供電”方式,供電電壓為直流1500V。另一種是“第三軌供電”方式,供電電壓為750V。
我國地鐵使用接觸網(wǎng)供電的城市大多集中在南方,而北方地區(qū)則使用第三軌供電的城市比較多。但是也有的城市的地鐵有兩種供電方式,比如上海和武漢等。
接觸網(wǎng)供電,大家比較常見,比如高鐵機(jī)車和某些城市的有軌電車。這種供電方式使用電壓是1500V。架空的接觸網(wǎng)只有導(dǎo)線的一個電極,通過機(jī)車上方的集電弓將電力引進(jìn)機(jī)車,做功后,通過金屬輪傳導(dǎo)到鐵軌,形成工作回路。
無軌電車,因?yàn)橛休喬ィ墙^緣物體,不能導(dǎo)電,因此,接觸網(wǎng)是一正一負(fù)的兩根導(dǎo)線,而受電弓也是兩根長長的“辮子”。
下面我們再說說第三軌供電。
第三軌供電,因?yàn)闆]有接觸網(wǎng),電力來源依靠是機(jī)車行走的兩根鐵軌外側(cè),另外鋪設(shè)的一根專門用于傳輸電力的鐵軌。這根軌道,平行于機(jī)車行走軌道,機(jī)車的集電裝置--集電靴與其接觸滑行,將電力引入機(jī)車。一般第三軌供電電壓都是750V。
那么,接觸網(wǎng)供電與第三軌供電有哪些優(yōu)缺點(diǎn)呢?
一、接觸網(wǎng)供電的優(yōu)缺點(diǎn) :
(一)優(yōu)點(diǎn)
1、不易發(fā)生觸電事故
接觸網(wǎng)架設(shè)在空中,距離地面較高,對于人來說安全系數(shù)高。
2、受自然災(zāi)害影響小
如果發(fā)生洪水泛濫,架空線不容易受到影響。
(二)缺點(diǎn)
1、建設(shè)成本高
接觸網(wǎng)是高架在空中,因此需要大量的懸掛設(shè)備,如果是在室外,就需要架設(shè)很多構(gòu)架。另外,采用接觸網(wǎng)供電的地鐵機(jī)車,需要集電弓授電,因此,需要更大的隧道截面積,增加建設(shè)成本。
2、施工危險因素多
接觸網(wǎng)施工,需要高空作業(yè),因此會產(chǎn)生很多不安全因素。比如高空墜落、物體打擊、起重傷害等。
3、不美觀
特別是在車站部分,大量的空中纜線和接觸網(wǎng),會影響人們的視覺感官。
二、第三軌供電的優(yōu)缺點(diǎn) :
(一)優(yōu)點(diǎn)
1、建設(shè)成本低
總體來看,地鐵建設(shè)第三軌供電系統(tǒng)的成本相對較低,主要是因?yàn)樗淼赖慕孛娣e相對可以小一些,也沒有高架設(shè)備,這也是很多城市愿意建設(shè)這種供電方式的地鐵的一個重要原因。
2、施工安全性比較高
因?yàn)殇佋O(shè)第三軌是在地面作業(yè),沒有高空作業(yè)的很多危險因素。比如高空作業(yè)容易發(fā)生高空墜落、物體打擊、起重傷害等事故都可以避免。
3、適用于較小的隧道
因?yàn)闄C(jī)車頂部沒有集電裝置,高度大大降低,因此可以利用截面積比較小隧道。
4、美觀
因?yàn)闆]有架空電力線,少了很多架設(shè)在空中或者墻壁上的纜線,特別是在車站部分,會使車站更加的整潔美觀。
(二)缺點(diǎn)
1、不安全
因?yàn)榈谌壥前惭b在距離地面不高的位置,雖然設(shè)有保護(hù)罩,但是也有觸電的危險。實(shí)際上因?yàn)榈谌壎|電的案例真的發(fā)生過。比如在臺北就有人因?yàn)闄M跨鐵路而誤踩第三軌觸電身亡。也有人因?yàn)樾”阍趲щ婅F軌上而導(dǎo)致觸電。
2、運(yùn)行電壓低
因?yàn)榈谌壘嚯x機(jī)車行走鐵軌很近,容易引發(fā)電弧,因此第三軌供電的電壓比較低,都是750V,因此也造成了工作時電壓降較大。為了解決這一問題,所以需要增設(shè)變壓器,以保證供電的穩(wěn)定性。
3、機(jī)車運(yùn)行速度受限
因?yàn)闄C(jī)車的集電靴在與第三軌的滑動中,容易產(chǎn)生接觸不良的問題,機(jī)車的速度越快,這個問題越嚴(yán)重。因此,采用第三軌供電的機(jī)車速度不可過高,一般控制在160公里的速度以下。
4、損失電量
第三軌的材質(zhì)是鋼鐵,而鋼鐵的導(dǎo)電率不如銅或者鋁,因此會對地有一定的電流漏泄,會損失電量。