电气化铁路是当代最重要的一种铁路类型,沿途设有大量电气设备为电力机车(含动车组和非动车组)提供持续的动力能源。电力机车本身不带能源,所需电能由电力牵引供电系统提供。牵引供电系统主要是由牵引变电所和接触网(或供电轨)两大部分组成。变电所设在铁道附近,它将从发电厂经高压输电线或高压输电缆送过来的电流送到铁路上空的接触电网或铁轨旁边的供电轨道中,接触网或供电轨则是向电力机车直接输送电能的电气设备,电力机车通过集电弓或导电车轮从接触网或供电轨中获得所需电能。电气化铁路最早来源于有轨电车,后经过多年的发展演变不断地拓展运用至其它种类的铁路系统中。[2]
组成
牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。
变电所设在铁道附近,它将从发电厂经高压输电线送来的电能,送到铁路上空的接触网上。接触网是向电力机车直接输送电能的设备。沿着铁路线的两旁,架设着一排支柱,上面悬挂着金属线,即为接触网,它也可以被看作是电气化铁路的动脉。电力机车利用车顶的受电弓从接触网获得电能,牵引列车运行。牵引供电制式按接触网的电流制有直流制和交流制两种。直流制是将高压、三相电力在牵引变电所降压和整流后,向接触网供直流电,这是发展最早的一种电流制,到20世纪50年代以后已较少使用。交流制是将高压、三相电力在变电所降压和变成单相后,向接触网供交流电。交流制供电电压较高,发展很快。我国电气化铁路的牵引供电制式从一开始就采用单相工频(50赫)25千伏交流制,这一选择有利于今后电气化铁路的发展。
和传统的蒸汽机车或柴油机车牵引列车运行的铁路不同,电气化铁路是指从外部电源和牵引供电系统获得电能,通过电力机车牵引列车运行的铁路。它包括电力机车、机务设施、牵引供电系统、各种电力装置以及相应的铁路通信、信号等设备。电气化铁路具有运输能力大、行驶速度快、消耗能源少、运营成本低、工作条件好等优点,对运量大的干线铁路和具有陡坡、长大隧道的山区干线铁路实现电气化,在技术上、经济上均有明显的优越性。
分类
可以用以下方法来对电气化铁路进行分类:
供电导线类型:第三轨、高架电缆
供电类型:直流供电、交流供电
供电方式
轨道供电
采用轨道供电的电气化铁路通常铺设有额外的供电轨道,用来连接电网和机车,为机车提供电力供应,亦被称为第三轨供电,这条轨道被称为第三轨。
电气化铁路
高架电缆
高架电缆连接在电气化铁路的供电电网上,分为柔性和刚性两类,电力机车或动车组通过架式集电弓连接接触网,从其中取电。
架空电缆和高架电缆是香港和台湾的说法,在中国大陆通常被称为接触网供电。在中国大陆,架空电缆和高架电缆一般是指高压输电线路。
两种导线类型,最终都通过列车正常的运行轨道接地形成回路。也有少数铁路使用第四轨(例如伦敦地铁)作为电流回路。
高架电缆有个好处,就是同时能当高压输电道,如日本京急线。
直流
早期的电气化铁路采用电压相对低的直流供电。机车或动车组的电动机直接连接在电网主线上,通过并联或串联在电动机上的电阻和继电器来进行控制。