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電氣化鐵道

電氣化鐵道(electric railway)採用電力牽引的鐵路。又稱電氣化鐵路。在電氣化鐵道上,運行電氣列車(由電力機車牽引的列車和電動車組),在鐵路沿線設有向電力機車和電動車(以下簡稱電力機車動車)供電的電力牽引供電系統(參見電力牽引供電系統)。

介紹

用電力機車作基本牽引力的鐵道。由電力機車和電力供應系統兩個主要部分組成。

電氣化鐵道的電源來自國家電網。國家電網的高壓交流電送到鐵路的牽引變電所,進行第一次降壓,送到軌道上空的接觸網。機車從接觸網上獲取電流後,在機車內進行第二次降壓並整流成直流電(也可在牽引變電所內整流),用以驅動直流電動機。電動機帶動機車輪軸轉動,機車就可牽引車廂前進。電氣化鐵道發展很快,已成為今天最現代化的鐵道。其主要特點是:(1)電力機車效率高。採用火力發電的效率是蒸汽機車的4倍;如用水力發電,效率為蒸汽機車的10倍。 (2)功率大。 20世紀末最大功率電力機車可達10000馬力以上(中國使用的韶山型電力機車功率為5700馬力),是蒸汽機車的4倍,內燃機車也難以比擬。由於牽引能力很強,在運輸繁忙的鐵道上採用,可以緩和運輸的緊張情況。 (3)加速快和爬坡能力強,特別適用於山區鐵路。此外,電力機車不污染環境,司機勞動條件好,旅客在旅途中也可免受煤煙和廢氣困擾。

技術經濟

電力機車動車本身不帶原動機和燃料,比功率(單位重量功率)大,與內燃機車和內燃動車相比,在相同或相近的持續牽引力(以單軸計)下持續速度高一倍以上,牽引相同重量的列車可以實現更高的額定最高速度(或稱最高運營速度),而且恆功速度範圍寬,電制動功率也大,所以起、制動和加、減速性能也均較優越。電力牽引這種快跑、多拉的特性能更充分地滿足鐵路運輸對提高行車速度、增加列車重量和加大行車密度的綜合要求,從而更加有利於:大幅度提高旅客運輸的旅行速度和高附加值商品運輸的送達速度;組織煤炭、建材、糧食等大宗貨物的高效、快捷的重載直達運輸;發揮速度優勢,不斷推出運輸新產品,拓廣鐵路運輸的營銷範圍,增強其在運輸市場上的競爭實力。特別軌道交通與高速公路、航空運輸協調發展的“運輸走廊”,吸引大中城市間和市郊運輸的大量客流轉乘高速和快速電氣列車,可以明顯改善人們的旅行條件、緩解交通堵塞、減少大氣污染、節省石油及土地等有限資源。這種超越上述企業效益的重大國民經濟效益和社會效益,在喚醒發達國家的政府和社會對鐵路公益性的再認識,為鐵路發展獲取資金和支持方面,起了重要的作用。

電氣化鐵路雖然一次投資較大,但是電氣化後完成的運量大,運輸收入多,運輸成本低,所需投資能在短期內得到償還清(視運量大小,一般為5年∼10年,有的只需2年∼3年)。運輸成本的降低,主要是電力機車動車直接利用外部電源、構造簡單、摩擦件少、購置費低、使用壽命長,因而包括能源費、維修費、折舊費的機務成本低;機車車輛周轉快,設備利用率高;客運電力機車動軸少、軸重輕,由提速而增加的工務成本也較少;空調客車、冷藏車日起觸網供電,較加掛發電車節省費用和運力。

現代電氣化鐵路的組成現電氣化鎮路除電力牽引供電系統和電力機車動車外,還應包括對供電設施集中監控的遠動系統。牽引供電設施分佈在鐵路沿線,運行管理複雜,早在20世紀50年代末和60年代初,國際上即開始研製並採用遠動裝置。隨著電子技術的飛速發展,特別是計算機技術的引入,遠動裝置已逐步形成能日臻完善的系統(電力牽引供電系統的子系統)。遠動系統的功能可歸納為“四遙”,即遙控、遙信、遙測和遙調。採用微機遠動系統,可及時掌握供電設施的運行狀態、節省人力和實現無人操作,防止誤傳指令和誤操作,提高牽引供電的可靠性,保證運輸安全。

電氣化鐵路成機務設施,除通常意義下的電力機車機務段外,還應有集機車、車輛於一體的電動車組運用和檢修基地。

列車運行控制系統的發展是採用車上與地面信號相結合,以車上信號為主的控制方式。這就要求機務和動車組運用檢修基地適應這種機電一體化的情況,配備相應的檢修設備和技術力量,並加強與電務部門的合作。

我國電氣化鐵路ABC

自從2003年1月註冊為本網站後,開始接觸“牽引供電技術論壇”,對感興趣的主題發了些回帖,學了不少東西,受益匪淺。前幾天無意中看了“發帖排行”,未曾想排到了第二,還從“初級用戶”,變成了“貴賓”,感謝壇主的關照。這幾天整理資料,找到一篇講稿,那是仲夏應濟南鐵路局邀請,為該局《領導幹部安全管理知識培訓班》講課的底稿,不知是否有人感興趣?今天發一帖,算是對網站壇主的謝意。同時,也藉此機會對濟南局的同行給與我的熱情款待,表示衷心的感謝!

講稿內容共分三個部分:電氣化鐵路的基礎知識、牽引供電系統與其他部門的關係和人身安全。今天先貼第一部分,謬誤之處,請不吝指正。

我 國 電 氣 化 鐵 路 A B C

鄭州鐵路局 L C W

我國第一條電氣化鐵路始建於寶成線寶雞~鳳州段,全長91km ,於1961年8月正式通車,至今已40餘年,截止2002年底全國電氣化鐵路營業里程已達18336km ,涵蓋鄭州、北京、成都等11個鐵路局,伴隨著已開工的鄭州~徐州電氣化工程建設,濟南鐵路局即將步入電氣化鐵路的運營,成為電氣化鐵路的新成員。

我國電氣化鐵路採用工頻單相交流電力牽引制,額定電壓25kV。牽引動力為電能,牽引供電設備將國家電力系統輸送的電能變換為適合電力機車使用的形式,電力機車則完成牽引任務,因此牽引供電設備和電力機車是電氣化鐵路的兩大主要裝備,鐵路其他裝備和基礎設施應與之相適應。

基礎知識

牽引供電系統簡介

將電能從電力系統傳送給電力機車的電力裝置的總稱叫電氣化鐵路的供電系統,又稱牽引供電系統,主要由牽引變電所和接觸網兩大部分組成。牽引變電所將電力系統輸電線路電壓從110kV(或220kV)降到27.5kV,經饋電線將電能送至接觸網;接觸網沿鐵路上空架設,電力機車升弓後便可從其取得電能,用以牽引列車。牽引變電所所在地的接觸網設有分相絕緣裝置,兩相鄰牽引變電所之間設有分區亭,接觸網在此也相應設有分相絕緣裝置。牽引變電所至分區亭之間的接觸網(含饋電線)稱供電臂。

牽引供電迴路是由牽引變電所——饋電線——接觸網——電力機車——鋼軌——回流聯接——(牽引變電所)接地網組成的閉合迴路,其中流通的電流稱牽引電流,閉合或斷開牽引供電迴路會產生強烈的電弧,處理不當會造成嚴重的後果。通常將接觸網、鋼軌迴路(包括大地)、饋電線和回流線統稱為牽引網。

牽引供電設備的檢修運行由供電段負責,牽引供電系統的運行調度則由供電調度負責。供電調度通常設在分局和鐵路局調度所。

牽引變電所

牽引變電所的任務是將電力系統三相電壓降低,同時以單相方式饋出。降低電壓是由牽引變壓器來實現的,將三相變為單相是通過變電所的電氣接線來達到的。

牽引變壓器(主變)是一種特殊電壓等級的電力變壓器,應滿足牽引負荷變化劇烈、外部短路頻繁的要求,是牽引變電所的“心臟”。我國牽引變壓器採用三相、三相——二相和單相三種類型,因而牽引變電所也分為三相、三相——二相和單相三類。

隨著技術水平的提高,我國干線電氣化鐵路已推廣使用集中監視及控制的遠動系統,牽引變電所將逐步實現無人值班,直接由供電調度實行遙控運行。

接觸網

接觸網是沿鐵路沿線架設的特殊電力線路,電力機車受電弓通過與之滑動摩擦接觸而授流,取得電能。所以兩者均應保持良好的工作狀態。

受電弓的運動狀態是很複雜的,影響因素也很多。為了保證對其良好的供電,接觸網結構本身應做到:


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