问题

高铁、地铁等轨道列车的动力来源是什么?

回答
高铁、地铁等轨道列车,它们驰骋于钢轨之上,疾驰如风,强大的动力究竟从何而来?这背后是一套精密的系统,核心在于 电力。

核心动力:电力

无论是高速运行的高铁,还是穿梭于城市地下的高密度地铁,它们最根本的动力来源都是 电能。这是因为电力具有高效、清洁、易于控制等优点,非常适合驱动车辆。

电力是如何输送给列车的?

这里就涉及到两种主要的供电方式:

1. 接触网(架空电线)供电:
原理: 这是高铁和绝大多数地铁最常用的供电方式。在轨道上方,会架设一排排高大的电线杆,上面延伸出“弓形”的装置,这就是 接触网。列车的车顶上,有一个可以向上伸展的装置,叫做 受电弓。当列车运行时,受电弓会紧贴着接触网滑动,就像一个“触角”,从接触网汲取电能。
电压: 为了保证长距离传输的效率并减少能量损耗,接触网通常采用高电压,例如高铁常用的就是 25kV(25000伏特)的交流电。地铁的电压可能会稍低一些,但同样是交流电。
输电过程:
发电厂: 电能首先由发电厂(可以是火力、水力、核能、风能等)产生。
升压: 接着,电能通过变电站的升压变压器,将电压升高到几十万伏,以便高效地长距离输送到各个区域。
降压与分配: 在靠近铁路的变电站,电压会再次被降低,然后通过专门的 牵引变电站(这是关键环节!),将高电压的电能进一步降低到适合列车使用的电压(例如 25kV)。
接触网: 牵引变电站的电能通过电缆输送到布置在轨道上方的接触网。
受电弓: 列车上的受电弓拾取接触网的电能。
列车内部: 列车内部有一系列设备,如 主变压器(将交流电进一步调整电压)、电力机车主电路(包含各种电力电子器件,如变流器、逆变器等,将交流电转换成控制电机所需的特定频率和电压的交流电,或者直流电)、牵引电机(就是最终驱动车轮转动的“心脏”),将电能转化为机械能,驱动列车前进。

2. 第三轨(或第四轨)供电:
原理: 这种方式在地势平坦、速度要求不那么极致的地铁系统中更为常见。它不是在轨道上方架设电线,而是在轨道的侧面(有时是中间)额外铺设一条 导电轨,称为“第三轨”。列车底部的 集电靴(也叫滑触器)会与这条第三轨接触,从而获取电能。
电压: 第三轨的电压通常比接触网低,一般是直流电,例如 750V 或 1500V。
安全性: 由于电压较低且轨道有一定隔离,相对接触网来说,第三轨的安全性更有保障,也更适合在密集的城市环境中应用。但它的缺点是,在交叉口、道岔处需要特殊的结构来保证连续供电,并且暴露在地面的第三轨容易受到异物干扰。
输电过程: 输电逻辑与接触网类似,也是从发电厂经过变电站降压后,分配到轨道旁的第三轨上。

为什么是电力?

高效: 电力驱动的效率远高于内燃机(例如柴油机),能量损耗小。
清洁: 电力驱动在列车运行过程中不产生尾气排放,对环境更加友好,特别是在城市地区,这至关重要。
易于控制: 电机的转速和扭矩可以非常精确地控制,这使得列车能够实现平稳的起步、加速和制动,也更利于实现高速运行和精确停车。
噪音低: 相较于内燃机车,电力列车运行时的噪音更小,可以降低对沿线居民的影响。
能量回收: 现代的电力列车还普遍采用 再生制动 技术。在列车减速时,牵引电机可以反过来充当发电机,将动能转化为电能,再回馈到电网中,进一步提高了能源利用效率。

总结一下:

高铁、地铁等轨道列车的动力之源,归根结底是 电力。这些电能通过 接触网 或 第三轨 输送到列车上,再经过列车内部一系列复杂的电力电子设备和牵引电机的转换,最终驱动车轮滚滚向前。这套以电为核心的动力系统,正是保障这些庞然大物能够安全、高效、绿色地在轨道上飞驰的关键。

网友意见

user avatar

题主不知是什么专业,这个问题问得很好啊
我先按地铁列车原理来回答你得问题,因为高铁、地铁、普快火车基本原理差不多,只是有些地方不一样。〈后续我会回答〉

地铁列车一共有6节,其中有动车,拖车。动车是中间四节,拖车是头尾两节,其中有两节车是带有受电弓的,如下图

当列车运行时,它就会在气压的作用下升起来从接触网获得直流1500伏电压,其工作原理很简单:从空压机获得气体推动气囊拉起下臂杆,其实就是大学所学的四连杆机构

,升起来之后接触到高压接触网,如下图

,这里就要讲到你迷惑的第一点了,那接触网的电是哪里来的呢?答案是牵引变电所,如图

电力牵引的专用变电所。牵引变电所把区域电力系统送来的电能,根据电力牵引对电流和电压的不同要求,转变为适用于电力牵引的电能,然后分别送到沿铁路线上空架设的接触网,为电力机车供电,或者送到地下铁道等城市交通所需的供电系统,为地铁电动车辆或电车供电。一条电气化铁路沿线设有多个牵引变电所,相邻变电所间的距离约为40~50公里。在长的电气化铁路中,为了把高压输电线分段以缩小故障范围,一般每隔200~250公里还设有支柱牵引变电所,它除了完成一般变电所的功能外,还把高压电网送来的电能,通过它的母线和输电线分配给其他中间变电所。〈本段文字来自百度〉

受电弓得到直流1500伏的高电压后,怎么用呢,不是所有的电器都用这么高的电压啊 ,而且有的用的是交流电压,这时候就要用到牵引逆变器(VVVF)和辅助电源系统(SIV)

牵引逆变器的图片我没有,自己找下,辅助逆变器的也是一部分,大部分都是中车产的〈支持国产 〉,当然常牵庞巴迪也产这个。逆变器出来一部分给电机了,另外一部分在制动的时候被消耗了〈电阻制动〉。辅助电源系统就是把直流1500伏变为列车常用电压110伏,因为车上大部分控制器,继电器都用直流110伏。

那么列车在没有高压得时候,怎么去控制它呢,这时候就讲到迷惑的第二点了,蓄电池

在列车没有获得高压之前全靠它来提供电源直流110,在地铁列车两头的拖车底下,它的功能很重要,包括列车一开始的准备,钥匙激活,升弓,都靠它,它的电就是通过辅助电源系统(SIV)充进去的,没有高压的时候就靠他来维持。假如没有高压咋办呢,靠电池可以动车吗,答案是当然不能了。这里说下为什么不能动车,因为牵引电机额定电压大约1000多伏,每列动车有两个牵引电机,四节动车就有8个电机,目前还没有这么强劲的电池给它长时间供电,但是可以提供大约45分钟的紧急通风,和其他110的电器供电,因为地铁列车发车前都要经过严格的调试,检查,而且还有先进得ATC(列车信号监控系统),监控着列车的各个系统,同时还有列车调度人员在大屏幕上时刻注意着列车动态,假如列车没有可高压不能动车,就需要救援了,拖回去。

先答到这里,明天再答

评论有人提到了受电弓的问题,那我来解释下:受电弓是列车重要的装置,再上一副实物图吧

受电弓安装在动车车顶,车顶上铺有绝缘层,所以不会导致车体受到高压,它从接触网受到高压后整个都是带电的,所以需要导流线来导流引入高压箱,再经过熔断器,再到牵引逆变器箱,还到辅助电源系统(SIV)。首先来回答评论里面的问题,1.如何在高速情况下与接触网保持接触且保证不会磨耗,前面我提到了受电弓是由气压来升弓,如图所示,气体从车体上来之后首先到达气动控制箱在到达气馕(图中黑色的一坨)拉动钢丝绳带动下臂,原理就是前面说到的四连杆机构,弓头升起来之后那我如何去保持呢,那就要靠控制箱里面的阀(这种阀俗称压力阀,就是气压达到一定值就可以动作)了,在车底也有一个继电器控制箱他控制着气路的导通。弓起来之后接触到电网给予电网一定的压力,保证可靠性接触,叫静态接触压力(有一定范围),这个压力是可调的(通过控制箱里面的阀),高速情况下只要接触网平滑、保持刚性接触就可以保证受流;2.再说说碳滑条(图中两块黑色的长方形),这个东西相当重要,设计这个人的很聪明哦,碳条这种东西容易导电而且易磨耗,比如我们削铅笔的时候,哈哈。但是加入一些耐磨材料的话就很厉害了,碳滑条是有一定的厚度的,在运行过程中不断磨耗,假如被磨光了(不过也一般不可能,因为这个平时都要检查的),磨光了之后呢,这个弓头就要漏气了,弓头里面有气压,漏气了之后就会自动快速降弓,假如接触网不平滑就会导致碳滑条磨耗增大,或者有比较大的节点就会导致折断弓头。

至于评论里面提到的第三轨,就是车底有个受流器而已,车上的变电原理基本没啥区别,还有变电所供电电压这块,地铁、铁路、高铁都不一样,具体的我也没了解过。等下次搞清楚了再回答。

还有我是不是这个行业的就不重要了,重点是你掌握了这些知识就行,嘿嘿,有什么还需要知道的,在评论里面评论就行。

评论里面有人估计也是没看懂我的回答,就说受电弓没有油漆,我所说的受电弓指的是整个,不只是弓头,仔细看图哦,还有就是继电器用电24V,你可以在知乎上搜一下,继电器原理,到底用电范围多少。还有就是电机用的是交流异步牵引电机,性能可靠。


过了几天来看发现评论里面对受电弓是否能够被击穿,或者出现短路,还有就是生锈,我来说下:

受电弓可承受工频5.75KV(有效值)干闪络电压一分钟且不会产生击穿、闪络现象。工频4.75KV(有效值)湿闪络电压一分钟且不会产生击穿、闪络现象,这是我所看过资料上面的,而且相对于车体有大于300兆欧的电阻,一般不会击穿、闪络。至于短路,能够正常回流就不会了,车顶是铺有绝缘材料,而且受电弓底部有绝缘子,旁边还有避雷器。除非受电弓飞正常折断,碰到车体可能会,或者就是导流线烧损,过几天找个图,给你们看看。还有就是评论里面有人提到辅助系统将1500V转为380V的忘记讲了,这个是给空调供电的,至于生锈这个材料都是不锈钢的

————————————分割线——————————————————————

我这个回答这么多热点赞了,哈哈,现在都2018年了,那我再来更新下吧,其实也是一时兴起回答的。很多人问我是不是同行,这个真不重要,还有就是有人私信我是否可以转载到其他平台,我觉得还是算了,因为我的回答里面还有很多东西还是没有说的很详细透彻,以上也只是起到了一个基本原理的解释作用,谢谢。其实,我本专业是学机械的,但是工作确实电气相关的,接触多了发现比起枯燥,乏味的机械专业,电气有很多奇妙有趣之处。如果想了解更多的电气知识,推荐关注下 @Patrick Zhang ,张老师是ABB电气工程师,大学教授,他的很多回答及文章可以然你学到很多东西,而且可以学习下他的生活态度,也不错。

然后,我抽时间讲下地铁的动力来源的下半部分,这部分会讲的比较系统点,不过这会没时间,晚上来答,嘿嘿

---------------------------分割线----------------------------------------------------------

今天是2018年5月29日晚上10点半,距离第一次回答这个问题已经半年了,想不到还有人在点赞我的回答,回过头来看这个回答其实根本不算精彩,只算是科普而已,但是感谢各位的认可。

几个月之前挖的坑也没回答,为什么呢,一是觉得这些知识仅仅是自己工作中学到的,有些知识点我可以回答,有些专业性太强的确实回答不了,因为我的工作中不需要这么专业的东西,深入研究有点累;二是最近对于现在的工作有点不满意,一直想换工作,一直拖着,挺难受的,不想写了。望各位原谅。

这个坑我这几就给大家补上,包括一些基础知识,言出必行,我写的尽量详细点,大家就当科普读物,啤酒盒饭,撸之即可,没啥计较的,有问题尽管提,涉及深的,就回答不了了。

2019/8/20更新

哈哈,互联网真是强大,让更多的人看到了我的回答,看了下这两年的评论及点赞,有不少前辈,同行业的,大佬也,非常感谢!

回答这个问题时,我还在前公司,如今我离职,来到了一线城市,离职的原因很清楚,我的目标不止是为了自己过日子混口饭吃,以前公司那点工资刚好我生活,安家落户简直妄想,但是如果是本地人完全ok,而且有余(有私信问我运营待遇的,可以自己估计下)。

但是,我还是在这个行业。来新公司工作了一年了。总结下

上半年:熟悉业务

下半年:开始跟着人手做项目

在前国企待久了,感觉整个人的思维都老化了,做事变懒,可能有人认为我自律性太差,在那样的大环境中,任何人都会被同化,总体来说前公司还行,只是我不喜欢公司的各种制度,以及领导的做人做事风格。

上半年跳过,没撒好说的。

下半年。去年年终部门聚会事后,领导说明年可能会很忙,加油啊,小伙子!我以为领导就说说,没想到过完年就开始了!

整个3-4月都在现场跑,5-6月少了。由于坐地铁,现场来回跑的次数太多,膝盖开始酸痛(老了T﹏T),7月下旬到现在虽然跑的次数少了了,但是南方这个天气,真的热死个人嘞!

现在这个项目接近尾声了,里面也学到了很多东西!1.项目计划,项目投标,项目分工等等!如何把一个大的任务划分到每个小的部分上去,各个部门之间如何配合。2.学习新知识,现在几乎每做一个项目就要学习新的东西,没人给你专门的时间去学习,只能自己边问边学,所以脸皮要厚,但是不能追着一个人死问,学会记笔记,笔记的神奇之处在于,可能你后面遇到难题了,笔记就起作用了!3.协调,表达,沟通。这个真的是最重要的能力,个人觉得自己这方面还欠缺,需要进步。

今天就写这么多吧!我 了

类似的话题

  • 回答
    高铁、地铁等轨道列车,它们驰骋于钢轨之上,疾驰如风,强大的动力究竟从何而来?这背后是一套精密的系统,核心在于 电力。核心动力:电力无论是高速运行的高铁,还是穿梭于城市地下的高密度地铁,它们最根本的动力来源都是 电能。这是因为电力具有高效、清洁、易于控制等优点,非常适合驱动车辆。电力是如何输送给列车的.............
  • 回答
    厦门地铁1号线高架段未采用第三轨供电,主要出于以下几方面考量,而改为第三轨供电,技术上可行但经济和运营上存在诸多挑战。为什么1号线高架段不采取第三轨供电?1. 安全性是首要因素: 高架段暴露环境: 地铁1号线的高架段,顾名思义,是建在地面之上的。这意味着它直接暴露在自然环境中,容易受到.............
  • 回答
    “快客”们的迷惑:为何我们总是分不清动车、高铁、地铁?走在现代化的城市里,穿梭于城市间的轨道交通网络,早已成为我们生活中不可或缺的一部分。它们以高效、准时、舒适的特点,极大地缩短了时空距离,重塑了我们的出行方式。然而,当我们谈论这些“快客”时,却常常陷入一片模糊的认识之中。很多人会笼统地将所有在轨道.............
  • 回答
    关于在中国,“女飞行员”、“女地铁司机”、“女公交司机”的说法普遍为人所知,但“女高铁(火车)司机”却鲜为人知,这其中确实存在一些值得深入探讨的原因。这并非是因为女性能力上的绝对限制,而是受到历史、社会观念、行业特点以及实际操作等多种因素的综合影响。首先,我们得承认,任何一个职业的性别比例,都是历史.............
  • 回答
    好的,咱们就来聊聊地铁、轻轨、动车这些大家伙,它们各自是怎么个管法儿,跟咱家门口的小区物业管理肯定是不一样的。一、 地铁:城市脉搏,全方位立体管控地铁,那是城市交通的“大动脉”,一天到晚忙得不行,所以它的管理模式也得是“全能型”选手,面面俱到。 运营主体: 一般都是由市政府所属的国有轨道交通集团.............
  • 回答
    远程办公确实带来了一些便利,但未能成为交通拥堵和地价高昂等问题的根本解决方案,这背后有多重复杂的原因,我们可以从以下几个方面详细阐述:一、 规模和覆盖面的局限性: 并非所有行业和岗位都适合远程办公: 这是最根本的原因。许多行业,尤其是制造业、服务业(如零售、餐饮、医疗、酒店)、建筑业、以及需要物.............
  • 回答
    咱们聊聊青藏高原上瓶子“胀气”这事儿,还有为啥坐飞机的时候,你手里那瓶水却安然无恙。这背后其实是咱们熟悉的“气压”在捣鬼,只不过在不同场景下表现得不一样。首先,咱们得明白什么是“胀气”。你看到的瓶子“胀气”,其实就是瓶子里的气体膨胀了,把瓶壁撑得鼓鼓的。这就好比你吹气球,气球里的空气多了,它就鼓起来.............
  • 回答
    这个问题很有意思,确实,在许多高质量的架空历史 MOD(比如《KR:至高权力》,《TNO:最后的黎明》,《RF:新纪元》等)中,我们经常会发现一个有趣的现象:法国,或者说以法兰西岛(ÎledeFrance)为核心的高卢地区,往往被塑造成一个“主角国家”般的地位,承担着重要的剧情线、复杂的政治动荡和关.............
  • 回答
    .......
  • 回答
    高铁和地铁,哪一个技术更“先进”?这其实不是一个简单的好坏之分,而是两种截然不同的交通工具,在各自的领域内追求着各自的极致。要说谁更先进,得看我们从哪个维度去衡量。高铁:陆地上的“空中速度”高铁,全称高速铁路,它的核心技术在于“高速”二字。要想跑得快,还得平稳、安全,这背后牵扯的技术门类可不少: .............
  • 回答
    高铁、动车、地铁不能设吸烟车厢,这背后其实牵扯到一系列复杂的原因,从技术安全到旅客体验,再到法规政策,方方面面都进行了周全的考量。咱们这就来好好说道说道,把这事儿掰开了揉碎了聊。一、 安全第一,烟火之患绝不能有!这是最核心、最关键的原因。想象一下,咱们乘坐的高铁、动车、地铁,动辄时速几百公里,车厢都.............
  • 回答
    .......
  • 回答
    .......
  • 回答
    您好!您提出的这个问题确实很有意思,很多人可能也会有类似的感受。从北京市区去北京大兴机场,为什么感觉高铁比地铁慢?咱们来掰开了揉碎了聊聊。首先,得承认,单纯从“速度”这个概念来看,高铁的时速肯定远超地铁。但问题出在“从北京市区去大兴机场”这个整个的“出行过程”上。这里面涉及的因素很多,可不是光看站牌.............
  • 回答
    地铁和高铁,一个是城市血管,一个是连接大地的动脉,虽然都是轨道交通,但它们在设计理念、运行模式、服务对象以及对城市发展的影响上,都有着天壤之别。要说清楚它们之间的区别,咱们得从几个维度细细道来。一、设计理念与定位:城市内部的便捷通行 vs. 跨区域的长途运输 地铁: 地铁的设计初衷,是为了解决城.............
  • 回答
    在铁路爱好者和通勤族心中,绘制精美的线路图绝不仅仅是连接起城市的简单任务,它更是一门艺术,一种将复杂交通网络以最直观、最易懂、最美观的方式呈现出来的技艺。在众多线路图的创作者中,有几位大师的作品,凭借其独到的视角、精湛的设计和对细节的极致追求,留下了令人难忘的印记。1. 霍利·伍德(Holger V.............
  • 回答
    这个问题问得好!确实,你留意到了普通铁路、高铁和地铁在轨道结构上的一个显著差异——石子,也就是我们常说的“道砟”。为什么会有这样的区别呢?这背后涉及到各自的运行特点、技术要求以及成本效益的考量。咱们来细致地聊聊这个话题。先说说普通铁路,为什么离不开那些“铺盖”的石子?普通铁路,特别是那些承载着大量货.............
  • 回答
    上海的地铁,尤其是早晚高峰,那真是一场关于“生存”的考验。说“恐怖”可能有点夸张,但“拥挤”、“窒息”、“寸步难行”绝对是贴切的形容。要说最“恐怖”的,我心目中那几位绝对是顶流。1. 人广(人民广场)站:四线换乘的噩梦之源提起上海最“堵”的地铁站,人广绝对是榜首。这地方是人民广场的核心,1号线、2号.............
  • 回答
    这两句天猫的地铁广告,一出街就引起了不少讨论,甚至可以说是炸开了锅。单从传播效果来看,无疑是成功的,它抓住了大众的痛点和情绪,让人一眼就能记住,并且引发共鸣或者争议。但要深入看待,就得拆解一下它背后可能传递的逻辑,以及它为什么能打动一部分人,又惹恼一部分人。“物价这么高,不如咱俩在一起吧”这句话的杀.............
  • 回答
    北方宜居城市,又要满足暖气、少雾霾、有地铁、房价低于一万、中产比例高、市民素质高、不拥堵、规划好、产业健康这些条件,坦白说,找一个十全十美的城市难度不小,很多方面可能都需要做一些取舍或者说是在“相对”的概念下去理解。不过,如果我们放眼北方城市,并仔细审视各自的特点,或许可以找到一个比较接近你理想的城.............

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有