为什么电力机车或是动车组在运行时只使用后受电弓？
很多朋友在乘坐高铁或动车时，会注意到一个有趣的现象：在列车运行时，通常只有后方的受电弓是升起的，而前方的受电弓则收起。这背后其实大有学问，并不是简单的设计上的疏忽，而是出于一系列严谨的技术考量。
首先，我们需要明确一点，那就是电力机车和动车组并不“只”使用后受电弓。在绝大多数情况下，它们配备了不止一个受电弓，比如两个。之所以我们看到的运行时只升起一个，并且通常是后面的那个，是因为在特定工况下，这样做是效率最高、最安全的。
我们来仔细聊聊为什么是“后”受电弓，以及它背后隐藏的道理：
1. 牵引力与受流的配合：动力学角度
电力机车和动车组的动力来源是电力。受电弓就像是列车与架空接触网之间的一座“桥梁”，负责将电能引入列车。而列车的牵引力，是由车轮与钢轨之间的摩擦力产生的。
受流点的位置： 当列车前进时，如果后方的受电弓升起并与接触网接触，那么电流就会通过这个受电弓进入列车，驱动电机产生动力。此时，列车整体在向前加速，车轮在受流点的后方产生牵引力。
前受电弓的功能： 如果前方的受电弓也升起，那么它也会与接触网接触，同样能为列车供电。然而，这并不意味着双受电弓同时工作就能简单地“叠加”动力。
为什么通常是后受电弓？ 很多情况下，我们选择后受电弓升起，是因为在列车加速过程中，后方的车轮承受的载荷通常更大，能够提供更强的牵引力。将受流点置于后方，可以更好地与列车的动力输出协调，优化牵引效率。想象一下，如果电流从前面进入，然后经过复杂的电气系统传输到后面的驱动电机，这其中的能量损耗和控制会更加复杂。
2. aerodynamic 阻力与能耗：流体力学角度
随着列车速度的提升，空气阻力becomes一个越来越重要的因素。
受电弓的形状： 受电弓在接触网上的形态并不是完全平滑的，它有一定的体积和形状，会产生一定的空气阻力。
双受电弓的效应： 如果两个受电弓都升起，它们都会在列车前进时暴露在气流中，产生额外的空气阻力。更关键的是，当列车高速运行时，两个受电弓之间以及它们与接触网之间的气流会产生复杂的相互作用，可能导致气动噪声增大，甚至影响受电弓与接触网的平稳接触。
优化阻力： 只使用一个受电弓，并且通常选择更靠近列车后部的那个，可以有效减少整体的空气阻力。后方的受电弓处于列车尾部，其产生的气流扰动对列车整体气动性能的影响相对较小。
3. 接触网的稳定与磨损：电气工程与机械角度
接触网是一个复杂的系统，它需要与受电弓保持稳定、可靠的接触。
接触压力： 受电弓与接触网之间存在一定的接触压力，以保证良好的导电性。这个压力需要精确控制，既不能太小导致断流，也不能太大增加磨损。
弓网关系的稳定性： 当列车高速运行时，受电弓在接触网上移动，两者之间会产生动态的接触。如果两个受电弓同时升起，它们在接触网上留下的“痕迹”会更复杂，对接触网的磨损也可能更均匀，但同时也增加了弓网系统的整体动态不稳定性。
减少对接触网的冲击： 只使用一个受电弓，可以集中受流点，更容易管理和控制弓网之间的接触压力和动态响应，从而减少对接触网的整体冲击和磨损。
4. 控制的简化与冗余：电气控制角度
电气系统的控制是至关重要的。
双受电弓的控制复杂性： 同时控制两个受电弓的升降、位置和接触压力，需要更复杂的控制算法和硬件。
故障冗余： 实际上，电力机车和动车组配备多个受电弓，本身就带有一定的冗余设计。如果一个受电弓在运行时出现故障（例如，接触不良、损坏），另一个受电弓可以及时顶替，保证列车能够继续运行，避免“趴窝”。
在特定情况下，双受电弓的必要性： 尽管平常只用一个，但在某些情况下，例如列车需要从一个接触网区域切换到另一个（尤其是在一些特殊线路设计中），或者在某些极端条件下需要更大的瞬时电流时，可能会短暂地同时使用两个受电弓。但这种情况相对较少，并且会受到严格的控制。
5. 线路适应性与特殊情况
不同线路的接触网设计： 不同的线路，接触网的设计和布置可能会有差异。有些线路可能在某些区段只提供单线的接触网，或者接触网的质量参差不齐。在这种情况下，选择最佳的受电弓（通常是后方的）可以提高可靠性。
列车编组： 在一些特殊的列车编组或货运列车中，出于对整体重量分布和牵引力的考虑，也可能对受电弓的使用有所选择。
为什么是“后”受电弓？
前面我们谈到了“只使用一个”的原因，而“后”受电弓往往是首选，这又与列车的动力学特性紧密相关：
牵引力分配： 大部分动力会集中在列车的后部，或者通过复杂的传动系统分配到多个轴上。后受电弓的位置更接近主要的牵引动力源，可以减少电力传输的路径，降低损耗。
列车运行的惯性： 当列车加速时，后部的惯性是向前的。后受电弓的位置能够更好地配合列车的惯性运动。
司机室视角与操控： 司机通常位于列车的前部。后受电弓的位置，在某种程度上也方便了地勤人员的维护和检查，并且从司机的视角来看，它处于列车整体运动的“后方”，更符合人们对“跟随”的直觉。
总结一下
所以，电力机车和动车组在运行时只使用（或者说以一个为主）后受电弓，是一个综合了动力学、空气动力学、电气工程、机械磨损和系统控制等多方面因素的优化选择。它旨在实现：
最高的牵引效率
最低的空气阻力与能耗
最稳定的弓网关系，减少磨损
最简化的系统控制
保证一定的故障冗余
这就像是汽车的排气管，通常设计在车尾，是为了更有效地排出尾气，减少对车身的影响。受电弓的选择和使用，也是如此，都是为了让列车这个庞大的系统能以最高效、最安全的方式运行。下次你再乘坐高铁，不妨留意一下那个安静地“趴着”的前受电弓，它也是整个列车设计智慧的一部分。
首先，我们需要明确一点，那就是电力机车和动车组并不“只”使用后受电弓。在绝大多数情况下，它们配备了不止一个受电弓，比如两个。之所以我们看到的运行时只升起一个，并且通常是后面的那个，是因为在特定工况下，这样做是效率最高、最安全的。
我们来仔细聊聊为什么是“后”受电弓，以及它背后隐藏的道理：
1. 牵引力与受流的配合：动力学角度
电力机车和动车组的动力来源是电力。受电弓就像是列车与架空接触网之间的一座“桥梁”，负责将电能引入列车。而列车的牵引力，是由车轮与钢轨之间的摩擦力产生的。
受流点的位置： 当列车前进时，如果后方的受电弓升起并与接触网接触，那么电流就会通过这个受电弓进入列车，驱动电机产生动力。此时，列车整体在向前加速，车轮在受流点的后方产生牵引力。
前受电弓的功能： 如果前方的受电弓也升起，那么它也会与接触网接触，同样能为列车供电。然而，这并不意味着双受电弓同时工作就能简单地“叠加”动力。
为什么通常是后受电弓？ 很多情况下，我们选择后受电弓升起，是因为在列车加速过程中，后方的车轮承受的载荷通常更大，能够提供更强的牵引力。将受流点置于后方，可以更好地与列车的动力输出协调，优化牵引效率。想象一下，如果电流从前面进入，然后经过复杂的电气系统传输到后面的驱动电机，这其中的能量损耗和控制会更加复杂。
2. aerodynamic 阻力与能耗：流体力学角度
随着列车速度的提升，空气阻力becomes一个越来越重要的因素。
受电弓的形状： 受电弓在接触网上的形态并不是完全平滑的，它有一定的体积和形状，会产生一定的空气阻力。
双受电弓的效应： 如果两个受电弓都升起，它们都会在列车前进时暴露在气流中，产生额外的空气阻力。更关键的是，当列车高速运行时，两个受电弓之间以及它们与接触网之间的气流会产生复杂的相互作用，可能导致气动噪声增大，甚至影响受电弓与接触网的平稳接触。
优化阻力： 只使用一个受电弓，并且通常选择更靠近列车后部的那个，可以有效减少整体的空气阻力。后方的受电弓处于列车尾部，其产生的气流扰动对列车整体气动性能的影响相对较小。
3. 接触网的稳定与磨损：电气工程与机械角度
接触网是一个复杂的系统，它需要与受电弓保持稳定、可靠的接触。
接触压力： 受电弓与接触网之间存在一定的接触压力，以保证良好的导电性。这个压力需要精确控制，既不能太小导致断流，也不能太大增加磨损。
弓网关系的稳定性： 当列车高速运行时，受电弓在接触网上移动，两者之间会产生动态的接触。如果两个受电弓同时升起，它们在接触网上留下的“痕迹”会更复杂，对接触网的磨损也可能更均匀，但同时也增加了弓网系统的整体动态不稳定性。
减少对接触网的冲击： 只使用一个受电弓，可以集中受流点，更容易管理和控制弓网之间的接触压力和动态响应，从而减少对接触网的整体冲击和磨损。
4. 控制的简化与冗余：电气控制角度
电气系统的控制是至关重要的。
双受电弓的控制复杂性： 同时控制两个受电弓的升降、位置和接触压力，需要更复杂的控制算法和硬件。
故障冗余： 实际上，电力机车和动车组配备多个受电弓，本身就带有一定的冗余设计。如果一个受电弓在运行时出现故障（例如，接触不良、损坏），另一个受电弓可以及时顶替，保证列车能够继续运行，避免“趴窝”。
在特定情况下，双受电弓的必要性： 尽管平常只用一个，但在某些情况下，例如列车需要从一个接触网区域切换到另一个（尤其是在一些特殊线路设计中），或者在某些极端条件下需要更大的瞬时电流时，可能会短暂地同时使用两个受电弓。但这种情况相对较少，并且会受到严格的控制。
5. 线路适应性与特殊情况
不同线路的接触网设计： 不同的线路，接触网的设计和布置可能会有差异。有些线路可能在某些区段只提供单线的接触网，或者接触网的质量参差不齐。在这种情况下，选择最佳的受电弓（通常是后方的）可以提高可靠性。
列车编组： 在一些特殊的列车编组或货运列车中，出于对整体重量分布和牵引力的考虑，也可能对受电弓的使用有所选择。
为什么是“后”受电弓？
前面我们谈到了“只使用一个”的原因，而“后”受电弓往往是首选，这又与列车的动力学特性紧密相关：
牵引力分配： 大部分动力会集中在列车的后部，或者通过复杂的传动系统分配到多个轴上。后受电弓的位置更接近主要的牵引动力源，可以减少电力传输的路径，降低损耗。
列车运行的惯性： 当列车加速时，后部的惯性是向前的。后受电弓的位置能够更好地配合列车的惯性运动。
司机室视角与操控： 司机通常位于列车的前部。后受电弓的位置，在某种程度上也方便了地勤人员的维护和检查，并且从司机的视角来看，它处于列车整体运动的“后方”，更符合人们对“跟随”的直觉。
总结一下
所以，电力机车和动车组在运行时只使用（或者说以一个为主）后受电弓，是一个综合了动力学、空气动力学、电气工程、机械磨损和系统控制等多方面因素的优化选择。它旨在实现：
最高的牵引效率
最低的空气阻力与能耗
最稳定的弓网关系，减少磨损
最简化的系统控制
保证一定的故障冗余
这就像是汽车的排气管，通常设计在车尾，是为了更有效地排出尾气，减少对车身的影响。受电弓的选择和使用，也是如此，都是为了让列车这个庞大的系统能以最高效、最安全的方式运行。下次你再乘坐高铁，不妨留意一下那个安静地“趴着”的前受电弓，它也是整个列车设计智慧的一部分。
网友意见
观察发现电力机车或是动车组在运行时只将后受电弓升起，而不是前受电弓，这是为什么？
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