地铁的供电

2025年03月24日 19:42

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网友（1）：

供电方式一般而言，为减低隧道建造成本，大多地下铁会选择使用第三轨供电方式以缩小隧道断面，不过并非绝对。地铁的供电方式主要如下：轨道供电，是铁路电气化的方法之一，常用于大众运输系统。第三轨在原有两轨路线侧边新增轨道带电，车辆则利用集电靴获得电力；电流经车轮和运行轨道回到发电厂。第四轨供电除了原有车轮支撑导引用轨道外，另外增设两条轨道各供应直流电正负两极，或者供应三相交流电，但不如第三轨式经济，故不常见。
轨道供电的概念就是在列车行走的两条路轨以外，再加上带电的铁轨。这条带电铁轨通常设于两轨之间或其中一轨的外侧。电动列车的集电装置在带电路轨上接触并滑行，把电力传到列车上。这种集电装置在英语称为“shoe”，中译为“集电靴”。轨道供电系统的电压较接触网系统为小。接触网一般能提供25000伏特或以上的交流电，但第三轨系统最多只能提供约1500伏特的直流电。
第三轨和第四轨：
一般而言，采用轨道供电系统的铁路只设一条带电路轨。这条带电路轨称为“第三轨”。从第三轨取得的电力一般都会经列车的车轮及路轨传回发电厂。
但一些使用橡胶车轮的列车（如巴黎地铁的部份列车）并不能让电力经路轨传回发电厂，因此在这些列车行走的路段一般都会再增加一条额外的带电轨道（亦即“第四轨”）以作回传电力之用。有趣的是，基于第四轨的另外一些优点（例如较高的可靠性以及减低信号系统的复杂性），一些使用普通金属车轮列车的铁路系统也会装设第四轨，使供电用和行走用的路轨完全分开。伦敦地铁是最大的第四轨铁路系统。
意大利米兰市的地铁A线则采用了更为特别的四轨系统。在该线部份路段上，两路线轨中间设有一条带电金属条。列车的集电靴是设在“车卡”侧，以配合带电金属条的位置。地上的第三轨则作电流回流之用。值得注意的是，该线北部的路段是采用接触网供电系统的。
轨道供电的优劣：
优点装置带电轨的成本往往比接触网低，因为接触网需要支架而带电路轨不用。实际上，成本问题是很多轨道供电系统没有转用接触网的主因。天灾对带电轨的影响较接触网少（洪水泛滥除外）。带电轨比接触网更适合安装于净空较小的隧道。有些乘客认为接触网有碍观瞻，相比之下带电轨的视觉效果较佳。缺点暴露户外的带电轨道构成危险：有些企图横过路轨的人便因不幸踏在带电轨道上而触电致死。例如台北捷运淡水线即有平面轨道供电路段，为防止民众误踏而加设严密的铁丝网。电压问题：带电轨道的电压不能太高，否则电流会在路轨间形成电弧。由于电压不高，故在兴建铁路时每隔一小段便要设立一个电站，以确保电力供应稳定──但这样也加重了成本，因此只适合用在短距离的地下铁或都市内的轨道运输。另外，电压问题亦使高速列车和货运列车不适合于轨道供电系统，故一般速度较低、载重较小的列车（亦即通常用于大众运输的一类列车）较适合使用轨道供电系统（但英格兰东南部的铁路干线大规模地采用轨道供电）。限速：由于集电靴在高速之下难以准确地抓紧带电轨，故采用轨道供电系统的铁路限速不能太高。一般而言，采用轨道供电系统的列车的时速上限是约130公里（70英里）电流流失：由于带电轨道接近地面，故有时电流流失到地面。一些带电轨道会加上铝条以减少电流流失（因为铝的传电能力比钢为佳）。然而，由于铝对热力的膨胀反应与钢有所不同，为避免损毁带电轨，带电轨的两旁都必须有铝条栓紧。缝隙问题：在转辙器、平交道等处，带电轨都必须留下空隙以容许其他路轨穿越其间。一般来说，使用轨道供电的列车都是动车组，列车几乎一定拥有多于一个集电靴，所以空隙不会构成什么问题。但在某些情况下，列车仍有可能因为全部的集电靴都在空隙之中，无法取得电力而不能行动。这时列车需要由其他机车推动、或接驳紧急用电缆到最近的带电路轨上，以取得动力。由于这些事故多于繁忙的交汇处发生，故通常都会导致严重的挤塞及延误。一般在有急转弯的时候，有部分动力缺失是因为集电靴与第三轨之间由空隙导致的。架空接触网（又称架空电缆）供应电力，是电气化铁路常用的两种供电网络方式之一，也是无轨电车唯一的供电方式。在铁路和城市轨道交通系统中，架空接触网只有导线的一个电极，电力机车通过受电弓取电，再通过金属轮轨回流到电网中。在无轨电车等使用胶轮的系统中，架空接触网有一正一负两根互相平行的接触导线（简称触线），通过两个集电杆取电并形成通路。
架空接触网的悬挂类型大致为三种：简单悬挂，链式悬挂，刚性悬挂。其中简单悬挂和链式悬挂都是弹性悬挂。相应的架空接触网也根据悬挂类型分别称为弹性接触网和刚性接触网。
简单悬挂
简单悬挂只有导线，没有承力线，优点是结构简单，支柱高度低，支撑点承受的负荷较轻，一般运用于隧道等低净空的场合。在城市轻轨和无轨电车中，也广泛使用简单悬挂。其缺点是跨度小，悬挂点有硬点，且在运行中导线会上下振荡，不适用于高速铁路。
链式悬挂
链式悬挂将导线和承力线之间用悬索连接起来，解决了简单悬挂中跨度小和硬点的问题，因此大量使用在长距离、高速度、大跨度的电气化铁路中。在城市地铁中，如果使用链式悬挂，运行速度有望达到120km/h以上。
刚性悬挂
刚性悬挂是以硬质的金属条（通常是铜条）代替软质的导线的新型悬挂方式。随着材料科学和结构力学的发展，刚性悬挂利用了第三轨供电的接触面积大的优点，而克服了钢轨过重无法悬挂的缺点。城市轨道交通从地下路线开到地上路线时，直接与弹性悬挂的路线无缝对接，不用更换机车。同时，由于刚性悬挂使用集电弓，没有使用集电靴的第三轨容易脱落的缺点，可以达到更高的运行速度。但缺点是由于接触轨与集电弓炭条的接触面积接大，对集电弓炭条的损耗也较大。
与第三轨供电的比较
架空接触网受到隧道净空的限制比较大，在城市地铁的运用当中会受到土建成本的压力。因此已有的城市轨道交通当中，第三轨供电仍然占有较大的份额。然而部分城市轨道交通为了衔接现有的传统铁路，仍会采用架空接触网（例如港铁）。另外，架空接触网可能会使部分人产生视觉—心理障碍，对景观造成一定的负面影响。
但是由于第三轨有触电的风险，只能用于封闭路线，因此不适合用于与其他交通路线相交的铁路运输系统中。另一方面，地面重型铁路系统为了高速客运和货运重载的需要，会使用更高的电压，如25千伏的供电系统，如果使用轨道供电会形成电弧，集电弓在列车高速运行的时候也能很好地与接触网接触，集电靴则有机会脱离供电轨。

网友（2）：

你好，地铁需要的电能不是给地铁车厢装上电池、晚上收车后充充电这么简单。地铁需要的电能一般通过地铁隧道顶部的接触网或者行走轨侧面的第三根钢轨引至列车上，即接触网受流和第三轨受流。希望我的回答可以帮助到你，望采纳，谢谢。

网友（3）：

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