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高铁跑那么快,怎么快的?——高铁技术详解
大家耳熟的高铁,不一定能详。先来科普下。
高铁是用电力驱动的,与传统内燃机驱动方式相比,电力驱动具有无污染、载客量大、动力/重量比大等优点。因此,世界上大多数高速列车都采用电力驱动方式,即通过铁路沿线的架空高压线电网()对列车供电方式。而安装在列车车顶沿着高压线滑动获取电能的装置叫受电弓。
中国南车四方公司副总工梁建英介绍说,CRH380A采用动力分散的电力驱动方式,全列车顶安装了4架受电弓,车下安装了7台变压器,14台变流器,56台电机分别安装在2~15号车厢的28个转向架上。
CRH380A能量传递有两种方式:牵引方式和再生制动方式。牵引方式时,列车从架空电网获取电能,再经过多个车厢下安装的变压器、变流器等部件变换后给转向架上安装的电动机。变压器能将从受电弓获取的高电压电能转换成将近2千伏的中电压电能,变流器能将工频单相中压电转换成频率、电压可变的三相电源给三相电动机驱动列车前进。
顺便说下,列车时速300公里运行时,,相当于客运飞机的1/12,小轿车的1/8,大型客车的1/3。
京沪高铁全长1318公里,这样算下来,全程人均耗电约48千瓦时。
下面是详解部分:
一、高铁列车的动力来源是交流电还是直流电?
各国高铁基本采用交流电作为高铁列车的牵引网络的电流制式。
但是,萌萌的意呆立除外。在高铁电流制式这个问题上,全世界都摸着意呆立过河。
二、高速列车如何获取电能作为动力?
从电路角度来看,高铁采取AT(自耦变压器)供电方式。
高铁能够跑起来,依靠的是牵引供电系统给高速列车提供电力。
牵引供电为电力系统的一级负荷,但德国是例外,德国高铁电网有独立于德国国家电网。
因此,高铁牵引供电系统包括架空接触网、牵引变电所、回流回路。如图所示:
 
电力系统与牵引供电系统
电力系统与牵引供电系统,一句话简述就是:牵引变电所给架空接触线提供电能,高速列车将架空接触线的电能取回车内,驱动变频电机使列车运转。
下面分三点详细解释这三个分句。
牵引变电所
牵引变电所为架空接触网提供电能。典型的架空接触网如图2所示。
 
典型的架空接触网
架空接触网的末端是牵引变电站,平均数十千米/座。每个变电站伸出两个供电支,提供不同相的交流电,这就是“供电段”。
据此可认为,铁路供电是按照“供电段”来进行划分的。
 
供电段运行模式
列车经过两个变电站的“供电段”时,先后通过A1-B1-A2-B2四个供电支。为保证供电安全,各供电支之间并非直接连结,而是存在确保电气绝缘(隔离)的结构或设计,因此各供电支之间不会短路。
列车从一相运行到另一相这个过程,叫做列车的过分相。电分相是线路上极短的一个区域,列车运行过程中,过分相瞬时完成。
因此,牵引变电所给架空接触网供能的过程可以简述为:
牵引变电所给各供电支提供电能,列车接受供电支的电能以维持运动,不断完成过分相-受流的循环(供电段)的同时向前运行。
架空接触网及弓网系统
受电弓与架空接触网合称受电弓-接触网系统,简称弓网系统。上文多次提到的架空接触网,是弓网系统的一部分。
弓网系统是牵引供电系统中的固定/移动设备结合点。换个通俗的说法,列车运行过程中