电气化铁路 编辑

能供电力火车运行的铁路

电气化铁路电气化铁路

电气化铁路、简称电化铁路,是指能供电力火车运行的铁路,因这类铁路的沿线都需要配套相应的电气化设备为列车提供电力保障而得名。电气化铁路是伴随着电力机车的出现而产生的,因为电力机车本身不自带能,需要铁路沿途的供电系统源源不断地为其输送电能来驱动车辆。由于电力机车相比内燃机车有更强的运力优势,所以相同规模下电气化铁路的运输能力远超过非电气化铁路,成为现代化铁路的主流类型。电气化铁路广泛运用于高快速铁路和城市轨道交通的建设中,很多非电气化铁路亦相继实现电气化升级改造。不过电气化铁路的建造要求高、难度大,不适合一些特殊的地理环境,故电气化铁路还不能完全取代非电气化铁路。

基本信息

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中文名:电气化铁路

外文名:Electric Railway

其它名称:电化铁路、电力铁路

主要特征:铁路沿线配有列车供电设施

火车类型:以电力机车为主、内燃机车为辅

国内代表:宝成铁路、京广铁路、哈大铁路

铁路简介

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电气化铁路是当代最重要的一种铁路类型,沿途设有大量电气设备为电力机车(含动车组和非动车组)提供持续的动力能源。电力机车本身不带能源,所需电能由电力牵引供电系统提供。牵引供电系统主要是由牵引变电所和接触网(或供电轨)两大部分组成。变电所设在铁道附近,它将从发电厂经高压输电线或高压输电缆送过来的电流送到铁路上空的接触电网或铁轨旁边的供电轨道中,接触网或供电轨则是向电力机车直接输送电能的电气设备,电力机车通过集电弓或导电车轮从接触网或供电轨中获得所需电能。电气化铁路最早来源于有轨电车,后经过多年的发展演变不断地拓展运用至其它种类的铁路系统中。

组成

牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。

变电所设在铁道附近,它将从发电厂经高压输电线送来的电能,送到铁路上空的接触网上。接触网是向电力机车直接输送电能的设备。沿着铁路线的两旁,架设着一排支柱,上面悬挂着金属线,即为接触网,它也可以被看作是电气化铁路的动脉。电力机车利用车顶的受电弓从接触网获得电能,牵引列车运行。牵引供电制式按接触网的电流制有直流制和交流制两种。直流制是将高压、三相电力在牵引变电所降压和整流后,向接触网供直流电,这是发展最早的一种电流制,到20世纪50年代以后已较少使用。交流制是将高压、三相电力在变电所降压和变成单相后,向接触网供交流电。交流制供电电压较高,发展很快。我国电气化铁路的牵引供电制式从一开始就采用单相工频(50赫)25千伏交流制,这一选择有利于今后电气化铁路的发展。

和传统的蒸汽机车或柴油机车牵引列车运行的铁路不同,电气化铁路是指从外部电源和牵引供电系统获得电能,通过电力机车牵引列车运行的铁路。它包括电力机车、机务设施、牵引供电系统、各种电力装置以及相应的铁路通信、信号等设备。电气化铁路具有运输能力大、行驶速度快、消耗能源少、运营成本低、工作条件好等优点,对运量大的干线铁路和具有陡坡、长大隧道的山区干线铁路实现电气化,在技术上、经济上均有明显的优越性。

分类

可以用以下方法来对电气化铁路进行分类:

供电导线类型:第三轨、高架电缆

供电类型:直流供电、交流供电

供电方式

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轨道供电

电气化铁路电气化铁路

采用轨道供电的电气化铁路通常铺设有额外的供电轨道,用来连接电网和机车,为机车提供电力供应,亦被称为第三轨供电,这条轨道被称为第三轨。

高架电缆

高架电缆连接在电气化铁路的供电电网上,分为柔性和刚性两类,电力机车或动车组通过架式集电弓连接接触网,从其中取电。

架空电缆和高架电缆是香港和台湾的说法,在中国大陆通常被称为接触网供电。在中国大陆,架空电缆和高架电缆一般是指高压输电线路。

两种导线类型,最终都通过列车正常的运行轨道接地形成回路。也有少数铁路使用第四轨(例如伦敦地铁)作为电流回路。

高架电缆有个好处,就是同时能当高压输电道,如日本京急线。

直流

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早期的电气化铁路采用电压相对低的直流供电。机车或动车组的电动机直接连接在电网主线上,通过并联或串联在电动机上的电阻和继电器来进行控制。

通常有轨电车和地铁的电压是600伏和750伏,铁路使用1500伏和3000伏。过去车辆使用旋转变流器来将交流电转换为直流电。一般使用半导体整流器完成这个工作。

采用直流供电的系统比较简单,但是它需要较粗的导线,车站之间距离也较短,并且直流线路有显著的电阻损失。

荷兰、日本、澳大利亚、印尼、马来西亚的一些地区、法国的少数地区使用1500V的直流电,其中,荷兰实际使用的电压大 约有1600V到1700V。

比利时、意大利、波兰、捷克北部、斯洛伐克、前南斯拉夫、前苏联使用3000V直流电。

低频交流电

一些欧洲国家使用低频交流电来给电力机车供电。德国、奥地利、瑞士、挪威和瑞典使用15千伏16.67赫兹

1985年一年内就有京秦线、成渝线内(江)重(庆)段、贵昆线贵(阳南)水(城西)段和太焦线长(治北)月(山)段4条电气化铁路共计1169.23Km交付运营。

20世纪90年代有10条线共计2795.76Km电气化铁路建成交付运营。

1998年5月28日,广深线准高速电气化工程竣工,8月28日正式投入运营。经过电气化改造,2000年9月,第三线电气化竣工通车,成为全国第一条的三线并行、全线封闭、全程电气化铁路。

2003年10月12日,秦沈客运专线正式开通运营,成为当时国内技术最先进的铁路,也是国内第一条真正意义上的高速电气化铁路。

2008年8月1日京津高速电气化铁路开通运营。

2009年4月1日合武高速电气化铁路开通运营。

2009年12月26日武广高铁电气化铁路开通运营。2010年2月6日郑西高速电气化铁路开通运营。我国电气化铁路进入了高速电气化时代。

2012年12月17日,京九铁路全线完成电气化改造,标志着我国普速干线铁路除青藏铁路外,基本实现电气化全覆盖。

2014年,兰新高速铁路建成通车,标志着我国的电气化铁路正式大规模深入沙漠地带。

目前,我国继续推进高速铁路、快速铁路、城际铁路和城市轨道交通等电力轨道交通工程的建设,电气化铁路里程将不断增加。

《中华人民共和国2021年国民经济和社会发展统计公报》(表7:2021年固定资产投资新增主要生产与运营能力)显示:2021年,新建电气化铁路投产里程4189公里 。

2023年2月28日,国家统计局发布《中华人民共和国2022年国民经济和社会发展统计公报》,初步核算,2022年电气化铁路投产里程3452公里。

发展

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电气化铁路电气化铁路

高速电气化铁路(high speed electric railway) 行车速度在200km/h~350 km/h的电气化铁路。国际上一般将铁路行车速度在100km/h及以下者称为常速,在200 km/h以下称为快速或准高速,在200 km/h以上者称为高速。自20世纪50年代末始,一些科技发达国家就开始研究和建设高速电气化铁路,至1997年年底,全世界新建高速铁路约4 400 km,其中日本新干线1952km,法国TGV1282km,德国ICE427km,意大利ETR 237km,西班牙AVE 471km。20世纪末一些科技水平较高的国家正在研究一种新型磁悬浮列车,其运行速度可达时速400km/h~500km/h。中国也开展了这方面的专题研究工作。

10月初,埃塞俄比亚高原,爽宜人。由中国企业采用全套中国标准和中国装备建造的非洲第一条现代电气化铁路――埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴至吉布提首都吉布提铁路(以下简称亚吉铁路),将于5日正式通车。

本月5日,连接埃塞俄比亚和吉布提两国首都的非洲第一条现代电气化铁路亚的斯亚贝巴-吉布提铁路(以下简称亚吉铁路)将正式通车。亚吉铁路从投融资、技术标准到运营管理维护,全部采用中国标准,这条铁路通车,标志着中国铁路首次实现全产业链“走出去”。

意义

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电力机车动车本身不带原动机和燃料,比功率(单位重量功率)大,与内燃机车和内燃动车相比,在相同或相近的持续牵引力(以单轴计)下持续速度高一倍以上,牵引相同重量的列车可以实现更高的额定最高速度(或称最高运营速度),而且恒功速度范围宽,电制动功率也大,所以起、制动和加、减速性能也均较优越。电力牵引这种快跑、多拉的特性能更充分地满足铁路运输对提高行车速度、增加列车重量和加大行车密度的综合要求,从而更加有利于:大幅度提高旅客运输的旅行速度和高附加值商品运输的送达速度;组织煤炭、建材、粮食等大宗货物的高效、快捷的重载直达运输;发挥速度优势,不断推出运输新产品,拓广铁路运输的营销范围,增强其在运输市场上的竞争实力。特别轨道交通与高速公路、航空运输协调发展的“运输走廊”,吸引大中城市间和市郊运输的大量客流转乘高速和快速电气列车,可以明显改善人们的旅行条件、缓解交通堵塞、减少大气污染、节省石油及土地等有限资源。这种超越上述企业效益的重大国民经济效益和社会效益,在唤醒发达国家的政府和社会对铁路公益性的再认识,为铁路发展获取资金和支持方面,起了重要的作用。

电气化铁路虽然一次投资较大,但是电气化后完成的运量大,运输收入多,运输成本低,所需投资能在短期内得到偿还清(视运量大小,一般为5年~10年,有的只需2年~3年)。运输成本的降低,主要是电力机车动车直接利用外部电源、构造简单、摩擦件少、购置费低、使用寿命长,因而包括能源费、维修费、折旧费的机务成本低;机车车辆周转快,设备利用率高;客运电力机车动轴少、轴重轻,由提速而增加的工务成本也较少;空调客车、冷藏车日起触网供电,较加挂发电车节省费用和运力。

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