地鐵架空電纜的供電方式
架空電纜架空接觸網(又稱架空電纜)供應電力,是電氣化鐵路常用的兩種供電網絡方式之一,也是無軌電車唯一的供電方式。在鐵路和城市軌道交通系統中,架空接觸網只有導線的一個電極,電力機車通過受電弓取電,再通過金屬輪軌回流到電網中。在無軌電車等使用膠輪的系統中,架空接觸網有一正一負兩根互相平行的接觸導線(簡稱觸線),通過兩個集電桿取電并形成通路架空接觸網的懸掛類型大致為三種:簡單懸掛,鏈式懸掛,剛性懸掛。其中簡單懸掛和鏈式懸掛都是彈性懸掛。相應的架空接觸網也根據懸掛類型分別稱為彈性接觸網和剛性接觸網。簡單懸掛簡單懸掛只有導線,沒有承力線,優點是結構簡單,支柱高度低,支撐點承受的負荷較輕,一般運用于隧道等低凈空的場合。在城市輕軌和無軌電車中,也廣泛使用簡單懸掛。其缺點是跨度小,懸掛點有硬點,且在運行中導線會上下振蕩,不適用于高速鐵路。鏈式懸掛鏈式懸掛將導線和承力線之間用懸索連接起來,解決了簡單懸掛中跨度小和硬點的問題,因此大量使用在長距離、高速度、大跨度的電氣化鐵路中。在城市地鐵中,如果使用鏈式懸掛,運行速度有望達到120km/h以上。
剛性懸掛剛性懸掛是以硬質的金屬條(通常是銅條)代替軟質的導線的新型懸掛方式。隨著材料科學和結構力學的發展,剛性懸掛利用了第三軌供電的接觸面積大的優點,而克服了鋼軌過重無法懸掛的缺點。城市軌道交通從地下線路開到地上線路時,直接與彈性懸掛的線路無縫對接,不用更換機車。同時,由于剛性懸掛使用集電弓,沒有使用集電靴的第三軌容易脫落的缺點,可以達到更高的運行速度。但缺點是由于接觸軌與集電弓炭條的接觸面積接大,對集電弓炭條的損耗也較大。與第三軌供電的比較架空接觸網受到隧道凈空的限制比較大,在城市地鐵的運用當中會受到土建成本的壓力。因此已有的城市軌道交通當中,第三軌供電仍然占有較大的份額。然而部分城市軌道交通為了銜接現有的傳統鐵路,仍會采用架空接觸網(例如港鐵)。另外,架空接觸網可能會使部分人產生視覺—心理障礙,對景觀造成一定的負面影響。但是由于第三軌有觸電的風險,只能用于封閉線路,因此不適合用于與其他交通路線相交的鐵路運輸系統中。另一方面,地面重型鐵路系統為了高速客運和貨運重載的需要,會使用更高的電壓,如25千伏的供電系統,如果使用軌道供電會形成電弧,集電弓在列車高速運行的時候也能很好地與接觸網接觸。
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