地鐵列車行駛的動力是從哪里來？

地鐵是大城市中重要的交通工具，雖然在交通高峰期可能會比較擁擠，但乘客沒有堵車之憂，可以比較快捷的到達目的地。那么，讓地鐵列車飛馳的動力從何而來呢？

從蒸汽機到電氣化

世界上第一條地鐵是在1863年開通的倫敦大都會地鐵。這個時間比愛迪生給電燈申請專利要早17年，電能尚未普及，內燃機車也還未發明。因此，即便是在地下的封閉空間，也不得不采用了烏煙瘴氣的蒸汽機車。為了釋放機車排出的廢氣，避免乘客被毒害到，當時的地鐵隧道每隔一段距離便要修建通風槽與地面聯通。下圖是倫敦地鐵為了紀念開通運營150周年而特意修復的一臺蒸汽機車，再現了當年蒸汽機車在地下行駛的場景。

1893年，在英國利物浦的高架鐵路上誕生了第一列電動列車組（下圖是利物浦博物館里展示的一節車廂），他使用電能作為動力，將電機分散安裝到各節列車上，從而不需要單獨的機車，且能獲得更高的動力。集眾多優點的電動列車組很快開始替代倫敦地鐵中冒煙的蒸汽機車，也為巴黎、莫斯科等新建地鐵系統所采用。目前，全世界所有的地鐵線路上，行駛的都是電動列車組。

供電：腳底下來或頭頂上來

電動列車組要能在軌道上奔馳，就需要時時獲得電力。目前，列車供電主要有兩種方式：“腳底下”的第三軌供電或“頭頂上”的接觸網供電。

早期修建地鐵時，因為技術水平的限制，只能采用明挖法，即從地面向下挖掘到地鐵的設計深度，修建好隧道結構后再將土方回填。用這種方法修建的地鐵線路，土方施工量非常大。為了盡量減少工作量，這類線路一般采用不需額外占用空間的第三軌供電，即在列車行駛的兩條軌道旁邊再鋪設一條軌道，利用這條軌道來供電。列車在轉向架上會安裝受電靴，用來從第三軌中取電。北京地鐵最早的蘋果園-北京站段（今1號線蘋果園-南禮士路與2號線長椿街-北京站）用明挖法施工，從而采用了第三軌供電，供電電壓為750V。同時，后續線路盡管沒有使用明挖法,有些甚至是地上區段，但為了各線路間的互聯互通和降低維護成本，也采用了第三軌供電。如果不幸跌進地鐵線路內，在確認斷電前一定要遠離第三軌，因為觸碰或靠近都可能發生觸電。

隨著地鐵施工技術的發展，盾構法逐漸成為修建地鐵的主流方法。它使用盾構機直接在地下工作，像鉆頭一樣在地下鉆出隧道。這樣修建的地鐵隧道空間比較寬裕，且截面為圓形，為在隧道頂部安裝架空接觸網提供了條件。相比于第三軌供電，接觸網供電不但觸電的風險比較小，還能承載更高的供電電壓，對列車的運行速度也沒有限制，可以用來為高速、高運力線路供電。上海地鐵為了滿足其較大的設計載客量，從一號線開始就使用了較大的A型車（北京地鐵為B型），同時選擇了1500V的架空接觸網的供電方式。北京地鐵的一些新建線路，如6號線、14號線等也采用了接觸網供電。目前，這種供電方式正成為主流。

能用電，也能發電

地鐵列車不但能用電，還能發電。汽車在減速時，其動能只能轉化成剎車片與車輪摩擦所產生的熱能，白白浪費。而地鐵列車減速時，則可以將之前用電能驅動的電動機變成發電機。他們可以將列車的動能轉化成電能，回送到供電線路中去，同時為列車提供阻力，使列車減速、停車。回送的電能，可以供臨近區段內正在加速的列車使用，也可以供給車站機電設備的負載，必要時還可以儲存起來。

發表于 2015-09-05 00:00
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