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  • 第三轨供电

    第三轨供电,德国的西门子公司于1879年的柏林博览会展示了一列从第三轨取电的样板列车。

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    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 第三轨供电
    属 于: 西门子公司 时 间: 1879年
    受流方式: 上接触式、下接触式

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    概述/第三轨供电 编辑

    德国的西门子公司于1879年的柏林博览会展示了一列从第三轨取电的样板列车。不久,很多铁路和电车系统均应用第三轨牵引供电技术。位于伦敦的第一条电气化地铁在1890年开通时亦是使用第三轨作为供电系统。顾名思义,第三轨供电的概念就是在列车行走的两条路轨以外,再加上带电的钢轨。这条带电钢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(取流靴)。

    第三轨早期使用的为低碳钢轨,如北京、天津早期的地铁,近些年逐步使用钢铝复合轨,国内武汉轻轨首次采用,目前在北京、天津、广州等地铁已经全面应用。目前除广州地铁已经使用国产化成功的钢铝复合轨.钢铝复合轨用做第三轨,改善了第三轨受流的技术性能,新建设的城市轨道交通项目采用钢铝复合轨已成为趋势。第三轨式接触网的电压多采用IEC 标准, 为直流 600 V或750 V ,我国1969年开通的北京地铁采用的第三轨受电电压为直流 750 V ,但也有的国家采用较高的电压,如西班牙巴塞罗那地铁就采用了直流1200 V。广州地铁是国内首先采用第三轨1500V直流供电系统的城市轨道交通单位。[1]

    第三轨受流方式

    第三轨受流方式有三种:上接触式、下接触式和侧接触式

    美国地铁大都采用上接触式,取流靴从上压向第三轨轨头,第三轨顶面受流。取流靴的接触力是由下作用的弹簧的压力进行调节的,受流平稳。施工作业简便,可以在轨头上部通过支架安装不同类型的防护板,国内北京地铁也采用此受流方式。侧接触式就是第三轨轨头端面朝向走行轨,取流靴从侧面受流,跨座式独轨车辆就采用侧面接触式取流,其取流靴装在转向架下部,国内的重庆轻轨采用此受流方式。下接触式的第三轨的轨头朝下,通过绝缘肩架、橡胶垫、扣板收紧螺栓、支架等安装在底座上,欧洲国家比较青睐此受流方式。下接触式的优点是防护罩从上部通过橡胶垫直接固定在第三轨周围,对人员安全性好,利于防止下雪和冰冻造成的取流困难。但这种方式安装结构复杂,费用较高。广州地铁四号线亦采用此方式。

    广州地铁四、五、六号线第三轨

    主要组成部分:绝缘支座、第三轨托架

    第三轨扣件紧固件:M12螺栓、螺母及垫片,材质为不锈钢。

    第三轨轨绝缘支架由玻璃纤维增强树脂(GRP 玻璃钢)采用模压工艺制造。第三轨安装要点如下:

    (1)第三轨托架和绝缘支座通过各自接触面的齿槽咬合,经螺栓连接成为一体,齿槽咬合起到了垂直限位的作用,同时第三轨安装时可进行上下微调;

    (2)第三轨托架与第三轨扣件经螺栓连接成为一个整体;

    (3)第三轨扣件具有一定特殊结构防止第三轨扣件沿第三轨敷设方向左右摆动;

    (4)绝缘支座的结构应具备使整体绝缘支架具有良好的受力性能,满足各种可能负荷出现的受力要求。绝缘支座的长孔,可使整体绝缘支架在水平方向30mm的调整余量,在垂直方向有40mm的调整余量,从而保证第三轨的相关安装距离。

    整体绝缘支架高度分为458mm、528mm两种规格,应能承受气温变化及空气污染,室外能够承受紫外线,并且应能承受由开关操作或短路引起的过电压。同时整体绝缘支架表面自洁性好,并可用一般的清洁剂清洗,并对盐溶液有抗腐蚀能力,不易溶入酒精、苯、碳氢化合物等有机溶剂。[1]

    第三轨防护罩

    在地面段以及高架区段,因为广州地区常年多雨,环境污染比较严重,第三轨直接暴露在外,长久会对接触轨造成腐蚀和损伤,降低接触轨的使用寿命,所以在这些区段采用防护罩作为保护。防护罩分为普通防护罩、支架防护罩、电缆接线板防护罩、特殊中心锚结防护罩等几类。防护罩厚度为2.8±0.2mm,普通防护罩单位制造长度4600±5mm。防护罩的性能要求与绝缘支架的大致相同,具体要求如下:防护罩表面自洁性好,并可用一般的清洁剂清洗,并对盐溶液有抗腐蚀能力,不易溶入酒精、苯、碳氢化合物等有机溶剂,可以应能承受气温变化及空气污染,室外能够承受紫外线。同时能够承受由开关操作或短路引起的过电压。[2]

    优点/第三轨供电 编辑

    第三轨供电 第三轨供电

    1、装置带电轨的成本往往比高架电缆低,因为高架电缆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高架电缆的主因。 2、天灾对带电轨的影响较高架电缆少 (洪水泛滥除外)。

    3、带电轨比高架电缆更适合安装于半径较小的隧道。

    4、有些乘客认为高架电缆有碍观瞻,相比之下带电轨的视觉效果较佳。

    缺点/第三轨供电 编辑

    1、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。甚至有人因在带电轨道上小便,电流从轨道经过尿液传到人体而触电死亡。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

    2、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,故一般只有速度较低、载重较小的列车 (亦即通常用于大众运输的一类列车) 才使用轨道供电系统 (但英格兰东南部的铁路干线便大规模地采用轨道供电)

    3、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90公里 (50英里)

    4、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。

    5、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。

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    参考资料
    [1]^引用日期:2019-07-25
    [2]^引用日期:2019-07-25
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