随着交通方式的多樣化,人們的出行變得更加方便了。綠皮火車似乎成為了遙遠的回憶,現在人們更傾向于乘坐高鐵。
但事實上中國并非第一個修建高鐵的國家,甚至可以說發展也是比較晚的,所以能發展到這個地步實屬不易,其中許多的關鍵技術都凝結了不少人的心血。
記憶中的綠皮火車
許多人對高鐵最大的疑惑就是,這家夥是依靠電力來驅動的,那麼耗電量肯定很大。
問題是,如何讓運行中的高鐵保持穩定的供電呢?
事實上,如果高鐵以350公裡/時的速度行駛,僅僅1個小時就要耗費9600度電。那麼高鐵到底是怎麼供電的,和普通電相比有什麼區别呢?
綠皮火車與高鐵擦肩而過
中國高鐵的發展我們先來簡單地回顧一下中國高鐵的發展曆史,具體可以劃分為初始化探索時期、國産化成長時期、自主化提升時期和智能化發展時期四個階段,在這些時期分别獲得了不同的成就。
起步階段大約是在1994年到2003年期間,當時我國于1994年年底,在廣深淮高速鐵路開展了運行速度為170公裡/時的綜合實驗,驗證了線路和車輛的控制系統。
在後續的秦沈客運專線建設當中,采用了220KV的單相變壓供電技術、帶會溜得直接供電方式以及全補償簡單直鍊形懸挂,這些均是我國自主研制的電氣化設備。
秦沈客運專線
積累成長期是在2004年到2007年,這期間對部分鐵路進行了大提速,讓高鐵更加符合它的“名字”。在這個過程當中按照“引進先進技術,聯合設計生産,打造中國品牌”的政策,開展了高速動車組的聯合設計,使得産業化結構初步形成。
高鐵提速
全面提升期則相對較長,從2008年到2016年。不過,該階段的提升應該還是很明顯的,相信大家對此都深有感觸。
在牽引供電方面,京滬高鐵的系統建成标志着我國高鐵電氣化完全進入了國産化的階段,已經建立成了完整成熟的300到350公裡/時和200到250公裡/時的牽引供電運營體系。
我國高鐵發展突飛猛進
最後則是和當下接軌,高鐵進入了智能化發展階段。所謂的智能高鐵就是采用雲計算、大數據、北鬥定位等先進技術,使得旅客出行更方便,鐵路運營更安全環保,智能化高鐵有利于我們保持競争優勢。
高鐵智能化
總之中國高鐵就在短短的幾十年之間,實現了從無到有。
根據數據來看,截至2014年,我國已投運的高鐵裡程就達到了11132公裡,占到了世界高鐵運營裡程的一半。在近幾年的持續開發下,可能早就破了新的記錄。
由于高鐵均采用電氣化,而電氣化鐵路相比其他牽引方式,其供電系統的設備更多、構造也更加複雜。
那麼,高鐵的牽引供電到底是怎麼做到的?
牽引供電系統
高鐵牽引供電系統不知道大家在乘坐高鐵之前有沒有細細端詳過列車附近的設備,可能在我們眼中隻看到了比較密集的電線。
高鐵主要是由三相220kV的電網供電,當然部分地區可能不一樣,比如某些西北地區采用的是330kV。
資料顯示牽引變壓器将三相電壓轉變為兩相2×27.5kV分别為左右供電臂供電,自耦變壓器(AT)的兩個接頭分别接:接觸線 27.5kV,正饋線-27.5kV,而中性線接地并與鋼軌相連。
高鐵如何供電
有些人可能會看漏單位,認為高鐵的供電電壓原來也不咋地。但我們的民用電壓單位是伏,而高鐵供電是千伏,這二者的差距還是非常大的。
不過高鐵不僅供電電壓很大,其耗電量也很驚人,咱們前文中就說了,如果讓高鐵以350公裡/時的速度運行1小時,其耗電量就能達到9600度。
如果我們将其與小家的民用耗電量相比,那肯定就是蚊子和大象的區别。
當然,由于高鐵的特殊性,它的用電還是和我們有些區别的。國家會刻意給高鐵“開小竈”,讓高鐵不用擔心“停電”的問題。
國家會給高鐵“開小竈”
高鐵會通過車頂的受電弓來傳輸電,讓這些來自頭頂電線的電能夠傳遞到高鐵身上。說到這兒,大家應該明白什麼叫做“牽引供電”了。
除此之外,高鐵在運行的過程中其實也不是時刻都需要用電的。
在變電所和供電臂之間的空白地帶,是沒有電的,當然這個距離大概隻有100米左右,所以即使路過,也很難被人感受到。
受電弓
綜上所述,高鐵用的電從本質上來說和普通用電沒啥區别。
主要的區别就在于它的供電走的是特殊線路,并且整個供電系統和大家所想的也有一些差異。
不過由于我國使用的是交流電,所以高鐵用電的浪費現象還在可以接受的範圍内。
而高鐵的供電方式雖然顯得更加先進,卻也有着缺點。那就是高鐵牽引供電設備的服役狀态會随着時間發生變化,因此其中一些性能不正常的表現就會威脅到高鐵運行。
要知道就高鐵的行駛速度來說,這可不是小事,所以工作人員不僅會定時檢查,還建立了高鐵供電安全監測系統,為高鐵的安全保駕護航。
工人定期檢查維修
高鐵供電安全監測系統在高鐵快速發展的背景之下,确保牽引供電系統設備的安全運行就成為了最基本的事情。
為此6C系統出現,這之中包括了多個裝置,比如高速弓網綜合檢測裝置、車載接觸網運行狀态監測裝置、受電弓滑闆監測裝置等等,通過對高鐵的供電系統實施全方位檢測,确保其能安全運行。
高鐵的6C系統
需要注意的是,每一個監測裝置的功能都不一樣,比如受電弓滑闆監測裝置,就是實時監測接觸網和受電弓狀态的。
再怎麼說受電弓也是重要的牽引設備,所以它肯定是不能出纰漏的。
工人檢查受電弓
其實不論是安全監測系統的建立,還是無數人對高鐵關鍵技術的摸索和創造,都說明了我們确實在步入國産化階段之後,想憑借着自己的實力,一步一個腳印将中國的高鐵建設的越來越好。
并且單以目前高鐵的牽引供電系統來說,依舊存在許多不足,不少關鍵技術都需要進一步的發展。
高鐵仍需繼續發展
牽引供電技術仍有進步餘地首先就是咱們在前文中提到的中國高鐵需要步入智能化階段,而這就代表着牽引供電系統也要實現同步智能化。
簡單來說,高鐵未來應該具備自我狀态感知、主動預警和修複等功能。
其次就是牽引供電新型節能技術的發展,雖然電氣化軌道交通當中有能耗是在所難免的,但是我們還是想盡可能地“省電”。
目前大量新技術的出現,都為實現這一情況帶來了機會。
開發牽引供電節能技術
最後就是牽引網及供電設備的安全性和可靠性提升,由于設備和結構的複雜性,高鐵的供電安全仍需協調提升,并且此前的那種安全評估體系可能已經落伍了。
總的來說,中國高鐵作為新時代經濟社會發展的重要引擎,在這些年間經曆了華麗的蛻變。
它不僅給我們的日常生活帶來了極大的方便,也推動了經濟的發展。
從前需要坐着綠皮火車搖晃好久才能抵達的遠方,現在隻需要幾個小時就能到了。
高鐵方便了旅遊,帶動了經濟
并且中國高鐵的發展目标不止局限于國内,我們希望能夠成為世界高鐵的領跑者,走出國門,向世界“安利”中國高鐵,積極參與各地的鐵路建設,最終實現共赢。
中國高鐵的飛速發展,确實是一件值得驕傲的事情,期待中國高鐵可以擁有更好的明天!
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