一到了放風筝的季節,就會使很多人感覺到比較高興。但這個高興之餘,也有可能會隐藏着悲劇,因為要是風筝斷線之後,而且它們恰好是掉落在路邊,要是有人開着電動車從這裡通過,并且被這些風筝的斷線刮到,就有可能會造成很重的傷害。因為電動車會載着人會擁有一定的速度,碰到這些風筝斷線的時候,就像是碰到一把利刀一樣,給人造成很嚴重的傷害。
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風筝的斷線其實也不是很細,但在人擁有一定的速度之後,就有可能會對人造成比較大的傷害。但高鐵的速度一般可以達到300公裡每小時,這可要比電動車的速度要快了很多,而且頂上時常都會有一根電線與受電弓接觸,在如此快的速度之下,也會像是刀割一樣,難道電線就不會磨損嗎?
高鐵的動力系統是如何設置的?在理解這個問題之前,我們首先就要了解高鐵的動力系統。其實高鐵是已經電氣化的列車,它們的動力能量來源隻有電力,也就是說它們通電的時候才可以正常行駛,要是沒有充電就隻能停下來,而且高鐵的列車上也沒有輔助的備用電源,所以高鐵要是沒電了,恐怕連照明都成問題。
高鐵線的沿線都會建設高鐵高壓接觸網,也就是說這些接觸網的輸電線就可以為高鐵提供高壓的電流。而高鐵的列車頂上也會伸出一個受電弓與這些接觸網的輸電線接觸,并且從中獲得電力來源。
高鐵接觸網的電壓一般隻需要25千伏就可以了,但考慮到路線比較長,同時導電線也有可能會存在電阻率等因素,所以實際上接觸網輸電線的電壓為27.5千伏,這樣可以保證供電臂的末端電壓不低于25千伏,就可以保證高鐵的正常運行。
輸電線上擁有如此高的電壓,當然也是使用交流電,它們的頻率為50赫茲,高壓輸入端則是接入國家供電系統的110千伏三相電網。但這種電力通常無法滿足高鐵上的電器正常使用,可以通過交流變壓器調整為這些電器所需要的電壓,也可以通過逆變器将電流整流成為直流電,而根據不同的列車,有可能使用的是直流電,也有可能使用的是交流電,但它們隻會使用其中的一種,也就根據這些電器設備的需要,最終提供适當的電力給這些車廂使用。
高鐵接觸網輸電線有什麼要求?
高鐵接觸網的輸電線是高鐵電源的唯一來源,所以列車保持與這些輸電線的正常接觸是非常重要的,别說是将這些輸電線弄斷,就連受電弓跳了一下也不行,因為這樣很可能就會影響到高鐵的正常運行。
但這些接觸網的輸電線都是與地面保持相對靜止狀态的,而受電弓則是連着高鐵一起進行運動,正常運行的時候就可以達到300公裡每小時,這樣快的速度大約是83米每秒,就算輸電線是比較粗的一根電線,在如此快的速度之下,也會變成是一把非常鋒利的刀。
所以高鐵接觸網輸電線的技術要求非常高,它必須要擁有高強度、高耐磨性,同時表面非常光滑。而這些輸電線都是采用特種鎂銅合金制成的專用電纜,就能很好地滿足以上的技術要求。
但有一種因素是不能忽略的,就是這些輸電線本身也會受到重力的影響。大家應該看過高壓輸電線路吧,兩個鐵塔之間會達到一定的距離,連接在這兩個鐵塔之間的輸電線就會在重力的作用下,變成下垂的狀态,也就會導緻輸電線變成弧形下垂。
要是受電弓在這種狀态下的輸電線刷過,就必然會引起輸電線各段所受到的摩擦力是不同的,受到摩擦力比較大的那一部位就有可能會比較容易損壞,導緻輸電線的壽命降低,最終會表現為容易折斷。
為了解決這個問題,高鐵輸電線就采用了兩層電纜,最上面的那一層是屬于高強度的鋼纜,一般隻起到力學結構的作用,也就是它們可以出現上面所提到的弧形下垂;而最下面的那一層才是真正的輸電電纜,兩層之間會利用吊懸索連接,并且會根據不同的位置采用不同的長度,最終使輸電線可以保存與鐵軌平行的狀态。
當受電弓從這樣的輸電電纜上刷過的時候,由于是處在平行的狀态,受電弓與輸電線之間基本上都會保持着相同的摩擦力,這樣就不會因為摩擦力的不同,而導緻某個部位的輸電線出現比較大的磨損。
高鐵接觸網輸電線與受電弓的接觸點使用特殊材料最後一個關鍵的問題就在于高鐵接觸網輸電線與受電弓的接觸點,這個接觸點所采用的材料就是石墨闆,就可以很好地解決技術上的問題。擁有如下的好處:
石墨闆的材質一般都會比較柔軟,再加上它們本身也擁有潤滑的性能,正是由于這些性質,可以使得石墨闆與輸電線之間的摩擦力會大大地減小,從而可以延長它們的使用壽命;石墨也擁有比較好的導電性能,所以可以保證高鐵擁有比較穩定的電力來源。
除了選擇好材料之外,設計也比較好。騎過自行車的人都知道,自行車要想刹車的時候,隻需要那個橡膠材質的磨片與車輪牢牢接觸就行,但由于車輪的材質比較硬,而磨片的材質比較軟,這就導緻長時間使用之後,磨片的磨損會比較嚴重。到時候隻需要更換一塊新的磨片就行了,車輪則可以用很長的時間。
高鐵上的受電弓也是這個道理,所采用的石墨闆是相對比較軟的材質,到時候磨損的速度也會比較快,所以在保養的時候,通常隻需要更換石墨闆就行了,工程量比較小,所起到的效果卻比較大。要是将一整條輸電線進行替換,與它們很長的長度,也必然會導緻工作量比較大,效率也會很低,這樣也會造成成本的增加,而更換石墨闆則是最好的選擇。
而且石墨闆也并不總是一個固定的點與接觸網的輸電線進行接觸,它們有可能還會進行左擺又或者是右擺,這個過程就會使石墨闆可以進行充分地磨平,這樣也可以使石墨闆使用的時間正常,是延長使用它們壽命的一種好辦法。
這些都是技術上的保障,那也無法保證萬無一失,如果真的等到石墨闆磨損到非常嚴重的時候才更換,那麼還真的有可能會出現比較大的問題。高鐵一般在深夜以及淩晨階段都不會有車次,這個時候就可以對高鐵進行檢修,所以到了深夜的時候,維護人員還是很忙碌的,并且立趟高鐵是空車行駛的,就是為了檢測高鐵以及鐵路線上的故障,一旦發現有問題就可以進行及時處理,從而将事故的發生扼殺在搖籃裡,使列車得到安全的保證。
綜上所述,高鐵的運行速度非常快,正常運行的時候可以達到300公裡每小時,而且它們唯一的能量來源就是電力,而這些電力主要就是懸在高鐵列車上空的接觸網,列車會伸出受電弓與接觸網的輸電線接觸。
受電工與接觸網輸電線的接觸材料使用的則是石墨闆,它的材質比較松軟,而且表面也比較光滑,耐磨的能力比較好,可以保證它擁有比較長的使用壽命;同時石墨的導電性能也比較好,可以保證穩定地給高鐵列車提供電力來源,再加上維護人員在深夜的時候也會對這些高鐵進行檢測,一旦發現會出現故障的情況,就馬上進行處理。你是怎麼看的呢?
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