电力机车
简介
电力机车是仅由电力驱动的机车。沿轨道运行的连续导体通常采用以下三种形式向移动的列车供电:架空线,悬挂在轨道沿线的杆或塔上,或悬挂在结构或隧道天花板上;安装在轨道旁的第三轨;或车载电池。架空线和第三轨系统通常使用运行轨作为返回导体,但有些系统为此使用单独的第四轨。使用的电力类型是直流电 (DC) 或交流电 (AC)。
有多种集电方法:电车杆,它是一根长而灵活的杆子,用轮子或靴与线接合;弓形集电器,它是一个框架,将一根长的集电杆固定在电线上;受电弓,它是一个铰接框架,将集电靴固定在固定几何形状的电线上;触靴,它是与第三轨接触。三者中,受电弓的方法最适合高速运行。
电力机车普遍使用轴挂式牵引电机,每个动力轴配备一个电机。在这种配置中,电机外壳的一侧由滑动轴承支撑,滑动轴承安装在与轴一体的磨光轴颈上。外壳的另一侧有一个舌形突起,该突起与摇枕(转向架)支撑中的匹配槽接合,其目的是用作扭力反应装置以及支撑。从电机到轴的动力传递是通过正齿轮实现的,其中电机轴上的小齿轮与轴上的大齿轮啮合。两个齿轮都封闭在一个装有润滑油的液密外壳中。使用机车的服务类型决定了所使用的传动比。数值高的比率通常出现在货运单元上,而数值低的比率是典型的客运发动机。
电力通常在大型和相对高效的发电站产生,传输到铁路网络并分配给火车。一些电气铁路有自己的专用发电站和输电线路,但大多数从电力公司购买电力。铁路通常提供自己的配电线路、开关和变压器。电力机车的成本通常比内燃机车低20%,维护成本低 25-35%,运行成本低50%。
机车在铁路运输作业中主要有三种用途:用于牵引客运列车、货运列车和用于换轨(英语:shunting)。
货运机车通常设计用于提供高启动牵引力和高持续功率。这使他们能够启动和移动又长又重的火车,但通常以相对较低的最高速度为代价。客运机车通常会产生较低的启动牵引力,但能够以维持客运计划所需的高速运行。用于客运和货运列车的混合交通机车不会像货运机车那样产生足够的启动牵引力,但能够牵引比客运发动机更重的火车。
在柴油电力机车和电力机车中,牵引电机和车轴之间的控制系统将功率输出调整到用于货运或客运服务的轨道上。客运机车可能包括其他功能,例如前端电源(也称为酒店电源或电动火车电源)或蒸汽发电机。
一些机车专为在陡峭坡度铁路上工作而设计,并具有广泛的附加制动机制,有时还有齿轨和小齿轮。为陡峭的齿轮齿轨铁路建造的蒸汽机车经常使锅炉相对于机车框架倾斜,因此锅炉在陡峭的坡度上保持大致水平。
一些高速列车也使用机车:所有 TGV、许多 AVE、一些韩国高速列车以及现已退役的ICE 1和ICE 2列车都使用机车,也可以称为动力车。使用电动车可以轻松实现高乘坐质量和更少的电气设备,但与电动动车组相比,它们带来了更低的加速度和更高的轴重(用于电动车)。 KTX-Sancheon和ICE 1 使用电动混合动车组和动力车。
截至2021年12月31日,中国全国制造了各类机车2.17万台,其中电力机车1.39万台。这些电力机车在铁路货运中发挥着非常重要的作用,并为目前已是世界领先的高速铁路网络在客运交通中锦上添花。