类型的牵引系统

电力牵引系统可以大致分为那些使用交流电和那些使用直流电。与最受欢迎的线电压的直流电,架空导线供应系统1500年和3000年。第三铁道系统主要是在600 - 750伏范围。直流电的缺点是需要昂贵的变电站在频繁的时间间隔和头顶的电线或第三铁路必须相对较大和沉重。串联的,低压直流电机适合铁路牵引,构造简单,容易控制。直到20世纪晚期,这是普遍用于电气和柴油电力牵引单元。

使用的潜在优势交替代替直流促使早期的实验和应用的系统。与交替当前,尤其是在架空线路电压相对较高(10000伏特以上),需要更少的变电站,和较轻的开销供电线,可以使用相应降低了结构的重量需要支持,进一步造福资本成本的电气化。早在几十年的高压交流电电气化,可用交流电机与交流不适合操作的标准商业或工业频率(50赫兹(赫兹)在欧洲;60赫兹的美国和日本的部分地区)。有必要使用一个较低的频率(16²/₃赫兹在欧洲很常见;在美国25赫兹);这反过来需要特殊的铁路权力植物产生所需频率的交流电或变频设备改变可用的商业频率到铁路频率。

然而,16岁交流供应系统²/₃赫兹成为了几个欧洲铁路标准,如奥地利、德国和瑞士,电气化开始之前第二次世界大战。几个支线与电气化在美国东部建成使用25-hertz交流电,在东北走廊由幸存美国铁路公司。

兴趣在头顶的电线继续使用频率交流电,然而;1933年实验进行了匈牙利和德国。德国国家铁路电气化Hollenthal分支在20000伏,50赫兹。

1945年,法国前总统路易斯·阿尔芒铁路、继续与该系统的进一步发展转换一行Aix-Les-Bains和洛杉矶之间Roche-sur-Foron第一实际实验。这非常成功,25000伏,50 - 60赫兹系统已经成为事实上的标准新支线与电气化系统。

商用频率,交流系统,有两种切实可行的方法以电力机车驱动车轮:(1)由一个旋转转换器或静态在机车整流器将交流电源转换成直流低电压驱动标准直流牵引电机和(2)转换器系统产生变频电流来驱动交流电机。第一种方法,使用nonmechanical整流器,是标准的做法,直到1970年代末。

马力质量比获得电力牵引单位已经大大增加了第二次世界大战的结束。减少车载电器和汽车的大部分耦合在后者同时实现输出功率,使得瑞士生产Bern-Lotschberg-Simplon铁路1944年的4000马力机车重量只有80000公斤(176370磅)。它的四个轴都驾驶汽车。有不再需要nonmotorized轴保持体重在每个轮组在一定范围内接受的轨道。

到1960年,电力行业生产变压器和整流器包小到适合的框架下城市高速运输汽车驾驶汽车,从而使它整个身体几乎可供乘客座位。这有助于加快和扩大工业化世界大都会的电气化铁路网络操作的自供电的列车(即。,一些或所有车辆驾驶汽车)。一种美德的自供电的列车原则是它的简单适应高峰的交通需求。当两个或两个以上的集是耦合的,额外的设置有额外需要的牵引力。电和柴油牵引是简单互连电的功率和制动控制的列车,列车形式可以从一个出租车。因为这个工厂这样的列车被广泛称为多动力单元。现代越来越多的多个单位配备自动耦合器结合草稿功能连接的权力,制动,和其他两个列车之间的控制电路;这是通过自动参与,当耦合器联锁装置,内置一窝电接触耦合器头。

从大约1960年电力牵引的主要进步应计从应用程序的电子产品。尤其重要的是半导体的完美晶闸管,或“直升机”,控制电机的供电。的thyristor-a快速反应、大功率开关的“上”和“关闭”的每一个周期都可以略微varied-achieved顺利毕业应用牵引电机的电压。除了消除wear-prone部件和大大提高电力牵引单元的附着力,晶闸管控制电流也降低消费。

三相交流电动机牵引在1980年代成为可行。与电子产品可以压缩可控的重量和尺寸线或复杂的设备需要转化开销当前输电轨供应的可变电压和频率适合喂养三相交流电机。对铁路牵引交流电动机比直流机在几个方面。这是一个感应与鼠笼式电动机转子(即固体导体槽中做空在一起结束环),和它没有换向片或刷子和无机械接触部分除了轴承,所以它是更简单的维护和更可靠。它比直接电动机更紧凑,所以更多的权力是获得指定的电机尺寸和重量;6000公斤(14000磅)交流电机在每个卡车的现代法国国家铁路电力机车提供连续的3750马力。

交流电动机的转矩与速度增加,而最初的直流电机高和下降与上升的速度;因此,交流电动机为加速提供优越的附着力沉重的水份。最后,交流电动机更容易转换成作为生成模式动态(电阻)或车辆再生制动。(在动态制动当前生成的反对火车的动量是通过车载电阻耗散。在再生制动,采用山或集中操作的城市行,剩余电流很容易被其他的列车,这是美联储回头顶的电线或第三轨)。三相交流牵引的缺点是其复杂的车载电气设备需要转换供电之前到达汽车和更高的资本成本与直流电机系统相比。

一个单独的牵引电动机正常服务轴通过一个适当的齿轮传动。简单的最终传动是多年惯例山在机车牵引电机的轴。随着列车速度的上升,它成为越来越重要的限制影响的轨道簧下质量。现在汽车都是在机车的卡车或暂停,对于一些高速单元,悬挂在机车的身体,与轴的最终传动变速箱通过灵活的驱动轴。

直流电机的转矩:速度特征使快速客运列车的机车设计,无论是电动或柴油,一般不适合运费培训工作。后者的重负荷需要不同的最终驱动传动装置将减少最大速度和可能增加驾驶汽车轴的数量,以提高附着力。但相当多的混合交通运输能力是获得与三相交流电机,因为他们优良的粘附特性。

直流电机技术是用于日本的第一新干线和法国的巴黎-里昂TGV列车,但到了1990年代早期,三相交流牵引采用了日本和欧洲高速train-sets-and通过扩展的系统已经被来自世界各地的。在欧洲国际列车操作没有机车在前沿是复杂的铁路的历史采用不同的电气化系统,1500或3000伏直流电或25000伏50赫兹或15000伏16²/₃赫兹的交流电。例如,TGV-type火车不能手术全效率之间的伦敦、巴黎和布鲁塞尔的欧洲之星行通过英伦海峡海底隧道只要他们不得不适应法国25000伏交流架空电线,比利时3000伏直流架空电线,和英国的750伏第三铁道供应。法国有完善牵引单元能够操作在不止一个电压系统后不久,他们决定采用25000伏交流电气化领域不连接之前的1500伏直流电。然而,在高速牵引而言,是不可能包含在可接受的机车重量限制了等价的大功率输出在每个系统所需设备。只有在所有的新高速铁路电气化在高压交流电是一个真正的高速服务在欧洲之星行可用。

大约从1980年两电和柴油牵引性能和经济单位之间的干涉已经相当先进的驱动控制和重要组成部分微处理器,确保组件响应最大效率,他们不是无意中不堪重负。另一种产品的应用在现代电力机车电子控制,发动机操作符可以设置火车速度他希望达到或维持,和牵引装置将自动应用适当的权力汽车不同,考虑到列车重量和跟踪梯度。微处理器也为诊断功能,不断监视系统的状态控制的迹象初期的或实际的错。微处理器与主车载电脑,立即报告实际或潜在故障的性质和位置的视觉显示驾驶出租车,出租车船员的一般建议如何纠正或暂时的影响减轻。驾驶室显示还指示采取的对策的有效性。电脑自动存储这些数据,下载在旅程的结束或维修人员,在铁路装备train-to-ground-installation广播,立即传输维护设施,准备尽快修复故障是牵引单元停止运行。在新的高速,fixed-formation列车,一条龙光纤传输系统微处理器的数据集中控制的轿车系统,如空调和电动入口门,和后面的机车,或者在日本新干线列车牵引设备分散在汽车的比例。