電力牽引

電力牽引 electric traction

用電能作為機車車輛動力的一種牽引方式。主要用於鐵路、工礦、城市交通和地下鐵道等。電力牽引所用的電能由電力系統經牽引變電所、接觸網供給，或直接由蓄電池供給。

發展簡史 電力牽引的出現比蒸汽牽引晚半個多世紀。19世紀70年代末(1879)，德國首先建造了世界上第一條電氣化鐵路和第一台試驗性電力機車。這台電力機車用功率僅為2.2kW的直流150V串勵電動機驅動，電能由設於地面的第三軌供給，列車可載客20人。兩年後，柏林街上又出現了有軌電車。19世紀末，三相交流遠距離輸電和交流變直流的整流技術的實現，為電力牽引提供了廣泛應用的條件，隨之也產生了電力牽引所用的各種電流制和電壓制。到20世紀初期，世界各國的一些幹線鐵道已逐漸採用電力牽引。第二次世界大戰后，電力牽引在全球範圍獲得了很快的發展。60年代以來，電力電子技術的發展和應用，使電力牽引進一步完善。到80年代中期，世界上53個主要鐵路電氣化的國家和地區，其電氣化鐵路總長度已超過18萬公里，約佔總營業里程的15％，其中有些歐洲國家早已淘汰了古老的蒸汽機車。中國的電力牽引始於1906年的城市交通。鐵路幹線上的電力牽引則始建於50年代末期，供電網採用工頻交流單相電流制，電壓25kV。30年來，電力牽引在中國獲得了很大的發展，已從西北山區擴展到廣大的西南地區，今後將向沿海地區和運輸繁忙地區發展。

分類 用於實現電力牽引的機車或電動車輛種類很多。按用途可以分為幹線電力機車、工礦電力機車、電動車輛和能量儲存式電動車輛。幹線電力機車用於鐵路幹線上客運和貨運的牽引，它的功率大，速度較高，運行線路長，是電力牽引的基本形式。工礦電力機車則主要用於工礦區範圍內的運輸，其功率和速度相對較小。電動車輛本身不僅可以載客和運輸貨物，同時還可以牽引無動力的車輛，主要用於地下鐵道（見地鐵電動車輛）、城市交通（見電車）和城市近郊的客、貨運輸。能量儲存式電動車輛是利用蓄電池（見蓄電池電動車輛）、慣性飛輪等裝置，把取自電力系統的電能暫時儲存起來，在無電網地區作短途運行。

按使用電流制的不同電力牽引分為 3類。①直流電力牽引：主要有直接從電網取得電能的各種直流機車和電動車輛；②交-直流電力牽引：主要有從交流電網取得電能，再轉變為直流電加以應用的各種機車和電動車輛，這是目前世界各國應用的主要電力牽引方式；③交流電力牽引：應用交流電動機作為驅動力。這是一種先進的電力牽引方式，是電力牽引的發展方向。基本構成 電力牽引由供電、輸電、機車車輛三大部分組成。其中供電部分主要是牽引變電所。牽引變電所把從區域高壓電網中獲得的電能，經降低電壓後轉變為適於電力牽引的電能。輸電由沿鐵路線上空架設的接觸網實現，電能從機車頂部的受流器導入車體。對於電動車輛也有用沿線設置的第三軌輸電。電力機車或電動車輛由直流電動機或交流電動機驅動，車中設有多種電工設備，以保證多、快、好、省地完成牽引任務。

特點 電力牽引具有牽引力大、速度高、節省能量、無污染、低雜訊，促進沿路電氣化，以及旅客舒適、司機勞動條件好等特點。電力牽引是利用電力系統的電能作為動力，因此它的一次能源可以用煤炭、水或核能，經濟效益高。例如蒸汽牽引的熱效率約為7％,用火力發電的電力牽引平均熱效率約為26％，而用水力發電的電力牽引熱效率約為60～70％。電力機車和電動車輛可能達到的功率和速度也由於本身不必再帶有原動機而達到相當高的水平。例如，蒸汽機車單位功率重量約為 100～200kg／kW，電傳動內燃機車約為65～67kg/kW，而幹線電力機車僅有30kg/kW。電力機車的速度一般可達120～160km/h，試驗性區段可高達350km/h，甚至更高的速度，這是蒸汽牽引所無法相比的。由於電力牽引的能源直接來自強大的電網，因此電力機車比其他機車具有更大的功率和短期過載能力，這對重載牽引、通過長大的坡道和快速地起動都非常有利。電力牽引不僅對城市和沿途的污染很小，在穿越長隧道時，也沒有蒸汽機或內燃機牽引的那種煙塵。因此電力牽引雖然最初投資較大，仍是目前牽引動力的最佳方式。