世界电气化铁路125年的历程与未来10年的动向.PDF

世界电气化铁路 125年的历程与未来 10年的动向 一、 电气化铁路动力源的演变 1、 以电池为动力源的早期电气化铁路 1825 年英国发明家乔治．斯蒂芬逊发明了蒸汽机车开创了铁路运输事业。 1831 年英国物理学家 M.法拉第发现了电磁感生电流的原理．之后，许许多多 的科学家对用电能作为铁路运输的牵引动力进行了大量的研究。1934 年美国 炼铁工人托玛斯．达文波特利用电磁铁制作了一台往复式电动机，驱动车辆在 轨道上运行，供游人参观。1839 年，英国的罗伯特．戴维森在爱相丁堡—— 格拉斯哥铁路线上利用玻璃槽式电池作为动力源制作了一台 5t 重的电动车用 整流子式电动机驱动。1847 年，英国的摩西．格．法尔梅又研制了一台电磁 铁式电动车。后来美国的霍尔于 1850 年开始利用地面上的电源作动力源，经 轨道供电．驱动电动车组运行进行试验。上述这些方式无论是车辆上的还是地 面上的基本上都是利用电池作动力源，驱动车辆运行。 2、以直流电动机为动力源的先驱电气化铁路 1861 年．德国的维尔纳．冯．西门子利用电磁感应原理发明了发电机， 1866 年他又制造成功直流电动机从而开创了不用电池作动力源的新路。就这 样经过半个多世纪的努力．最后终于达到了实用的目的，这就是 1879 年 5 月 31 日在德国柏林举办的世界工业博览会上，由西门子和哈尔斯克公司展出的 世界上第一条电气化铁路。这条电气化铁路长 300m，线路呈椭圆形，轨距为 lm 在上面运行的电力机车重 954kg， 机车上装有 2.2kW 的串励式二极直流电动 机，由 125V 的外部直流电源，经由铺设在轨道中间的第三轨供电，以两条走 行轨作回路。它牵引 3 节敞开式“客车”，每节车上乘坐 6 名乘客，最高运行 时速达 13km，在 4 个月的展览期间共运送了 8 万多乘客。这条电气化铁路看 起来比今天的儿童铁路还小，但它却是世界电气化铁路的先驱。 3、以电车形式出现的电气化铁路 1881 年 5 月 12 日，西门子和哈尔斯克公司又在柏林近郊的利希特菲尔德 车站至军事学院间修建了一条 2.45km 长的有轨电车线路．这条线路采用 180V 直流电源，由两条彼此绝缘的轨道供电和作回路，并对外正式营业。同年，在 法国巴黎国际电工博览会上展出了一条 500m 长的由两条架空导线供电的电车 线路．这就为提高电压、采用大功率电动机创造了条件。这种电车形式的电气 化铁路的出现，很快就引起了西欧、美国、日本极大的兴趣，于是纷纷开始修 建电气化铁路。 4、直流电气化铁路 1893 年，瑞典在斯德哥尔摩以北 1km 长的区段内修建了一条 500V 的直流 电气化铁路，1895 年德国在法兰克福——奥芬巴赫 6km 长的区段内修建了一 条 600V 的直流电气化铁路，同年美国在巴尔的摩——俄亥俄 5.6km 长的隧道 区段修建了一条 675V 的直流电气化铁路。日本在京都的下京区 6.7km 长的区 段内修建了一条 500V 的直流电气化铁路。 5、三相交流电气化铁路 1898 年德国在什塔特——埃格里堡，1899 年瑞士在泽巴哈——维提金， 1902 年意大利在互尔切里纳还先后修建了三相交流电气化铁路。这些电气化 铁路大都是采用低压直流和三相交流供电，而且又都是修建在城市近郊线路 上， 后来， 随着工业的发展才逐渐发展到城市之间和运输繁忙的干线铁路上来。 二、电气化铁路电流制式的演变 在整个电气化铁路的发展过程中牵引供电的电流制式经历了由低压直 流、三相交流、单相低频交流到单相工频交流的演变过程。1900 年一 1915 年， 在电气化铁路发展的第一阶段，各国铁路主要采用 500-750V 的直流制；1915 年—1930 年．各国铁路开始采用 11kV、15kV 的 16 2/3 Hz、25 Hz 单相低频 交流制和 1.2 kV、1.5 kV 的直流制，有一些国家还采用了 3.6 kV 的使用异步 牵引电动机的三相交流制；1930 年一 1950 年，除继续采用单相低频交流制和 1.5kV 的直流制外，还采用了 3kV 的直流制。 1932 年匈牙利在布达佩斯——黑基也什霍洛姆铁路上第一次采用了 16kV 的单相工频交流制电力牵引，1950 年，法国在埃克斯．累．班——里亚罗什 休尔伏龙区段试建了一条 25 kV 的单相工频交流电气化铁路。1954 年日本在 仙山——松岛试建了一