軌道交通的供電方式採用第三軌或接觸網的優劣是什麼?

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最近思考比較常見的兩種軌道交通常見供電方式的優劣:

  • 接觸網:分為柔式接觸網和剛式接觸網。在很多城市大量使用,但是維修不便,容易受到極端天氣影響。
  • 第三軌:按授流方式分成上部授流、下部授流和中部授流。地面段採用第三軌更加美觀。卻容易受到異物、積水的損壞。且有覆蓋盲區。

請大家一起探討,留下答案。

修改說明

因為跨坐式單軌是軌道交通方式,而第三軌、接觸網是軌道交通的常見供電方式,不屬於可以並列比較的項目。目前可見的所有答案也僅比較了第三軌、接觸網兩種供電方式,故刪去跨坐式單軌

題主補充說明:我當然知道第三軌、接觸網和跨座式的關係。提這個問題主要是想從列車運力,車廂界限,運行速度等方面來探討。

原題目:第三軌、接觸網和跨座式單軌的優劣?

補充說明:最近思考比較常見的三種軌交方式的優劣:

接觸網:大批量使用,但是維修不便,容易受到極端天氣影響。

第三軌:地面段採用第三軌更加美觀。卻容易受到異物、積水的損壞。且有覆蓋盲區。

跨座式:曲線半徑小,加速快,爬坡快。但載客量十分有限。

請大家一起探討,留下答案。


前兩個是供電方式,最後一個。。。我還是忽略吧。

事實上地鐵主流的供電方式有三種:接觸網、第三軌、剛性接觸網

接觸網就是和大鐵一樣的接觸網,不過地鐵一般採用的是直流供電,所以使用的是直流接觸網,和國鐵的交流接觸網不一樣的是直流網的導線是兩根,因為電流較大的緣故。

接觸網在地鐵中使用的主要問題是地鐵隧道凈高低,大鐵接觸網高度在5-7米之間,地鐵隧道高度一般4-5米多些,這裡面還要布置接觸網支架等設備,所以實際運行的時候,受電弓是被壓得很低運行的。但是因為受電弓還要適配地面使用的情況,彈簧必須提供足夠的升力去壓住接觸網,所以在隧道內受電弓的升力就會非常高。而接觸網是的導線是銅線,在這種情況下就容易被受電弓刮壞。上海廣州地鐵早期線路採用的貌似是接觸網。

我好不容易找到一張廣州地鐵的照片

剛性接觸網是為了解決普通接觸網的問題產生的,有兩種。剛性接觸網是將導線嵌入一根稱作匯流排的支架上然後安裝到隧道裡面的。主要克服的問題就是前面普接觸網的問題。

第三軌是比較原始的方式,因為最初的電力火車就是以第三軌方式供電的。第三軌本身又是一個很含糊的稱呼,因為按照集電靴和供電軌之間的位置關係,分為上取電,側取電以及下取電。國內的地鐵採用第三軌的好像都是下取電的,然後再供電軌外面罩上保護罩,相對來說危險係數比較低。而巴黎地鐵的第三軌用的就是最暴力的上取電方式,丟張圖感受下。

第三軌除了相對來說比較危險外(其實只是對人類危險,巴黎的老鼠們也沒因為第三軌被滅絕了),主要存在三大問題

1. 對維護不便(車和軌道皆是)

2. 阻力較大

3. 道岔區段需要斷電但是優點也是有的,就是需要的隧道截面比較小。


目前軌道交通採用的供電方式主要有三種:

—架空柔性接觸網

—架空剛性接觸網

—接觸軌(第三軌)

—其他(比較小眾,這裡不討論了)

先上圖吧

下面說說優缺點

—架空柔性:優點,彈性好、服貼、所以弓網關係好,可以支持高速運行,所以運行速度快的線路基本都是架空柔性網,這個優點是比擬不了的。缺點,結構複雜,還有就是容易斷...,接觸網短線不是小事,畢竟斷了必然會中斷行車,搞地鐵的一年碰上斷一次就受不了。所以現在柔性網在地鐵新建線路上已經不用了,既有的也會逐步改造成剛性,目前大鐵路特別是高鐵上還在大量使用。

—架空剛性:優點,穩定性好不容易斷,維護也簡單一些。缺點,彈性不好,告訴運行時弓網關係不良,容易出現拉弧等問題,還有就是由於比較硬所以接觸線磨損比較快,一兩年就要更換,由於比較硬絕緣子故障也較多。剛性網比較適應地鐵的低速、大密度、穩定性高的要求,目前在地鐵里是主流。

—接觸軌:優點,穩定性好、對地絕緣性能好(那麼大的爬距在那裡放著呢)、電導率高(截面棉結那麼大放著呢)、對隧道的限界要求小(這直接就是省錢,隧道直徑大20公分那就無數的錢出去了...)、穩定耐磨不用經常換、露天線路的景觀好(答主表示很無語,但是這個確實是決策的一依據之一)。缺點,由於是在低位供電做檢修人員的威脅較大,所以每次有人進入線路都需要停電接地(這是很大的工作量,特別是涉及安全不容有失的情況下)、斷口太多導致正極電纜太多且都在地上帶來很大風險。優點缺點一樣明顯,優點是那麼喜人、缺點又是那麼討厭,讓人難以選擇啊。

以上討論主要局限在城市軌道交通範疇內。城市軌道交通的供電的最重要的特點是大部分採用直流供電,而國鐵、高鐵全是交流供電(不然兩公里一個變電所簡直讓人想死啊)。這兩類鐵路對輸變電、供電的要求天差地別,答主也不是學供電專業的,最近接觸了一些,不多講了。


私以為這三者在一起討論不合適

接觸網和第三軌屬於電氣化軌道的供電方式

跨越式單軌是一種軌道形式

把跨座式單軌和傳統地鐵/輕軌ABC型車,有軌電車,中低速磁懸浮放在一起討論更合適吧?


庫爾同學已經說了這三個放在一起不合適。 我進一步闡明一下吧。

1、接觸網和第三軌供電是機車供電形式

2、跨座式單軌是一種軌道制式包括車輛和土木工程

3、跨座式單軌的供電模式可以算作接觸網的一種,正確叫法是:「軌道梁側面剛性接觸懸掛方式」。通俗一點就是把掛在機車上方的接觸網放到了軌道梁側面。

關於供電方式不太同意jiang(原諒我對英文記不住)的分類。個人認為是兩大類。

1、接觸網:細分為剛性和柔性等

架空接觸網可細分為a簡單懸掛b鏈性懸掛c剛性懸掛

2、接觸軌(第三軌供電)

細分為上下側接觸式三種

所以建議修改問題。

不過如果問第三軌和接觸網優缺點可以直接看文獻的。

跨座式單軌側面懸掛接觸網優點:安全可靠、維修簡便、維修成本低。

具體能力有限手機打字不便,隨後再補充。


題主把跨座式單軌也摻和進來了,已經有很多人吐槽了,我就不多說了,下面還是主要對比一下接觸網和第三軌。

已經有很多人說得很好,第三軌優點是限界,接觸網優點是安全性。

為啥限界對於地鐵很重要呢?因為地下工程每一米每一寸都是錢啊。所以隧道截面能做小就做小。上張圖大家直觀感受下:

圖片來源:"Why London Underground is nicknamed The Tube" by SPSmiler - Own work. Licensed under Public Domain via Commons - File:Why London Underground is nicknamed The Tube.jpg

第三軌的集電靴一般就位於轉向架側面或者列車底部,基本不需要額外的限界空間。下圖所示為上一代北京地鐵1號線「悶罐車」的集電靴,圖片攝於中國鐵道博物館北京東郊分館。

不知道第三軌長啥樣的,下圖是北京地鐵13號線的圖片,攝於望京附近某天橋,中間銀白色防護罩下面就是第三軌:

缺點嘛,第一,阻力大,噪音大,相信大家都聽到過北京地鐵轉彎時滋滋滋的刺耳的聲音;第二,道岔區段需要斷電,可以看下面第一張圖,攝於北京地鐵13號線望京西站;第三,安全性,尤其是遇到平交道口的時候,北京地鐵沒有平交道口,但是我在紐約Long Island Line上遇到過,圖片拍攝得匆忙不是很清晰,但是仔細分辨的話能夠看出是平交道口。

接觸網嘛,最主要的就是限界的需求大。另外 @Enzo Jiang還提到了受電弓上的壓力的事情,我之前也不知道,學習了。下面是北京地鐵6號線某一站的照片(車公庄或者草房,我記不清了),隔著屏蔽門拍的,但是接觸網仍然清晰可見

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自從北京地鐵漲價了以後,在地鐵里一獃獃一天,不停拍照片的好日子一去不復返了呀。


英國南方地區的鐵路,包括去朴茨茅斯的西南幹線,去布萊頓的線路,以及肯特郡的線路。都是第三軌供電,這也和歷史原因有關。因為以前的南方鐵路公司(SR)早在20世紀20年代就開始了電氣化~不是現在意義上的。也就是第三軌供電,也有一個原因是節省成本。畢竟電氣化從測量電杆間距到再到架網,都需要耗費大量的人力物力財力以及時間。


參考書籍:1、 電氣化鐵道接觸網【德】(規劃、設計、施工實用全書)2004.11.25

http://pan.baidu.com/s/1kVCuzrD

2、董昭德 接觸網工程與設計 西南交通大學 2014.2

3、於萬聚 高速電氣化鐵路接觸網 西南交通大學 2003


三軌對觸網,很多優缺點前面各位都說了,但似乎是缺了一點點。三軌怕水淹,觸網怕大風。上海地鐵城區基本都是地下線,不存在大風,故多用接觸網;但 16 號線,特別是臨港新城離海太近,海風強勁,又存在颱風威脅,因此第三軌成為更合適的方案


第一次在知乎上發言,很緊張有木有。

作為接觸網專業出身,看了上面各位的解答,@lei xi童鞋的回答基本上比較全面闡述了柔性接觸網、剛性接觸網和第三軌的優缺點了,如果@lei xi童鞋是羊城的,我大概知道是哪位了,作為線路專業的童鞋,對接觸網能有這麼深的認識,在下的景仰猶如滔滔江水連綿不絕。

有童鞋說隧道內柔性接觸網受電弓壓力會很大,這個說法是錯誤的。受電弓的靜壓力是恆定的,在其工作範圍內不會因為工作高度的變化而變化。當然,工作高度不同,高速運動下受空氣動力影響肯定會有區別,這個就是弓網關係的範疇了。

另外三軌怕水,接觸網怕風的說法也有失偏頗。實際上第三軌絕緣支架的爬距比接觸網絕緣子的爬距還大,除非整體被水浸,不然下雨導致絕緣擊穿是基本不可能出現的情形。接觸網在設計時會根據當地歷年的氣候條件(溫度、濕度、風力等等)綜合考慮其懸掛類型、接觸線截面、線索張力以及導高、拉出值等參數,大風天氣確保接觸網的穩定性是必須考慮的問題。


先佔個地方,回來補充答案。

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一年半之後,我又回來了,終於在評論區的提醒下趕緊過來更新答案。

其實也不是懶於更新,作為一名地鐵供電工人,平時真的很忙。忙什麼呢,設備的維護保養,技術手冊的修編評審,工區的日常管理,新線建設的跟進,日常安全作業的相關工作,最近又是各種保障,真的是頭都大了。不過還好,忙裡偷閒,趕緊來更新一下答案,不然真的就要被遺忘了。

大致看了一下大家的答案,寫的真心不錯,從技術角度都回答了大家想要的答案,圖文並茂,應該很好理解。我就不從技術角度展開說了,就從我們維護的角度出發吧。

作為一名供電工,第三軌和接觸網很重要,因為,這是直接影響電客車運行的最直接的方式。什麼意思呢,電客車在隧道里行走,第三軌和接觸網給電客車供電,只有這一種方式,沒有其他方式了,一旦第三軌或者接觸網故障,電客車就沒電了,沒辦法行走了,這在運營單位是非常嚴重的事故!是堅決要杜絕發生的。

那麼怎麼杜絕呢,就需要維護啦。

首先說一下第三軌。第三軌分為上部受電方式和下部受電方式,其實就是電客車的受電靴與第三軌接觸面是在第三軌的上面還是下面,受電靴與第三軌的接觸面是在第三軌上面就叫上部受電,反之就是下部受電。這兩種維護的方式也有不同,一般下部受電會更好一些,因為在冬天的時候,地麵線路的第三軌如果是上部受電,就會受到雨雪天氣的影響,尤其在北方地區,冰雪天氣較多,上部受電的接觸面會有冰雪積累,會給運營造成影響,所以在上部受電的第三軌上面都會有防護罩。而這個防護罩,天天在風吹日晒雨淋,防護罩的材料一般是塑料纖維製品或者玻璃纖維製品,需要定期更換,這就給日常維護帶來作業量。

第三軌的一般距離地面和軌道面較低,一般15--20cm,由於距離較小,第三軌的電壓一般都不高,標準設計第三軌的供電電壓為DC750V,實際值大約為825V左右,電壓的限制直接影響了電客車的動力。第三軌的電客車一般最高時速不超過80公里/小時,一般開起來都不會超過50公里/小時。有人說地鐵每一站的距離都不遠,不需要這麼快的速度。這就不對了,為什麼呢,我們先要了解一下地鐵供電系統。

稍微展開一下說一下地鐵的供電系統,電客車用的電是直流電,直流電是不能直接產生的,需要整流,每一個車站裡都有一座共車站用電和電客車直流用電的變電所,是的,每一個車站。這些變電所分為三種,牽引降壓混合變電所,降壓變電所,跟隨變電所(這裡不講)。牽引降壓混合變電所就是指這個站變電所既有給電客車供電的直流系統供電設備,又有給車站用電的降壓系統供電設備,而降壓變電所只有給車站用電的降壓系統供電設備。建造安裝這些設備需要投入大量資金,就需要合理設置變電所的位置與距離,也就是車站的距離。牽引降壓混合變電所設置的多,花的錢就多,而第三軌的電壓等級較低,一個牽引降壓混合變電所無法支持電客車跑較遠的距離(一般750v電壓等級供電距離約2公里),可以說第三軌的電壓等級直接限制了牽引降壓混合變電所的設置數量,而牽引降壓混合變電所設置越多,投資越多。

再說說第三軌的維護,第三軌的材料一般為鋼鋁複合材料,這種材料材質較鋼輕,質地硬,耐磨損,導電率好,比較適合做需要磨損又要求導電良好的第三軌,而且這種材料一般維護也較便捷,日常的巡視即可滿足,廠家稱這種第三軌25年免維護,一般運營的做法是10年一大修,可以說是比較好的材料。但是這種材料有一個不好的地方,合成工藝難,聽說我國現在的鋼鋁複合材料有製造出的,但是質量比不上國外的,第三軌材料也就比較貴了。

再有,就是之前說的,第三軌距離地面軌面較近,容易出現短路情況。曾經有一次,隧道內的牆壁上的一塊扁鋼因過車震動,掉落搭接在第三軌上,造成了第三軌永久性短路,電客車失電,電客車趴窩在區間內,造成停運2小時,區間疏散乘客。對運營單位來說,這是非常嚴重的事件。

總結一下第三軌:1、維護便捷。2、受電面的方式會受到天氣影響。3、第三軌電壓等級較低,影響牽引降壓混合變電所設置數量,導致建設和運營的投資加大。4、第三軌材料較貴,合成工藝難。

下面說一下接觸網,接觸網這種工藝,自從日本人發明之後,被我國引進吸收,並大力發展,如今技術已成熟,應用範圍很廣,高鐵,鋪鐵,地鐵,輕軌,大部分都在使用,而且新建地鐵線路也是以接觸網制式較多,可見接觸網有很大的應用空間。

接觸網分為剛性接觸網和柔性接觸網,這裡就不展開介紹了。

首先說一下接觸網的電壓等級,接觸網由於安裝在隧道頂部,且使用的接觸線為銅銀合金,導電率遠遠好於鋼鋁複合材料,其電壓等級一般為DC1500V(鐵路接觸網電壓等級為AC27.5kv),電壓增大,電客車的動力就增大,運力就增強,供電距離就遠一些(一般1500V電壓等級供電距離為2-3公里,4公里也是不在話下的)。牽引降壓混合變電所的數量相對第三軌較少。

接觸網的維護是比較繁瑣的。剛性接觸網和柔性接觸網的零部件很多,柔性更多,日常的維護主要包括零部件、螺栓的緊固,接觸線導高和拉出值的測量及校準,接觸線的磨損檢測(銅銀合金的接觸線比鋼鋁複合材料耐磨損度低),接觸網和軌道的關係調整(接觸網受軌道的影響較大,軌道調整,接觸網也要調整),接觸網的中修,大修(一般6年就需要大修一次,更換接觸線),柔性接觸網的維護更加複雜,AB值的調整,接觸線的垂度,分段絕緣器的維護,避雷器的維護,接觸線線夾的緊固調整,真的是太多了。從人力配置上看,第三軌日常人力維護很少,而接觸網一次普通的巡視作業就需要至少5個人,緊固測試作業人數就更多了,這大大增加了人力成本。

那為什麼還要大規模上接觸網呢?因為接觸網相對安全,運力大,速度快,可靠性高。安全這方面,如果有人同時掉進隧道內,接觸網一般距離軌面的高度是4050mm,也就是4米,而第三軌就在你腳邊,人隨時有觸電危險,接觸網就不存在這種危險。運力方面,由於電壓升高,電客車可以採用更大功率的牽引電機,動力更足,速度也就更快。接觸網一般在隧道頂部,日常維護到位的話,周圍很少有能影響到接觸網運行的東西(對比扁鋼造成第三軌永久性短路),可靠性高。但是也有例外,就是接觸網怕隧道頂漏水,尤其是正上方漏水。這也是新線建設期接觸網重點關注的建設點。

還有一點需要說明,接觸網也是容易受到天氣影響的,尤其是地麵線路,比如大風天氣,雨雪天氣,異物搭接等。這種事情發生的比例高於第三軌。

總結一下接觸網:1、維護繁瑣(但給國內可以提供大量就業崗位)。2、更容易受到天氣影響。3、電壓等級高。4、牽引降壓混合變電所設置數量較少。5、相對於人來說,更安全更可靠。

目前上海、廣州、深圳等地鐵發達城市普遍都採用了接觸網的制式,但是北京地鐵目前只有6號線採用接觸網方式供電,其餘均是第三軌,相對而言,第三軌的維護量真的比接觸網小太多了,這也許就是北京多數採用第三軌的原因吧。

不管是接觸網還是第三軌,都有其獨特的特點,都有適合的地方,只要因地制宜,發揮的作用都是很大的。

說的比較雜,有些東西沒有展開說,希望能對你有所幫助。


第三軌優點美 接觸網缺點丑 這個怎麼沒人說


第三軌供電優點:美觀,一般直流DC750,DC1500

也有但用的比較少;缺點:1、地鐵車輛當天運行完畢後需要等待幾個小時的電流放散,之後方可進入軌行區檢修2、在車輛段一般要設置成環的燈泡線,局部需要設置行人通道,穿越區涉及觸電危險。

接觸網的缺點:1、不美觀,尤其在高架線外露部分2、對隧道的限界要求相對更嚴格3、隧道內安裝在管片上,對結構有一定的損傷。 優點:檢修方便,技術成熟,造價低。


接觸網有一個比較常見的問題就是受電弓彈震,因為受電弓在與接觸網接觸且高速移動時會讓接觸網有震動,當然受電弓設計了一定的接觸壓力保證與電網接觸,但是仍然有可能會發生受電弓與接觸網脫開的情況,此時就會引起列車高壓部分的涌流,嚴重的可能引起高速斷路器,也就是一個超級大空開的跳斷,而三軌供電的話由於集電靴數量比較多,即使有斷開,也比較難造成高速斷路器跳斷。當然,三軌供電也同時會形成比較多的斷電區,而且在列檢庫內三軌供電方式的列車列檢的安全程序也要多些,要麻煩些。


個人覺得,應該結合具體線路工程條件談何種授流方式更為適宜。以城市軌道交通的速度目標值及靈活多變的特點等來看,幾種授流方式短期內仍會各具市場


國內某些領導覺得三軌美觀 所以你懂的


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