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我国高铁的时速往往能达到300km/h,运行速度这么快,是怎么供电的呢?还有高铁头顶上密密麻麻的电线,在常年累月的高速摩擦下,会不会发生断裂呢?
人们在日常生活中,依旧习惯:坐火车的叫法。是因为一开始的火车是烧煤的,确实要点火烧锅炉产生水蒸气。但是现在,即便是绿皮火车,也有很多是用电了。高铁自然也是使用电力驱动的。而且,所用的电并不是高铁自身携带的。所以你才看到每隔一段车厢,高铁上就会举起一个受电弓,和上面负责供电的输电线接触以后,就能连通电路了。而且受电弓会适当网上顶着电线,因为一旦不接触整个高铁就断电了,非常危险。那么这个电线常年累月接受摩擦,这个电线为什么磨不断呢?
首先,这种电线的材质确实很耐磨的。而且电线的摩擦时间也不长,虽然电线随时都在和高铁的受电弓接触,但对于每一小段电线来说却不是,每一小段只和受电弓磨损很短的时间,所以电线是比较耐用的。与其担心电线磨损,倒不如去担心时时刻刻都在磨损的受电弓。
第二,摩擦的方向问题。受电弓摩擦电线,是平行于电线延伸方向的。这样的磨损会让电线越来越细,但不会让电线突然断掉,所以配合耐磨材料,一条电线能用很长时间。
第三,高铁在深夜和凌晨是没有车次的。这是因为它们都在检修。因为高铁运行速度很快,一个小毛病可能就会发生大事故。所以每天运行完毕,到了深夜,即使不赚钱也要检修。并且第一趟高铁不载客空车运行,就是为了检测高铁自己和铁路线路上的故障。这时候一旦发现电线有什么问题,就会及时处理。保证安全。
最后来说一说受电弓。前面提到,每一段电线摩擦的时间很短。但是受电弓却时刻在摩擦。所以不能只担心电线会不会断,受电弓也要看一看吧。其实也有两大措施,保护受电弓。
第一,高铁的受电弓材料是一种既顺滑又耐磨的特制石墨板,这是考虑到石墨就有良好的导电性,还有较好的润滑性能。并且每一个石墨板都有一定厚度,从而保证受电弓使用的时间更长。即便是磨损到一定程度,仅仅只需要更换与高压导线接触的石墨就可以了,而受电弓的磨损非常小。并且这样设计,还可以防止在300km/h的高速下,摩擦出电火花。
其次,如果有的朋友细心观察就会发现,电线并不是直直的和铁轨平行,而是会左右不停地摆动,一会在左边,一会又跑到右边去了。这样可以一碗水端平,让石墨板均匀磨损。防止出现一个地方已经快磨完了,别的地方还没磨损的情况。
所以,高铁的电线和受电弓是非常坚挺的。退一步讲,就算电线突然断掉,动车也失去动力。也会呼叫控制中心,及时调度所有列车,避免发生事故。
不过话说回来,其实受电弓和电线这一对,和车轮铁轨的情况十分相似。车轮和受电弓一样时刻都在磨损。电线和铁轨一样,每一段的磨损时间很短。所以不停在磨损的车轮会被制造的会更耐磨一些。
并且这两对都担负了非常重要的任务。车轮自然不用多说。铁轨的铺设也是有细节的。日常生活中,大家都经历过,如果我们坐车向右转弯,那么会把你向左甩。高铁也是这样,所以高铁向右转弯时,会被向左甩,这时车轮就会向右挤压铁轨,加剧磨损。所以,向左转弯的铁轨,右侧轨道会高一些,让车身向左稍微倾斜。经过严格计算,这两种状态正好相互抵消。你就感到平稳。而高铁驾驶员则要在转向时尽量保持整个计算出来的速度。
而受电弓和电线也是一个复杂系统的组成部分,首先国家供电系统的110KV三相电网经过变压器转变为27.5kV交流电施加在电线上,最后因为电线的电阻损耗,实际给到受电弓的电压不低于25kV。然后经过逆变器转变为直流电。而后根据需求,转变为不同电压的交流或者直流电,来驱动列车或者给车厢供电。就是靠这些系统的通力配合,我们的高铁能跑出最高400多千米每小时的速度
我们在长时间的发展过程中,逐步总结出了中国自己的标准。而现在这一套关于高铁的标准正在走向世界。不仅如此,我们国家还在研发更加黑科技的磁悬浮列车。不仅速度更快而且有望消除摩擦这个困扰我们很久的问题。
首先,磁悬浮列车的原理很简单。就是利用磁铁同性相斥让列车悬浮,不过列车和轨道上的都是电磁铁,需要通电就是了。这样就可以避免车轮和轨道的摩擦了。不过这样还不够,因为这只是让列车浮起来。
这样和铁轨的摩擦是没了。但是空气阻力又变成了一个难题。因为阻力和速度的平方成正比。所以速度变为原来的两倍,空气阻力就是原来的四倍。所以速度一旦上来了,空气阻力就不能再简单通过流线型车体来解决了。于是,诞生了两种解决办法。
1.列车轨道做成密封的。抽成真空。即使抽不成真空,也要尽量抽走空气。空气阻力?没空气哪来的阻力。但是这样成本巨大,光是这样一个密闭的隧道就造价不菲。别说还有车和轨道了。
2.让空气和列车保持速度一致,没有相对运动何谈空气阻力?可是这里有一个关键问题,不是这个轨道内所有列车运动速度都一样,气流速度应该定多少。甚至有些车是在反向运行的。对这辆车是没有阻力了,对于反向运行的那一辆来说阻力反而比不吹气更大了。
所以再三衡量,还是抽气法比较靠谱,而且你可以不全抽么,找一个阻力和成本的平衡点。我国目前的磁悬浮列车计划走的就是这条路。一旦实现,有望让磁悬浮列车的速度达到1000公里每小时,比一般的亚音速客机还要快。
我们也期待这一天早日到来,让我国的科技水平更上一层楼。
2、高铁是怎么运行的,图文说明高铁是怎样供电的
为了推动国内交通基础设施的建设,中国工程人员建成了全世界范围运营里程最长的高铁系统,总里程达到4万公里,并且由于技术方面的先进性,中国高铁运营时速高达350公里,那么很多人可能会产生一个疑问:它在运行中该如何供电?难道是携带电池来供电?
图片为高铁
其实是利用特殊的供电网络提供,中国做法令老外佩服,那么每小时耗电多少?答案是每小时9600度,相当于耗掉一个家庭四五年所用的电,供电网在其中起到的作用不可小视,,中国高铁是指中国境内建成使用的高速铁路,是当代中国重要的一类交通基础设施。
图片为高铁
高铁所用的电并不是高铁自身携带的,在我们乘坐高铁时,我们都会看到高铁的车厢顶上就有一个接收供电的,在高铁运行铁道上会有很多密密麻麻的路线,也就是高铁受电弓与电线摩擦来供电给高铁列车,受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备,安装在机车或动车车顶上,一旦不接触电线,整个高铁都会断电,也可能会带来安全隐患,那么电线与受电弓经常接触摩擦为什么不会断呢?
图为高铁
这种电线的材质是很耐磨的,而且与电线的摩擦时间也不长,虽然随时都在受电弓摩擦,为了避免损耗,受电弓和接触网上相互接触摩擦的部位(滑板)就必须使用高硬度的耐磨并且导电的材料来制作。所以这个电线的材质是很耐用的。
图片为高铁
时时刻刻在受磨损的受电弓,受电弓在摩擦电线是平行于电线延伸的方向,然而电线也会越磨越细,但不会突然发生断掉现象,所以在配合耐磨的材料,一条电线也能用很长时间。
图片为高铁
每一条电线摩擦很短,而受电弓时刻都在摩擦,保护受电弓,首先是材料问题,高铁受电弓是用一种顺滑又耐磨的特质石墨板制成的,考虑到石墨有很好的导电性,还有较好的润滑性能,并且每个石墨板都会有一定的厚度,从而保证受电弓的使用时间更长,然而也会定期检查更换。
电线为了更好的均匀摩擦,并不是直直的与铁道平行,因为防止在摩擦的过程中出现一面已经磨完了,其他地方还没磨到的情况,所以高铁的电线和受电弓没有我们想象的这么简单。
图为高铁
为了更安全运行,高铁在凌晨不会有车次行驶,因为他们会在这段时间里会有专业人员去检修,高铁的运行速度很快,一到出现问题可能就会发生事故,所以在每天运行完毕,都会有专业人去检修,并且每天的第一躺高铁是不载乘客的,目的就是检测高铁和铁路是否有故障,一旦发现问题,就会及时处理,保证出行安全。
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