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第三轨供电

電氣化鐵路的導線類型之一
（重定向自軌道供電）
提示：此条目页的主题不是轨道电路。

第三轨供电，是电气化铁路的受流形式之一，该供电系统不同于铁道运输中架设输电网的模式，减少了轨道上方空间及两侧空间的占用，常见于封闭型轨道交通，如地铁线路或市内交通系统，亦偶见于部分城际铁路路网。

轨道供电模组示意图。图示1：保护壳；2：带电触轨；3：绝缘器；4：枕木；5：普通路轨

概要 编辑

第三轨供电系统是一种铁路受流方法。顾名思义，第三轨供电的概念就是在列车行走的两条路轨以外，再加上一至两条导电轨，导电轨通常设于两轨之间或外侧；同时在动车组或机车上装设集电装置，以接触导电轨并滑行。这种集电装置因为类似靴子形状，因此被称为“shoe”，中译为“集电靴（英语：Third_rail#Shoe_contact）”。

由于电流制式需同时具备送电与回流才能完成回路，因此必须有回流轨的设置。在钢轨系统中，可以利用路轨送回电流，而无需另外设置另一回流轨；但在单轨铁路或胶轮路轨系统，由于电流无法透过路轨回流，只能另外增设轨道作为回流轨。但独立设置回流轨的方式，意外地提高系统可靠性与降低对信号系统的干扰，让某些纯钢轨系统也建置独立的回流轨（如伦敦地铁）。

德国的西门子公司于1879年的柏林博览会展示了一列从第三轨取电的概念车。此后许多铁路和轨道系统均装设导电轨，提供铁路电力。位于伦敦的第一条电气化地铁在1890年开通时采用第三轨供电方式。

优点 编辑

  • 带电轨的结构简单，无需大量的悬吊结构，因而建设成本比架空接触网低，是很多轨道交通受流系统没有转用接触网的主因。
  • 天灾对带电轨的影响较接触网少（除非洪水泛滥或结冰）。
  • 净空较小的隧道，安装带电轨比接触网更适合。
  • 用带电轨比接触网较不阻碍视线，尤其在注重景观而且非地下化路段的情况下。

缺点 编辑

 
伦敦斯坦斯特德机场捷运系统的三相交流接触轨
 
第三轨供电的电弧（伦敦地铁）
  • 带电轨道构成触电危险：如果有人企图横过路轨就容易因踏在带电轨道上而触电致死。北京地铁就曾经发生有人堕轨后触电的个案。而台北捷运淡水线即有平面第三轨供电路段，为防止民众误踏而加设严密的铁丝网，而因此大多用在有专用路权的封闭式线路上。
  • 电压问题：带电轨道的电压不能太高，否则会在路轨间形成电弧。由于电流较大，故此每隔一小段便要设立一个电站，以确保电力供应稳定。但这样也加重了成本，因此只适合用在短里程的地下铁或都市内的轨道运输。另外，电压问题亦使高速列车和货运列车不适合行走于第三轨供电系统铁道，故一般速度较低、载重较小的列车（亦即通常用于大众运输的一类列车）较适合使用第三轨供电系统。不过英国南部的国铁电气化区段却大规模地采用第三轨供电。
  • 第三轨供电系统的电压较接触网系统为小。接触网一般能提供15或25kV交流电，但第三轨系统最多只能提供约1500V的直流电（也有采用低压交流电的例子：如AC 600V）。
  • 电流流失：由于带电轨道接近地面，故有时电流流失到地面。一些带电轨道会加上铝条以减少电流流失（因为铝的传电能力比钢为佳）。然而，由于铝对热力的膨胀反应与钢有所不同，为避免损毁带电轨，带电轨的两旁都必须有钢条栓紧。
  • 限速：由于集电靴在高速之下难以准确地抓紧带电轨，故采用第三轨供电系统的铁路限速不能太高。现时采用第三轨供电系统的铁路最高速度均不超过160km/h。
  • 缝隙问题：在转辙器、铁路道口等处，带电轨都必须留下空隙以容许其他路轨穿越其间。一般来说，使用第三轨供电的列车都是动车组，列车一定拥有多于一个集电靴，所以空隙不会构成问题。但在某些情况下，列车仍有可能因为全部的集电靴都在空隙之中，无法取得电力而不能行动。这时列车需要由其他机车推动、接驳紧急用电缆到最近的带电路轨上、或加装架空接触网并因此改用受电弓，以取得动力。例如天津地铁1号线，当列车下行往双林方向快到海光寺时，因道岔过长造成集电靴无法接触到带电轨，所以列车均会跳电10至30秒，跳电时紧急电源只会支持一小部分照明系统和行控系统。由于这些事故多于繁忙的互通立交发生，故通常都会导致严重的挤塞及延误。或广州地铁使用第三轨供电的线路，在一些铁路道口处由于经常发生列车在空隙处无法从第三轨取电，而在相应位置加装架空接触网和车辆加装受电弓，来允许在空隙位临时升弓取电行驶。

其他相关资料 编辑

APS系统 编辑

 
波尔多轻轨所采用的APS系统，受流轨位于两条路轨的中间

APS，法文全称为“Alimentation par Sol”，英文又称为“Ground-level power supply”或“Surface current collection”，是一种创新的第三轨供电方式，于2003年启用的波尔多动车组首先采用此系统。APS系统的受流轨在外观上像是两条金属片镶在一长条绝缘片上，当列车行驶时，列车的信号感应装置会侦测并传递信号给该区段的受流轨，此时在列车中间下方的受流轨才会依信号向与集电靴的接触点提供电源；因此未有与列车集电靴接触的受流轨并不会带电，一般情况下行人、动物、车辆通过的时候不会有触电的危险[1][2]。APS系统大幅提高了安全性，但更换受流轨时必须将路面封闭，带来不便。此系统也不适用于多雨地带。[3]。

除了波尔多，于2011年启用的昂热和汉斯的有轨电车系统、奥尔良轻轨B线（法语：Ligne B du tramway d'Orléans）、迪拜有轨电车与珠海有轨电车也都采用APS系统。

参见：en:Ground-level power supply

混合受流 编辑

 
阿什福德国际车站的混合受流路段
 
左边为交流25kV50Hz接触网受流的英国1号高速铁路，右边为直流750V第三轨供电的既有线

有些铁路线是第三轨供电和接触网两种路段组合而成。行走这些铁路线的列车须同时能够从两种受流系统取电。此情况在铁路线延伸或两条原本使用不同受流系统的线路连结时均可能出现，日本信越本线横川站 - 轻井泽站间（碓冰峠，此字同"岭"）的ED42曾经使用过此种方法；而广州地铁4、5、6、14、21号线、深圳地铁6号线、上海轨道交通16号线、东莞轨道交通1号线（在建；仅限开通首两年），以及波士顿地铁蓝线，是少数采用混合受流的第三轨地铁系统。其中珠海动车组、广州地铁4、5．6、14、21号线、深圳地铁6号线、上海轨道交通16号线车辆段使用接触网受流，正线采用第三轨供电（二者均为1500伏特直流电）；而波士顿地铁蓝线则隧道采用第三轨供电，高架及地面段采用接触网受流；东莞轨道交通1号线则于正线采用接触网受流，而经由共用的深圳地铁6号线正线进出临时配属的长圳车辆段时改用第三轨供电。

在英国南部，由于需接驳DC750V第三轨供电和AC25kV接触网受流的路段，故混合受流的路段很普遍。而提供行驶于1号高速铁路的英国铁路395型电力动车组与欧洲之星列车英国铁路373型电力动车组是全球少数款采用混合受流的高铁列车（但使用集电靴时速度限于160km/h）。

实例 编辑

绝大部分的胶轮路轨系统、单轨铁路及以下列表

中国大陆 编辑

港澳 编辑

韩国 编辑

日本 编辑

台湾 编辑

泰国 编辑

马来西亚 编辑

新加坡 编辑

欧美 编辑

参考文献 编辑

  1. ^ [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆） 于新源（民93）。考察法国轻轨系统报告。中华技术，64。
  2. ^ [2] （页面存档备份，存于互联网档案馆） 王丽丽（2004）。法国波尔多试验轻轨路面供电系统。现代城市轨道交通，2004 (3)。
  3. ^ 珠海有軌電車1號線拆不拆？. 珠江晚报. [2021-02-07]. （原始内容存档于2021-04-17）. 
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