你知道吗？

1.高铁的动力来源是交流电还是直流电？

2.电力是如何给火车提供动力的？

3.火车与轨道上面的电线相连的是金属吗？如果是，高铁 300km的时速，两个金属相摩擦，肯定会产生火花，这不是很危险吗？

那么就让扬扬来为你一一解答吧！

各国高铁基本采用交流电作为高铁列车的牵引网络的电流制式，简单列举如下。中、法、日：25kV，50Hz；德国：15kV，50/3Hz。（萌萌的意大利有3kV的直流线路）

高铁采取AT（自耦变压器）供电方式。高铁能够跑起来，依靠的是牵引供电系统给高速列车提供电力。牵引供电为电力系统的一级负荷。（德国是例外：德国高铁电网有独立于德国国家电网）因此，高铁牵引供电系统包括架空接触网、牵引变电所、回流回路。

一句话简述就是：牵引变电所给架空接触线提供电能，高速列车将架空接触线的电能取回车内，驱动变频电机使列车运转。下面分三点详细解释这三个分句。

1.牵引变电所

牵引变电所为架空接触网提供电能。典型的架空接触网如图所示。

架空接触网的末端是牵引变电站，平均数十千米/座。每个变电站伸出两个供电支，提供不同相的交流电，这就是「供电段」。据此可认为铁路供电是按照「供电段」来进行划分的。图为典型「供电段」的运行模式。

列车经过两个变电站的「供电段」时，先后通过A1-B1-A2-B2四个供电支。为保证供电安全，各供电支之间并非直接连结，而是存在确保电气绝缘（隔离）的结构或设计，因此各供电支之间不会短路。列车从一相运行到另一相这个过程，叫做列车的过分相（电分相是线路上极短的一个区域，列车运行过程中，过分相瞬时完成）。因此，牵引变电所给架空接触网供能的过程可以简述为：牵引变电所给各供电支提供电能，列车接受供电支的电能以维持运动，不断完成过分相-受流的循环（供电段）的同时向前运行。

2.架空接触网及弓网系统

受电弓与架空接触网合称受电弓-接触网系统，简称弓网系统。上文多次提到的架空接触网，是弓网系统的一部分。弓网系统是牵引供电系统中的固定/移动设备结合点。换个通俗的说法，列车运行过程中，牵引系统从变电站一直到接触网都是静止的，而从受电弓部分开始，整个高速列车，都是运动的。

车车顶伸上去的折叠装置，就是受电弓；与受电弓直接接触的那条线，就是接触线，接触线是架空接触网的一部分。高速列车通过受电弓将架空接触线上的电能取回车内。

3.列车驱动与变频电机

PWM变频电机通过弓网系统获取电能，以此驱动列车运转。接触网上的高压交流电，通过变压器降压和四象限整流器转换成直流电，在经过逆变器降至六点转换成可调压调频的交流电，输入三相异步/同步牵引电动机，通过传动系统带动车轮运行。

三、火车与轨道上面的电线相连的是金属吗

1.弓网系统结构简介

2.弓网材质选择

接触线和滑板接触，有接触就有摩擦，也会有磨损。因为摩擦必然存在，所以损耗不可避免。如果我们可以选择设备被损耗的部件，我们肯定希望这个部件的监测、维修过程能被轻松完成。换言之，如果一个设备一定会发生故障，我们肯定希望故障发生在容易检修的部分。任何设备都会老化、损伤。因此，在设计包含摩擦副的设备时，我们会将容易检修的那一部分的强度降低；对于不容易检修的部分，则提高其强度。这样，设备故障时，故障更可能发生在这些强度较低、同时也是容易检修的部分。这样一来，检修的成本与工作量大大降低。这是一种将损害集中以方便处理的设计思路。听上去很不爽是吧？反正我第一次明白的时候整个人都不好了。脑洞再开大点，我们辛苦设计设备，就是为了让它们坏得精彩么？其实，从设备运转效率方面考虑，这种设计是很合理的，铁路的弓网系统就是一个很典型的例子。程中采用的设计思路是：保证滑板材料不如接触线材料耐磨，再具体一点，就是合金接触线+碳材料滑板的组合。最后提一下，接触线更换周期很长，年是基本单位，状况好的运维个十年二十年；相对的，高铁受电弓滑板更换周期差不多是两周甚至更短，状态好的也有几个月的。

简单介绍一下弓网系统的结构。火车通过车体顶部升起的受电弓（结构类似于消防车的云梯）与「轨道上面的电线」，即接触线相连。

3.危害

如果是，高铁 300km的时速，两个金属相摩擦，肯定会产生火花，这不是很危险吗？你能看到的电火花，很可能已经发展成弓网电弧。按照空气放电的激烈程度排序，电晕-火花-电弧。因此，在列车的弓与网接触中断（即弓网离线）条件下，应该是电火花->电弧这样的发展顺序。此外，车速越大，越容易发生弓网离线，弓网离线次数（弓网离线率）与离线程度（弓网大/中/小离线）加剧，弓网电弧现象会愈发明显。关于弓网电弧受电弓/接触网（以下简称弓网）关系是高速电气化铁路安全运行的三大核心关系之一，弓网系统良好的服役性能是保障高速列车可靠、安全运行的基本条件。弓网系统是一个集机械、电气、材料等多种因素于一体的复杂耦合系统。事实上，普速电气化铁路运营速度低，机械冲击、摩擦磨损、牵引电流相对较小，多因素耦合作用下的损伤较小。随着列车运行速度的大幅度提高和双弓系统在我国高速铁路中的普遍应用，弓网系统机械、电气、材料耦合性更加复杂。武广高铁受电弓滑板在一次往复运行中磨耗量高达4~5 mm，是普速铁路的7~10倍。高速铁路开通运行以来，由于弓网系统故障导致的事故时有发生。