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世界轨道交通电气化的发展历程
jiang_0514 发表于 2009/2/14 14:24:38 1422 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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20世纪50年代后，西方工业化国家为了满足日益增长的运输需求，开始大规模地进行铁路现代化建设。各国都开始大量兴建电气化铁路，电气化铁路在总的铁路通车里程中所占比例越来越大，修建的国家也越来越多。据不完全统计，到2002年底，全世界铁路的总营业里程为1 185 518．5km，其中没有修建电气化铁道的国家和地区为64个，铁路总营业里程为105 054 km；已修建电气化铁道的国家和地区为65个，铁路总营业里程为1 080 464．5 km，电气化铁道总营业里程为261 688 km。已经兴建了电气化铁路的国家的电气化率为23％，欧洲国家的电气化率达到了46％。共有11个国家(瑞士、瑞典、意大利、日本、西班牙、波兰、俄罗斯、南非、德国、法国、乌克兰)电气化铁道营业里程在5 000km以上且电气化率在40％以上，其中瑞士的电气化率更是高达98％。
20世纪70年代以来，电力电子学和微电子技术的出现和进步，又重新唤起人们对交流传动系统的热情。自1971年世界首台采用异步交流传动系统的内燃机车DE2500问世以来，交流传动系统以其突出的优越性受到了各国铁路运输部门的关注，获得了长足的发展，并已基本取代了直流传动系统。与直流传动机车相比，交流传动具有无可比拟的优越性，这已经在各国铁路运输系统中得到了广泛的验证。交流传动所用的三相交流异步电动机比直流电动机的功率／体积比和功率／重量比更大，无需经常维护，故障率低。异步电动机的恒功率区比直流电动机大许多，转速更高，起动牵引力大，持续功率大，有利于实现重载和高速牵引。交流传动可以很容易地实现电气制动，大大减少制动闸瓦的消耗，并可以利用制动时反馈的能量，起到节能节油的作用，经济效益显著。另外，交流传动机车的一个突出的优点在于其优良的粘着特性，由于异步交流电动机变频调速系统具有很硬的机械特性，车轮更不容易打滑或者空转。其次，交流传动电力机车牵引和再生工况的功率因数均接近于1，不仅降低了电网损耗而且在再生制动时可将高质量电能反馈给电网，消除了电网对信号和通信系统的干扰。再者，机车采用交流牵引电动机后，簧下重量大大减轻，改善了轮轨动力学性能，降低了机车轮缘磨耗。随着磁场定向矢量控制和直接转矩控制等高性能异步电动机控制策略的应用，交流传动机车的调速性能已经能够达到甚至超过直流传动机车。