介紹
用電力機車作基本牽引力的鐵道。由電力機車和電力供應系統兩個主要部分組成。
電氣化鐵道的電源來自國家電網。國家電網的高壓交流電送到鐵路的牽引變電所，進行第一次降壓，送到軌道上空的接觸網。機車從接觸網上獲取電流後，在機車内進行第二次降壓并整流成直流電（也可在牽引變電所内整流），用以驅動直流電動機。電動機帶動機車輪軸轉動，機車就可牽引車廂前進。
電氣化鐵道發展很快，已成為今天最現代化的鐵道。其主要特點是：（1）電力機車效率高。采用火力發電的效率是蒸汽機車的4倍；如用水力發電，效率為蒸汽機車的10倍。（2）功率大。20世紀末最大功率電力機車可達10000馬力以上（中國使用的韶山型電力機車功率為5700馬力），是蒸汽機車的4倍，内燃機車也難以比拟。由于牽引能力很強，在運輸繁忙的鐵道上采用，可以緩和運輸的緊張情況。（3）加速快和爬坡能力強，特别适用于山區鐵路。此外，電力機車不污染環境，司機勞動條件好，旅客在旅途中也可免受煤煙和廢氣困擾。
技術經濟
電力機車動車本身不帶原動機和燃料，比功率（單位重量功率）大，與内燃機車和内燃動車相比，在相同或相近的持續牽引力（以單軸計）下持續速度高一倍以上，牽引相同重量的列車可以實現更高的額定最高速度（或稱最高運營速度），而且恒功速度範圍寬，電制動功率也大，所以起、制動和加、減速性能也均較優越。
電力牽引這種快跑、多拉的特性能更充分地滿足鐵路運輸對提高行車速度、增加列車重量和加大行車密度的綜合要求，從而更加有利于：大幅度提高旅客運輸的旅行速度和高附加值商品運輸的送達速度；組織煤炭、建材、糧食等大宗貨物的高效、快捷的重載直達運輸；發揮速度優勢，不斷推出運輸新産品，拓廣鐵路運輸的營銷範圍，增強其在運輸市場上的競争實力。特别軌道交通與高速公路、航空運輸協調發展的“運輸走廊”，吸引大中城市間和市郊運輸的大量客流轉乘高速和快速電氣列車，可以明顯改善人們的旅行條件、緩解交通堵塞、減少大氣污染、節省石油及土地等有限資源。
這種超越上述企業效益的重大國民經濟效益和社會效益，在喚醒發達國家的政府和社會對鐵路公益性的再認識，為鐵路發展獲取資金和支持方面，起了重要的作用。
電氣化鐵路雖然一次投資較大，但是電氣化後完成的運量大，運輸收入多，運輸成本低，所需投資能在短期内得到償還清（視運量大小，一般為5年～10年，有的隻需2年～3年）。運輸成本的降低，主要是電力機車動車直接利用外部電源、構造簡單、摩擦件少、購置費低、使用壽命長，因而包括能源費、維修費、折舊費的機務成本低；機車車輛周轉快，設備利用率高；客運電力機車動軸少、軸重輕，由提速而增加的工務成本也較少；空調客車、冷藏車日起觸網供電，較加挂發電車節省費用和運力。
現代電氣化鐵路的組成現電氣化鎮路除電力牽引供電系統和電力機車動車外，還應包括對供電設施集中監控的遠動系統。牽引供電設施分布在鐵路沿線，運行管理複雜，早在20世紀50年代末和60年代初，國際上即開始研制并采用遠動裝置。随着電子技術的飛速發展，特别是計算機技術的引入，遠動裝置已逐步形成能日臻完善的系統（電力牽引供電系統的子系統）。遠動系統的功能可歸納為“四遙”，即遙控、遙信、遙測和遙調。采用微機遠動系統，可及時掌握供電設施的運行狀态、節省人力和實現無人操作，防止誤傳指令和誤操作，提高牽引供電的可靠性，保證運輸安全。
電氣化鐵路成機務設施，除通常意義下的電力機車機務段外，還應有集機車、車輛于一體的電動車組運用和檢修基地。
列車運行控制系統的發展是采用車上與地面信号相結合，以車上信号為主的控制方式。這就要求機務和動車組運用檢修基地适應這種機電一體化的情況，配備相應的檢修設備和技術力量，并加強與電務部門的合作。
我國電氣化鐵路ABC自從2003年1月注冊為本網站後，開始接觸“牽引供電技術論壇”，對感興趣的主題發了些回帖，學了不少東西，受益匪淺。前幾天無意中看了“發帖排行”，未曾想排到了第二，還從“初級用戶”，變成了“貴賓”，感謝壇主的關照。這幾天整理資料，找到一篇講稿，那是仲夏應濟南鐵路局邀請，為該局《領導幹部安全管理知識培訓班》講課的底稿，不知是否有人感興趣？今天發一帖，算是對網站壇主的謝意。同時，也借此機會對濟南局的同行給與我的熱情款待，表示衷心的感謝！
講稿内容共分三個部分：電氣化鐵路的基礎知識、牽引供電系統與其他部門的關系和人身安全。今天先貼第一部分，謬誤之處，請不吝指正。
我國第一條電氣化鐵路始建于寶成線寶雞~鳳州段，全長91km，于1961年8月正式通車，至今已40餘年，截止2002年底全國電氣化鐵路營業裡程已達18336km，涵蓋鄭州、北京、成都等11個鐵路局，伴随着已開工的鄭州~徐州電氣化工程建設，濟南鐵路局即将步入電氣化鐵路的運營，成為電氣化鐵路的新成員。
我國電氣化鐵路采用工頻單相交流電力牽引制，額定電壓25kV。牽引動力為電能，牽引供電設備将國家電力系統輸送的電能變換為适合電力機車使用的形式，電力機車則完成牽引任務，因此牽引供電設備和電力機車是電氣化鐵路的兩大主要裝備，鐵路其他裝備和基礎設施應與之相适應。
基礎知識
牽引供電系統簡介
将電能從電力系統傳送給電力機車的電力裝置的總稱叫電氣化鐵路的供電系統，又稱牽引供電系統，主要由牽引變電所和接觸網兩大部分組成。牽引變電所将電力系統輸電線路電壓從110kV（或220kV）降到27.5kV，經饋電線将電能送至接觸網；接觸網沿鐵路上空架設，電力機車升弓後便可從其取得電能，用以牽引列車。牽引變電所所在地的接觸網設有分相絕緣裝置，兩相鄰牽引變電所之間設有分區亭，接觸網在此也相應設有分相絕緣裝置。牽引變電所至分區亭之間的接觸網（含饋電線）稱供電臂。
牽引供電回路是由牽引變電所——饋電線——接觸網——電力機車——鋼軌——回流聯接——（牽引變電所）接地網組成的閉合回路，其中流通的電流稱牽引電流，閉合或斷開牽引供電回路會産生強烈的電弧，處理不當會造成嚴重的後果。通常将接觸網、鋼軌回路（包括大地）、饋電線和回流線統稱為牽引網。
牽引供電設備的檢修運行由供電段負責，牽引供電系統的運行調度則由供電調度負責。供電調度通常設在分局和鐵路局調度所。
牽引變電所
牽引變電所的任務是将電力系統三相電壓降低，同時以單相方式饋出。降低電壓是由牽引變壓器來實現的，将三相變為單相是通過變電所的電氣接線來達到的。
牽引變壓器（主變）是一種特殊電壓等級的電力變壓器，應滿足牽引負荷變化劇烈、外部短路頻繁的要求，是牽引變電所的“心髒”。我國牽引變壓器采用三相、三相——二相和單相三種類型，因而牽引變電所也分為三相、三相——二相和單相三類。
随着技術水平的提高，我國幹線電氣化鐵路已推廣使用集中監視及控制的遠動系統，牽引變電所将逐步實現無人值班，直接由供電調度實行遙控運行。
接觸網
接觸網是沿鐵路沿線架設的特殊電力線路，電力機車受電弓通過與之滑動摩擦接觸而授流，取得電能。所以兩者均應保持良好的工作狀态。
受電弓的運動狀态是很複雜的，影響因素也很多。為了保證對其良好的供電，接觸網結構本身應做到：
（1）接觸線距鋼軌面的高度應盡量相等，定位點及跨中與受電弓中心相對位置符合要求；
（2）接觸懸挂應有較均勻的彈性和良好的穩定性；
（3）良好的絕緣性能；
（4）适應氣象條件的變化并能保持上述特性不應有很大的變化；
（5）接觸網結構應力求輕巧簡單，做到标準化，方便施工和運行維修；
（6）零部件标準化，輕便，耐腐蝕，可靠性高，
（7）接觸線應有足夠的耐磨性；
（8）主導電回路通暢。
懸挂方式
架空式接觸網主要由接觸懸挂、支持裝置、定位裝置和支柱基礎四大部分組成。前三部分帶電，與支柱（或其它建築物）接地體之間用絕緣子隔開。
接觸懸挂
通常，接觸懸挂由承力索、吊弦、接觸線和補償裝置組成，即鍊形懸挂。補償裝置的作用是在環境溫度變化時，使接觸線、承力索的張力保持恒定。承力索和接觸線下錨方式均采用補償裝置的叫全補償，僅接觸線采用補償的稱半補償。支柱處吊弦采用簡單吊弦或彈性吊弦的分别為簡單鍊形懸挂或彈性鍊形懸挂。
目前我國幹線電氣化鐵路正線大都采用全補償簡單鍊形懸挂，站線則多為半補償簡單鍊形懸挂。
隻有接觸線的懸挂稱簡單懸挂，一般都采用補償方式，隻在機務段庫線、廠礦專用線等少數場合采用。
接觸懸挂沿線路架設，為了滿足機械受力方面的要求而分成一個一個單獨的錨段，錨段與錨段的相互過渡結構稱為錨段關節，通常有絕緣（四跨）錨段關節和非絕緣（三跨）錨段關節之分，前者亦稱電分段錨段關節，後者則為機械分段錨段關節。錨段與錨段之間的電氣聯接用電聯接線（三跨）或隔離開關（四跨）完成。
支持裝置
支持裝置用以支持接觸懸挂并将其負荷傳給支柱或其他建築物，其結構随線路情況而變化。區間主要為腕臂結構；站場則視股道數量、線路情況、支柱所在位置等因素而選用軟橫跨、硬橫跨或腕臂結構，以軟橫跨為主，高速鐵路則采用硬橫梁；隧道和橋梁（下承橋）等大型建築物處又要視具體情況而作設計，必要時采用特殊結構。
定位裝置
定位裝置包括定位器和定位管，其作用是保證接觸線與受電弓的相對位置在規定範圍内，并将接觸線的水平張力傳給支柱。
支柱基礎
支柱用來承受接觸懸挂和支持裝置的負荷，并将接觸懸挂固定在規定高度。支柱有鋼柱和鋼筋混凝土柱兩種。前者立在用鋼筋混凝土澆成的基礎上，基礎埋在路基内；後者則直接埋在路基中。橋梁（上承橋）通常采用鋼柱，其基礎在橋墩上預留。
支柱上還裝有接地裝置，與鋼軌回路接通，起到保護作用。下錨支柱上還裝有補償裝置，并設拉線裝置。
供電分段
為了保證安全供電和靈活運用，接觸網在結構上設有供電分段。
如前所述，在牽引變電所和分區亭所在地的接觸網設置的分相絕緣裝置為分相電分段；在同一供電臂内設置的電分段為同相電分段，如區間和站場之間（縱向），站場内的貨物線、裝卸線、段管線,樞紐内場與場之間等（橫向）。
同相電分段的結構為四跨錨段關節，或采用分段絕緣器+三跨錨段關節結構。
分相電分段的結構，早期為八跨（兩個四跨叠加）錨段關節式，後來為分相絕緣器+三跨錨段關節所代替。随着列車速度的不斷提高，錨段關節式分相結構由于其彈性好、硬點小，受電弓過渡平滑等優點，在提速區段和高速區段又逐步采用。必須指出，電力機車在通過分相絕緣裝置時，要“斷電”通過，即在通過前将主斷路器斷開，滑行通過後，再閉合主斷路器繼續運行，否則會引起強烈電弧，造成相間短路，甚至燒斷接觸網線索。
供電方式
我國電氣化鐵路均采用單邊供電方式，即牽引變電所向接觸網供電時，每一個供電臂的接觸網隻從一端的牽引變電所獲得電能（從兩邊獲得電能則為雙邊供電，可提高接觸網末端網壓，但由于其故障範圍大、繼電保護裝置複雜等原因尚未有采用）。複線區段可通過分區亭将上下行接觸網聯接，實現“并聯供電”，可适當提高末端網壓。當牽引變電所發生故障時，相鄰變電所通過分區亭實現“越區供電”，此時供電範圍擴大，網壓降低，通常應減少列車對數或牽引定數，以維持運行。
直接供電方式
1、直接供電方式
如前所述，電氣化鐵路采用工頻單相交流電力牽引制，單相交流負荷在接觸網周圍空間産生交變電磁場，從而對附近通信設施和無線電裝置産生一定的電磁幹擾。我國早期電氣化鐵路（如寶成線、陽安線）建設時，處于山區，地方通信技術不發達，鐵路通信采用高屏蔽性能的同軸電纜，接觸網産生的電磁幹擾影響極小，不用采取特殊防護措施，因此上述單邊供電方式亦稱為直接供電方式（簡稱TR供電方式）。随着電氣化鐵路向平原和大城市發展，電磁幹擾矛盾日顯突出，于是在接觸網供電方式上采取不同的防護措施，便産生不同的供電方式。目前有所謂的BT、AT和DN供電方式。
從以下的介紹中可以看出這些供電方式有一個共同特點，即在接觸網支柱田野側，與接觸懸挂同等高度處都挂有一條附加導線。電力牽引時，附加導線中通過的電流與接觸網中通過的牽引電流，理論上講（或理想中）大小相等、方向相反，從而兩者産生的電磁幹擾相互抵消。但實際上是做不到的，所以不同的供電方式有不同的防護效果。
吸流變壓器供電方式
2、吸流變壓器（BT）供電方式
這種供電方式，在接觸網上每隔一段距離裝一台吸流變壓器（變比為1:1），其原邊串入接觸網，次邊串入回流線（簡稱NF線，架在接觸網支柱田野側，與接觸懸挂等高），每兩台吸流變壓器之間有一根吸上線，将回流線與鋼軌連接，其作用是将鋼軌中的回流“吸上”去，經回流線返回牽引變電所，起到防幹擾效果。
由于大地回流及所謂的“半段效應”，BT供電方式的防護效果并不理想，加之“吸——回”裝置造成接觸網結構複雜，機車受流條件惡化，近年來已很少采用。
自耦變壓器供電方式
3、自耦變壓器（AT）供電方式
采用AT供電方式時，牽引變電所主變輸出電壓為55kV，經AT（自耦變壓器，變比2:1）向接觸網供電，一端接接觸網，另一端接正饋線（簡稱AF線，亦架在田野側，與接觸懸挂等高），其中點抽頭則與鋼軌相連。AF線的作用同BT供電方式中的NF線一樣，起到防幹擾功能，但效果較前者為好。此外，在AF線下方還架有一條保護（PW）線，當接觸網絕緣破壞時起到保護跳閘作用，同時亦兼有防幹擾及防雷效果。
顯然，AT供電方式接觸網結構也比較複雜，田野側挂有兩組附加導線，AF線電壓與接觸網電壓相等，PW線也有一定電位（約幾百伏），增加故障幾率。當接觸網發生故障，尤其是斷杆事故時，更是麻煩，搶修恢複困難，對運輸幹擾極大。但由于牽引變電所饋出電壓高，所間距可增加一倍，并可适當提高末端網壓，在電力系統網絡比較薄弱的地區有其優越性。
4、直供+回流（DN）供電方式
這種供電方式實際上就是帶回流線的直接供電方式，NF線每隔一定距離與鋼軌相連，既起到防幹擾作用，又兼有PW線特性。由于沒有吸流變壓器，改善了網壓，接觸網結構簡單可靠。近年來得到廣泛應用。綜上所述，早期電氣化鐵路均采用直接供電方式，為避免和減少對外部環境的電磁幹擾，研發了BT、AT和DN供電方式，就防護效果來看，AT方式優于BT和DN方式，就接觸網的結構性能來講，DN方式最為簡單可靠。
随着通信技術的快速發展，光纜的普遍應用，通信設施及無線電裝置自身的防幹擾性能大為增強，考慮到接觸網的運行可靠性對電氣化鐵路的安全運行至關重要，所以通常認為，一般情況下DN供電方式為首選，在電力系統比較薄弱的地區，經過經濟技術比較，可采用AT供電方式，BT供電方式則盡量少采用或不采用。本人認為，這是近三十年來我國電氣化鐵路供電方式發展和應用的實踐過程中總結出來的普遍看法，同樣也要接受今後的實踐檢驗，不斷總結提高。
電力機車
我國電氣化鐵路采用的電力機車大多數為可控矽整流器電力機車，其結構簡單、牽引性能好、運行可靠、維修方便，而且各項經濟技術指标較高，所以被廣泛采用。電力機車工作時，受電弓從接觸網獲得高壓單相交流電能，經過變壓器降壓和整流器整流，把高壓交流電變成低壓直流電供給牽引電動機使用。
目前，國産主型電力機車為SS（韶山）型，SS1、3、4、6、6B、7和7B型均為客貨兩用型，近年來随着列車提速和高速鐵路的發展，研制開發了SS7C、7D、7E、SS8和SS9型客運電力機車，以及DJ型（交—直—交）客運電力機車。
此外，我國還先後引進過法（6Y、6G、8K）、日（6K）、德（DJ1）和前蘇聯（8G）等國的電力機車。有關電氣化鐵路的基礎知識簡單介紹到這裡。根據鐵道部關于鄭~徐電氣化改造工程初步設計批複意見，鄭州、濟南鐵路局管内的鄭州~徐州電氣化鐵路牽引供電系統采用遠動裝置；濟南局文莊牽引變電所采用單相變電所，主變為220kV單相牽引變壓器；鄭州局圃田牽引變電所采用三相變電所，主變為110kV三相Y/Δ接牽引變壓器；鄭~徐間其餘牽引變電所采用三相——二相變電所，主變為近年來新開發的110kV三相V/V接牽引變壓器；接觸網采用全補償簡單鍊形懸挂（正線）和半補償簡單鍊形懸挂（站線），分相絕緣裝置為錨段關節式；濟南局劉莊~北東閘、鄭州局商丘西~興隆莊間站場采用硬橫梁方案，以滿足列車最高運行速度200km/h的要求；供電方式為DN方式；客運機車為SS9型，貨運機車為SS4型。
主要課程：電工電子技術、機械制圖、機械基礎、C語言程序設計、微機計算機原理、電機拖動基礎、變流技術、機械車輛、牽引電機電器、機車電子電路、制動機、機車控制與線路、機車牽引與運用、機車三項設備、城市軌道交通與地鐵、鐵道供電系統。
就業崗位
1．從事電氣化鐵路企業的電力調度工作。2．從事變配電所、接觸網等部門的生産、運營、檢修和管理工作。3．從事城市軌道交通牽引供電專業的生産、運行管理。4．從事鐵路及城市軌道交通牽引供電工程的施工與管理。5．從事電氣化鐵道供電設備檢修與維護工作。6．在各類電力企業擔任施工、運行維護工作的高級管理技術人員。
