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地铁是靠什么动力运行的，地铁列车行驶的动力原理知识科普

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地铁是大城市中重要的交通工具，虽然在交通高峰期可能会比较拥挤，但乘客没有堵车之忧，可以比较快捷的到达目的地。那么，让地铁列车飞驰的动力从何而来呢？

从蒸汽机到电气化

世界上第一条地铁是在1863年开通的伦敦大都会地铁。这个时间比爱迪生给电灯申请专利要早17年，电能尚未普及，内燃机车也还未发明。

因此，即便是在地下的封闭空间，也不得不采用了乌烟瘴气的蒸汽机车。为了释放机车排出的废气，避免乘客被毒害到，当时的地铁隧道每隔一段距离便要修建通风槽与地面联通。

下图是伦敦地铁为了纪念开通运营150周年而特意修复的一台蒸汽机车，再现了当年蒸汽机车在地下行驶的场景。

1893年，在英国利物浦的高架铁路上诞生了第一列电动列车组（下图是利物浦博物馆里展示的一节车厢），他使用电能作为动力，将电机分散安装到各节列车上，从而不需要单独的机车，且能获得更高的动力。

集众多优点的电动列车组很快开始替代伦敦地铁中冒烟的蒸汽机车，也为巴黎、莫斯科等新建地铁系统所采用。目前，全世界所有的地铁线路上，行驶的都是电动列车组。

供电：脚底下来或头顶上来

电动列车组要能在轨道上奔驰，就需要时时获得电力。目前，列车供电主要有两种方式：“脚底下”的第三轨供电或“头顶上”的接触网供电。

早期修建地铁时，因为技术水平的限制，只能采用明挖法，即从地面向下挖掘到地铁的设计深度，修建好隧道结构后再将土方回填。用这种方法修建的地铁线路，土方施工量非常大。为了尽量减少工作量，这类线路一般采用不需额外占用空间的第三轨供电，即在列车行驶的两条轨道旁边再铺设一条轨道，利用这条轨道来供电。列车在转向架上会安装受电靴，用来从第三轨中取电。

北京地铁最早的苹果园-北京站段（今1号线苹果园-南礼士路与2号线长椿街-北京站）用明挖法施工，从而采用了第三轨供电，供电电压为750V。同时，后续线路尽管没有使用明挖法,有些甚至是地上区段，但为了各线路间的互联互通和降低维护成本，也采用了第三轨供电。如果不幸跌进地铁线路内，在确认断电前一定要远离第三轨，因为触碰或靠近都可能发生触电。

随着地铁施工技术的发展，盾构法逐渐成为修建地铁的主流方法。它使用盾构机直接在地下工作，像钻头一样在地下钻出隧道。这样修建的地铁隧道空间比较宽裕，且截面为圆形，为在隧道顶部安装架空接触网提供了条件。相比于第三轨供电，接触网供电不但触电的风险比较小，还能承载更高的供电电压，对列车的运行速度也没有限制，可以用来为高速、高运力线路供电。

目前，这种供电方式正成为主流。

能用电，也能发电

地铁列车不但能用电，还能发电。汽车在减速时，其动能只能转化成刹车片与车轮摩擦所产生的热能，白白浪费。而地铁列车减速时，则可以将之前用电能驱动的电动机变成发电机。他们可以将列车的动能转化成电能，回送到供电线路中去，同时为列车提供阻力，使列车减速、停车。回送的电能，可以供临近区段内正在加速的列车使用，也可以供给车站机电设备的负载，必要时还可以储存起来。


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