地鐵電動車輛

驅(qū)動地鐵車輛的電能來自牽引變電所，并經(jīng)隧道頂部的接觸網(wǎng)或路軌側(cè)面的第三軌，送到動車上面或側(cè)面的受流器。第三軌由高電導(dǎo)率的特殊鋼軌連成，離地不高，可減少隧道高度。地鐵接觸網(wǎng)電壓(或第三軌)有直流 750伏和1500伏等規(guī)格。中國北京地鐵車輛全部為動車，采用第三軌,電壓為750伏;上海地鐵采用架空接觸網(wǎng)，電壓為1500伏。

地鐵車輛內(nèi)的電工設(shè)備除直流牽引電動機外，還有電壓調(diào)節(jié)裝置、司機控制裝置、電氣制動裝置、保護電器、輔助低壓電源系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)裝置是變阻控制器。由于在頻繁的起動過程中電阻上的電能損耗大，同時引起隧道中溫度的逐年上升，因此近代的地鐵電壓調(diào)節(jié)裝置已逐步改用直流斬波器。直流斬波器是由可關(guān)斷晶閘管(GTO)等電力電子器件構(gòu)成的開關(guān)器件,可以調(diào)節(jié)電壓。為了減少輸出電流的脈動，并減小斬波器的濾波元件,可將幾臺斬波器并聯(lián)，并把它們的相位錯開,構(gòu)成如圖[地鐵動車兩相兩重斬波調(diào)速原理]所示的兩相兩重斬波電路。這種斬波電路可使合成的斬波頻率成倍地提高。圖[地鐵動車兩相兩重斬波調(diào)速原理]中兩臺斬波器CH和CH向動車的四臺牽引電動機供電。在CH、CH關(guān)斷時，電動機經(jīng)續(xù)流二極管形成感性負載的續(xù)流回路。若在續(xù)流回路里再串入牽引電動機的輔助串勵繞組，可使電動機起動力矩加大，而高速時又有自動削弱勵磁電流的作用。此外，地鐵車輛內(nèi)還有利用斬波器進行直流復(fù)勵電動機的勵磁平滑控制等電路。地鐵動車的電氣制動，除用電阻外，在車流密度相當高時，還采用再生制動，這時牽引電動機改接為發(fā)電機，把車輛的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伝仉娋W(wǎng)，供給其他牽引運行中的地鐵車輛使用。

地鐵電動車輛的最高運行速度一般為70~100公里/時,平均運行速度為35~50公里/時，每隔1~2分鐘即可發(fā)出一列地鐵車輛。地鐵單向載客量每小時約為3~6萬人,雙向每日平均載客量30~60萬人,多的可達100萬人,是解決大城市地面交通堵塞現(xiàn)象的重要手段，還能在很大程度上減輕城市污染。現(xiàn)代地鐵電動車輛除重軌地鐵外，還有功率較小的輕軌地鐵和橡皮輪胎地鐵車輛。后者為了能在隧道中準確定向運行，轉(zhuǎn)向架上設(shè)有特殊的導(dǎo)向輪,這種車的特點是噪聲低。此外,性能卓越的交流電動機驅(qū)動的地鐵動車已經(jīng)在歐洲一些地區(qū)獲得推廣。新型大功率電力電子器件的開發(fā)，直線電動機及微機的應(yīng)用，新材料和新工藝的采用，都將使地鐵車輛發(fā)生巨大的創(chuàng)新和變革。

一列地鐵車輛通常由4 - 8 輛輛電動車和拖車組成。前者簡稱動車。牽引電動機裝在動車下的轉(zhuǎn)向架上。一般地鐵車輛采用兩臺兩軸轉(zhuǎn)向架。動車的每一根軸上各裝有一臺功率約為100~150千瓦的直流牽引電動機，即每輛動車由四臺牽引電動機驅(qū)動。為了運行靈活機動，整列地鐵車輛也可全部由動車組成。動車與拖車均能載客，每輛車額定載客量約為180~340人。車長約18~23米、寬約 2.5~3.6米、高約4.1米。各車輛之間大多有門直接貫通,最前面的首車前端多數(shù)也有門,危急時可以打開。司機通過首車中的司機室控制設(shè)備，對整列車輛進行多機重聯(lián)駕駛。隨著衛(wèi)星城鎮(zhèn)的發(fā)展，地鐵車輛還可駛出隧道,在地面軌道或高架軌道上運行,成為大城市和城郊聯(lián)運的基本快速交通工具。