电车,是
城市交通的重要工具,是用电做动力的公共交通工具,电能从架空的电源线供给,分无轨和有轨两种。自1881年德国人
维尔纳·冯·西门子发明
有轨电车后,已在世界范围内得到应用。
简介
拼音:diàn chē,用电做动力的公共交通工具,电能从架空的电源线供给,分无轨和有轨两种。
英文名称:a streetcar; a tram; a trolley car; a tram (way) car。
电车出现城市街道上始于19世纪80年代,首先是有轨电车,在1881年由德国人
维尔纳·冯·西门子发明。当时的电车因为要靠钢轨形成供电回路,所以必须在一条固定的路轨上行驶,在交通拥挤的地方显得很不方便。1911年世界上第一辆无轨电车在英国开始运营。这种车从车顶上的高架电线
获得电力,轮胎代替了路轨。无轨电车比
有轨电车行车灵活性大,很受人们欢迎。
如今,除了一些城市仍在使用有轨电车外,无轨电车已经在全世界得到广泛使用。英国制造的双层无轨电车在有些
国家和地区也颇受欢迎。1914年,中国在上海开始使用无轨电车。北京、广州、天津、武汉等大城市都有无轨电车通行。在强调环境保护,无轨电车作为无空气污染的环保明星,更加受到人们的欢迎。1888年,美国人斯波拉格在
里士满用一根带
触轮的
集电杆和一条架空输电线接触,并以钢轨为另一极。他对在车辆的集电装置、
控制系统、电动机的悬挂方法及
驱动方式作了改进。于是
现代有轨电车出现了。中国于1906年在天津创办了有轨电车
交通系统。后来,上海、北京、
沈阳、
哈尔滨和
长春等城市先后建成电车系统。直到20世纪50年代末,有轨电车仍然是重要的交通工具。
第一辆无轨电车是德国人冯西门子发明的。早期的无轨电车的式样很象轮式马车、车厢为木结构,装有实心
橡胶轮胎。它从车顶上的高架线获得电流,能左右移动一段距离。所以,无轨电车比有轨电车更灵活。但是,无轨电车一般不能超车。1911年,这种无轨电车在英国的布雷得福特市开始投入运营。20世纪30年代,无轨电车在世界各地得到广泛应用。从此,无轨电车逐渐取代了有轨电车。中国的无轨电车是1914年在上海开始使用的(详见:
上海无轨电车)。
另外,在日本,电车还可代指所有用电驱动的轨道交通工具,包括新干线、地铁之类。
分类
电车用电做动力的
公共交通工具,电能从架空的
电源线供给,分无轨和有轨两种。
有轨电车
有轨电车又叫路面电车是一种公共交通工具,属
轻铁的一种。(以电力推动的列车,亦称为电车。)但通常
全在街道上行走。列车只有单节,最多亦不过三节。
缆车。有些路面电车不以自带的电动机推动,而是使用钢索牵引,称为缆车。这些钢索通常由固定在某地的机器拉动。低
地台路面电车,20世纪90年代起,开始有低地台的路面电车出现。乘客登上低地台路面电车时无需走上任何梯级,对行动不便的人士相当方便。双层路面电车,有些地方的路面电车是双层的。现存世界上只有香港还行走着路面双层电车,而且占有重要地位。
对于中型城市来说,路面电车是实用廉宜的选择。一公里路面路面电车线所需的投资只是一公里
地下铁路的三分一;无需在地下挖掘隧道;相较其他路面交通工具,路面电车更有效减少
交通意外的比率;路面电车因为以电力推动关系,车辆不会排放废气,是一种无污染的环保交通工具。
无轨电车
无轨电车的基本车型为双轴车。为了增加
载客量,有些国家采用双层车,中国主要发展绞接车。牵引电动机安装在
前轴与
驱动轴之间,采用整体弹性悬挂。除少数牵引电动机采用复励
直流电动机外,都用起动力矩大的
串励电动机。无轨电车的驱动和控制由
电气系统来完成。无轨电车是一种使用电力发动,但是在
道路行驶的
公共交通。无轨电车的车身跟公共汽车相似,使用的电力一般是透过
架空电缆,经车上的集电杆取得。无轨电车因为使用的轮胎是
绝缘体,不像有轨电车可使用路轨完成电路; 故此需要使用一对架空电缆及集电杆。在
欧美等地,无轨电车有时被称为是公共汽车的一种。
无轨电车有
绿色公交之称,最大的优点是环保。跟普通的公共汽车相比,无轨电车本身不会排放废气。无轨电车使用的电能来自发电厂,而发电厂可使用水力、核能、煤炭等不同种类的能源,可减少对石油的依赖。就算同样地使用石油能源,发电厂无论在效率、废气控制等方面都远胜汽车的内燃机,总合起来,无轨电车对环境的影响比公共汽车较少。噪音较小亦是使用电动机及轮胎的无轨电车的优点之一。
以电动机推动的无轨电车拥有比
柴油发动机推动的公共汽车更高的攀斜能力。在多山的城市,无轨电车经常用作行走陡峭的道路。美国西雅图及
旧金山即为例子。而且无轨电车可以使用
再生制动,刹车时把动能转化为电能,供其它电车使用,进一步节省能源。在水力发电资源丰富的地区,因为电价较便宜,使用无轨电车的成本更低。
性能
电车
可控硅脉冲调速控制系统(
直流斩波调速):可控硅电车的启动调速,是利用可控硅的开关作用,控制对
直流牵引电动机通电时间的比例,以电压脉冲形式来调节加给直流电动
牵引机的电压,从而实现无级平稳启动调速。可控硅脉冲
调速装置作为无轨电车牵引电动机的启动调速装置,具有操作简便、启动平稳、节电明显等优点。
电车的直流串励或复励牵引电动机具有良好的拖动特性,当
负载增加时,
电动机转速会自动降低,扭矩增大,因此很适合于车辆的启动、爬坡和过载等需要,具有较高的启动
加速性能。直流电动机是
旋转运动机械,在工作中机械接触部分少,因此它比内燃机的
机械效率要高。无轨电车没有
离合器与变速器等装置,前进和倒车都是按钮装置,这样使司机驾驶要更简单,且车辆容易
维护保养,使用
周期长。
电车的
牵引力是由直流牵引电动机将取自架空线网的电能转化为
机械能来提供的。电动机输出电磁扭矩,通过绝缘
联轴器(连接主、从动轴同时传递扭矩的零件)经
传动机构(无轨电车的传动机构效率为0.85)作用在
驱动轮上。
由于无轨电车电动机的输出扭矩未经过变速器而直接经过
传动轴到
主减速器,所以相同近似条件下,无轨电车起步时要比汽车快。
无轨电车动力性能
最高车速一般不低于50公里/小时。加速度电车从60V的
直流电压起步,并以最快速度变换到600V后达到最高车速所需时间,一般为0.8~1.0米/秒2。
爬坡能力,一般不低于9%。
涉水深度,不得超过0.23米,即水面不淹及车轮钢圈为准。偏线距离指无轨电车在偏离架空线行使时所允许的
最大间距,一般为左右各4.5米。
电车的
电耗经济性,电耗费占无轨电车
营运成本的约25%左右,电耗单位为度/百公里。最经济的通电车速为分段加速。
原理
电气系统驱动电车的电能来自直流
牵引变电所,经过沿街道上空架设的
接触网和装在电车顶部的
受流器(
集电杆或
受电弓)进入车体。电流经过
空气断路器等电源开关和电压
调节装置,驱动电车的
牵引电动机,然后返回牵引变电所。其中有轨电车和一般
电力机车相同,电流经过钢质的
轮对和
路轨,返回牵引变电所;对于无轨电车,电流则经过另一根集电杆和接触网的负线返回牵引变电所。
电子
变速器(简称电变),这种变速器是有“电流增压作用”,它使用“FET管”来增大电流,提高车速。
这种变速装置最大优点就是:增大电流,输出电流线性好。
常用牵引电动机的功率为60~120kW。
调压装置用于限制电动机的
起动电流,并对电动机进行调速。长期来使用的调压装置是
可变电阻。这种调压装置结构简单,但电阻的能耗大,70年代起,已逐步为新兴的电力半导体组成的
斩波器调压装置所取代。电车用的直流斩波器由逆阻型的
快速晶闸管构成,还可用新型的
逆导晶闸管、
可关断晶闸管或
大功率三极管构成。
斩波器中的主
晶闸管串入牵引电动机电路中,并以适当的频率(一般不超过220Hz)接通或切断电路。根据晶闸管
导通与关断的时间比例不同,牵引电动机
端电压的
平均值也发生变化,从而达到调速的目的。用逆导型晶闸管斩波器的电车电路原理,当主逆导管N1导通时,电机M的端电压为接触网电压。当N1关断时,端电压为零,电机电流经
二极管续流。
若N1导通与关断时间相等,电机端电压平均值为电网电压的一半。为了关断N1,设有辅助逆导管N2和换流元件C0、L0。若N2导通,已由电网充电的C0经N1、N2、L0、振荡放电,并反向充电。当反充电流与电机
负载电流相等时,N1关断。为了不使
斩波电路产生的
谐波电流进入电网,并防止斩波电路与电网引起共振,设有滤波元件L和C。
电车的主要优点是节省燃料、不污染城市空气;与公共汽车相比,运行成本低、使用寿命长,并具有较高的起动
加速度和上坡能力,必要时还可实现把车辆的
位能和动能转化为电能。电车的接触网和
变电所的初投资大,在安全条件允许下,适当增加接触网电压,可以加大变电所之间的距离,减少供电设备的初投资。
中国大陆分布
国内拥有电车的城市及其线路(不含
电动公交车、
混合动力车、矿区通勤电车)