电力牵引：什么是机械再生制动？（分级轨道系统）

当列车加速到一定速度时，需要能量，这被称为动能，对应于该速度。动能由以下表达式给出：

$$\mathrm{KE\mathrm{\: =\: }\frac{1}{2}\mathit{mv^{\mathrm{2}}}}$$

在滑行期间，一部分储存的能量用于克服列车运动的摩擦和其他阻力，从而降低列车的速度。因此，滑行可以被认为是一种机械再生制动。

通过增加滑行时间可以显著节省能源消耗，但这会降低列车的运行速度。然而，如果要保持原来的运行速度，则需要增加加速度，这可以通过大型牵引电机来实现。因此，节约的能源消耗可能会被列车重量增加和设备额外成本所抵消。

分级轨道系统

在现代城市和郊区交通条件下，列车的滑行时间约占总运行时间的20%到50%，因此大量的动能必须在制动器中浪费。然而，有一种方法可以解决这个问题，它基于机械再生制动的原理；它被称为分级轨道系统。

分级轨道系统如图所示。该系统有助于将能源消耗节省约25%。

在分级轨道系统中，车站位于高于平轨一定高度的位置，离开车站时的轨道坡度为1:30，驶近车站时的坡度为1:60。在分级轨道系统中，列车的动能不是浪费在制动器上，而是作为势能储存起来，因为列车在驶近车站时必须爬上1:60的坡度。这种势能用于在向下坡度行驶时推动列车并使其加速。

此外，通过采用分级轨道系统，可以使用小型牵引电机驱动列车，单位能量消耗可以降低到采用平轨时的75%。

分级轨道系统仅适用于地铁服务，因为在地面铁路中，在建造所需的分级轨道时会遇到困难。

更新于：2022年5月20日

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