轨道供电

铁路电气化的方法

轨道供电，是铁路电气化的方法之一，颇常用于大众运输系统。

历史

轨道供电系统是其中一种最古老的铁路供电方法。

德国的西门子公司于1879年的柏林博览会展示了一列从第三轨取电的样板列车。不久，很多铁路和电车系统均装设第三轨，让列车取得电力行走。位于伦敦的第一条电气化地铁在1890年开通时亦是使用第三轨作为供电系统。第四轨的广泛使用最初也是在伦敦的地铁开始。

技术

顾名思义，轨道供电的概念就是在列车行走的两条路轨以外，再加上带电的铁轨。这条带电铁轨通常设于两轨之间或其中一轨的外侧。电动列车的集电装置在带电路轨上接触并滑行，把电力传到列车上。这种集电装置在英语称为“shoe”，中译为“集电靴”。

轨道供电系统的电压较高架电缆系统为小。高架电缆一般能提供25000伏特或以上的交流电，但第三轨系统最多只能提供约1500伏特的直流电。

第三轨第四轨

一般而言，采用轨道供电系统的铁路只设一条带电路轨。这条带电路轨称为“第三轨”。从第三轨取得的电力一般都会经列车的车轮及路轨传回发电厂。

但一些使用橡胶车轮的列车（如巴黎地铁的部份列车）并不能让电力经路轨传回发电厂，因此在这些列车行走的路段一般都会再增加一条额外的带电轨道（亦即“第四轨”）以作回传电力之用。有趣的是，基于第四轨的另外一些优点（例如较高的可靠性以及减低信号系统的复杂性），一些使用普通金属车轮列车的铁路系统也会装设第四轨，使供电用和行走用的路轨完全分开。伦敦地铁是最大的第四轨铁路系统。

意大利米兰市的地铁A线则采用了更为特别的四轨系统。在该线部份路段上，两线路轨中间设有一条带电金属条。列车的集电靴是设在“车厢”侧，以配合带电金属条的位置。地上的第三轨则作电流回流之用。值得注意的是，该线北部的路段是采用高架电缆供电系统的。

优劣性

优点

装置带电轨的成本往往比高架电缆低，因为高架电缆需要支架而带电路轨不用。实际上，成本问题是很多轨道供电系统没有转用高架电缆的主因。

天灾对带电轨的影响较高架电缆少（洪水泛滥除外）。

带电轨比高架电缆更适合安装于净空较小的隧道。

有些乘客认为高架电缆有碍观瞻，相比之下带电轨的视觉效果较佳。

缺点

暴露户外的带电轨道构成危险：有些企图横过路轨的人便因不幸踏在带电轨道上而触电致死。例如台北捷运淡水线即有平面轨道供电路段，为防止民众误踏而加设严密的铁丝网。

电压问题：带电轨道的电压不能太高，否则电流会在路轨间形成电弧。由于电压不高，故在兴建铁路时每隔一小段便要设立一个电站，以确保电力供应稳定──但这样也加重了成本，因此只适合用在短距离的地下铁或都市内的轨道运输。另外，电压问题亦使高速列车和货运列车不适合于轨道供电系统，故一般速度较低、载重较小的列车（亦即通常用于大众运输的一类列车）较适合使用轨道供电系统（但英格兰东南部的铁路干线便大规模地采用轨道供电）。

限速：由于集电靴在高速之下难以准确地抓紧带电轨，故采用轨道供电系统的铁路限速不能太高。一般而言，采用轨道供电系统的列车的时速上限是约130公里（70 英里）

电流流失：由于带电轨道接近地面，故有时电流流失到地面。一些带电轨道会加上铝条以减少电流流失（因为铝的传电能力比钢为佳）。然而，由于铝对热力的膨胀反应与钢有所不同，为避免损毁带电轨，带电轨的两旁都必须有铝条栓紧。

缝隙问题：在转辙器、平交道等处，带电轨都必须留下空隙以容许其他路轨穿越其间。一般来说，使用轨道供电的列车都是动车组，列车几乎一定拥有多于一个集电靴，所以空隙不会构成什么问题。但在某些情况下，列车仍有可能因为全部的集电靴都在空隙之中，无法取得电力而不能行动。这时列车需要由其他机车推动、或接驳紧急用电缆到最近的带电路轨上，以取得动力。由于这些事故多于繁忙的交汇处发生，故通常都会导致严重的挤塞及延误。