【韩国电压】1.5千伏、3千伏、15千伏、25千伏！世界电气化铁路竟然有这么多电压制式

之前提到HXD1的原型车是欧洲短跑运动员的ES64F4，其中ES是欧洲短跑运动员的英语“EuroSprinter”缩写，F是货物运输(Freight)，“4”表示可以用于四种电压制式。

有朋友问我，世界铁路到底有多少种电压制式？这篇文章就讲世界电气化铁路常见的几种电压制式。

直流供电

早期的电气化铁路采用电压相对低的直流供电。机车或动车组的电动机直接连接在电网主线上，通过并联或串联在电动机上的电阻和继电器来进行控制。随着电力电子学的出现，利用电子零件作开关，便可改变直流电电压的有效值，利用逆变器可以把直流电变成交流电，而且频率可以控制。因此，直流及交流电动机均可以使用。

通常有轨电车和地铁的电压是600V，750V和1.5KV，铁路使用1.5KV和3KV。过去车辆使用旋转变流器来将交流电转换为直流电。现在一般使用半导体整流器完成这个工作。

采用直流供电的系统比较简单，但是它需要较粗的导线，供电站之间距离也较短，并且直流线路有显著的电阻损失。

荷兰、倭国、澳大利亚、印尼、香港、马来西亚、丹麦的一些地区、法国的少数地区和中国大陆部分城市轨道交通系统的线路使用1.5KV的直流电，其中，荷兰实际使用的电压大约有1600V到1700V。

法国CC7100型直-直电力机车

法国CC7100型直-直电力机车，使用DC 1.5KV，中国在1960年进口了25台，命名为6Y2， “6”代表六轴机车，“Y”代表引燃管整流，“2”代表第二种型号，6Y2是国产韶山2型电力机车（未量产）的原型车

比利时、意大利、西班牙、波兰、捷克北部、斯洛伐克、前南斯拉夫、前苏联使用3KV直流电。

前苏联的VL8型电力机车，使用DC 3KV

低频交流电

一些欧洲国家使用低频交流电来给电力机车供电。德国、奥地利、瑞士、挪威和瑞典使用15KV16.67Hz(电网频率50Hz的三分之一)的交流电。美国使用11KV或12.5KV25Hz的交流电。机车的电机通过可调变压器来控制。

使用AC 15KV 16.67Hz的德铁155型电力机车

工频交流电

匈牙利曾经在二十世纪三十年代在电气化铁路上使用50Hz的交流电。然而直到五十年代以后才被广泛使用。

目前，一些电气化机车使用变压器和整流器来提供低压脉动直流电给电动机使用，通过调节变压器来控制电动机速度。另一些则使用可控硅或场效应管来产生突变交流或变频交流电来供应给机车的交流电机。这样的供电形式比较经济，但是也存在缺点：外部电力系统的相位负荷不等，而且还会产生显著的电磁干扰。

中国大陆、法国、英国、芬兰、丹麦、前苏联、前南斯拉夫、西班牙（标准轨高铁路段）、东倭国（东北、上越、北海道新干线及北陆新干线轻井泽以东）使用单相25KV50Hz电力供应，台湾高速铁路、台湾铁路管理局、韩国、倭国西部（东海道、山阳、九州新干线及北陆新干线轻井泽以西）使用单相25KV60Hz电力供应，而美国通常使用单相12.5KV和25KV60Hz的交流电。另外倭国东北、北海道地区使用20KV50Hz交流电，北陆地区、九州地区使用20KV60Hz交流电。

多种系统供电

因为有这么多的供电方式，有时候甚至一个国家内都采用不同的方式（如倭国的交流电电网大致以糸鱼川静冈构造线为分界，以西是60Hz，以东是50Hz），所以列车经常必须从一种供电方式转向为另一种供电方式。其中一种方法是在换乘站更换机车，然而会造成不便。

另一种方法是使用支持多种供电系统的机车。在欧洲，通常是支持四种供电系统(直流1.5KV、直流3KV、交流15KV16.67Hz、交流25KV50Hz)的机车，这样，它在从一个供电系统到另一个的时候就可以不用停留。

法国国铁40100型四电压制式电力机车

法国国铁40100型四电压制式电力机车能够在法国的AC 25千伏50Hz、比利时的DC 3KV、荷兰的DC 1.5KV、德国的AC 15KV 16.67Hz交流电这四种供电制式下，无需在边境车站更换机车，以实现直通运行。因此，机车车顶并设有四台受电弓，分别对应四个国家不同的接触网规格。机车并设有两档传动齿轮调节，货运模式的最高速度为160公里/小时，客运模式的最高速度为240公里/小时。此外，CC 40100型机车也是法国第一种采用俗称“破鼻子”的反斜面司机室挡风玻璃的机车。

法国BB71000型电力机车

法国BB71000型电力机车是法国阿尔斯通公司设计制造的一种四电流制干线货运电力机车，也是阿尔斯通“Prima”系列铁路机车车型之一，适用于供电制式为DC1.5KV、3KV，AC 15KV 16.67Hz、25KV 50Hz的电气化铁路，该型机车属于实验性车型，仅试制一台。是不是看起来很眼熟？没错，它是中国铁路HXD2的原型车

而倭国国铁在上世纪60年代初已有交直流对应的列车机车、但当时只能对应其中50/60一个Hz，俗称“单交直流型”。直至60年代末才成功研发可在全倭国电化区间的行驶用的多种供电系统（直流1.5KV、交流20KV 50/60Hz），俗称“双交直流型”，并开始引进当时量产中的列车机车系列上，但在1987年由JR分社经营后，由于预期旅客电车不需再作全国性的调动或行驶，加上双交直流型电车成本较高，故除了至国铁末年仍量产中的415系1500番台及之后的JR东倭的E653系是双交直流型电车外，单交直流型的旅客电车重新被各JR旅客会社采用。