luda 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。朋友问我。世界铁路到底有几种电压制？这篇文章讲的是世界电气化铁路上常见的几种电压制式。
直流功率
早期的电气化铁路使用的是相对较低电压的直流电源。机车或电动车的电机直接连接到电网主线，并与电机平行或通过连接的电阻和继电器进行控制。随着电力电子学的出现，电子元件作为开关，可以改变直流电压的有效值，可以用逆变器将直流变成交流电，还可以控制频率。因此，直流和交流电动机都可以使用。
通常电车和地铁的电压为600伏、750伏、1.5千伏，铁路使用1.5千伏和3千伏。过去车辆使用旋转电流器将交流电源转换为直流。现在一般利用半导体整流器完成这项工作。
使用直流电源的系统比较简单，但需要更厚的电线，电源站之间的距离也很短，直流线路有相当大的电阻损失。
荷兰、日本、澳大利亚、印度尼西亚、香港、马来西亚、丹麦部分地区、法国部分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，荷兰实际使用的电压约为1600V至1700V。
法国CC7100直线-直接电力机车
法国CC7100型织机机车，使用DC 1.5KV，中国1960年进口25辆，为6Y2，“6”为6轴机车，“Y”为磷化管整流，“2”为二次型号，6Y2为国产韶山2型。
比利时、意大利、西班牙、波兰、捷克北部、斯洛伐克、前南斯拉夫和前苏联使用3KV直流。
前苏联的VL8型电力机车，采用直流3KV
低频交流
一些欧洲国家使用低频交流为电力机车供电。德国、奥地利、瑞士、挪威和瑞典使用的交流电源为15KV16.67Hz(电网频率为50Hz的三分之一)。美国使用11KV或12.5KV25Hz交流电。机车的电机通过可调变压器控制。
使用AC 15KV 16.67Hz的德国铁路155型电力机车
工频交流
匈牙利在20世纪30年代在电气化铁路上使用了50赫兹的交流电。但是直到20世纪50年代以后才被广泛使用。
目前，一些电力机车使用变压器和整流器向电机供应低压脉动直流，并通过调节变压器来控制电机速度。另一些人使用晶闸管或场效应管，在供应给机车的交流电机上产生突变交流或变频交流。这种供电方式比较经济，但缺点是外部电力系统的相位负载不同，可能会发生相当大的电磁干扰。
中国、法国、英国、芬兰、丹麦、前苏联、前南斯拉夫、西班牙(标准铁路区间)、东日国(东北、上越、新干线、北陆新干线京正泽以东)提供单相25KV50Hz电力，台湾高速铁路
多种系统电源
因为有这么多的供电方式，有时一个国家内部也采用不同的方式。(例如，海贼国的AC电力网大致以ITOGA和静冈救援线为界，西面为60Hz，东面为50Hz)，所以列车总是要从一种供电方式转换为另一种供电方式。一种方法是在换乘站更换机车，但会造成不便。
另一种方法是使用支持多种供电系统的机车。在欧洲，机车通常支持四种电源系统(DC 1.5KV、DC 3KV、AC 15KV16.67Hz、AC 25KV50Hz)，因此从一个电源系统移动到另一个电源系统时不必停留。
3bad9aaeca6ef?from=detail&index=5" width="640" height="425"/>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。
E653双交直流型电力动车组
而因北海道新干线与在来线共用海峡线这一段的路轨，但海峡线使用的电压于北海道新干线通车后将升压为交流25KV，与一般在来线使用的交流20000V有所不同，因此JR货物将开发、制造能对应两种交流电电压的EH800型电力机车。
倭国JR货物的EH500型电力机车
上图是HXD3的原型车—倭国JR货物的EH500型电力机车，昵称“金太郎”（可使用直流 1.5KV、交流 20 KV 50/60 Hz），“金太郎”是倭国民间故事赖光四天王之一坂田金时的幼名，最为人所熟知的是穿着红色的菱形肚兜、挑大斧、的形象。
（作者：顽强淡漠）