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2016年12月28日，昆沪铁路全线开通运营，途经53个车站，跨越2252公里。以每小时300公里的时速运行，最快也要十个半小时。高铁动车组全由电力驱动，时速250千米每小时耗电4800度，来回往返一次就要耗费近十万度电。 高性能意味着高能耗，跨度如此之大的高铁线路是如何供电的呢？ 我国高铁科技水平世界一流，拥有世界上行驶速度最快的动车，也是高铁里程最多的国家。沪杭高铁成功实现350km/h的世界疾速，日常情况下速度不会提的那么极限，一般时速维持在250km/h上下，这是照顾能耗的最优选。 当动车组以时速每小时350km行驶时，行驶一小时的消耗的电量将达到9600度，足足翻了一倍。随着运行速度的加快，能耗成指数级增长，为了兼顾能耗与速度，国内高铁的运行一般维持在250km/h。  高铁的供电原理和电车类似，简单来说就是在铁路上搭一根电线，在动车上安一个可以导电的滑轨，以这样的方式供电。这组电线被称为“电网”，导电滑轨被称为“受电弓”。 如此长的一条路线，当然不可能用一条电线沟通，平均数十千米处就会有一处供电单元，为高铁提供电力。为了保证用电安全，每个供电单元之间不能直接连通，中间有一段很短的线路是进行电气绝缘的。 这段“无电”距离很短，一般长约百米，通过这段路程的高铁相当于失去了动力来源，只能凭惯性运动。当然作为乘客你应该根本感觉不出来，高铁如此快的速度，一两秒就过去了。  要让满载16节，每节重量60吨左右，还带着千来号人的列车飙到350km/h可不是一件容易的事。高铁如此优异的性能离不开分散式动车组的设计，这也是它为何耗能如此大的原因。 与传统铁路系统的火车不同，高铁的动力源不止一个。火车使用火车头牵引，后面拉几个车厢可以随时调整，遇到山坡比较陡峭的情况，火车后面还会加装一节动力车厢，顶着它爬坡，灵活分配动力。火车能跑多快，完全在一个或两个动力车头。 高铁采用的动车组系统则是把动力装置分散安装在车厢上，把这几节带有牵引力的车厢分别安排到普通车厢之间，形成一个动车组。这样做，列车的动力来源就变多了，速度也能突破牵引车的极限，能耗也相对变高了许多。  中国的高铁设置有两种动车组模式，最高荷载的16节车厢和最低荷载的8节车厢，可针对载客量多少来进行切换。如此高的时速运行，动力分配不平衡很容易产生事故，所以高铁不能说想挂多少车厢就挂多少，而是固定的8厢、16厢。随着技术的革新，今年6月份上线的超长动车组CR400AF-BZ，最高荷载达到17厢。 按照国家工业用电标准，每度电在一块钱左右，昆沪高铁往返一趟耗电10万度左右，电费也要10万左右。假设满载差不多千人，往返人均两千的票价，来回一趟营收200万上下，看似赚了不少，那为什么高铁年年亏损呢？ 注意营收这块是顶着满载状态预估的，现在疫情大家都减少出行，实际荷载情况能有50%就不错了，而且公共交通系统没有说人少就不拉的，实际的荷载情况可能更糟糕。  高铁作为高精尖的科技设备，折损非常严重，我国京沪高铁复兴号创造350km/h的世界疾速，是2017年的事，虽然都有保养维护，但现在的安全行驶急速也只能保证在300出头。 电力、折损、人工、养护，这些是高铁运营的主要成本，如果仅从商业角度评判，这可能不是笔好买卖。这还没算基础铁路设施建设和列车的科技研发、建造费用，投入与产出根本不成正比。 站在一个商人的角度看高铁是亏的，但站在国家层面，亏损只是表象。高速铁路系统连通全国各地，提高人民出行效率，促进各地政治、经济、文化、人才的交流互通，优化资源配置，带动全国发展，这才是修建它的意义。国之重器当之无愧！  为响应绿色、低碳、可持续的发展要求，高铁也要“减减肥”你可能会觉得现在的高铁耗电量大，但在正式投产前设计的高铁耗电量要比现在高出好几倍，对高铁核心技术的突破才让我们又快又省。 高铁作为国家的“亲儿子”，国家对他有更高的期望，也对他有所要求。如何让高铁更省电，一直是研究人员刻苦钻研的课题。CR400AF型复兴号动车组作为创造世界最快记录的列车，集先进的科学技术于一身，它的能耗比前辈们更低。以每小时350公里的速度行驶，人均百公里耗能仅3.8度。 最新生产的CR400AF-Z型复兴号智能动车组，在节能上则更进一步，同等行驶速度下，人均百公里耗能降到3.5度。不光动力上降低了能耗，服务功能方面也同样做到了省电。列车内的空调需要长时间稳定输出，采用变频式更节能，这一点改动降低了空调10%的能耗。  高铁不光耗电还能产电，你听说过吗？高铁发电的来源是电动机变发电机。高铁重量大速度快，无法通过常规的刹车盘进行快速制动，技术人员就把它庞大的动能转化为电能，重新回归电网，完成动力削减。等列车来到低速行驶阶段再启用刹车盘进行制动，让列车顺利停靠。 这部分制动产生的电流回到电网，可以被同一供电区间的其他列车使用。这样一来二去，产生的电流就完成生产再使用的流程，达到节电的目的。高铁行驶距离长，经过的站点不少，制动次数也多，这部分电流的反馈利用也是很有必要的。  只可惜这部分制动再生电流因为转换储存难度大，无法被电网转换为民用，同一个供电区间也不一定就有列车通过，发出来的电很可能被浪费了。或许未来技术再进步，可以把这部分电流储存到动车上供内部使用。 |
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