世界最早的電動火車 1879年第一臺電力機車在柏林展出

世界最早的電動火車是什麼火車？電力機車、又稱電力火車，是指從供電網（接觸網）或供電軌中獲取電能，再通過電動機驅動車輛行駛的火車。電力機車執行所需的電能由電氣化鐵路的供電系統提供，而自身攜帶發電能源和裝置的電傳動內燃機車和燃氣機車等則不屬於電力機車範疇。下面就跟本站一起具體看看世界最早的電動火車等相關內容。

早期的火車

1879年5月31日，柏林的工業博覽會上，展出了世界上第一臺由外部供電的電力機車和第一條窄軌電氣化鐵路。

這臺“西門子”機車重量不到1噸，只有954千克，車上裝有3馬力支流電動機。由於機車車身小，沒有駕駛臺，操縱槓和剎車都裝在靠前輪的地方，所以司機只好騎在車頭上駕駛。

這臺“不冒煙的”機車，引起了人們的極大興趣。但是，電力機車正式進入運輸的行列，那是於1881年，在柏林郊外鋪設了電氣化軌道。現在，這輛電力機車陳列在慕尼黑德意志科技博物館內。

電力機車簡介

電力機車、亦稱電力火車，是指從外界供電系統擷取電力作為驅動能源的軌道機車，其電力來源包括架空電纜、第三軌或電池等。同樣使用牽引電動機的電傳動柴油機車、燃氣機車等這類自帶其它能源和發電裝置的機車不納入電力機車範疇。

電力機車起動加速快，爬坡能力強，工作不受嚴寒的影響，執行時不排廢氣，所以在運輸繁忙的鐵路幹線和隧道多、坡度陡的山區線路上更能發揮優越性。此外，電力旅客列車可為客車空氣調節和電熱取暖提供便利條件。由於電氣化鐵路基本建設投資大，裝置技術要求高，抗自然災害能力差，故電力機車應用不如內燃機車廣泛，也不可能完全取代內燃機車。

電力機車沒有空氣汙染，且善於保養，牽引列車時速可達幾百千米，所以高速列車基本由電力機車牽引。電力機車另一個優點就是能夠在短時間內完成啟動和制動，這個效能比蒸汽機車和內燃機車要優秀很多，特別適合發車密度高、車站間距短的城市軌道交通列車。因此，電力機車在全球範圍內得到重視，世界各國均不斷加大力度研製效能更佳的電力機車。

電力機車的牽引力和爬坡能力比內燃機車和蒸汽機車要大得多，在載重過大或坡度較大的情況下無需採用多機牽引。電力機車最大的優點就是無限行程，只要車輛不駛離電氣化段，就不會“餓倒”（故障除外），無需像內燃機車和蒸汽機車那樣經常補充燃料。

我國初期的電氣化鐵路不是很多（普通鐵路），所以會選擇把原本非電氣化鐵路進行電氣化改造。電氣化改造後的鐵路速度將從100-120km/h提高到160-200km/h，這樣不僅能縮短列車的運輸時間，還能達到5000t以上的貨運列車運輸，提升鐵路運輸效率。如今，走向“高鐵時代”的中國正大力發展電氣化鐵路，電力動車組的速度可達250-400km/h。

歷史

1835年荷蘭的斯特拉廷和貝克爾兩人就試著制以電池供電的二軸小型鐵路車輛。1842年蘇格蘭人R.戴維森首先造出一臺用40組電池供電的重5噸的標準軌距電力機車。由於電動機很原始，機車只能勉強工作。1879年德國人西門子駕駛一輛他設計的小型電力機車，拖著乘坐18人的三輛車，在柏林夏季展覽會上表演。機車電源由外部150伏直流發電機供應,通過兩軌道中間絕緣的第三軌向機車輸電。這是電力機車首次成功的實驗。電力機車用於營業是從地下鐵道開始的。1890年英國倫敦首先用電力機車在5.6公里長的一段地下鐵道上牽引車輛。幹線電力機車在1895年應用於美國的巴爾的摩鐵路隧道區段，採用675伏直流電，自重97噸,功率1070千瓦。19世紀末，德國對交流電力機車進行了試驗,1903年德國三相交流電力機車創造了每小時210.2公里的高速紀錄。

中國於1914年在撫順煤礦使用1500伏直流電力機車。幹線鐵路電力機車採用單相交流25000伏50赫電流制。1958年製成第一臺以引燃管整流的“韶山”型電力機車。1968年改用矽整流器成功,稱“韶山1”型，持續功率為3780千瓦。未來幹線電力機車向大功率、高速、耐用方面發展，客運電力機車速度已從每小時160公里增加到200公里，並向250公里邁進。

各國製造的電力機車電壓制較複雜，不便於國際間鐵路聯運過軌。未來國際上已定出幾種電力機車用標準電壓。直流電壓為600伏、750伏、1500伏和3000伏。單相交流電壓6250伏、工頻50或60赫，電壓15000伏、工頻50或60赫，電壓25000伏、工頻50或60赫等幾種。

特點

主要優點

1、電力機車具有功率大、速度快、過載能力強、自身負重低、牽引力和加速度大、整備作業時間短、維修量少、能源利用率高、運營費用低、便於實現多機牽引、能採用再生制動以及清潔環保等優點。使用電力機車牽引車列能提高列車執行速度和承載重量，從而大幅度地提高鐵路的運輸能力和通過能力，特別利於舊鐵路的提速。我國的京廣、京滬和京九等幹線鐵路進行電氣化升級改造後大面積開行電力機車，有效縮短了列車旅行時間。

2、電力機車清潔環保，執行時不像蒸氣機車或柴油機車那樣產生廢氣。供電氣化鐵路使用的發電廠在採用化石燃料時，均會控制廢氣排放，除此之外也可使用低汙染的風力或水力發電，還能提高熱效率。在噪音方面，電力機車在執行時亦比柴油機車安靜得多。因此，電力機車十分適用於在城市軌道交通線上運營。

3、在效能上，電力機車不需像蒸汽機車或柴油機車那般自攜很重的引擎以及燃料，能減輕自重，因此在加減速和最高速方面均比蒸汽機車和柴油機車優勝，可進一步縮減行車時間，是高速列車、動車組等的第一選擇。

主要缺點

1、電力機車的缺點在於其本身沒有動力源，電能來自外部的電纜或電軌，如遇自然災害、戰爭等不可抗力狀況引發斷電就無法執行，導致運輸癱瘓，甚至可能引起事故。2008年我國華南地區遭遇大面積強降雪，損壞了鐵路沿途線上的供電裝置，致使多個班次的電力火車停運，造成嚴重的旅客滯留。混合動力是一種折中方案，即在電力機車上額外配備有應急柴油發電機或增掛柴油發電機車廂，以應付突發的斷電狀況，但會增加運輸成本。

2、電力機車的研製、生產和維修及其所需電氣化鐵路的建設、運營和維護，都要高昂的費用和高階的技術，導致整條鐵路系統的施工難度和養護成本比非電氣化鐵路的高很多。若在經濟貧困、人口稀疏、地勢險峻、氣候惡劣等環境下修建電氣化鐵路，將對國家或當地的財政壓力和科技水平提出苛刻要求。

3、電力機車依賴電氣化鐵路，大量的電網電軌設施會存在一定的安全隱患，如果有人肆意闖入鐵道或爬上車頂就會誘發觸電事故。城市街區中電氣化鐵路的高壓電網如果發生意外坍塌，也易引發觸電後果。

因此，電力機車不能全面取代內燃機車。