這個問題正好問到我的專業上。此處不應該再叫火車了，應該叫電力機車。咱們國家電氣化鐵路的供電採用單相工頻（50赫）2萬5千伏交流電，透過接觸網供電。機車透過受電弓與接觸網滑動接觸受電，接觸網電線沒有絕緣膠皮。電網給機車供電後，透過鋼軌接地形成迴路。

我們都知道電的輸送需要形成一個迴路才有電的存在，那麼為什麼在電氣化鐵路的上方卻只有一根接觸線？且電力機車憑藉著它能夠飛奔於線路上呢？其實不然，它的另一根導線是鋼軌，且車輪為金屬，在這裡電力機車就這樣與上方的接觸線形成一個迴路，從而驅使電力機車執行！簡而言之就像我們家庭用電，有火線和零線（地線），那麼機車上方的接觸網為火線鋼軌便為零線（地線）。看上去難以理解，其實都是基於最基本的原理，只是我們沒弄清之間聯絡而已！

1、2、3樓回答非常專業，業內人士。更正標題錯誤，“火車”是早年蒸汽機車燃煤燒水，產生高溫高壓水蒸氣，作為驅動動力，俗稱“火車”。內燃機車、電力機車，不應該再稱為“火車”。先說說基礎知識。這裡的“輸電線”稱為“接觸網”，和機車頂部受電弓接觸、透過滑動摩擦像機車送電的那條線稱作“接觸線”。為了使受電弓滑板摩擦均勻，接觸線走向不是直線，線上路直線區段，利用相鄰支柱上的接觸線的定位裝置，一推一拉，使接觸線走向呈現“之”字形式。中國國鐵電力牽引供電制式為50Hz、27.5KV交流。再來說說機車供電怎麼看到的只有一條，正如樓上幾位所說，是利用車輪、鋼軌、大地構成供電迴路。具體又分為迴流供電、AT供電和BT供電。早年採用迴路供電，系統構成比較簡單，牽引變電所的牽引變壓器，原邊接國家電網的三相110Kv，副邊輸出三相27.5KV，其中一相直接接地，另外兩相分別向上行和下行方向接觸網送電。經由接觸網…受電弓…機車…車輪…鋼軌…大地構成供電迴路。為了解決單相導線產生電磁干擾的問題，又設計安裝和接觸線等高的迴流線，把大地迴流引上到迴流線，回到變壓器。隨著技術發展，為了提高送電功率、減小電磁干擾等因素，又設計出AT、BT等供電形式，具體可百度查詢。

與鐵軌形成迴路，鐵軌是接地的

不光是火車電線，高壓輸電一般也只有相線，到400v低壓變壓器之後，才有零線，是從接地極引出來的，

火車受電弓是火線，軌道是零線迴路，每一個車廂都有獨立的動力輔助，不單純是火車頭牽引，控制器採用變頻的方式供電，透過改變頻率的方式控制電動機轉速。由於受電弓接觸電線存在火花，0.幾秒的斷電是有的，所以，控制器上安裝有電容器裝置，電容有充放電功能，等同於在樓頂裝上一個水箱，目的是穩定電流。配上大型並聯的晶閘開關電晶體，透過電源管理CPU晶片對控制器進行伺服供電，提供舒適的運動狀態，值得歡喜的是，這個管理CPU還是是中國自行研發的啊！當然，這裡所說的只描述了其中一些功能，其實，它就像一臺汽車電腦類似。

高鐵仍採用2萬七千五百伏特高壓供電，基於線路小且長，為了將損耗降到最低，保護線路，高壓低電流輸電是最完美的策略。高鐵供電變壓器與民用電力變壓器是不同的，與電焊機類似卻正好相反，電焊機採用低電壓大電流，這是摸焊鉗卻電不到人的原因。高鐵受電弓是高壓低電流。

接觸網導線是19~29千伏的單相交流電，機車或是動車組受電弓取流後，經過車內的變壓、變流器、劈相機等裝置將接觸網的高壓單相電，轉換成各種諸如主電路、輔助電路、控制電路等所需的電壓電流模式，用以驅動機車的輪對，進而實現機車的牽引。簡單概括就是如此，其實內部是很複雜的。

接觸網為單相25kv交流電，由機車內部根據驅動需要轉換。我就不想說了，一大群不知道的自以為是逼逼非得順直流，如果接觸網是直流的要什麼變壓器，和諧電，和諧號動車組都是帶變壓器的，(如果是直流降壓就不用變壓器了，那樣會很麻煩)其驅動電機為交流電機，自己去看看和諧電的介紹，交流傳動，中國交流大功率機車的崛起就是和諧電起的頭，至於直流電機的那是比較老的韶山系列，交—直傳動，中國電氣化鐵路標準形成大概是在寶成鐵路時期，當時確定供電方式為25KV，單相工頻，到現在也是。高鐵動車組和電力機車用的是同樣的電壓這就為什麼中國動車可以不轉東西可以上普通電氣化鐵路的原因。地鐵用第三軌或者接觸網供電，其為直流電，但是火車不能這樣，效率和轉換成本決定了交流電更合適，直流驅動電機的機車已經是很多年的歷史了，現在新興的和諧電，動車組均採用交流傳動

從電流形成的原理講:用電裝置必須透過導體與發電裝置構成閉合迴路。即電流要有來有回才成，否則不會有電流形成。通常的用電，至少要有2根電線，將用電器與發電機連線形成閉合迴路，一根叫火線，另一根叫零線。那麼為什麼火車接觸網看似只有一根線呢?答:火車供電系統是把大地作為零線使用形成閉合迴路的，實際也相當於2根線，即把大地作為電線使用。其實家用電器也可以一端接在火線上，另一端接在大地上，也能正常工作的。

火車的接觸網為25kv單相交流電，頻率為50Hz，接觸網為火線，鋼軌為零線。韶山型機車是直流牽引機車，25kv透過變壓器再整流成直流供給牽引電機牽引機車。和諧機車為交直交機車，25kⅴ透過變壓器變成單相交流電後再整流成直流電，直流電再透過變頻器逆變成三相供給三相牽引電機牽引機車的。

給電力機車供電的線路，專業稱接觸網。工作電壓27.5KV。最低電壓19KV。採用單項工頻交流電。一根線叫接觸線，上面還有一根（承力索）。都是以火線存在，透過電力機車用鋼軌迴流回牽引變電所。

鐵路每隔60km左右都會有一個牽引變電所。牽引變電所將地方的高壓線降壓到21000V左右，然後透過饋線送到接觸網上。電力機車透過受電弓與接觸網接觸取電。使用鋼軌作為迴流線形成一個迴路。這就是電氣化鐵路供電的基本原理。

說實話我自己還真是沒那份閒極無聊的心思去探究這其中的工作原理，現實社會中的每個人想要自在安全的生存在這個世界上，已經是相當的不容易了，真沒必要再分神去操那個閒心了吧？？？！！！

接觸網的電是三相交流電的一相電，電壓為22.5kv-29kv 機車透過受電弓進入機車變壓器，變成低電壓，透過整流將單項交流電變成直流電共給交直傳動機車的直流電機，現在的HXD機車是交直交傳動，單項交流電變流成直流電在變成三項交流電共給交直交傳動機車的交流電機 透過鐵軌形成迴路返回到變電所

因為接觸網提供給機車的是單相電。

機車的牽引電機使用的是三相鼠籠式非同步電動機，在機車內部有一個劈相機，可以把單相電劈為三相電。

那麼為什麼接觸網不直接提供給機車三相電呢？那樣所有的機車不就可以不設劈相機了嗎？

且聽我細細道來：接觸網的單相電是透過機車的受電弓取電的，受電弓是有一定寬度的，滑板工作長度為1250mm，而受電弓是可升可降的，接觸網單相供電，那麼機車的受電弓只需一個滑板，結構簡單，工作可靠，維修方便，成本低廉， 如果是直接提供三相電的話，那麼受電弓會很複雜，不可靠，電力機車無電不走，耽誤不起啊，另外接觸網供電是由不同的變電所負責的，有時候會涉及到越區供電，會很複雜的。