火車是如何做到不發生相撞和追尾的? | 知乎問答精選

 

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火車是如何做到不發生相撞和追尾的?

2019年01月14日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 11 ℃ 次

【CRH380AL的回答(157票)】:

=======Update 5.0======

因為我沒有系統地瞭解過移動閉塞,所以在最後移動閉塞的內容上出現了錯誤,經評論區 @鹿昭 @夏帆(這個ID搜索不出來)指出,我國高鐵系統尚未真正實現移動閉塞

目前國內高鐵在CTCS–3級列控區段用的是准移動閉塞而非移動閉塞,即:ATP根據前車所在閉塞分區尾端的位置來生成目標/速度曲線,從而控制列車在追上前車所在閉塞分區之前停下來。在CTCS–2級列控區段用的是作者提到的自動閉塞。只有在地鐵上才真正使用了移動閉塞。

CTCS-3區段使用准移動閉塞而非移動閉塞,而真正是移動閉塞的CTCS-4列控系統還沒有使用。

我猜原因可能是因為地鐵列車行車密度大,所以是真正的移動閉塞。

另外,知友 @黃少兵 在他的答案中火車是如何做到不發生相撞和追尾的? - 黃少兵的回答詳細介紹了路籤機的原理以及用法,在此一併感謝。

=======Update 4.0======

給大家貼一段日本列車交換路籤失敗的視頻,本來這趟列車在這個站是不停的,就是通過路籤授受機交換路籤,結果GG了,然後司機很無奈地緊急制動,然後那個工作人員撿起路籤跑過去交給司機。

急行砂丘號通路籤接受失敗

【衝擊映像】1995年8月急行砂丘タブレット通過授受失敗~非常停車—在線播放—優酷網,視頻高清在線觀看 http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ4OTgxOTYw.html?from=s1.8-1-1.2 =======Update 3.0======

感謝 @DerCampus 在他的答案中提供了非常珍貴的路牌(路籤)的實物照片,答案鏈接:火車是如何做到不發生相撞和追尾的? - 知乎用戶的回答

=======Update 2.0======

剛去日報看了下評論,裡面一群知友關於7.23事故已經吵起來了,我不分析7.23事故的具體原因,只是要說,任何系統甫一問世,都不是十全十美的,要在實際使用中發現問題不斷完善,只是我們遭遇的這個事件教訓過於嚴重,而且設計理念上來說,永遠是設置為人工控制權限最高,所以在系統不正常轉為人工控制時,控制人如果發出錯誤的命令,那麼再精密的系統也不能保證安全,還是要在制度上完善。

=======Update 1.0======

中午手機端寫的答案,本來下午說用電腦增補圖片,沒想到日報速度這麼快,算是亡羊補牢吧。

另外版權聲明,除本人授權知乎日報轉載外,其他傳播媒介轉載須經本人同意,如未經本人同意轉載,即視為同意支付每千字300元人民幣的稿酬。

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填個坑,盡量用通俗易懂的說法,只是科普而非專業介紹,有紕漏之處請輕拍~

列車避免相撞的根本就是「閉塞分區」,閉塞分區是什麼?當你乘坐的火車行駛在雙線自動閉塞(不必知道這是什麼意思,是雙線鐵路,就有很大可能是自動閉塞區段)線路上時,火車每行駛1~2㎞,就會經過一架信號機,每兩架信號機之間的線路,就稱為一個「閉塞分區」,一條鐵路就是這樣相同的閉塞分區所組成,線路上每兩個車站之間有若干個閉塞分區,每兩個車站之間就叫「區間」。

閉塞分區示意圖 閉塞分區示意圖

上圖中,綠點代表開放狀態的信號機,信號機之間就是閉塞分區。

每架信號機會向列車方面的鐵軌發出和信號機顯示的燈光含義相同的低頻電信號,機車上面裝有可以讀懂這種信號的設備,於是火車司機不必等到列車開到信號機前面就能提前知道前方的信號機是什麼信號。

兩種不同型號的機車信號機 兩種不同型號的機車信號機

上圖是說,地面信號機顯示什麼顏色的燈光,就向後面的分區的鐵軌發送那個顏色燈光的低頻信號,然後機車的車載信號機接收到軌道的信號(行話:吸碼)再顯示出來。 上圖是說,地面信號機顯示什麼顏色的燈光,就向後面的分區的鐵軌發送那個顏色燈光的低頻信號,然後機車的車載信號機接收到軌道的信號(行話:吸碼)再顯示出來。

這些信號機,你可以把他想像為一個個看守員,當一列火車處於一個閉塞分區中,列車輪對會短路兩根鐵軌之間的電流,後方的信號機收不到電流,繼電器失電顯示紅燈,分區後端的信號機(看守員)就會向他後方的鐵軌發送一個紅燈碼,就好像看守員向後方線路不停地喊「前面有車,不准超過我站的地方!」然後,這個信號機後方的那一架信號機,會發送一個黃燈碼,就像「我身後隔一個分區的那個分區有車啊,你們減減速準備停車!」如果火車司機看到黃燈,就要降速了。再然後,發黃燈碼的那個信號機後頭的信號機,還是會發送一個信號,這次的信號是說「前面隔兩個分區的分區有車,你們稍微注意下,不行先減減速。」這就是綠黃燈。發綠黃燈碼的信號機後頭的那個信號機,他看列車離得很遠了,他就會發出綠燈碼,意思就是「前面很安全,你們正常走。」這就是自閉區間的基本閉塞原理。

上圖左面的是分區沒有列車,發出的低頻電信號可以流經信號燈再流回去形成閉合回路,繼電器有電從而保持綠色燈光。右面是藍色的輪對將信號短路,信號沒有從信號燈上流回,繼電器失電信號燈點紅色燈光。再經過一系列邏輯,使後面相關信號機再順序點亮「黃燈」、「綠黃燈」就基本構成了一個完整的閉塞系統。 上圖左面的是分區沒有列車,發出的低頻電信號可以流經信號燈再流回去形成閉合回路,繼電器有電從而保持綠色燈光。右面是藍色的輪對將信號短路,信號沒有從信號燈上流回,繼電器失電信號燈點紅色燈光。再經過一系列邏輯,使後面相關信號機再順序點亮「黃燈」、「綠黃燈」就基本構成了一個完整的閉塞系統。

自動閉塞的優點顯而易見,兩個車站之間有若干閉塞分區,只要保證一個分區中有一列車就可以保證列車運行,因而運輸效率很高。 有自動閉塞,就有半自動閉塞。把兩個車站之間的閉塞分區合併成一個分區,也就是說每兩個車站之間是一個閉塞分區,那麼半自動從何而來?自閉區段的閉塞手續、確認列車完整到達,是設備自動完成的,只要設備確認列車完整,就自動開放、關閉分區,無需人工干預。半自動就是說閉塞手續和確認完整到達是人工辦理的,還是舉例子,A站要向B站發出列車,A站要向B站聯繫:「你們能不能接車?」B站:「你剛剛向我發出的列車還沒到,先不要發車。」或者「上一趟列車剛剛通過外勤確認完整到達,你們可以發車了。」這時候A站就可以發出列車了。這裡就存在人工辦理的環節,所以稱為半自動閉塞,明顯地,兩個車站之間只能存在一列車,所以運輸效率自然不如自動閉塞方式。 還有一種自動站間閉塞,是把半自閉方式經過改造,將閉塞手續和確認整列到達的方式變成自動完成,而兩車站間還是一個閉塞分區,所以運輸效率依舊低下。 根據這三者方式的特點,雙線區段大多使用自閉方式,部分雙線區段使用半自閉方式,比如幾年前的寶天線(隴海線寶雞~天水段),現在已經改造成自閉區段了。單線鐵路,則是半自閉或者自動站間閉塞方式。

半自動閉塞方式 半自動閉塞方式

半自動閉塞方式 半自動閉塞方式

這三種方式出現以前,是用路籤辦理閉塞手續的,路籤是一個鐵環,上面有個套子,套子裡面有個特定形狀的金屬棒,它就像一把鑰匙,只能打開一把鎖,這把鎖,就是閉塞機。列車從A站開往B站,A站將路籤交給司機,同時辦理兩站間的閉塞手續,列車到達B站以後,把路籤交給B站,B站把路籤放進路籤機,才能重新開通A~B站的區間,那麼如果有不停站的列車為了這個手續也要停車的話,那未免太麻煩,所以發明出一個設備叫路籤授受機,列車經過時,司機把上一站的路籤掛到路籤授受機上,本站的工作人員再把本站的路籤掛到機車上,這樣就能達到不停車辦理的目的。

路籤(套)(感謝原作者,如有侵權立即刪除) 路籤(套)(感謝原作者,如有侵權立即刪除)

日本鐵路的路籤機(感謝原作者,如有侵權立即刪除) 日本鐵路的路籤機(感謝原作者,如有侵權立即刪除)

雲南米軌鐵路的工作人員正在進行路籤交接(感謝原作者,如有侵權立即刪除) 雲南米軌鐵路的工作人員正在進行路籤交接(感謝原作者,如有侵權立即刪除)

DF4D機車上的路籤授受機(車窗下方的鉤狀物)(感謝原作者,如有侵權立即刪除)DF4D機車上的路籤授受機(車窗下方的鉤狀物)(感謝原作者,如有侵權立即刪除)

而動車、高鐵、地鐵採用的是移動閉塞法(有誤,請參看更新部分),可以這麼想,自閉區段的看守員是隨列車移動的,他處在列車車尾後面一定距離上隨列車移動,不停地說「後面的車你們離我的距離不准小於XX米(原答案誤為「超過」,感謝 @Sandy Rox指出)。」這樣也能起到保護列車的目的,而且效率相比自閉方式更高了一點。

【黃少兵的回答(37票)】:

++++以下內容非本人同意嚴禁轉載++++

+++看路籤機的朋友直接拉到下面好啦+++

++以下內容為本人根據自身學識所答,其中謬誤煩請各位朋友斧正++

+由於本人系北京交通大學交通運輸學院學渣學士一枚,下文水平僅代表我院本科教學最低水準+

挖個大坑。

本文會講到各種閉塞方式,從時間間隔到自動閉塞到CTCS(並沒有),順便可能提到CBTC(並沒有,國內的自主系統由北京交大實現突破)。

先開個頭。

要說如何防止兩列火車追尾/相撞應該是鐵路最基本的問題之一。

最初發明鐵路時,A,B兩地之間一般只會鋪設兩股鋼軌,或者理解為一條鐵路。這時候同一段時間內只能組織單方向的列車運行。

如何保證一段時間內只有一列車佔用從A到B這段鐵路,從而避免列車的相撞或追尾呢?(我們把這段鐵路稱為站間區間)這就是閉塞的問題。

說到這裡插幾句。剛接觸這倆字的學生黨或者沒在鐵路裡混過的老師,大多會讀bi se,而鐵路人都讀bi sāi 或者bi sai。

我們把相鄰兩站對完成列車對區間佔用認可的過程叫做辦理閉塞。

那麼最早是怎麼辦理閉塞的呢?

首先是最自然的方法——時間閉塞,或者叫時間間隔法。就是一段鐵路上的車站提前約定好,在某時間段允許某站以某時間間隔向某方向發出列車。當然這段時間相鄰車站是不能向對向發出列車的。

顯而易見,這個辦法不靠譜吧,萬一哪天時間表變了,某新上班的同志不知道,又或者哪天突然某值班同志鬧錯了時間,,,就會發生意外。

接下來就是用那時最普遍的閉塞方法——騎馬閉塞,即人騎馬在兩個車站間傳遞列車進入區間的憑證(行車憑證),及在列車到達臨站後傳遞到達的信息解鎖區間。

有的朋友可能想了,人騎馬先把火車要走的路跑個來回那效率得多低啊。其實也不然,畢竟火車最初出現就是為了將大量的煤炭進行長距離運輸,雖然那時候火車可能比馬的速度要慢,但是火車的持續能力和一次能拉的重量要遠遠超過馬匹。以衡量鐵路運輸能力的指標——噸公里(運輸重量乘以運輸距離)來算的話,火車還是遠大於馬匹的。

雖說人騎馬傳遞行車憑證雖然解決了列車對區間佔用鎖閉的問題,但是由於人騎馬要先跑一圈,這個馬匹的維護費用加上這段也算是比較長的閉塞過程還是讓人們非常不爽的。於是當時還有下面的方法——氣球閉塞

一時半會兒找不到圖,先來形容一下。

要發出列車的A升起一個氣球,假設是紅色的,這時候為了讓臨站B發現我升起氣球了,會鳴槍示意(那時候車站間距離都很近的,畢竟火車頭的能力有限)。B發現A的氣球以後,會升起另外的氣球,假設是綠色吧,表示同意閉塞。這時候A站就完成了對AB區間的鎖閉。列車到達後再升起一個氣球,假設是黃色吧,表示列車完整到達,AB區間解鎖。

不過遇到能見度不好的天氣,或者其他的意外,就得繼續用馬了。

畫了個草圖,後頭去課件找找更靠譜的圖。

下面為課件中的圖及其描述(來源於北京交通大學運輸專業課程《列車運行控制系統》)。

1832美國:用球信號傳遞信息。當列車從車站發車時,發車站將白球掛在柱頂,指示列車可以出發。接車站將白球掛在中間,指示列車進站停車;將白球掛在柱頂,指示列車通過;將白球掛在柱下,指示列車停在站外。若發車站將黑球掛在柱頂,則表示列車晚點。相鄰車站用航海望遠鏡觀察,根據球信號的顏色和位置向司機傳送信號。從那時起,信號機已經開始起閉塞機的作用,只不過兩站間閉塞關係靠人工保證,而不是靠設備保證。

隨著時代的發展和科技的進步,具有劃時代意義的電報系統出現了。

哎呦不錯這個diao,這回有手段跨越空間,不用我們可憐的行車人員騎馬跑來跑去了!

沿鐵路的電報線路很快被架設起來,請求閉塞和同意閉塞可以通過電流實現了。同時列車的出發和到達的信息也由車站間的電線傳遞著。

電報閉塞隨後就是電話閉塞。電話閉塞傳遞的信息和電報閉塞其實是相同的。車站的行車人員在通過電話或者電報辦理閉塞以後,會填寫路票,作為行車憑證交給司機。電話閉塞時至今日還作為臨時替代用的行車手段保留著。

這裡還應該注意,以上提到的各種閉塞方式鎖閉區間的方式都是人與人之間的請求與承認,也就是人工閉塞,並沒有實現對區間的機械鎖閉和電氣閉塞。

後來隨著軌道電路和閉塞機(路牌/路籤機)的發明,鐵路的閉塞進入了電氣時代,同時也進入了機器控制的時代(畢竟一定程度上來說機器比人靠譜)。

關於軌道電路就不贅述了,簡單說一下它是用電氣手段來檢查列車是否佔用一段鋼軌的方式(給鋼軌通電,與信號機、繼電器構成回路。車輪壓上以後會將其短路,從而通過繼電器控制關閉信號)。

我原來答案中提到的路籤機就是我國鐵路使用的路籤機的實物。取出路籤以後區間就被鎖閉(請求閉塞站的出站信號機不能再次開放,接受閉塞站也不能開放向請求閉塞站的出站信號)了,列車到達臨站,把路籤再插回去可以解鎖。

話說這東西在單線鐵路用了好多年。

在這之後出現了半自動閉塞。現在我們一般叫單線半自動,可見是單線鐵路上用的。(這裡我要吐槽一下,,我國部分地區的復線率還是很低的,,比如我的單位,管內3/5都是單線,還是重要幹線!)

在車站的設備實現電氣化,應用了半自動閉塞設備以後,列車的行車憑證就從電話閉塞的路票和路籤的那個棒棒變成了出站信號機的顯示狀態。

關於信號這裡在插句話。鐵路上的信號是用來表示火車前面要走的路是不是準備好及空閒的。可以看下我這個回答:火車司機是怎麼判斷路線的? - 黃少兵的回答

在半自動閉塞中,辦理好閉塞才能開放出站信號,辦理閉塞的過程就是車站A在控制台(集中控制站內各種電氣設備的東西)上按一下相應方向的閉賽按鈕,車站B再按一下表示同意。這個過程中有個閉塞表示燈,A按一下出現黃色箭頭,由A指向B,B按一下黃色箭頭變成綠色箭頭,同樣由A指向B,表示實現閉塞,此時A處於發車位置,B處於接車位置(上述過程為計算機控制台的顯示)。當然,這個過程A.B的值班員是通過電話聯繫並記錄的(要不然B站的值班員睡著了怎麼辦!不過他要真睡著了會被領導收拾的很慘)。

這時候就可以開放出站信號了。司機見到信號通過與車站聯控發車。在列車頭部越過出站信號機,壓上出站方向軌道電路時,出站信號機自動關閉。列車壓上區間(車站和區間的分界點是車站的進站信號機)的軌道電路以後,閉塞表示燈變為紅色箭頭,由發車站指向接車站,表示列車開出。同時值班員要向臨站值班員報告列車開點。

列車接近B站,B站開放進站信號機接車,列車壓上進站軌道電路後,閉塞表示燈顯示兩個紅色的對象箭頭,此時區間未解鎖,不能繼續閉塞。B站確定到達的列車完整後,按下控制台上的復原按鈕,開通區間(即解鎖),同時報告A站XX列車XX點完整到達。這時候就可以繼續閉塞了。

下圖為6502電氣集中控制台(圖片為自拍,請無視那個包,該設備「藏」於北京交通大學交通運輸學院運輸設備教學館)。

在上面半自動閉塞的描述中提到了列車完整的問題。這是因為在半自動閉塞中,AB區間並不一定是全部鋪設軌道電路進行列車佔用檢查的(還記得我說的通電短路問題吧?佔用的時候會在上圖那一串串燈上顯示紅色,我們叫紅光帶,表示該段軌道有車佔用),因此列車是否完整到達需要人工確認。

這裡還分成幾種情況。

在早十幾年的時候,幾乎每列列車最後都會掛有守車一枚,裡面會坐運轉車長一枚,他負責列車的完整(通過各站時會與車站的助理值班員互相揮旗或搖動燈光互認)。列車進站只要看到運轉車長就知道列車完整到達了。

然而現在木有車長了,要知道掛個守車配個車長那可是相當麻煩的一件事情啊。現在機車端機械確認列車完整使用的是一種叫做列車尾部裝置的東西。它通過與列車的制動主管(火車使用空氣制動機,制動主管是貫通整列的一根通著機車產生的壓縮空氣的管子)連接,測定列車尾部的壓力,通過無線電系統與機車接收端相連,司機通過該裝置就可以實時知道列車尾部的制動主管壓力(尾部風壓),從而確定列車是否完整。

然而有時候我們不用列尾,比如單機掛車啊,或者有些車輛不能把列尾裝上去呀,這時候就是在辦理閉塞的同時,A站會報告B站XX次列車帶車XX輛,尾部車號為XXXXXXX(當然了,要有調度命令)。列車到達B站後,B站只要派人去看一下最後一個車的車號就知道列車是否完整了。

車站檢查列車完整的辦法還有計軸器等。

計軸器會對通過它的車軸計數,除了機車,車輛都是四軸的,確定軸數除以4就知道了車數,同時跟機車攜帶的無線列車信息(包括機車型號,機車號,列車量數,牽引噸數等)核對,就能確定列車是否完整。

說了這麼多,重要的只是下面這句話:半自動閉塞與計軸器等確定列車完整性的設備配合起來,就形成了自動站間閉塞

我們來說一下半自動閉塞和自動站間閉塞的區別。

半自動閉塞是人工辦理閉塞,人工開放出站信號,出站信號自動關閉,人工確認列車完整到達,人工開通區間(即解除閉塞)。

自動站間閉塞是自動辦理閉塞(此時A.B值班員通過電話聯繫,A預告XX次列車,B接受XX次列車預告),人工開放出站信號(進路好後閉塞自動實現,閉塞好後信號開放),出站信號機自動關閉,自動確認列車完整,自動開通區間。是不是方便了很多?

下面要說的就是自動閉塞,或者叫雙線自閉了。

上面說了這麼這麼多,有木有發現,為了保證兩列火車不相撞或者追尾,一直是保證兩站間只有一列車的?還是那句話,效率好低啊。不過那時候主要也都是單線咯。

這時候人們想,我要提高從A到B的列車數量怎麼辦呢?新修一條鐵路嗎?

單線為了提高通過能力,會設置大量的中間站,每增加一個中間站都會將整個區段的通過能力提高一些。所以你看京滬老線上那繁若星辰的車站……我們在課程中研究中間站數量對區段通過能力的影響時發現,隨著中間站數量的增加,即站間區間平均長度的減小,區段的通過能力越來越大,最後在站間區間長度趨於0時(可以理解為車站與車站相連了,其實就是單線變成復線了),區段的通過能力有了最大值。

所以這時候極大提高行車量的辦法不是修新的鐵路,而是將兩條並行的鐵路區分方向,一條專門走一個方向的車!這也就是上行和下行。

這時候怎麼閉塞呢?

由於區分了上下行,此時是木有火車迎頭相撞的問題了,我們只要保證列車不追尾就行了嘛!

既然A往B有了一條專門的線路,那我為啥不連續發車呢?

上面那段提到修很多的中間站的問題,其實也引出了閉塞分區的需求。我們假設站間區間長度為零的情況,也就是中間站與中間站相連。每個車站的進站信號機把整個鐵路區段分成了小的一段一段。由於信號機的存在,在信號機防護的鋼軌內有車佔用的時候它是不能開放的(這就是聯鎖!),由於信號的顯示是列車的行車憑證,司機見到紅燈是絕對不能越過的(這裡又發現了一個人決定的問題吧?如果司機偏要越過呢?後面再說!)!所以這就避免了追尾!

這不就是保證列車續行安全不追尾的辦法嗎?ok,我們把站房神馬的都去掉!這不就是保證列車續行安全不追尾的辦法嗎?ok,我們把站房神馬的都去掉!

這就是閉塞分區的概念。即使用軌道電路與區間中的通過信號機將很長的站間區間分成小的閉塞分區,每個閉塞分區允許一列列車進入,列車進入後,防護該分區的通過信號機即轉為紅燈。閉塞分區的長度為保證列車能夠以該區段限制速度進入該分區後經制動在下一架信號機前(即下一個分區的入口)停車的長度。

完整的自動閉塞系統除了閉塞分區、軌道電路、區間通過信號機還要實現各個車站對相鄰區間列車的追蹤。

雙線自閉下辦理閉塞的過程是這樣的。

A站接通B站電話。A:XX次預告! B:XX次預告! ——此時完成預告,表示B站同意接車。

A站通過開放出站信號,自動辦理閉塞(同自動站間)。司機見信號後與車站聯控發車。

B站通過列車追蹤系統發現XX次接近,開放進站信號接車。

列車到達後無需開通區間也無需報告A站XX次到達。

自動閉塞根據通過信號機顯示模式的不同分為三顯示自動閉塞和四顯示自動閉塞。

三顯示的通過信號機有綠燈(表示前方至少兩個區間空閒,可正常速度通過),黃燈(表示前方一個區間空閒,進入該區間需減速運行,準備停車),紅燈(表示前方區間佔用,不能越過)三種顯示狀態。

四顯示的通過信號機有綠燈(表示前方至少三個區間空閒,可正常速度通過),綠黃燈(表示前方兩個區間空閒,高速車需減速,注意下一架信號機顯示,低速車可正常速度通過),黃燈(表示前方一個區間空閒,進入該區間需減速運行,準備停車),紅燈(表示前方區間佔用,不可越過)四種顯示狀態。

這裡簡單提一下機車信號,自動閉塞系統中,機車信號(可見 這裡簡單提一下機車信號,自動閉塞系統中,機車信號(可見 @CRH380AL答案中的相關部分)是對地面信號(即我上面那兩張不能直視的圖中的通過信號機)的複式,行車憑證也即進入區間的許可是地面信號的顯示狀態,在地面信號滅燈(意外),機車信號顯示正常的情況下,司機也可憑機車信號行車。

上面提到了防止追尾主要還是司機見到紅燈要停車,黃燈要減速,那要是萬一司機想報復社會,一定要闖紅燈呢?

過去是沒辦法了。。

直到有了ATS(Automatic Train Stop,自動停車系統)。簡單來說,這套設備裝在機車上,如果司機見了黃燈不減速,且速度越過了ATS設定值的時候,它就會越過司機,直接操縱機車實行緊急制動(撂非常啊!),使列車停下來。

有了這玩意,也就有了最早的列車運行控制系統。

後來,ATS更先進了,變成了ATP(Automatic Train Protection,列車自動防護系統)

ATP是根據列車參數(包括牽引量數,牽引噸數,機車性能指標)、線路參數(坡度、曲線、豎曲線)及信號顯示狀態,自動計算當前指標下列車的允許速度曲線,並對機車進行防護。當機車的實際速度超過該曲線時,ATP系統會自動操縱機車進行常用制動或緊急制動,使機車速度降低到計算曲線下。目前普鐵機車普遍使用的是LKJ(列車運行監控記錄系統),我感覺起來它和ATP挺像的。。

再往下就要提到CTCS(China Train Control System,中國列車運行控制系統)了,它是目前國內列車運行監控系統的綜合。包括0,1,2,3,4五級。

(插句話,叫CTCS是因為它的原型叫ETCS。。Europe,你懂的。)

坑有點大,,我先蓋蓋土。

C0級是現在既有線路的各種列車控制系統的統稱,包括上面提到的各種閉塞方式以及相關的信號、聯鎖系統。叫0級為了和CTCS其他級別稱呼的規範(zhuang)統一(bi)。。

現在分佈廣泛的160的客貨混線基本是使用C2系統。

客運專線和高速鐵路使用C3系統。

C4系統就是在 @CRH380AL答案中提到的移動閉塞。還在研製中。

CBTC(Communication Based Train Control System,基於無線通信的列車運行控制系統)是一種基於無線通信技術聯通列車和地面,從而實現移動閉塞的列控系統。當然了,這玩意兒也是外國發明的。國內首發靠譜的系統是由北京交通大學自1995年起開展相關研究,2010年12月30日開通運行的北京地鐵亦莊線正式使用作為標誌性突破的CBTC系統。至於國鐵為熟麼沒有在使用呢?大概是因為愛情吧(不是說好某交強於牽引,某交強於控制麼?你當「外國敵對勢力」吃乾飯的啊?)。

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稍微總結一下。

鐵路的設備除了線路、機車、車輛、站房神馬的就是保護安全和行車用的三大件——「信聯閉」了。

信——信號,指示列車運行。

聯——聯鎖,建立各電氣設備間關係,保證相互的安全防護。

閉——閉塞,保證一段鋼軌只有一列車佔用。

上文主要是從閉塞入手,對信聯閉設備零零散散進行了一個描述,如果能把我混亂的文字看到這裡,那你對鐵路是真愛啊。。。

最後吐個槽,現在鐵路部門為了保安全,幾乎是完全不講效率啊!而且鐵路人對設備不放心啊!設備有時候也的確不讓人放心啊(見723,這麼說叫政治正確?)!不過希望領導們還是考慮考慮效率的問題吧!好多規定有因噎廢食的嫌疑了啊!安全管理不是一味的止啊!

前幾行為1400光年外Kepler-452b星人遙控輸入,雙手舉天以示清白!

以上,

------------------分割線,以下為原答案--------------

我再來補充一下@CRH380AL好了2333

先上圖

這便是當年用來辦理閉塞用的路籤機實物咯。這便是當年用來辦理閉塞用的路籤機實物咯。

圖片是我2011年拍的(那個年代手機較爛,請無視畫質吧)。

東西「藏」於北京交通大學交通運輸學院運輸設備教學館。

簡單介紹一下這個東西。

首先是設備們。

圖中標有黃底紅字1 2的兩個紅箱子是裝路籤的,也是鎖著路籤的。它們分別是放在兩個車站的。我這個圖片拍的角度比較成問題,,圖中應該是一套半設備。也就是中間那個矮的紅箱子(其實是電話)和它後面那個高的木頭是以及左邊的2是一組。右邊那個1的右邊還有一套前面說的紅箱子和高木頭。

另外那個高木頭上面還套了個像沒有網的籃筐一樣的東西,那個就是用來愛傳遞路籤的皮套,其他人答案中有近照。

路籤就是列車可以進入區間的憑證了。圖中的2可以從側面看到路籤插在裡面。我國國鐵用的路籤一般是棒棒( ̄◇ ̄;),其實是像鑰匙一樣的東西。

圖中的1.2那兩個紅色的箱子從側面看的話有很多溝槽,路籤從裡面取出來還得繞來繞去最後繞到那個五角星的中央拔出來。注意,這個東西不通電是取不出來路籤的。

總得來說,路籤機類似一套鎖,它們鎖的就是兩組路籤機中間的鐵路。

A請求,B同意,A就可以生成一把鑰匙,鑰匙生成,鐵路就鎖定了。司機帶著鑰匙從A到B,B再用鑰匙解鎖。這也是閉塞的一種理解。

下面用一些細(fei)節(hua)擴展一下上面這段。

設定一個情景,車站1(放著圖中1那套設備)要向車站2(同理)開車了。

車站1的值班員搖矮紅色箱子上那個磁石電話手柄要通車站2。然後在電話裡說明要進行閉塞,及車次。車站2同意閉塞的話會按個什麼東西(忘記了)就給車站1的路籤機送電了,,這時車站1那個標著1的紅色的箱子就能取出路籤了。

車站1往車站2方向的一枚路籤取出來後,相應方向路籤機鎖閉,無法取出第二枚,車站2往車站1方向也無法取出路籤。

另外,這個東西可能還會和車站的其他電氣設備聯鎖吧,比如路籤機未辦理好閉塞,出站信號機不能開放什麼的。(具體的就不清楚咯,當年學習的時候也就是那麼一帶)

之後值班員把路籤交給司機,司機就可以開車了。到達車站2後,司機把路籤交還,車站2把路籤再插入圖中有2字樣的紅色箱子,要通車站1,報告列車到達,就可以將車站1的路籤機解鎖了。

手機碼的,略凌亂。。

其實上面都是我編的ヽ( ̄д ̄;)ノ,畢竟這東西淘汰很多年了。

最後零散說幾句。

我11年第一次見著這東西的時候,老師說:這個東西現在實物全國也沒幾台了,咱們這個目前還是可以用的,我給大家演示一下。

結果搗鼓了半天也沒拔出來一個路籤(* ̄з ̄)。

本來老師說,你們不要亂動啊,這東西現在都是古董了。可是教學設(wan)備(ju)嘛,大家就摸來摸去了,哈哈哈。

找來找去就就找到自己這一張,去同學們原來的相冊翻了半天,結果發現,,跟他們比起來我關注的點都好奇怪啊( ̄◇ ̄;)(怪不得沒有女朋友),如果以後能找到更多的圖片再來補充咯。

說了這麼多,一副跑題的樣子,,不過,,本來就是來補充的嘛!

有時間的話我要把原題回答一下!

晚安咯。

【李潤澤的回答(6票)】:

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補充 @CRH380AL 答案中關於半自動閉塞方式所使用的路籤(路牌)。

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照片為本人參觀上海鐵路博物館時拍攝的歷史實物。若需轉載請註明為上海鐵路博物館收藏文物。

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摘錄上海鐵博中對路牌的簡介文字:

路牌

銅質。原先使用的另一種行車憑證。中央有不同形狀的孔,邊緣上有不同形狀的缺口使其成六種類型。當路牌缺口與路牌機上部拉板路牌槽相吻合時,才能放入路牌機內。使用原理、方法與路籤相同。

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關於路牌和路牌機的使用方法,記得高倉健著名電影《鐵道員》中有體現,注意電影片段中6:00-7:00處。

【日本電影】鐵道員 1/6 http://www.tudou.com/listplay/jT0AGeCd1JU/mgcb3KWv83g.html -

【EnzoJiang的回答(7票)】:

@CRH380AL 回答得很好,我就說一個抽像的版本,有以下幾個要素:

1.本車不得越過的保護點:一般稱作VISA(路籤)或者移動授權(MA)

2.將這個點的位置告訴控制列車制動的設備或者人

3.確保控制列車制動的設備或者人(司機)能夠在保護點之前停車

詳細的說的話,保護點分為很多種,CRH380AL提到的閉塞區間是其中一種。閉塞區間一般在車站和車站之間劃分。除了閉塞區間外,站內常見的保護點主要是道岔和軌道末端,在道岔搬去正確位置之前,是不允許列車越過的,這種保護以進路形式體現(所謂聯鎖說的就是這個)

而保護點的設定方法就很多了,最常見的就是將軌道劃分為一段一段,然後用一些特定的方法去判斷這一段段的列車裡面是否可以駛入。判斷的技術手段主要是軌道電路(詳見CRH380AL的答案),以及計軸器。最原始的劃分就是車站和車站之間作為一個大的區間,那就是手動閉塞和電話閉塞。如果把這個閉塞區間不斷縮短,讓其長度接近甚至短過列車,就成了准移動閉塞。如果是地面沒有任何檢測裝置,變成列車自己定位報告位置,那就是移動閉塞或者虛擬閉塞。

一般發新的VISA和MA之前要確認幾件事情:

1.離開前方區間的列車是完整地離開了前方區間

2.離開前方區間的列車已經進入了下一個區間

如果確認這兩點,可以把這個區間清空

3.區間清空後,可以隨時發新的VISA或者MA給後面的列車

清空區間的過程可以是人工的(手動閉塞、電話閉塞、半自動閉塞),也可以是自動的(自動閉塞、移動閉塞)。發VISA的過程也可以是自動的,即半自動閉塞和自動閉塞,以及移動閉塞。

然後需要把VISA傳遞給列車或者司機,一般有以下的技術手段:

1.通過接觸的方式傳遞到列車上,比如軌道電路

2.通過無線電方式,包括用GSM-R/LTE-R(就是一個鐵路版的手機和基站系統)或者用應答器(可以想像成大版的NFC),以及西歐一些國家用的軌道環路線圈

3.通過信號燈

司機或者設備需要計算列車的制動距離,保證列車在VISA或者MA之前停車。

這裡面分為三種

1.告知當前的速度限制,思路是不停地更新速度限制,直到停車或者收到新的VISA。

2.告知那個保護點的位置,計算當前的速度限制,直到停車或者收到新的VISA。

3.綜合以上兩者。

一般來說色燈屬於第三種,司機看到具體的燈之後,以及燈的距離(一般跑多了就熟悉了),通過技能估算應該怎樣制動。

然後如果是計算機控制的,那麼通常會採用前兩者。

第一種技術在早期(2000年代)之前比較普遍,目前新的系統採用第二種較多。

完。

【風中二的回答(2票)】:

這裡沒人玩openTTD麼?

給大家安利一下這個喪病的遊戲(開源)。

想知道火車信號系統的同志們可以玩一下。

TTD是Traffic tycoon deluxe的意思,open表明這是一個開源版本,可以在各主流操作系統上玩到。

他本來是一個實時經營類的沙盤遊戲。玩家根據報紙發佈的各類信息,通過搭建包括公路鐵路水運空運在內的交通網絡來擴展自己的運輸公司。當然運輸公司的發展需要城市的繁榮,而城市的繁榮又需要高效的物流體系和工業佈局。運輸公司需要在農廠、礦山、油田、傢俱廠、食品廠、城市之間轉運各種資源和製成品,也需要負責城市之間旅客和郵件的派送。玩家能選擇不同時期的各類運輸工具和道路模型,比如如果把時間設定在18xx年,玩家的鐵路體系將會以蒸汽機車為主,到了二十世紀,內燃機車、機場、電氣機車、磁懸浮等等會逐步加入到可選的菜單裡。新的運輸工具更可靠也更有效率,當然造價也成倍增長。有的時候玩家不得不向銀行借款並支付利息。

變態的是這裡面如果火車線路規劃不當的話,火車會撞車,除了損失商品影響商譽以外,這條線路也會堵上很久(當然玩家可以強行把事故路段推平埋掉),另外接近使用年限的車頭即使經常維護也會動不動就趴窩在路上。當然這也不算太變態,問題是我的新飛機為毛一起飛就爆炸呢?老子我貸款還沒還呢!

土豪們是這樣玩的

不過因為在經營類有著模擬城市等等的高大上商業產品,所以在openttd的世界裡有不少人似乎都在專注怎麼搭鐵路,怎樣在單位地圖上通過變態的轉運體系來支持一個有海量人口的超級大都市群

就信號燈系統而言,裡面有block signal,path signal(path based signalling (PBS)),能夠形成複雜的邏輯結構。最左邊為block signal,就是最基礎的閉塞區段使用的信號燈,往右為PBS的自動尋道系統的燈(起始、中繼、結束、自動、單向自動等),如果設計得當可以避免火車追尾。想要研究下什麼時候火車能追尾的,不妨下個遊戲玩玩。學習曲線略恐怖,大家注意。

圖片來自網絡。

【楊中光的回答(2票)】:

很簡單,不要被專用名詞嚇到了。

其實就是採用電子設備,保證每列車(包括可能遺落在線路上的鐵路車輛)的後面至少一兩公里內沒有另一趟列車就行。

為什麼是一兩公里?因為經驗告訴我們一趟列車停車的距離最遠是一兩公里。

能保證絕對不追尾嗎?理論上能。實際中因為極端情況下電子設備的不可靠性……比如說甬溫……

【周在峰的回答(1票)】:

這個被邀請了,其實,我還真不是很明白,反正大概和調度還有信號有關,沒在站點和線路上呆過,就不做評價了

【高鐵族的回答(2票)】:

在列車運行過程中,車載設備通過車載輸入或調用存儲信息獲得列車制動特性,包括各種制動減速度、制動建立時間等,從地面設備獲得線路信長度、坡度及各種限速信息,以及接受到運行許可命令,實時計算速度監控曲線以生成當前限制速度,實時監控列車的運行速度,並通過人際界面給出司機相應的指示。

當列車運行速度接近當前限制速度時,車載設備將發出報警提示,提示司機降速,若當前速度超過當前限制速度,車載設備將輸出制動命令,自動控制列車制動或停車。

車載設備主要功能如下:

(1)測速定位功能

(2)速度監控功能

(3)其他安全防護功能,如列車溜逸防護、推行防護、車門監督以及一些列車控制系統自身要求的特殊防護。

(4)顯示功能

(5)其他

列車測速與定位原理

1.基於輪軸測速傳感器和應答器的測速定位

(1)測頻法

(2)測周法

(3)多週期法

(4)頻率週期法

(5)改進的頻率週期法

(6)基於應答器的列車定位

2.多普勒樓大及慣性傳感器

(1)多普勒雷達測速

(2)慣性定位傳感器

慣性導航系統(INS,Inertial Navigation System)是一種自主式全天候導航系統,其工作不需要任何外來信息,僅靠系統本身就能全天候進行連續的三維空間定位和定向。慣性導航熊應該包括:加速度計、陀螺穩定平台和導航計算機。

3.基於GNSS的列車測速定位

全球導航衛星系統(GNSS,Global Navigation Satellite System)是能夠在全球範圍內提供精確、實時的導航服務,如美國的GPS,俄羅斯的GLONASS,歐洲的Galileo以及中國的北斗衛星導航系統。需要四顆衛星殘參與定位。

? 受列車空轉與滑行、車載設備與地面系統異步、無線信道的延遲等因素的影響,列車定位系統必須合理計算列車的安全位置,對軌道區域的佔用狀態進行正確評估,這樣才能保證列車追蹤的安全性。

? 列車的安全位置是保證列車實際位置以盡可能高的置信度位於其安全位置所形成的區域內的列車虛擬位置。列車的安全位置一般是在高精度定位方法得出的列車估計位置(為安全位置)的基礎上增加一段的列車安全包絡得到的,用於列車的間隔控制和地面系統更新軌道佔用狀態,分為安全車頭位置和安全車尾位置。

? 安全包絡是指添加在非安全位置上以保證列車位置安全的一段距離。

學術出處:列控系統車載設備最主要的功能就是速度防護控制

【懵嫿悝的回答(1票)】:

你們等著,佔個座,我去叫我家蠢貨~一個調度的苦逼孩紙~來答題~!折疊我吧~!

【王於的回答(0票)】:

行車組織的安排,信號設備的顯示。火車司機的眼睛。

【xxxx的回答(4票)】:

請問溫州動車事故還記得嗎?

【南哥的回答(0票)】:

鐵路線路分為很多個區間,保證每個區間只能有一列機車,即閉塞鐵路。鐵路軌道上有弱電流,定位機車位置,此外,列車上還有自動防撞控制系統,等等。

【劉公的回答(0票)】:

飛機失聯了,汽車連環追尾了,火車在這樣,還讓不讓人家出門了,哼

【尚子陽的回答(0票)】:

鐵路有一套自己專用的通信系統,就像運營商的一樣,只不過不在同一個頻段罷了,靠這個統一調度

【地球人太逗了的回答(0票)】:

把標題一度看成「火星是如何做到不相撞和追尾的」

【謝家小姑娘的回答(0票)】:

ˊ_>ˋ作為一個常年混跡火車站的鐵道系統子女,我簡單科譜一下

有一個職位叫調度。

再具體一點就是

每個區間大站的調度室裡都有一個大面版,一面牆的大小,上面有經過該站的所有鐵路線,有火車過的軌會亮,跟據上級指令(大概是)去戳面版上的各鐵路線上的紅鈕綠鈕,就是傳說中的紅綠燈(沒錯,火車是有紅綠燈的( ′ ▽ ` )?)也能控制火車道的合併和分離。。。。(這個我真解釋不好,反正火車是可以變道的,有連接軌,連接軌是弧形的,可控)

然後最關鍵的一步來了,調度室裡可以用無線電跟司機聊騷(對不起,是溝通)

這是我的童年記憶,我爸說現在都全電子化了,但原理是一樣的。

長大了再也不好意思去看了,而且我太漂亮了,萬一調度室小哥分神怎麼辦

【夏雨的回答(0票)】:

ctcs還有閉塞區間

【續昊沐的回答(0票)】:

附近的車?

標籤:-交通 -高鐵 -軌道列車


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