五一假期2.5亿人出行,中国如何给上亿人调度火车(图)

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导语:

“史上最热五一黄金周”马上就要到了,这个五一你会出行么?携程早先发布的预测报告显示,今年五一旅游人次将会突破2019年水平,达到2.5亿人次的新高。随着国内旅游走向复苏以及很多人计划与家人团聚,“12306又崩了”、“抢不到票”等话题近期也屡上热搜。

然而,你关心的是有没有抢到票,铁路关心的却是如何运载这么多人。面对庞大的出行需求,中国是如何给上亿人调度火车的?不同运行速度的火车之间又是按照什么规则有序行驶、避免相撞的?



图源:视觉中国

不同速度的列车一起跑,怎样不撞车?


列车运行的基本原则可以概括成一句话:低等级列车让高等级列车。

当英文字母代码不相同时,等级自高到低分别为:G高铁>C城际>D动车>Z直达>T特快>K普快>L临时>Y临时旅游>S市郊旅客。等级的区别主要体现在速度上,比如高铁的设计时速可达到350公里,而Z字头到K字头的时速通常在160公里-120公里不等。

目前我国铁路主要采用“不同等级列车共线匹配运行”的方式,也就是说,不同速度的列车会在同一条铁路线上混跑。那么如何才能保证慢车不被快车追上?这就要引出一张图——列车运行图。



列车运行图示意图 图源:网络搜索


列车运行图是用来表示列车在铁路区间的运行,以及在车站到发和通过情况的图,是组织列车运行的基础。上图中的红线叫运行线,每条线代表一趟列车,横轴是时间,纵轴是车站,于是每条运行线就能反映这趟列车的时空位置。换句话说,每趟车怎么跑、几点发车、几点到站,都是以列车运行图为基础的。

根据低等级列车让高等级列车的原则,当不同速度等级列车混跑时,首先要确定最高等级列车的运行线,再将空余的运行线逐级向下分配给更低等级的列车。如果遇到慢车被快车追上的情况,为避免相撞,慢车就要在车站内停车待避。

“待避”是一个铁路用语,指两列列车以同一个方向,在一个设置转辙器(道岔转换装置)的车站,利用站内路线进行列车行驶顺序的调整。这个动作有点类似于开车时的超车,只不过被超的“慢车”需要直接停车避让。



转辙器工作示意图——通过道岔转换改变列车运行方向 图源:南宁轨道交通

列车运行图并不是一成不变的,而是根据出行需求进行调整和优化的,比如最近的一次是4月10日起全国铁路实行新的列车运行图。近些年来,我国每年在铁路建设方面的投入超过8000亿元,铁路网的飞速发展也使得优化列车运行图势在必行。随着“一日一图”的调图方式开始实施,铁路有效应对了春运、五一、十一等客流高峰期。



图源:视觉中国

防超速方式,普速列车与动车组列车大不同

有了列车运行图做规则,我们还需要一套列车运行控制系统,对列车运行速度、制动方式等状态进行监督调控。

由于火车的制动距离比汽车长得多,如果等看见前方有意外情况再刹车肯定是来不及的,因此在火车运行时需要留出安全距离。将铁道“切”成若干个区间,同一个区间内不得驶入两列以上列车,就能有效防止意外的发生。这些区间叫做闭塞区间,而这种安全保障措施就叫做闭塞,是防止铁路列车对撞或追尾的重要安全措施。



闭塞区间示意图 图源:中国城市轨道交通网


划分好闭塞区间后,当信号机显示为红灯就代表该区间有车,下一个信号机显示黄灯代表前方区间有车,再下一个信号机显示绿灯则表示前方区间无车。



三显示自动闭塞示意图 图源:网络搜索


当然现在还有更先进的四显示自动闭塞,即信号机会显示红、黄、绿、绿四种信号。与三显式自动闭塞相比,能更多地反映一个闭塞分区的情况,有助于提高列车运行效率。

那么接下来的问题就是如何检测列车在轨道上的位置?这方面,普速列车(普客/普快/T/K/Z)和动车组列车(C/D/G)有所不同。

普速列车使用的是LKJ列控系统,是防止列车冒进信号、运行超速、辅助司机操纵的设备。它通过监控列车车轴转速,对速度积分,然后配合车载的地面数据来推算列车的位置。但由于LKJ的地面数据不是由地面实时传递的,而是预先储存在机车上随着列车运行按列车坐标提取的,运行中要不断对标。而一旦发生对标错误,或者地面数据未及时更新,将存在很大安全隐患。



图源:视觉中国


目前,LKJ广泛运用于时速160公里以下的列车,而更高速度的动车组列车则采用中国列车运行控制系统(CTCS)。按照闭塞方式和运行速度等特点,CTCS可划分为5个级别,目前广泛应用的是CTCS-2和CTCS-3。



各级CTCS概况 图源:知乎

以CTCS-3为例,它采用无线传输方式控制列车运行,由两个关键设备组成。地面上的叫无线闭塞中心系统(RBC),功能是发出列车何时该走、何时该停的指令;车载的叫列车超速防护系统(ATP),功能是连续不间断地对列车运行速度监督,实现超速防护。当列车以时速350公里运行时,制动距离将长达6500米,因此确保每辆列车不超速至关重要。

结语

总之,火车运行的原则可以简化为:在保证安全的前提下,尽量提高效率。没想到为了保证我们安全快速出行,列车上还藏着这么多秘密。

最后希望你已经抢到了车票,开开心心欢度五一。

参考文献:


1、《高等学校教材:铁路行车组织》,彭其渊、王慈光,中国铁道出版社

2、《不同速度等级列车混行对高速铁路通过能力影响研究》,郝亚秋,北京交通大学,2016

3、《Vol.050如何为十三亿人调度列车》,回形针Paper Clip

4、《优化列车运行图让人民群众走的更好》,中国日报网

5、闭塞行车制度的产生和发展,https://www.sohu.com/a/338818872_704362

6、高铁列车控制系统CTCS-3通俗解读,中国铁路通信信号有限公司官网

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