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福乐尔分析:火车是怎样变轨的

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人气:-发表时间:2015-12-31 10:09【

  在入行之前,总是以为火车要变轨肯定是司机台上面有一个按钮或者是手柄之类的,看见要分岔的地方,一拨,然后火车就可以变轨了。当时还纳闷,为什么火车司机那么厉害,火车跑的那么快还可以反应那么敏捷保证不出错。后来入行之后,发现当年自己真是 too young 啊……

  1. 火车车轮与钢轨的关系

  几乎所有人都知道火车车轮是压在钢轨上面的,但是可能很多人没有仔细看过火车轮与钢轨的位置关系。

  图为火车轮对与钢轨之间的关系

QQ截图20151231101625_副本.jpg

  可以看出,火车的车轮确实是压在钢轨上的,用来传递火车的重力。但是还有一个地方要注意,图中红色部分,就是火车车轮内侧有一圈比车轮半径更大的圆盘,这个东西叫做“轮缘”(用锤子敲一下,会发出像敲锣一样清脆的声响……)。这薄薄的一层东西,让车轮与不仅是压在轨道上,更像“卡”在轨道里面一样。这个结构,就可以保证车轮始终在轨道上运行不出轨,用来控制火车运行的方向。

  2. 道岔的原理

  轮缘是用来控制火车运行方向的,那么要实现“变轨”,其实就是要控制轮缘的位置。

  于是人们就发明了“道岔”这种东西,以控制轮缘位置的方式,实现变轨。

  图2. 道岔示意图

QQ截图20151231101649_副本.jpg

QQ截图20151231101700_副本.jpg

  第一个道岔示意图有一个会动的部分。当那个部分留有小细缝的时候,轮缘就可以从小细缝中穿过,按照外侧轨道引导的方向行进。当两根轨道密贴时,轮缘就被引导到靠内侧的轨道方向行进。

  图上红色的尖轨部分靠右密贴时,开放A——B方向。靠左密贴时,开放A——C方向。

  所以火车运行的方向,取决于道岔的开放方向。

  说到这里,我们可以知道,火车在道岔处的运行方向,根本就不是司机控制的,而是靠地面控制道岔的开向来控制方向的的……

  所以司机是不用管火车运行方向,也不用去变轨什么的,只要老老实实把火车往前开就行了。

  但是一般列车在进站前,或者在车站里面进行调车作业的时候,司机还是需要了解进路的情况,知道自己将要经过什么道岔、进入哪条股道、道岔开放的是哪个方向。一来为了确认道岔是不是扳对位置了,而来要控制速度。一般来说侧向因为有曲线,通过速度要比正向慢。

  3. 如何保证道岔的开放不出错

  理论上,只要把道岔的位置扳对了,火车进入正确的股道或者通过车站是没有问题的。但是,由于人工操作实在是没有办法保证每次都扳对,即便是采用机械的方法,也不能保证其不出故障。

  道岔一旦没有扳倒位,那么火车经过道岔的时候,很容易发生脱轨事故。

  而道岔扳错方向了,就意味着火车可能进入到错误的股道里面。而错入的那条股道上,有可能有别的列车停放,也有可能同时正在接迎面开来的火车,也有可能有正在施工的工人(忽然想起哈佛公开课那个选择撞1人还是撞n人例子,业内人士表示司机是很无辜的……),因此要千方百计地保证火车不能入错道。于是铁路人就发明了“联锁”这种东西。

  “联锁”,就是保证进路、道岔位置、信号三者的相互制约关系的机制。

  就比如说,一列车要从下行方向接入,在车站的1道停车,那么信号员就会在联锁系统里面下达排列进入1道进路的指令,然后跟这个指令相关的道岔就开始转换,将所有相关的道岔都转换到开放至通向1道的方向,系统会自动检测道岔是不是都扳到位了,如果道岔全部扳到位,那么系统将开放防护这条进路的信号,示意列车可以进入。同时,封锁与这条进路有冲突的其他进路。

  总之,在联锁规则的约束之下,可以保证火车在车站里面所经过的进路,在同一时间是不冲突的,是可以避免列车相撞的。

  图3. 微机联锁界面

QQ截图20151231101714_副本.jpg

  在不久之前,各个车站普遍使用的是6502型继电联锁,用继电器来实现约束关系。现在经过技术改造后,各个车站陆续采用微机联锁系统,使用计算机来实现联锁的约束关系。虽然如此,各个车站依然各自为政,可以自行控制本站的进路。下一步,铁路的调度系统将发展为CTC调度集中,所有车站的进路、道岔和信号都由调度指挥中心直接控制,自动排列。

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