=======Update 5.0======
因为我没有系统地了解过移动闭塞,所以在最后移动闭塞的内容上出现了错误,经评论区 @鹿昭 @夏帆(这个ID搜索不出来)指出,我国高铁系统尚未真正实现移动闭塞

目前国内高铁在CTCS–3级列控区段用的是准移动闭塞而非移动闭塞,即:ATP根据前车所在闭塞分区尾端的位置来生成目标/速度曲线,从而控制列车在追上前车所在闭塞分区之前停下来。在CTCS–2级列控区段用的是作者提到的自动闭塞。只有在地铁上才真正使用了移动闭塞。
CTCS-3区段使用准移动闭塞而非移动闭塞,而真正是移动闭塞的CTCS-4列控系统还没有使用。
我猜原因可能是因为地铁列车行车密度大,所以是真正的移动闭塞。

另外,知友 @黄少兵 在他的答案中火车是如何做到不发生相撞和追尾的? - 黄少兵的回答详细介绍了路签机的原理以及用法,在此一并感谢。
=======Update 4.0======
给大家贴一段日本列车交换路签失败的视频,本来这趟列车在这个站是不停的,就是通过路签授受机交换路签,结果GG了,然后司机很无奈地紧急制动,然后那个工作人员捡起路签跑过去交给司机。 急行砂丘号通路签接受失败【衝撃映像】1995年8月急行砂丘タブレット通過授受失敗~非常停車—在线播放—优酷网,视频高清在线观看 http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ4OTgxOTYw.html?from=s1.8-1-1.2 =======Update 3.0======
感谢 @DerCampus 在他的答案中提供了非常珍贵的路牌(路签)的实物照片,答案链接:火车是如何做到不发生相撞和追尾的? - 知乎用户的回答
=======Update 2.0======
刚去日报看了下评论,里面一群知友关于7.23事故已经吵起来了,我不分析7.23事故的具体原因,只是要说,任何系统甫一问世,都不是十全十美的,要在实际使用中发现问题不断完善,只是我们遭遇的这个事件教训过于严重,而且设计理念上来说,永远是设置为人工控制权限最高,所以在系统不正常转为人工控制时,控制人如果发出错误的命令,那么再精密的系统也不能保证安全,还是要在制度上完善。
=======Update 1.0======
中午手机端写的答案,本来下午说用电脑增补图片,没想到日报速度这么快,算是亡羊补牢吧。

另外版权声明,除本人授权知乎日报转载外,其他传播媒介转载须经本人同意,如未经本人同意转载,即视为同意支付每千字300元人民币的稿酬。
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填个坑,尽量用通俗易懂的说法,只是科普而非专业介绍,有纰漏之处请轻拍~

列车避免相撞的根本就是“闭塞分区”,闭塞分区是什么?当你乘坐的火车行驶在双线自动闭塞(不必知道这是什么意思,是双线铁路,就有很大可能是自动闭塞区段)线路上时,火车每行驶1~2㎞,就会经过一架信号机,每两架信号机之间的线路,就称为一个“闭塞分区”,一条铁路就是这样相同的闭塞分区所组成,线路上每两个车站之间有若干个闭塞分区,每两个车站之间就叫“区间”。
闭塞分区示意图
上图中,绿点代表开放状态的信号机,信号机之间就是闭塞分区。
每架信号机会向列车方面的铁轨发出和信号机显示的灯光含义相同的低频电信号,机车上面装有可以读懂这种信号的设备,于是火车司机不必等到列车开到信号机前面就能提前知道前方的信号机是什么信号。
两种不同型号的机车信号机

上图是说,地面信号机显示什么颜色的灯光,就向后面的分区的铁轨发送那个颜色灯光的低频信号,然后机车的车载信号机接收到轨道的信号(行话:吸码)再显示出来。
这些信号机,你可以把他想象为一个个看守员,当一列火车处于一个闭塞分区中,列车轮对会短路两根铁轨之间的电流,后方的信号机收不到电流,继电器失电显示红灯,分区后端的信号机(看守员)就会向他后方的铁轨发送一个红灯码,就好像看守员向后方线路不停地喊“前面有车,不准超过我站的地方!”然后,这个信号机后方的那一架信号机,会发送一个黄灯码,就像“我身后隔一个分区的那个分区有车啊,你们减减速准备停车!”如果火车司机看到黄灯,就要降速了。再然后,发黄灯码的那个信号机后头的信号机,还是会发送一个信号,这次的信号是说“前面隔两个分区的分区有车,你们稍微注意下,不行先减减速。”这就是绿黄灯。发绿黄灯码的信号机后头的那个信号机,他看列车离得很远了,他就会发出绿灯码,意思就是“前面很安全,你们正常走。”这就是自闭区间的基本闭塞原理。
上图左面的是分区没有列车,发出的低频电信号可以流经信号灯再流回去形成闭合回路,继电器有电从而保持绿色灯光。右面是蓝色的轮对将信号短路,信号没有从信号灯上流回,继电器失电信号灯点红色灯光。再经过一系列逻辑,使后面相关信号机再顺序点亮“黄灯”、“绿黄灯”就基本构成了一个完整的闭塞系统。
自动闭塞的优点显而易见,两个车站之间有若干闭塞分区,只要保证一个分区中有一列车就可以保证列车运行,因而运输效率很高。 有自动闭塞,就有半自动闭塞。把两个车站之间的闭塞分区合并成一个分区,也就是说每两个车站之间是一个闭塞分区,那么半自动从何而来?自闭区段的闭塞手续、确认列车完整到达,是设备自动完成的,只要设备确认列车完整,就自动开放、关闭分区,无需人工干预。半自动就是说闭塞手续和确认完整到达是人工办理的,还是举例子,A站要向B站发出列车,A站要向B站联系:“你们能不能接车?”B站:“你刚刚向我发出的列车还没到,先不要发车。”或者“上一趟列车刚刚通过外勤确认完整到达,你们可以发车了。”这时候A站就可以发出列车了。这里就存在人工办理的环节,所以称为半自动闭塞,明显地,两个车站之间只能存在一列车,所以运输效率自然不如自动闭塞方式。 还有一种自动站间闭塞,是把半自闭方式经过改造,将闭塞手续和确认整列到达的方式变成自动完成,而两车站间还是一个闭塞分区,所以运输效率依旧低下。 根据这三者方式的特点,双线区段大多使用自闭方式,部分双线区段使用半自闭方式,比如几年前的宝天线(陇海线宝鸡~天水段),现在已经改造成自闭区段了。单线铁路,则是半自闭或者自动站间闭塞方式。
半自动闭塞方式
半自动闭塞方式
这三种方式出现以前,是用路签办理闭塞手续的,路签是一个铁环,上面有个套子,套子里面有个特定形状的金属棒,它就像一把钥匙,只能打开一把锁,这把锁,就是闭塞机。列车从A站开往B站,A站将路签交给司机,同时办理两站间的闭塞手续,列车到达B站以后,把路签交给B站,B站把路签放进路签机,才能重新开通A~B站的区间,那么如果有不停站的列车为了这个手续也要停车的话,那未免太麻烦,所以发明出一个设备叫路签授受机,列车经过时,司机把上一站的路签挂到路签授受机上,本站的工作人员再把本站的路签挂到机车上,这样就能达到不停车办理的目的。
路签(套)(感谢原作者,如有侵权立即删除)
日本铁路的路签机(感谢原作者,如有侵权立即删除)
云南米轨铁路的工作人员正在进行路签交接(感谢原作者,如有侵权立即删除)
DF4D机车上的路签授受机(车窗下方的钩状物)(感谢原作者,如有侵权立即删除)
而动车、高铁、地铁采用的是移动闭塞法(有误,请参看更新部分),可以这么想,自闭区段的看守员是随列车移动的,他处在列车车尾后面一定距离上随列车移动,不停地说“后面的车你们离我的距离不准小于XX米(原答案误为“超过”,感谢 @Sandy Rox指出)。”这样也能起到保护列车的目的,而且效率相比自闭方式更高了一点。

++++以下内容非本人同意严禁转载++++
+++看路签机的朋友直接拉到下面好啦+++
++以下内容为本人根据自身学识所答,其中谬误烦请各位朋友斧正++
+由于本人系北京交通大学交通运输学院学渣学士一枚,下文水平仅代表我院本科教学最低水准+


挖个大坑。

本文会讲到各种闭塞方式,从时间间隔到自动闭塞到CTCS(并没有),顺便可能提到CBTC(并没有,国内的自主系统由北京交大实现突破)。

先开个头。

要说如何防止两列火车追尾/相撞应该是铁路最基本的问题之一。

最初发明铁路时,A,B两地之间一般只会铺设两股钢轨,或者理解为一条铁路。这时候同一段时间内只能组织单方向的列车运行。

如何保证一段时间内只有一列车占用从A到B这段铁路,从而避免列车的相撞或追尾呢?(我们把这段铁路称为站间区间)这就是闭塞的问题。

说到这里插几句。刚接触这俩字的学生党或者没在铁路里混过的老师,大多会读bì sè,而铁路人都读bì sāi 或者bì sài。

我们把相邻两站对完成列车对区间占用认可的过程叫做办理闭塞。

那么最早是怎么办理闭塞的呢?

首先是最自然的方法——时间闭塞,或者叫时间间隔法。就是一段铁路上的车站提前约定好,在某时间段允许某站以某时间间隔向某方向发出列车。当然这段时间相邻车站是不能向对向发出列车的。

显而易见,这个办法不靠谱吧,万一哪天时间表变了,某新上班的同志不知道,又或者哪天突然某值班同志闹错了时间,,,就会发生意外。

接下来就是用那时最普遍的闭塞方法——骑马闭塞,即人骑马在两个车站间传递列车进入区间的凭证(行车凭证),及在列车到达临站后传递到达的信息解锁区间。

有的朋友可能想了,人骑马先把火车要走的路跑个来回那效率得多低啊。其实也不然,毕竟火车最初出现就是为了将大量的煤炭进行长距离运输,虽然那时候火车可能比马的速度要慢,但是火车的持续能力和一次能拉的重量要远远超过马匹。以衡量铁路运输能力的指标——吨公里(运输重量乘以运输距离)来算的话,火车还是远大于马匹的。

虽说人骑马传递行车凭证虽然解决了列车对区间占用锁闭的问题,但是由于人骑马要先跑一圈,这个马匹的维护费用加上这段也算是比较长的闭塞过程还是让人们非常不爽的。于是当时还有下面的方法——气球闭塞

一时半会儿找不到图,先来形容一下。
要发出列车的A升起一个气球,假设是红色的,这时候为了让临站B发现我升起气球了,会鸣枪示意(那时候车站间距离都很近的,毕竟火车头的能力有限)。B发现A的气球以后,会升起另外的气球,假设是绿色吧,表示同意闭塞。这时候A站就完成了对AB区间的锁闭。列车到达后再升起一个气球,假设是黄色吧,表示列车完整到达,AB区间解锁。

不过遇到能见度不好的天气,或者其他的意外,就得继续用马了。

画了个草图,后头去课件找找更靠谱的图。

下面为课件中的图及其描述(来源于北京交通大学运输专业课程《列车运行控制系统》)。

1832美国:用球信号传递信息。当列车从车站发车时,发车站将白球挂在柱顶,指示列车可以出发。接车站将白球挂在中间,指示列车进站停车;将白球挂在柱顶,指示列车通过;将白球挂在柱下,指示列车停在站外。若发车站将黑球挂在柱顶,则表示列车晚点。相邻车站用航海望远镜观察,根据球信号的颜色和位置向司机传送信号。从那时起,信号机已经开始起闭塞机的作用,只不过两站间闭塞关系靠人工保证,而不是靠设备保证。


随着时代的发展和科技的进步,具有划时代意义的电报系统出现了。

哎呦不错这个diao,这回有手段跨越空间,不用我们可怜的行车人员骑马跑来跑去了!

沿铁路的电报线路很快被架设起来,请求闭塞和同意闭塞可以通过电流实现了。同时列车的出发和到达的信息也由车站间的电线传递着。

电报闭塞随后就是电话闭塞。电话闭塞传递的信息和电报闭塞其实是相同的。车站的行车人员在通过电话或者电报办理闭塞以后,会填写路票,作为行车凭证交给司机。电话闭塞时至今日还作为临时替代用的行车手段保留着。

这里还应该注意,以上提到的各种闭塞方式锁闭区间的方式都是人与人之间的请求与承认,也就是人工闭塞,并没有实现对区间的机械锁闭和电气闭塞。

后来随着轨道电路和闭塞机(路牌/路签机)的发明,铁路的闭塞进入了电气时代,同时也进入了机器控制的时代(毕竟一定程度上来说机器比人靠谱)。

关于轨道电路就不赘述了,简单说一下它是用电气手段来检查列车是否占用一段钢轨的方式(给钢轨通电,与信号机、继电器构成回路。车轮压上以后会将其短路,从而通过继电器控制关闭信号)。

我原来答案中提到的路签机就是我国铁路使用的路签机的实物。取出路签以后区间就被锁闭(请求闭塞站的出站信号机不能再次开放,接受闭塞站也不能开放向请求闭塞站的出站信号)了,列车到达临站,把路签再插回去可以解锁。

话说这东西在单线铁路用了好多年。

在这之后出现了半自动闭塞。现在一般就用在一些落后的单线或者一些专用线,单线上直接叫单线半自动(这里我要吐槽一下,,我国部分地区的复线率还是很低的,,比如我的单位,管内3/5都是单线,还是重要干线!另外,落后的双线也有用半自动的。。)。

在车站的设备实现电气化,应用了半自动闭塞设备以后,列车的行车凭证就从电话闭塞的路票和路签的那个棒棒变成了出站信号机的显示状态。

关于信号这里在插句话。铁路上的信号是用来表示火车前面要走的路是不是准备好及空闲的。可以看下我这个回答:火车司机是怎么判断路线的? - 黄少兵的回答

在半自动闭塞中,办理好闭塞才能开放出站信号,办理闭塞的过程就是车站A在控制台(集中控制站内各种电气设备的东西)上按一下相应方向的闭赛按钮,车站B再按一下表示同意。这个过程中有个闭塞表示灯,A按一下出现黄色箭头,由A指向B,B按一下黄色箭头变成绿色箭头,同样由A指向B,表示实现闭塞,此时A处于发车位置,B处于接车位置(上述过程为计算机控制台的显示)。当然,这个过程A.B的值班员是通过电话联系并记录的(要不然B站的值班员睡着了怎么办!不过他要真睡着了会被领导收拾的很惨)。

这时候就可以开放出站信号了。司机见到信号通过与车站联控发车。在列车头部越过出站信号机,压上出站方向轨道电路时,出站信号机自动关闭。列车压上区间(车站和区间的分界点是车站的进站信号机)的轨道电路以后,闭塞表示灯变为红色箭头,由发车站指向接车站,表示列车开出。同时值班员要向临站值班员报告列车开点。

列车接近B站,B站开放进站信号机接车,列车压上进站轨道电路后,闭塞表示灯显示两个红色的对象箭头,此时区间未解锁,不能继续闭塞。B站确定到达的列车完整后,按下控制台上的复原按钮,开通区间(即解锁),同时报告A站XX列车XX点完整到达。这时候就可以继续闭塞了。

下图为6502电气集中控制台(图片为自拍,请无视那个包,该设备“藏”于北京交通大学交通运输学院运输设备教学馆)。


在上面半自动闭塞的描述中提到了列车完整的问题。这是因为在半自动闭塞中,AB区间并不一定是全部铺设轨道电路进行列车占用检查的(还记得我说的通电短路问题吧?占用的时候会在上图那一串串灯上显示红色,我们叫红光带,表示该段轨道有车占用),因此列车是否完整到达需要人工确认。

这里还分成几种情况。
在早十几年的时候,几乎每列列车最后都会挂有守车一枚,里面会坐运转车长一枚,他负责列车的完整(通过各站时会与车站的助理值班员互相挥旗或摇动灯光互认)。列车进站只要看到运转车长就知道列车完整到达了。
然而现在木有车长了,要知道挂个守车配个车长那可是相当麻烦的一件事情啊。现在机车端机械确认列车完整使用的是一种叫做列车尾部装置的东西。它通过与列车的制动主管(火车使用空气制动机,制动主管是贯通整列的一根通着机车产生的压缩空气的管子)连接,测定列车尾部的压力,通过无线电系统与机车接收端相连,司机通过该装置就可以实时知道列车尾部的制动主管压力(尾部风压),从而确定列车是否完整。
然而有时候我们不用列尾,比如单机挂车啊,或者有些车辆不能把列尾装上去呀,这时候就是在办理闭塞的同时,A站会报告B站XX次列车带车XX辆,尾部车号为XXXXXXX(当然了,要有调度命令)。列车到达B站后,B站只要派人去看一下最后一个车的车号就知道列车是否完整了。

车站检查列车完整的办法还有计轴器等。
计轴器会对通过它的车轴计数,除了机车,车辆都是四轴的,确定轴数除以4就知道了车数,同时跟机车携带的无线列车信息(包括机车型号,机车号,列车量数,牵引吨数等)核对,就能确定列车是否完整。

说了这么多,重要的只是下面这句话:半自动闭塞与计轴器等确定列车完整性的设备配合起来,就形成了自动站间闭塞

我们来说一下半自动闭塞和自动站间闭塞的区别。

半自动闭塞是人工办理闭塞,人工开放出站信号,出站信号自动关闭,人工确认列车完整到达,人工开通区间(即解除闭塞)。

自动站间闭塞是自动办理闭塞(此时A.B值班员通过电话联系,A预告XX次列车,B接受XX次列车预告),人工开放出站信号(进路好后闭塞自动实现,闭塞好后信号开放),出站信号机自动关闭,自动确认列车完整,自动开通区间。是不是方便了很多?

下面要说的就是自动闭塞,或者叫双线自闭了。

上面说了这么这么多,有木有发现,为了保证两列火车不相撞或者追尾,一直是保证两站间只有一列车的?还是那句话,效率好低啊。不过那时候主要也都是单线咯。

这时候人们想,我要提高从A到B的列车数量怎么办呢?新修一条铁路吗?

单线为了提高通过能力,会设置大量的中间站,每增加一个中间站都会将整个区段的通过能力提高一些。所以你看京沪老线上那繁若星辰的车站……我们在课程中研究中间站数量对区段通过能力的影响时发现,随着中间站数量的增加,即站间区间平均长度的减小,区段的通过能力越来越大,最后在站间区间长度趋于0时(可以理解为车站与车站相连了,其实就是单线变成复线了),区段的通过能力有了最大值。

所以这时候极大提高行车量的办法不是修新的铁路,而是将两条并行的铁路区分方向,一条专门走一个方向的车!这也就是上行和下行。

这时候怎么闭塞呢?

由于区分了上下行,此时是木有火车迎头相撞的问题了,我们只要保证列车不追尾就行了嘛!

既然A往B有了一条专门的线路,那我为啥不连续发车呢?

上面那段提到修很多的中间站的问题,其实也引出了闭塞分区的需求。我们假设站间区间长度为零的情况,也就是中间站与中间站相连。每个车站的进站信号机把整个铁路区段分成了小的一段一段。由于信号机的存在,在信号机防护的钢轨内有车占用的时候它是不能开放的(这就是联锁!),由于信号的显示是列车的行车凭证,司机见到红灯是绝对不能越过的(这里又发现了一个人决定的问题吧?如果司机偏要越过呢?后面再说!)!所以这就避免了追尾!

这不就是保证列车续行安全不追尾的办法吗?ok,我们把站房神马的都去掉!

这就是闭塞分区的概念。即使用轨道电路与区间中的通过信号机将很长的站间区间分成小的闭塞分区,每个闭塞分区允许一列列车进入,列车进入后,防护该分区的通过信号机即转为红灯。闭塞分区的长度为保证列车能够以该区段限制速度进入该分区后经制动在下一架信号机前(即下一个分区的入口)停车的长度。

完整的自动闭塞系统除了闭塞分区、轨道电路、区间通过信号机还要实现各个车站对相邻区间列车的追踪。

双线自闭下办理闭塞的过程是这样的。
A站接通B站电话。A:XX次预告! B:XX次预告! ——此时完成预告,表示B站同意接车。
A站通过开放出站信号,自动办理闭塞(同自动站间)。司机见信号后与车站联控发车。
B站通过列车追踪系统发现XX次接近,开放进站信号接车。
列车到达后无需开通区间也无需报告A站XX次到达。

自动闭塞根据通过信号机显示模式的不同分为三显示自动闭塞和四显示自动闭塞。
三显示的通过信号机有绿灯(表示前方至少两个区间空闲,可正常速度通过),黄灯(表示前方一个区间空闲,进入该区间需减速运行,准备停车),红灯(表示前方区间占用,不能越过)三种显示状态。

四显示的通过信号机有绿灯(表示前方至少三个区间空闲,可正常速度通过),绿黄灯(表示前方两个区间空闲,高速车需减速,注意下一架信号机显示,低速车可正常速度通过),黄灯(表示前方一个区间空闲,进入该区间需减速运行,准备停车),红灯(表示前方区间占用,不可越过)四种显示状态。
这里简单提一下机车信号,自动闭塞系统中,机车信号(可见 @CRH380AL答案中的相关部分)是对地面信号(即我上面那两张不能直视的图中的通过信号机)的复式,行车凭证也即进入区间的许可是地面信号的显示状态,在地面信号灭灯(意外),机车信号显示正常的情况下,司机也可凭机车信号行车。

上面提到了防止追尾主要还是司机见到红灯要停车,黄灯要减速,那要是万一司机想报复社会,一定要闯红灯呢?
过去是没办法了。。

直到有了ATS(Automatic Train Stop,自动停车系统)。简单来说,这套设备装在机车上,如果司机见了黄灯不减速,且速度越过了ATS设定值的时候,它就会越过司机,直接操纵机车实行紧急制动(撂非常啊!),使列车停下来。

有了这玩意,也就有了最早的列车运行控制系统。

后来,ATS更先进了,变成了ATP(Automatic Train Protection,列车自动防护系统)
ATP是根据列车参数(包括牵引量数,牵引吨数,机车性能指标)、线路参数(坡度、曲线、竖曲线)及信号显示状态,自动计算当前指标下列车的允许速度曲线,并对机车进行防护。当机车的实际速度超过该曲线时,ATP系统会自动操纵机车进行常用制动或紧急制动,使机车速度降低到计算曲线下。目前普铁机车普遍使用的是LKJ(列车运行监控记录系统),我感觉起来它和ATP挺像的。。

再往下就要提到CTCS(China Train Control System,中国列车运行控制系统)了,它是目前国内列车运行监控系统的综合。包括0,1,2,3,4五级。
(插句话,叫CTCS是因为它的原型叫ETCS。。Europe,你懂的。)

坑有点大,,我先盖盖土。

C0级是现在既有线路的各种列车控制系统的统称,包括上面提到的各种闭塞方式以及相关的信号、联锁系统。叫0级为了和CTCS其他级别称呼的规范(zhuang)统一(bi)。。

现在分布广泛的160的客货混线基本是使用C2系统。

客运专线和高速铁路使用C3系统。

C4系统就是在 @CRH380AL答案中提到的移动闭塞。还在研制中。


CBTC(Communication Based Train Control System,基于无线通信的列车运行控制系统)是一种基于无线通信技术联通列车和地面,从而实现移动闭塞的列控系统。当然了,这玩意儿也是外国发明的。国内首发靠谱的系统是由北京交通大学自1995年起开展相关研究,2010年12月30日开通运行的北京地铁亦庄线正式使用作为标志性突破的CBTC系统。至于国铁为熟么没有在使用呢?大概是因为爱情吧(不是说好某交强于牵引,某交强于控制么?你当“外国敌对势力”吃干饭的啊?)。

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稍微总结一下。

铁路的设备除了线路、机车、车辆、站房神马的就是保护安全和行车用的三大件——“信联闭”了。

信——信号,指示列车运行。
联——联锁,建立各电气设备间关系,保证相互的安全防护。
闭——闭塞,保证一段钢轨只有一列车占用。

上文主要是从闭塞入手,对信联闭设备零零散散进行了一个描述,如果能把我混乱的文字看到这里,那你对铁路是真爱啊。。。

最后吐个槽,现在铁路部门为了保安全,几乎是完全不讲效率啊!而且铁路人对设备不放心啊!设备有时候也的确不让人放心啊(见723,这么说叫政治正确?)!不过希望领导们还是考虑考虑效率的问题吧!好多规定有因噎废食的嫌疑了啊!安全管理不是一味的止啊!

前几行为1400光年外Kepler-452b星人遥控输入,双手举天以示清白!


以上,

------------------分割线,以下为原答案--------------

我再来补充一下@CRH380AL好了2333

先上图
这便是当年用来办理闭塞用的路签机实物咯。

图片是我2011年拍的(那个年代手机较烂,请无视画质吧)。
东西“藏”于北京交通大学交通运输学院运输设备教学馆。

简单介绍一下这个东西。

首先是设备们。

图中标有黄底红字1 2的两个红箱子是装路签的,也是锁着路签的。它们分别是放在两个车站的。我这个图片拍的角度比较成问题,,图中应该是一套半设备。也就是中间那个矮的红箱子(其实是电话)和它后面那个高的木头是以及左边的2是一组。右边那个1的右边还有一套前面说的红箱子和高木头。

另外那个高木头上面还套了个像没有网的篮筐一样的东西,那个就是用来爱传递路签的皮套,其他人答案中有近照。

路签就是列车可以进入区间的凭证了。图中的2可以从侧面看到路签插在里面。我国国铁用的路签一般是棒棒( ̄◇ ̄;),其实是像钥匙一样的东西。

图中的1.2那两个红色的箱子从侧面看的话有很多沟槽,路签从里面取出来还得绕来绕去最后绕到那个五角星的中央拔出来。注意,这个东西不通电是取不出来路签的。


总得来说,路签机类似一套锁,它们锁的就是两组路签机中间的铁路。
A请求,B同意,A就可以生成一把钥匙,钥匙生成,铁路就锁定了。司机带着钥匙从A到B,B再用钥匙解锁。这也是闭塞的一种理解。

下面用一些细(fei)节(hua)扩展一下上面这段。

设定一个情景,车站1(放着图中1那套设备)要向车站2(同理)开车了。
车站1的值班员摇矮红色箱子上那个磁石电话手柄要通车站2。然后在电话里说明要进行闭塞,及车次。车站2同意闭塞的话会按个什么东西(忘记了)就给车站1的路签机送电了,,这时车站1那个标着1的红色的箱子就能取出路签了。
车站1往车站2方向的一枚路签取出来后,相应方向路签机锁闭,无法取出第二枚,车站2往车站1方向也无法取出路签。
另外,这个东西可能还会和车站的其他电气设备联锁吧,比如路签机未办理好闭塞,出站信号机不能开放什么的。(具体的就不清楚咯,当年学习的时候也就是那么一带)
之后值班员把路签交给司机,司机就可以开车了。到达车站2后,司机把路签交还,车站2把路签再插入图中有2字样的红色箱子,要通车站1,报告列车到达,就可以将车站1的路签机解锁了。

手机码的,略凌乱。。
其实上面都是我编的ヽ( ̄д ̄;)ノ,毕竟这东西淘汰很多年了。

最后零散说几句。
我11年第一次见着这东西的时候,老师说:这个东西现在实物全国也没几台了,咱们这个目前还是可以用的,我给大家演示一下。
结果捣鼓了半天也没拔出来一个路签(* ̄з ̄)。
本来老师说,你们不要乱动啊,这东西现在都是古董了。可是教学设(wan)备(ju)嘛,大家就摸来摸去了,哈哈哈。

找来找去就就找到自己这一张,去同学们原来的相册翻了半天,结果发现,,跟他们比起来我关注的点都好奇怪啊( ̄◇ ̄;)(怪不得没有女朋友),如果以后能找到更多的图片再来补充咯。

说了这么多,一副跑题的样子,,不过,,本来就是来补充的嘛!

有时间的话我要把原题回答一下!

晚安咯。

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补充 @CRH380AL 答案中关于半自动闭塞方式所使用的路签(路牌)。
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照片为本人参观上海铁路博物馆时拍摄的历史实物。若需转载请注明为上海铁路博物馆收藏文物。
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摘录上海铁博中对路牌的简介文字:

路牌
铜质。原先使用的另一种行车凭证。中央有不同形状的孔,边缘上有不同形状的缺口使其成六种类型。当路牌缺口与路牌机上部拉板路牌槽相吻合时,才能放入路牌机内。使用原理、方法与路签相同。
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关于路牌和路牌机的使用方法,记得高仓健著名电影《铁道员》中有体现,注意电影片段中6:00-7:00处。
【日本电影】铁道员 1\/6 http://www.tudou.com/listplay/jT0AGeCd1JU/mgcb3KWv83g.html -

@CRH380AL 回答得很好,我就说一个抽象的版本,有以下几个要素:

1.本车不得越过的保护点:一般称作VISA(路签)或者移动授权(MA)
2.将这个点的位置告诉控制列车制动的设备或者人
3.确保控制列车制动的设备或者人(司机)能够在保护点之前停车

详细的说的话,保护点分为很多种,CRH380AL提到的闭塞区间是其中一种。闭塞区间一般在车站和车站之间划分。除了闭塞区间外,站内常见的保护点主要是道岔和轨道末端,在道岔搬去正确位置之前,是不允许列车越过的,这种保护以进路形式体现(所谓联锁说的就是这个)

而保护点的设定方法就很多了,最常见的就是将轨道划分为一段一段,然后用一些特定的方法去判断这一段段的列车里面是否可以驶入。判断的技术手段主要是轨道电路(详见CRH380AL的答案),以及计轴器。最原始的划分就是车站和车站之间作为一个大的区间,那就是手动闭塞和电话闭塞。如果把这个闭塞区间不断缩短,让其长度接近甚至短过列车,就成了准移动闭塞。如果是地面没有任何检测装置,变成列车自己定位报告位置,那就是移动闭塞或者虚拟闭塞。

一般发新的VISA和MA之前要确认几件事情:

1.离开前方区间的列车是完整地离开了前方区间
2.离开前方区间的列车已经进入了下一个区间

如果确认这两点,可以把这个区间清空

3.区间清空后,可以随时发新的VISA或者MA给后面的列车

清空区间的过程可以是人工的(手动闭塞、电话闭塞、半自动闭塞),也可以是自动的(自动闭塞、移动闭塞)。发VISA的过程也可以是自动的,即半自动闭塞和自动闭塞,以及移动闭塞。

然后需要把VISA传递给列车或者司机,一般有以下的技术手段:
1.通过接触的方式传递到列车上,比如轨道电路
2.通过无线电方式,包括用GSM-R/LTE-R(就是一个铁路版的手机和基站系统)或者用应答器(可以想象成大版的NFC),以及西欧一些国家用的轨道环路线圈
3.通过信号灯

司机或者设备需要计算列车的制动距离,保证列车在VISA或者MA之前停车。
这里面分为三种
1.告知当前的速度限制,思路是不停地更新速度限制,直到停车或者收到新的VISA。
2.告知那个保护点的位置,计算当前的速度限制,直到停车或者收到新的VISA。
3.综合以上两者。

一般来说色灯属于第三种,司机看到具体的灯之后,以及灯的距离(一般跑多了就熟悉了),通过技能估算应该怎样制动。
然后如果是计算机控制的,那么通常会采用前两者。
第一种技术在早期(2000年代)之前比较普遍,目前新的系统采用第二种较多。

完。

这里没人玩openTTD么?
给大家安利一下这个丧病的游戏(开源)。
想知道火车信号系统的同志们可以玩一下。

TTD是Traffic tycoon deluxe的意思,open表明这是一个开源版本,可以在各主流操作系统上玩到。
他本来是一个实时经营类的沙盘游戏。玩家根据报纸发布的各类信息,通过搭建包括公路铁路水运空运在内的交通网络来扩展自己的运输公司。当然运输公司的发展需要城市的繁荣,而城市的繁荣又需要高效的物流体系和工业布局。运输公司需要在农厂、矿山、油田、家具厂、食品厂、城市之间转运各种资源和制成品,也需要负责城市之间旅客和邮件的派送。玩家能选择不同时期的各类运输工具和道路模型,比如如果把时间设定在18xx年,玩家的铁路体系将会以蒸汽机车为主,到了二十世纪,内燃机车、机场、电气机车、磁悬浮等等会逐步加入到可选的菜单里。新的运输工具更可靠也更有效率,当然造价也成倍增长。有的时候玩家不得不向银行借款并支付利息。

变态的是这里面如果火车线路规划不当的话,火车会撞车,除了损失商品影响商誉以外,这条线路也会堵上很久(当然玩家可以强行把事故路段推平埋掉),另外接近使用年限的车头即使经常维护也会动不动就趴窝在路上。当然这也不算太变态,问题是我的新飞机为毛一起飞就爆炸呢?老子我贷款还没还呢!


土豪们是这样玩的

不过因为在经营类有着模拟城市等等的高大上商业产品,所以在openttd的世界里有不少人似乎都在专注怎么搭铁路,怎样在单位地图上通过变态的转运体系来支持一个有海量人口的超级大都市群







就信号灯系统而言,里面有block signal,path signal(path based signalling (PBS)),能够形成复杂的逻辑结构。最左边为block signal,就是最基础的闭塞区段使用的信号灯,往右为PBS的自动寻道系统的灯(起始、中继、结束、自动、单向自动等),如果设计得当可以避免火车追尾。想要研究下什么时候火车能追尾的,不妨下个游戏玩玩。学习曲线略恐怖,大家注意。

图片来自网络。

印度铁路总公司也想知道答案。

这个被邀请了,其实,我还真不是很明白,反正大概和调度还有信号有关,没在站点和线路上呆过,就不做评价了

在列车运行过程中,车载设备通过车载输入或调用存储信息获得列车制动特性,包括各种制动减速度、制动建立时间等,从地面设备获得线路信长度、坡度及各种限速信息,以及接受到运行许可命令,实时计算速度监控曲线以生成当前限制速度,实时监控列车的运行速度,并通过人际界面给出司机相应的指示。
当列车运行速度接近当前限制速度时,车载设备将发出报警提示,提示司机降速,若当前速度超过当前限制速度,车载设备将输出制动命令,自动控制列车制动或停车。


车载设备主要功能如下:
(1)测速定位功能
(2)速度监控功能
(3)其他安全防护功能,如列车溜逸防护、推行防护、车门监督以及一些列车控制系统自身要求的特殊防护。
(4)显示功能
(5)其他

列车测速与定位原理
1.基于轮轴测速传感器和应答器的测速定位
(1)测频法
(2)测周法
(3)多周期法
(4)频率周期法
(5)改进的频率周期法
(6)基于应答器的列车定位
2.多普勒楼大及惯性传感器
(1)多普勒雷达测速
(2)惯性定位传感器
惯性导航系统(INS,Inertial Navigation System)是一种自主式全天候导航系统,其工作不需要任何外来信息,仅靠系统本身就能全天候进行连续的三维空间定位和定向。惯性导航熊应该包括:加速度计、陀螺稳定平台和导航计算机。
3.基于GNSS的列车测速定位
全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)是能够在全球范围内提供精确、实时的导航服务,如美国的GPS,俄罗斯的GLONASS,欧洲的Galileo以及中国的北斗卫星导航系统。需要四颗卫星残参与定位。
☞ 受列车空转与滑行、车载设备与地面系统异步、无线信道的延迟等因素的影响,列车定位系统必须合理计算列车的安全位置,对轨道区域的占用状态进行正确评估,这样才能保证列车追踪的安全性。
☞ 列车的安全位置是保证列车实际位置以尽可能高的置信度位于其安全位置所形成的区域内的列车虚拟位置。列车的安全位置一般是在高精度定位方法得出的列车估计位置(为安全位置)的基础上增加一段的列车安全包络得到的,用于列车的间隔控制和地面系统更新轨道占用状态,分为安全车头位置和安全车尾位置。
☞ 安全包络是指添加在非安全位置上以保证列车位置安全的一段距离。
学术出处:列控系统车载设备最主要的功能就是速度防护控制

铁路线路分为很多个区间,保证每个区间只能有一列机车,即闭塞铁路。铁路轨道上有弱电流,定位机车位置,此外,列车上还有自动防撞控制系统,等等。

很简单,不要被专用名词吓到了。
其实就是采用电子设备,保证每列车(包括可能遗落在线路上的铁路车辆)的后面至少一两公里内没有另一趟列车就行。
为什么是一两公里?因为经验告诉我们一趟列车停车的距离最远是一两公里。
能保证绝对不追尾吗?理论上能。实际中因为极端情况下电子设备的不可靠性……比如说甬温……

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