黑黑的地下,地铁怎么认路?
地铁沿轨道前进,电动机给它力气。电可以从头顶的架空线送来,也可以从轨道旁的第三轨送来。
后车不能一直追着前车跑。信号系统告诉它前方哪里有车,让它提前减速,留下足够的停车空间。画面里的格子帮助我们看清这种间隔。
到了车站,列车要先停稳、对好位置,再开门。到了终点,还能换到另一端的驾驶室,向相反方向开回去。
自己试试:当一回调度员
- 跟住后车。 前面有车时,看看它什么时候减速,为什么不能一直往前追。
- 看换端。 把终点站章节停下来,观察司机走到另一头以后,列车怎样开回去。
更深一层
想细看:完整过程与器件说明
沿着楼梯往下走,过了闸机,站台上正好一列车进站。奇怪:明明在城市底下黑黑的隧道里,地铁却跑得又快又准时。它的本事,藏在三样东西里。
电有两种送法。 有的城市把电线挂在隧道顶上,受电弓贴着它取电;也有不少线路把电藏在轨道旁:多出来的一根轨道叫第三轨,列车伸出一只“取电靴”,一路贴着它滑过去取电。电流要走完一个回路:从第三轨进车,供给电机之后,经车轮和钢轨、沿回流线路回到供电装置——不是“用过的电”被扔在哪里。脚下的两根钢轨只管让车轮稳稳地跑,还兼任回去的路。选哪种送电方式,看隧道净空、历史和造价。
轨道分成一格一格。 后面的列车怎么知道前面有没有车?线路被分成一小段一小段,叫闭塞分区,像跑道上的格子。列车全身压到的格子都算占用,格子把“前面有车”告诉信号系统;后面的列车看到前方占用,就提前减速、留出刹车距离,必要时停住等一等。信号、制动和调度一起保证安全——格子是帮我们理解列车间距的图画,不是防撞的全部原因。这张图是示意,不是真实的安全系统仿真。
停得刚刚好。 车门每次都稳稳对准站台的安全门,像对齐拼图。车载电脑一路数着走了多远,快到站时提前收力,让列车像滑到滑梯底一样恰好停住——误差只有几十厘米。停稳并确认位置、开门方向符合要求后,系统才允许开门。
到了终点站,列车怎么回来?常见的一种办法是站后折返线:列车开进去,停下,司机拿着钥匙走到车厢另一头的驾驶室——车头变车尾,反着开回来。地铁的“调头”,其实是换个脑袋;也有线路用环线或其他折返布局。
长长的隧道也要呼吸:平时,车站和隧道里的大风扇把新鲜空气送进来、把闷空气排出去;列车自己活塞一样推着风跑,也帮忙换气。遇到火警等异常,另一套排烟系统启动——注意:风的方向不代表逃生的方向,要听工作人员和广播的指挥,按安全标志指示的路线走,不进入轨道。地铁运力大、不受路面堵车影响,但高峰客流、设备检修时照样会排队、会等。
更细的操作
- 加列车。 在探索模式把“在线列车数”从 1 拉到 5,看格子一个个变红、后面的格子亮黄灯——这就是为什么高峰期车多也要一格一格排队。
- 调间隔。 拖“发车间隔”,看列车在线上的分布跟着变。
- 找第三轨。 第二章的放大图里,取电靴贴着轨道旁那根红褐色的轨;和「有轨电车」的头顶辫子比一比。
- 看折返。 第五章司机小人从车头走到车尾,列车换向开出。
先猜一猜:全世界的地铁都靠第三轨取电吗?选完再看答案——不是:第三轨和头顶的架空线都是常见制式,各有城市在用。
展开:闭塞分区数得过来吗
本演示把 30 公里的线画成 15 格,每格 2 公里,只是为了让格子看得清,不能当作真实地铁的分区尺寸。真实线路既有固定闭塞,也有移动闭塞。移动闭塞系统根据列车位置、速度和制动能力,持续计算允许前进到哪里,并保留安全余量;它不必把安全间隔固定成同样长的格子。固定格子是理解间距控制的第一块积木。
展开:停准是电脑的功夫
ATO(列车自动运行)一路测速、数里程,按预设的制动曲线收力;站台对位误差本演示取 ±0.3 米作为对位示例;实际容差和超差后的再对位、人工处理方式由线路规定。车门和屏蔽门要“对上手”才同时打开——这也是为什么停不准时车停着不动。
展开:第三轨安全吗
第三轨带着 750 伏左右的直流电,藏在轨道旁、离站台远,正常乘车时与乘客隔离,仍然是必须远离的带电设备;紧急情况时绝不进入轨道——隧道里的安全通道在轨道旁侧。也有不少地铁一直用头顶的架空接触网(隧道里常做成刚性悬挂)——两种制式各有城市在用,和「有轨电车」的辫子同属一家。
下次坐地铁,留意进站时那一下“滑到滑梯底”的减速——是电脑正在替司机踩刹车。