问题

列车轨道为什么要两条?一条可以吗?如果可以的话各有什么利弊?

回答
这个问题很有意思,也确实是很多人坐火车时会好奇的。简单来说,列车轨道之所以有两条,是为了提高运输效率和安全性,尤其是对于现代铁路系统而言,单轨系统确实存在一些固有的局限性,虽然它也并非一无是处。

我们来详细拆解一下,为什么是两条,以及一条轨道的可能性、利弊。

为什么铁路轨道是两条?

最核心的原因在于“错峰运行”。

1. 满足双向通行需求: 铁路的根本目的是连接两个地方,而这两个地方之间通常需要有人或物往返。如果只有一条轨道,那么一辆火车在前进,另一辆想反向行驶的火车就必须停在原地等待,效率极低。两条轨道,一条往东,一条往西(或者其他方向),就可以实现同时、独立运行,大大提高了运输能力。

2. 提升运行速度: 即使是单方向的交通,两条轨道也能提升整体效率。比如,在繁忙的区段,当一辆车速较慢的列车(例如货运列车)行驶时,另一条轨道上的快车(例如高铁)就可以不被它阻挡,保持自己的速度行驶。

3. 增加线路容量: 想象一下,一条单行道,每次只能过一辆车,即使车速很快,单位时间能通过的车也有限。而双向的“两条车道”,就可以像公路一样,同时承载更多车流。对于铁路来说,这意味着在同一时间段内,可以发送更多的客运列车和货运列车,满足日益增长的运输需求。

4. 提高安全性:
避免正面冲突: 这是最显而易见的。两条轨道可以确保同方向和反方向的列车不会在同一时间出现在同一段轨道上,从而避免灾难性的正面相撞事故。
运行的灵活性和冗余: 在一条轨道线上,如果发生故障,比如轨道损坏、信号系统失灵,整条线路都会瘫痪。而在有两条轨道的系统中,一条轨道出现问题,另一条仍然可以作为备用,至少可以部分恢复运行,或者让列车缓慢通过,减少对整体交通的影响。
超车与让行: 在有两条轨道的区间,速度快的列车可以轻松地在另一条轨道上超越速度慢的列车,或者在车站、会让站进行“让行”操作,无需等待。

如果只有一条轨道,可以吗?

理论上,是可以的,但它的实用性和效率会大打折扣,尤其是在现代铁路运输体系中。 这种模式更常见于一些特殊场景,例如:

非常繁忙的工业区、矿山内部的运输线。
一些连接孤立区域的短程铁路。
曾经或现在某些游客性质的观光小火车。
以及一些实验性的、技术要求极高的磁悬浮列车(尽管许多磁悬浮也采用双轨或近似双轨的设计)。

单轨系统的利弊分析:

利(优点):

1. 建设成本低: 这是单轨最明显的优势。只需要建设一条承载列车运行的轨道,所需的土木工程量、钢材、枕木(或轨道支撑结构)都会大大减少,建设成本自然更低。
2. 占地面积小: 相比于双轨系统,单轨系统在城市规划、山区穿越等方面,对土地的占用更少,更容易选线。
3. 转弯半径可能更小(某些设计): 一些创新的单轨系统设计(比如悬挂式单轨)在转弯时可以做到非常小的半径,这在复杂的城市环境中很有优势。
4. 安全性(在特定控制下): 如果能够通过极其严格和精密的调度系统、信号系统,并且严格限制车次和速度,理论上可以做到安全运行。例如,一些自动化仓储的轨道车就是单轨,但它在一个封闭、可控的环境下运行。
5. 适用于特定场景: 如前所述,在低运量、特殊用途的场景下,单轨是可行的,例如一些观光小火车,它们不需要高效率和大规模的运输能力。

弊(缺点):

1. 运力极其低下: 这是单轨最致命的缺点。
无法实现双向通行: 任何反向运行都需要等待,或者在中间设立专门的会让站,每次会让都需要停车等待,效率极低。
无法实现连续运行: 即使是单方向,如果有多辆车,它们也必须保持足够的安全距离,并且不能随意超车。一辆慢车就会成为整个线路的瓶颈。
无法实现快速、大批量运输: 无法满足现代社会对铁路运输的需求。

2. 安全隐患极大:
正面冲突风险: 如果调度系统出现任何一点点失误,两列火车在同一段轨道上相遇,后果不堪设想。
缺乏冗余: 一旦轨道出现任何故障(断裂、塌陷、异物阻挡),整条线路都会完全瘫痪,且可能引发更严重的安全事故。
会让站的风险: 即使有会让站,调度和操作也必须万无一失,任何微小的误差都可能导致事故。

3. 运行速度受限: 为了保证安全,单轨列车在运行速度上往往需要受到更严格的限制,尤其是在没有设站的情况下,它们必须保持一个很大的安全间隔。

4. 灵活性差: 无法实现高速列车对慢速列车的超车,也无法在繁忙时段有效增加车次。

5. 技术复杂性(在高要求场景下): 尽管建设本身成本低,但要让单轨系统在有一定客货运需求的情况下安全、高效运行,需要极其先进、可靠且昂贵的信号、调度和控制系统。这种系统往往比直接建双轨的成本还要高,且可靠性也更容易受到挑战。

总结一下:

两条轨道是现代铁路能够实现高效率、高容量、高安全运输的基石。它通过物理上的分离,解决了双向通行、速度差异、故障冗余等一系列关键问题,使得铁路成为一种高效的大众化运输方式。

而单轨系统,虽然在建设成本和占地面积上有一定优势,但其极低的运力、巨大的安全隐患以及在复杂运行场景下的技术挑战,使其只能在非常有限的、对效率和安全要求不高的特定场景下存在。对于我们日常乘坐的火车,离开双轨几乎是不可想象的。

你可以这样理解:单轨就像一条只能两人对走的狭窄小巷,一次只能一人通过,而且两人还得小心翼翼地互相避让;而双轨则像是宽阔的双向车道,车辆可以自由选择方向,车速快慢也可以互相影响较小,整体通行能力和效率远非单轨可比。

网友意见

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单轨车也有,有些公园里有脚踏式高空单轨游览车,重庆轻轨不少线路也是很典型的单轨。

问题出在单轨车本身结构的复杂性。普通轨道上两根钢轨顶面不是平的,而是稍微内倾,这样就像燕尾槽一样自动找正,配合内轮缘卡死轨道防止脱轨。这个结构的好处就是每处车轮轴只需要一根大轴、两个大号车轮跟大号轴承。至于轨道换轨更简单,基本上也就需要两个岔尖轨跟一个自适应的岔心轨方便转线,基本轨还是基本轨,人力就能变轨。

而单轨为了抱死轨道,首先轨道不能跟单轨似的就“才”50公斤/米,怎么也得是个宽30公分高50公分的连续梁,那么轨道需要特制挑高,车厢下部每处轮轴至少三根小轴三个宽滚轮六个轴承,才能保证不跑偏出轨。轨道有效部分都这么高了,车底是不是还得离地面更高点免得托底啊?那地面线需要那么复杂吗?又是土地硬化又是高架梁,道岔还那么复杂,得整段轨道上电机推动平移,不麻烦吗?


总结下目前最常见双轨式轨道在诞生时的优势。诞生时对于英国而言,已经掌握钢轨的制造技术,其他方面的技术可以手工完成。路基基本等于马车道,道砟可以人力砸石头或者干脆不要,木枕可以手工伐木修型,轨道板跟道钉可以从铁匠铺出货,某些轻便临时线路直接就是枕木铺在地上,哪一样不比需要钢筋混凝土技术的单轨连续梁简单?

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