问题

高速动车组能否将先到站的乘客安排在后面,每到一站,就将最后的车厢脱掉,这样就永远不必中途停靠了?

回答
这确实是个很有趣的想法,也触及了高速动车组运营中一些核心的挑战。如果真的能像您设想的那样,让列车“永远不必中途停靠”,那将是铁路运输领域的一场革命。但可惜的是,基于现有的技术和物理定律,这个方案是行不通的,或者说,即使理论上可行,实际操作起来也困难重重,甚至不如我们现在的方式更有效率。

我们不妨来拆解一下这个想法,看看它在现实中会遇到哪些“拦路虎”。

1. 乘客上下车的需求:

首先,您提到的“先到站的乘客安排在后面”听起来很有逻辑,似乎是为了让后下车的乘客在前面。但实际情况并非如此简单。

站台设计和人流疏导: 火车停靠站台,主要是为了让乘客安全、有序地上下车。站台的设计、站台与列车车厢的间隙、车门的开启方式,都经过精心设计,以保证最大程度的效率和安全。如果您将先下车的乘客安排在后面,那么当列车到达某个车站时,位于列车后部(也就是先下车的乘客)的车厢就需要打开车门。但同时,后面的车厢又被“预定”给后到的乘客。这会导致一个悖论:列车到达车站,后面的车厢乘客需要下车,但它们又属于“后面”的车厢,应该留给后来的乘客。这种调度上的混乱是显而易见的。
乘客的乘车体验: 即使不考虑这个悖论,想象一下,您好不容易挤上了车,被安排在一个位置,结果每到一个站,您可能就得随着车厢的拆卸而移动到另一个位置,或者被“遗弃”在某个站台上,等下一趟车。这对于乘客来说,绝对是一种糟糕的体验,而且对行程安排的确定性也大打折扣。

2. 车厢的连接与分离:

高速动车组的车厢并非简单地用螺丝固定在一起,它们之间是通过复杂的自动连接器(coupler)连接的。

连接器的复杂性: 高速动车组的连接器不仅要承受巨大的拉力和压力,还需要传递电力、信号和空气管路。每一次连接和分离,都需要精确的定位和复杂的机械、电气动作。
分离的风险: 即使是先进的连接器,在运行过程中也需要有非常高的可靠性。如果要在高速运行中或者短时间内频繁地进行车厢分离,对连接器的精度、耐用性和安全性提出了极高的要求。任何一个微小的故障,都可能导致车厢脱轨、碰撞等灾难性后果。
动力和控制: 列车的动力系统通常集成在特定的动车组(动力车)上。如果您不断地拆卸末尾的车厢,就意味着需要重新分配动力。例如,如果后面车厢是动力车,拆掉它就会影响列车的牵引能力。而且,列车的制动系统、信号系统等也需要一套完整的协调。频繁地更改列车的编组,会极大地增加这些系统的复杂性,并且需要非常复杂的实时控制系统来保证安全。

3. 物理和工程上的挑战:

空气动力学: 高速动车组在高速运行时,车体之间以及车体与空气之间的作用力是非常复杂的。拆卸末尾车厢,会改变列车的整体气动外形。如果在高速运行时进行分离,会产生巨大的气流扰动,这不仅会影响列车的稳定性和能耗,也可能对周围环境产生影响。
结构应力: 列车的车体结构是按照整体运行的模式设计的,承受着沿途的各种应力。频繁地拆卸和重组,尤其是在高速情况下,会对车体的连接处和结构本身造成额外的、非预期的应力集中,缩短其使用寿命,甚至可能引发结构性损坏。
动力分散式和动力集中式: 现代高速动车组多采用动力分散式(如CRH380A、CR400BF等),即动力分布在各个车厢。但即便如此,整个列车仍然是一个有机的整体。如果您简单地把“后面的车厢脱掉”,就等于切断了动力、制动和信号的连续性。

4. 效率和成本的权衡:

等待时间: 您设想的是“永远不必中途停靠”,这听起来很诱人。但实际上,在车站进行车厢的连接和分离,即使技术非常先进,也需要一定的时间。例如,在德国的一些区域铁路系统中,有类似“推拉式”列车,但其分离和连接速度远不能与您设想的“瞬间”相比。更何况,高速动车组的连接器要复杂得多。
人员和设备成本: 每次进行车厢分离和重新连接,都需要训练有素的站台工作人员,以及相应的设备。如果是在运营高峰期、繁忙的枢纽站,进行这样的操作,会极大地占用站台和轨道资源,并可能引发严重的延误。
灵活性与标准化: 现有的高速动车组运营模式,通过调整列车编组(加减车厢)来适应客流的变化,这种灵活性是在车辆设计、维护和调度层面实现的,而不是在运行过程中进行的“肢解”。

为什么我们现在的模式是更优的?

我们现在的高速动车组运营模式,虽然需要中途停靠,但其优势在于:

安全性: 经过严格验证的连接技术和运行模式,最大程度地保障了运行安全。
效率: 相对而言,在车站内进行乘客上下车,是经过优化和标准化处理的,整体效率高于不断进行车厢拆卸的设想。
可靠性: 整个列车作为一个整体运行,减少了潜在的故障点。
乘客体验: 乘客一旦登上列车,就可以在一个固定的位置,享受到平稳、舒适的旅程,无需担心中途被“处理”。

总结一下:

您这个想法非常有创造性,触及了交通运输的效率极限。但是,从物理定律、工程可行性、运行安全以及乘客体验等多个维度来看,这种“永远不必中途停靠”的设想,虽然理论上有点意思,但在现实中却难以实现,并且与我们现有高效、安全的铁路运行体系相比,可能是一种“低效”的解决方案。

现有的高速动车组,通过优化的时刻表、强大的运能以及精密的调度,已经在很大程度上实现了高效的旅客运输。未来的发展方向,更多地会是在智能化调度、更舒适的乘车体验、更快的运行速度以及更低的能耗等方面进行突破,而不是通过这种“拆解式”的运营方式来追求“不停靠”。

网友意见

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被小编临幸上了日报,诚惶诚恐,感谢各位抬爱。

多图杀猫,流量党速退~偶然看到这个问题,简单答一发,顺便普及一下机车分离和列车编组的概念和应用,或许看完这个回答,你就明白题主脑洞的可行性与弊端了。

答主的想法之所以没有得到实现,并不是因为技术上存在难度,而是因为整个过程的取舍和运行成本注定了无法应用于客运。如果把这种想法看成是一种可以用于加快列车运行作业效率的方式,那么在铁路系统上早就有了应用,不过不是在动车上,而是在货运作业上。

铁路的货运,并非如同大家想象的那么简单,像客运列车一样,装货发车到站卸货,再准备开始下一趟运输就搞定了。实际上,一趟货运列车可运载的货物种类往往达到了几种甚至十几种:

比如用敞车拉个煤啊石子啊沙子啊。


用棚车拉个原木石材钢筋啊。


用箱车拉个集装箱啊。


用罐车拉各种原油成品油天然气呀。


用平箱车拉个小轿车啊工程机械啊。


用保温车拉个雪糕啊家禽家畜小鲜肉啊。


还有我们部队换防演习拉个武器装备啥的。


小到快递包裹信件,大到装甲车导弹火箭,都可以用不同特性、不同标准的货物列车运载,只要用同一辆机车进行牵引,就算是组成了一趟货运列车,组合随意拆分简单,这原本是除铁道外任何一种交通工具都不具备的优点,却引发了一个很大的问题:

这么多东西,光卸车就够麻烦了,考虑到不同货物的卸载和作业方式都不同,有些玩意还有保密或者危险品的特性,统一进行作业实在效率太低,也容易出问题,那该怎么办呢?

这就出现了一个叫“编组站”的东西。

先上两张图让大家感受一下编组站的样子。



有没有很害怕?这还只是编组站的一个作业场,规模比较大的编组站拥有4到6个这样的作业场,日均办理货运列车车辆上万辆,可以说比大型客运枢纽站都不知道高到哪里去了。

那么编组站究竟是怎么解决卸车问题的呢?还是让我们看图说话——


图中编组站的线路分布形式十分清晰,基本上是呈一个耙子的形状,即由单条线路经道岔向多条道路延伸,由调车机车牵引货车车辆至各线停靠按需进行拆分作业,然后再把剩下的车辆拉回起点,开至其他线路,直至整列货运列车拆分完毕,机车进入机务段检修等待下次任务——简单说来,就是列车顺着“耙子杆”往“耙钉”上爬,把需要作业的车辆留在“耙钉”上,再返回“耙子杆”换到另外一个“耙钉”。可以说这样的构想完美解决了多种货物卸车方式不同的问题。

但新的问题也随之出现:一趟货运列车,往往要往返很多次才能完成作业,其他列车就只能在“耙子杆”上侯着当吃瓜群众,这样一来就大大降低了编组站的作业效率。

不过正是因为有题主这样脑洞大开的人,才圆满解决了这个问题,所有列车只需要往返一趟,就可以将各类车辆推送至每条线路,那么究竟是怎样做到的呢?

原理十分简单,就是在上图圈内单线分为多线的地方进行地势加高,形成一个小土坡,学名称为“驼峰”,其俯视图和平面图差不多是这个样子:


机车牵引(说推动或许更加合适)车辆在进场线上运动,慢慢爬上驼峰,然后一个十分古老而又传统的运动开始了:由作业人员快步追上列车,手动拆分各个车辆,这样前面的车辆依靠自身惯性会继续前进,直至顺着驼峰的坡滑下来,然后车站调度操控道岔不断进行变动,投送车辆到不同的作业线,这个过程专业术语叫“溜放”。溜放作业视频的链接在此,不明白的可以点开看看~

tudou.com/programs/view

别以为手动拆分各个车辆就需要很大的劲,其实只要提一下车勾勾舌上方的勾提销就能很轻松地将车辆分开,要讲明白这个过程还要普及车钩缓冲装置的构造,因为有点跑题所以在此不表。

总之这是个轻松又落后的运动~据说当年抗战的时候,就是因为铁道游击队搞明白了这个原理,搞掉了鬼子的很多货车,而当年又没有智能的压强监控器,几节车辆掉了前面机车里的小鬼子还啥都不知道,最后逼着小鬼子把车钩的地方全都保护起来,又造了特制的碉堡车,这才解决问题,可惜那时战争已经快结束了。

这项传统运动虽然简单,但是也有一定危险,请各位读者千万不要尝试,否则后果自负。


言归正传,为了使各车辆能够及时制动在作业线上,不至于与其他车辆冲撞或是冲出作业线,无论是在驼峰还是作业线上都会有相应的制动装置,当然这个时候会伴有超级刺耳的摩擦声。

如果对整个过程还有疑问,不妨看看这个视频,如果你对用指甲挠黑板的声音很敏感的话,最好不要带耳机,要不然会极其酸爽的~

m.bilibili.com/video/av

编组站解体货运列车作业就讲完了,那么完成作业后再次把各车辆组装起来,是工程量更大的一个逆向过程,需要调车机车把车辆牵引出场进行编组作业,因此题主脑洞的缺点也随之产生了:虽然方便了货物的卸车,但是对于重新编组,却又要耗费大量资源和时间。

当然对于货物列车和编组站来说,这并不算什么问题,毕竟为了进行下一次的运输作业,列车的解体和重新编组本就是一个必须的过程,但若是应用到客运上,就是另外一回事了。

正所谓上山容易下山难,首先,客运站没有编组站那样的空间,一趟列车的编组将阻碍其他列车的进站,这还是就枢纽客运站来说,若是站内的线路稍微短了些,可能连编组作业都无法完成。

其次,对于列车解体的制动声,看过视频的同志可能已经深有感触,你是想每次候车的时候都体验耳膜被撕裂的酸爽吗?

第三,乘客在购票时,往往无法正好坐满整节车厢,那么拉了几个人你是拆还是不拆?进行解体时强大的制动力肯定要求乘客坐稳扎好安全带(纳尼?火车还有安全带?),又不能把乘客赶到同一个车厢站在过道里。要知道为了让全国老百姓都买得起票,铁路的定价已经被政府一压再压,客运每年是大量亏损的,直到近几年才有所盈利,你这么一搞确定不会有人来你家查水表?

第四,列车在站停靠,往往不是只为了让乘客下车,上车怎么办?不考虑上车(让我们假设每个站都是始发站)也要考虑检修、补水(饮用、冷却、冲厕所)补沙(刹车用)和长交路的乘务班次交接吧,真指望一站到底了(关于长交路制度,可以参见我的文章中423事故的回答,里面有明确解释)?

最后一个很重要的原因,采用题主所说的方案进行上下车,将造成制度上的严重紊乱。每个铁路局和铁路公司都保有自己的车辆段和机务段,这些客运车辆都是统一运行和检修的,把单个车辆放在人家站里,且不说放不放得开,到时候需要编组发车了,一趟列车的十几节车厢全国十八个铁路局哪个局的都有,编组倒是小事(其实也不小),真正出了问题找谁去?

当然,我们科技的进步需要更多像题主这样的人,不然编组站和驼峰这样的天才点子,又是如何产生的呢?实际上,对于同一条客运专线上的高铁动车,已经在分班次、有选择地进行停靠了。譬如一天内在济南西到苏州北区间运行的不同班次的高铁,所停靠的站是不一样的。这种制度上的优化是一个长期的过程,已经是衡量多种因素所得到的最优解了,短时间内并不能通过技术来解决。

未来,依靠中国独步天下的重联技术(指不同机车联挂运行)和高速会车技术,同步运行两个以上班次的列车也是有可能做到的,等到那时,又会有哪些奇奇怪怪却又足以推动铁路发展的点子冒出来呢?

让我们拭目以待吧。

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