轨道交通控制

历史

最初缓慢而笨重的马车轨道交通带来了很少的控制问题，不能通过遵循领导者的原则来解决。直到19世纪初，以蒸汽为动力的更快的火车发展起来以后，火车和火车才变得更加频繁接近对彼此造成了碰撞的危险。轨道和铁轮之间的平滑接触允许更高的速度和更大的负载，同时低摩擦需要较长的停车距离。发动机安装了刹车装置，后来，有人驾驶的刹车车，当发动机司机用哨子发出信号时，看守人员就可以刹车。

轨道边控制也随着第一个慢慢发展信号员他们被称为“铁路警察”，位于铁路沿线的客货站或车站。这些人用手势指示前方的路况。红色尾灯安装夜间在列车尾部安装，以提高安全性。后来，信号旗通常被白天使用的旋转彩色板或圆盘所取代，晚上则被彩色灯所取代。后来，信号被定位在远远超过停止点的地方，这就产生了“远处信号”一词。第一个真正的控制方法是开发列车间隔时间间隔系统。然而，在发生故障或意外时，除了按区段对进出区段进行实际检查外，没有办法延迟后面的列车进入某段轨道例如,举着旗子或灯笼的制动员

1837年，英国尤斯顿和卡姆登之间的铁路首次引入了电动火车电报允许固定信号点之间的通信。每个信号员负责铁轨上的一部分，称为区段。铃码被用来描述信号员要通过的列车的等级和路线，或者接受或拒绝前一段的列车。一般来说，一段时间内只允许一列火车通行;在能见度差的情况下，每两列火车之间通常有一段是空的。许多决定优先级被留给了信号员个人，并且，由于他们所能掌握的信息有限，信号员经常做出错误的决定，造成过度的延误。

由于机械工程师需要简洁规范的信息信号量1841年，作为一种主要的通信手段，手臂信号是通过信号箱里的杠杆上的电线远程控制的。手臂的角度表示停止，小心前进，或清除前方。在夜间使用时，安装在臂轴附近的彩色镜片通过光源，因此，对于不同的臂角，会显示常见的红色表示停止，黄色表示谨慎(接近，减速)，绿色表示清除(按授权进行)。列车加减速特性差造成的时间损失需要移除在某种程度上，由于预先信号的使用越来越多，预先信号通知司机前面的信号可能会停止，要求他减速或从停止处慢慢行驶。

在美国政府给铁路公司提供土地赠款，使他们拥有土地所有权相邻作为从东海岸扩展到西海岸的服务和通道的激励。这导致了一个广泛分散的铁路网络，私人拥有大量的重复服务。由于网络高度分散，除终端区域外，很少出现拥塞。土地出让政策的一个不幸后果是铁路服务供过于求，在某些情况下，有人故意利用铁路扩张来获取房地产。虽然这些问题在其他较小的国家没有出现到同样的程度，但它们在未来几年帮助塑造了美国体系的规模。

交通元素

轨道交通控制从根本上不同于所有其他模式，因为轨道车辆的操作员必须通过改变速度来行使几乎所有车辆的控制。火车不是垂直移动的，反之亦然限制到轨道定义的导轨上。铁路的主要机械的优势是车轮和轨道之间的摩擦小;这样可以有效地推进车辆。不幸的是，它也导致了铁路的主要控制问题:非常长的停车距离。几乎在所有情况下，轨道车辆运营商必须提前很长时间预测事件，以便采取适当的行动。与高速公路系统不同，在高速公路系统中，标志和信号在很大程度上补充了操作员所看到的东西，在许多情况下，铁路控制系统必须为操作员提供超出直接视觉场景的信息。这使得控制系统更加重要。此外，由于操作人员只能调整速度，没有其他规避行动可以避免事故。这些限制在物理操作中又增加了不同必要的对轨道交通控制的影响比其他任何方式都要大。

而技术铁路可能看起来是统一的，但并非如此，铁路公司提供的服务也是如此。铁路最初的业务是运送乘客和运费长途(城际服务)。在一些国家，这种双重功能仍然存在，客运和货运的某些或所有方面都由国家政府补贴。在美国，除了个别例外，长途客运服务现在都由航空公司负责。铁路运输几乎完全是重型低价值货物的长途运输，因为运输时间相对较长。由于列车的尺寸和长度，货运部门的大多数控制问题都发生在城市和其他终点站附近。

铁路客运在美国主要是在城市地区和城市之间进行的公共交通系统。而这些系统也从私人发展到公有制在美国，他们必须解决交通拥堵问题流行到大城市。在许多大城市，解决这个问题的方法是把轨道和车站埋起来，形成地铁或地下服务。在某些情况下，轨道是高架的，离地面有一到两层楼高。市区内提供的服务性质与城际服务有很大不同，因此控制方法也有所不同。城市服务包含频繁停靠。此外，一些铁路服务(有轨电车、有轨电车或有轨电车)在轨道上运行，但与汽车、公共汽车、卡车、自行车和行人混合在一起。这些列车使用警铃或蜂鸣器提醒乘客到站。它们还包含其他道路车辆所需的所有照明和信号。由于它们在运送大量乘客方面的重要性，城市铁路交通车辆经常在道路网络上优先行驶。优先权可以采取下列形式:其他车辆不得在其中通行的单独的路权或车道;在十字路口，特别是交通拥堵严重的路口，只设置有信号的转弯;或者部分城市街道空间被分配给装载平台，以方便乘客上下车。交通信号在交叉路口，也可以建造为当有轨车辆接近时，通过中断或抢占正常的信号顺序，给予有轨车辆优先权。这使得铁路服务更加高效，同时提高了铁路乘客的安全。然而，正常信号序列的频繁中断可能导致长延迟其他道路使用者。

常规控制技术

现代铁路交通控制技术主要是基于时刻表、操作规则和信号的早期系统的自动化发展。列车在工作时刻表中的调度，预先决定了列车的基本运行模式和人员的日常工作模式。计划外操作需要控制器改变调度。列车之间的最小间隔是根据轨道情况确定的。时间-距离图通常用于将运行情况与时间表中的情况进行比较，并指出何时需要进行何种类型的监管干预。

彩色光信号现在已经在很大程度上取代了信号量类型。因为它们是电动的，所以彩色光信号可以放置在离信号箱很远的地方。颜色的组合被用来表示不同的要求司机．高强度的光，在很远的地方都能看到，在恶劣的天气里尤其有利。探照灯使用一个透镜和灯泡，通过在灯前旋转的滤色镜面板显示不同的颜色。灯可以更适当地安置在司机室的位置，并允许更多的各种信息被有效地显示。

自动的基本要素控制是一个电路内置在轨道上，用来操作轨道信号。当火车进入一段轨道或“阻塞”时，它会导致电流绕过机车的车轮和轴，而不是完成正常的运行电路改变前方信号。当列车通过一段路段时，它后面的信号会被紧接前方的轨道电路自动切换，以提示危险。当列车前进到下一段时，第一个信号会自动改变为较低的警告状态，依此类推，直到在列车后面指定数量的路段设置了完全放行信号。列车后面的中间路段数量由列车速度和路段长度决定，并影响轨道的容量。

第一个有记录的双向移动列车广播1928年被纽约中央铁路公司使用。无线电在改善列车乘员与控制调度员或轨道上维修小组之间的通信方面有许多优点。它还建立了火车和火车之间的直接联系排除机组人员需要使用路边电话。设备故障可以直接报告，由于这一点和其他优点，特别是在自动化编组场，可以减少延迟。世界上大多数铁路都在一定程度上配备了双向列车无线电。

分拣货车是一项复杂的工作。各种控制系统已安装在封送码这使得汽车可以被推过一个凸起的轨道驼峰，这样汽车就可以自由地向下行驶，并通过转换点到达正确的泊位。自动驼峰包括传感器来检测汽车的速度和重量，从中估计汽车的滚动阻力。一旦分开的车已经分配列车和侧线，自动切换设置点沿其预定的路径。同时，计算机计算出汽车到达列车终点所需的速度。自动制动装置或助推器会降低或增加车辆离开驼峰的速度，使其达到列车在侧线上的耦合点所需的速度。

还有一些更精细的方法可以远程控制推进机车。滚驼峰车的间距、推进速度的自动控制、缓速器或助推器的控制都由计算机直接控制。汽车目的地的识别是这一过程的重要组成部分。通过与车场管理员的无线电连接进行的人工检查已经被闭路电视所取代，闭路电视根据电传打字机转发的化妆清单检查列车。

货运列车的最终调度和控制是集成到全面的轨道控制系统和计算机允许的计算替代策略评估的好处。最后，控制器强制它们的选择优先级。

当铁路系统跨越同一等级或水平的道路网络时，可能会出现重大的交通管制和安全问题(也就是说,没有桥梁或隧道将它们分开)。这些区域叫做铁路公路平交道口存在特殊的控制和安全问题。由于轨道列车质量很大，经常以高速行驶，与公路车辆的任何碰撞都可能严重损坏公路车辆，并导致车内人员受伤或死亡。由于火车不能在紧急情况下迅速减速和停车，因此在十字路口采取适当的控制措施是公路车辆司机的主要责任。一个众所周知的视觉感知问题经常出现在铁路道口:公路司机低估了火车到道口的接近速度和距离，因为它是一个相对较大的物体，以近90°角在司机的视野中移动。这种误解使得向司机警告十字路口的位置以及火车是否正在靠近变得非常重要。

铁路-公路平交道口的交通设备包括标志、信号和自动控制的过路门。简单的警告标志提醒司机过马路是最基本的控制方式。这些可能是补充当火车到达十字路口的特定距离时，就会启动闪烁的灯。这种信号还可以像信号灯一样，在列车探测到的情况下，通过十字路口的门来阻断道路。信号灯和闸门控制是昂贵的，因为它们需要安装和维护列车检测和通信系统。简单的警告标志虽然有用，但也有一个缺点，那就是人们对过路所造成的危险程度并不了解。经常通过附近没有火车的十字路口的司机会变得不那么警惕，增加他们发生事故的风险。

在使用卡车运输火车的终点站，交通管制也必须仔细管理。在这种情况下使用传统的道路交通控制技术，但必须特别注意适应卡车的尺寸和性能特点。十字路口必须有足够的转弯半径;高速公路的坡道必须有足够的长度，以适应大型卡车有限的加速能力，车道宽度必须足够。为装卸较长的货车，可能需要特别装卸处(例如,60英尺或更高)。

新概念

就像计算机和通信技术的进步一样促进高速公路的发展空中交通管制因此，他们正在为新一代自动列车做出贡献控制系统．这些系统旨在使列车时刻表和列车服务更加可靠。的技术基础设施对于地理上非常分散的铁路系统来说，列车自动控制尤其令人烦恼。例如,在美国、加拿大、俄罗斯和中国)。在那里，用于控制火车运动的街区可能有30英里或更长，这意味着当另一辆火车在这些街区内时，没有一辆火车可以进入这些街区。这些长块严重地限制了火车在铁路网中的运行。列车自动控制系统的组成部分必须能够监控铁路网中的每辆列车，以及与列车相关的列车车厢内的货物，包括预计到达目的地的时间。车辆定位系统，例如基于卫星的全球定位系统，是位置跟踪的重要组成部分。

为了真正有效，列车自动控制必须包含在更广泛的公司范围内，旨在管理运营。结构包括显式的长期政策评价，有助于规划支持行动的资源分配。

一个组织必须作出的最基本的决定是，是否安排列车，或者在获得足够的交通流量时是否足够调度列车(也就是说,吨位操作)。这种操作方式对于提供特殊商品的短线铁路来说可能是最明智的。例如,矿石或谷物)到大型铁路。大型铁路的自动列车控制系统必须能够容纳这列火车的移动，以便后续调度。列车的战术调度每两到四周进行一次，并在此期间实时调度吨位负载。计算机辅助调度和自动列车控制提供了实时管理操作的能力。它们还提供评估数据，用于修改战术或进度政策决策。该系统除了监控所有列车的位置外，还必须包含每段轨道的状态信息，以及列车是否遵守自动指令。因此，该系统将使用列车控制来改进效率而且还通过保证提高安全性合规火车乘务员。