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铁路信号灯的回忆

成都铁路学校www.blarneysgate.com 发表时间:2017-01-21 19:20:41

  铁路信号灯,跟现在交通公路上的红绿灯是一个功能,即用来调节车辆的行驶状态的。红灯叫停绿灯通行。但是,由于铁路与公路不同,铁路是限定的股道,火车必须在股道上行驶,不象是公路,车辆行人可以在路面的任何一个点上停留、通过,所以火车不能发生迎面相遇而侧身相让的情形,火车轨道是让无可让的。所以,铁路的信号灯,不能象公路信号灯那样,按时间来一红一绿闪亮。铁路信号灯的设置,是一个庞大的系统工程,它的背后是怎样安排所有的火车的仅有的这几条铁路线上高效、安全地行驶的大问题。当这个大安排决定好了以后,才根据这个安排的要求,在站内停靠点、岔道处、桥梁等处,设置信号灯进行提示。信号灯的改进变化,是建立在火车行驶计划安排方法的改进基础上的。

  早先的火车,是蒸汽火车,没有电,单线行驶,一天来回二三趟,一般是肩回式来回,来来回回就这样一辆车,所以只须在站内设置停靠点信号就行了,一般是站长、副站长手提的马灯,火车进站后,站长提马灯迎候,副站长敲一段挂着的铁轨,敲一下是进一道,敲二下是进二道,用来提醒岔道员可以离开麻将桌来搬岔道了。起点站的始发程序考究一些,有铁路职工骑马在前方导引列车运行。为了醒目,他们带着礼帽,身穿黑大衣和白色裤子,用手信号指挥列车前进或停止。当时铁路仅限于白天行车,列车很少,速度大约每小时6~16公里,所以由人骑马来指挥,安全上没什么问题。

  以后,火车增加了车辆,一天里有好几辆的车子在同一条单线上来回,这就使得全面安排成了个重点。一开始,是按时间计算,即隔一定时间再发出同方向的后续列车。这种方法的主要缺点是不能确保安全。当先行列车运行不正常时(晚点或中途停车等),有可能发生后续列车撞上前行列车的追尾事故。1842年英国人库克提出了空间间隔法,即先行列车与后续列车间隔开一定空间的运行方法。这种方法要求对正在行驶的车辆有正确的定位。有了具体的点的确定,才可以计算它的前后空间距离。当时没有卫星定位系统,又没有无线通话设施,怎么知道一个行驶状态中动态的点的位置?其实很简单,以车站来测定。将这一站到下一站的区域,全部设定为封闭区域,一辆火车从这一站出发后,它到下一站之间的距离,就完全锁定。这个方法出来之前的1837年,塞缪尔已经发明了电报,于是在站与站之间架设了电报线,上一站发下一列火车,必须等下一站这一列火车已经路签发出以后才可以进行。1876年又有了电话。于是,专门设立了两条线,一条电话线,一条电报线,用于站间联系。再后来,又架设了专门的导线,下一站的路签,必须由上一站控制发出。这样便更少了联系中的误差。站与站之间,就这样靠路牌、路签来控制。

  接拿路牌

  与站间路签配套的信号设施,分为两种,一种是进站的信号灯,一种是出站的信号灯。这种信号灯是一块木板。这块木板信号灯与岔道之间,有联锁装置,当火车停在站内时,两头的岔道方向都与信号灯一起锁死在禁闭状态,其他车子就无法进入了。火车出站进站时,岔道与信号灯又同时处于开启状态。岔道决定信号灯,信号灯又制约岔道。这个原理一直适用到现在,虽然信号设施一直在不停更新。即使现在的网络控制系统,也是信号灯与岔道的相互制约与锁定。开始,岔道是人工机械控制的,在岔道与信号灯之间,有一根导线。岔道变化,信号灯随之变化。木板信号开始是一块长方形的板子,横向线路是停车信号,顺向线路是进行信号。可是顺向线路的板子实际上很不容易辩认,所以又在顶端加块圆板。后来,车次多到晚间也要开了,板子方向晚上看不清,就以红色灯光表示停车信号,白色灯光表示进行信号。那是列车长拿在手里的马灯。随着列车速度的不断提高,要求从远方就能准确看到信号的显示。经实现发现,在面积相等的情况下,圆形、方形和长方形相比,以长方形看得最远。因此,1841年英国人戈里高利提出用长方形臂板作为信号显示,装设在伦敦桥车站。这是铁路上首次使用的臂板式信号机。这种臂板式信号机有两种显示:水平位置表示停车信号,向下倾斜45度表示进行信号。夜间仍用红色灯光表示停车,用白色灯光表示进行。但是,后来发现白色灯光容易和铁路附近的家用灯光混淆,就改用了绿色灯光。

  (约克国立铁路博物馆展品)

  沪杭线初建时,一天里在上海杭州之间,来回三趟。车次不多,靠区间两端的车站值班员打电话或电报联系,确认列车出发、占用区间和到达的情况,由发车站填制路票,发给司机作为列车占用区间凭证。设有电话电报专用线两条。单线时代的电话电报闭塞系统中,往往就这样一间简单的小平房,内一人值班,一床一椅一桌,桌上电话、记录本、茶杯、香烟。此照片是近期拍摄于牛长线上的。牛长线,与沪杭线之前身应是差不多的情形。

  以后,随着复线、提速、车辆大量增多,于是有了依靠电力系统的 “轨道电路”闭塞。它是以钢轨为导线,轨缝间用接续线连续起来,一端接电源,另一端接着受电器,通过轨道电流来工作。其工作原理是:当设有轨道电路的某段线路上空闲时,轨道电路上的继电器有足够的电流通过,吸起被磁化的衔铁,闭合前接点,从而接通色灯信号机的绿灯电路,显示绿色灯光,表示前方线路空闲,允许机车车辆占用。当机车车辆进入该线路区段时,由于轮对电阻很小,使轨道电路短路,继电器吸力减弱,释放衔铁,使之搭在后接点上,接通信号机的红灯电路,显示禁行信号。轨道电路的这一工作性能,能够防止列车追尾和冲突事故,确保行车安全。轨道电路的另一个重要作用是能发现钢轨发生断裂。在充当导线的钢轨安全无事时,轨道电流畅道无阻,继电器工作也正常。一旦前方钢轨折断或出现阻碍,切断了轨道电流,就会使继电器因供电不足而释放衔铁接通红色信号电路。此时,线路虽然空闲,信号机仍然显示红灯,从而防止列车颠覆事故。而信号灯,也被广泛运用色灯信号灯,无论白天还是晚上,都是颜色来显示。这些色灯信号灯,在月台、平面道口、桥梁、岔道等处,必须设立。

  色灯信号机有两种:一种叫透镜式信号机。结构简单,采用一个灯光源,前面置一块带颜色的凸透镜和一块无色凸透镜。这样就可以将灯光颜色像探照灯光一样,形成平行光束,射得很远很亮。另——种叫探照式色订信号机,由于安装了能转换颜色的构件,一个信号灯可以显示三种不同颜色,比透镜式一个灯只能显示一种颜色耍方便得多,可以减少信号机上的灯数。比如进站信号机要显示一红、一绿、一黄和两黄四种信号色。采用透镜式需要四个灯。而选择探照式则只要两个灯就足够了。

  除了上述这种固定位置的信号机之外,为了适应线路施工或其他固定信号机无法使用时的需要,铁路上还备有移动信号。例如铁路工人手中拿的信号旗(一般都是两面不同颜色的旗子)、信号灯(夜间代替信号旗,可以变换多种颜色)、火炬(线路上燃烧火炬,相当于显示红灯信号)、响墩(一种放置于钢轨之上装有少量火药的“铁饼”,车轮压上去就会发出巨响)、口笛、号角等。所有这些信号装置中,凡是靠眼睛辨别的称为视觉信号,靠耳朵辨别的称为听觉信号。很明显,视觉信号比听觉倍号更牢靠更清晰。所以,铁路信号以固定的视觉信号为主,当然,在大雾迷漫的恶劣天气条件下,就要听觉信号来唱主角了,以保证列车运行工作的顺利进行。

  另外,编组站里有大量手扳道岔,为了表明这些手扳道岔的具体位置,装设了道岔位置表示器。白天你看到黄黑两色的鱼层状表示板,夜间看到一盏黄灯,表示这个道岔开通侧向;如果白天看不到色尾板,夜间看到紫灯光,则表示这个道岔开通直道。不过,道岔表示器不是信号装置,只是一种信号设备位置的表示,也就没有信号限制作用。类似的还有鸣笛标,设在桥头、隧道口或平交道口,提醒司机鸣笛,让走在铁路桥上或隧道内的行人早点停在避身位或藏身洞里,免得被列车挤下江河、遏到洞壁,造成人员伤亡的惨剧。

  2006年电气化改造后,列车追踪间隔由8分钟缩短为6分钟;日运输能力240对列车;沪杭铁路上每6分钟就有一趟列车开出,从杭州到上海的时间,从过去的两个多小时缩短到90分钟以内。这样快速、高密度的运行列车,还在快速增长中,这些列车的有序安排,全靠有了计算机技术的运用。计算机网络使所有的站台、股道、岔道、列车,全部进入了一个电脑屏幕中去了。铁路闭塞已经全程由计算机控制,始发车按电脑设计的速度、时间从始发站出发,沿途停靠什么站点,停留多少时间,全部由电脑设计后,由电子程序控制、跟踪。途中遇有突发事件发生,火车不能自行停车,必须向总控制室发出信息,由控制室决定是否停车、减速等,铁路信号系统,虽然还是一会儿红一会绿,但已经不是一个进停讯号,更主要的是成了这个系统是否正常的一个检测细节,比如火车是否恰好停在该停的位置,岔道是否朝着正确的方向。而车站上手持红绿旗的信号员,也已经不叫信号员,而叫值班员,主要任务是检查火车从面前驶过时外观上有没有异常情况等,而不再起到指挥火车行进与否的功能。值班员手中的两面红绿旗再也不会再举起来晃动了。