1. 火車是如何變軌的
1. 火車車輪與鋼軌的關系
幾乎所有人都知如正道火車車輪是壓在鋼軌上面的,但是可能很多人沒有仔細看過火車輪與鋼軌的位置關系。
圖為火車輪對與鋼軌之間的關系
可以看出,火車的車輪確實是壓在鋼軌上的,用來傳遞火車的重力。但是還有一個地方要注意,圖中紅色部分,就是火車車輪內側有一圈比車輪半徑更大的圓盤,這個東西叫做「輪緣」(用錘子敲一下,會發出像敲鑼一樣清脆的聲響……)。這薄薄的一層東西,讓車輪與不僅是壓在軌道上,更像「卡」在軌道裡面一樣。這個結構,就可以保證車輪始終在軌道上運行不出軌,用來控制火車運行的方向。
2. 道岔的原理
輪緣是用來控制火車運行方向的,那麼要實現「變軌」,其實就是要控制輪緣的位置。
於是人們就發明了「道岔」這種東西,以控制輪緣位置的方式,實現變軌。
圖2. 道岔示意圖
第一個道岔示意圖有一個會動的部分。當那個部分留有小細縫的時候,輪緣就可以從小細縫中穿過,按照外側軌道引導的方向行進。當兩根軌道密貼時,輪緣就被引導到靠內側的軌道方向行進。
圖上紅色的尖軌部分靠右密貼時,開放A——B方向。靠左密貼時,開放A——C方向。
所以火車運行的方向,取決於道岔的開放方向。
說到這里,我們可以知道,火車在道岔處的運行方向,根本就不是司機控制的,而是靠地面控制道岔的開向來控制方向的的……
所以司機是不用管火車運行方向,也不用去變軌什麼的,只要老老實實把火車往前開就行了。
但是一般列車在進站前,或者在車站裡面進行調車作業的時候,司機還是需要了解進路的情況,知道自己將要經過什麼道岔、進入哪條股道、道岔開放的是哪個方向。一來為了確認道岔是不是扳對位置了,而來要控制速度。一般來說側向因為有曲線,通過速度要比正向慢。
3. 如何保證道岔的開放不出錯
理論上,只要把道岔的位置扳對了,火車進入正確的股道或者通過車站是沒有問題的。但是,由於人工操作實在是沒有辦法保證每次都扳對,即便是採用機械的方法,也不能保證其不出故障。
道岔一旦沒有扳倒位,那麼火車經過道岔的時候,很容易發生脫軌事故。
而道岔扳錯方向了,就意味著火車可能進入到錯誤的股道裡面。而錯入的那條股道上,有可能有別的列車停放,也有可能同時正在接迎面開來的火車,也有可能有正在施工的工人(忽然想起哈佛公開課那個選擇撞1人還是撞n人例子,業內人士表示司機是很無辜的……),因此要千方百計地保證火車不能入錯道。於是鐵路渣巧悔人就發明了「聯鎖」這種東西。
「聯鎖」,就是保證進路、道岔位置、信號三者的相互制約關系的機制。
就比如說,一列車要從下行方向接入,在車站的1道停車,那麼信號員就會在聯鎖系統裡面下達排列進入1道進路的指令,然後跟這個指令相關的道岔就開始轉換,將所有相關的道岔都轉換到開放至通向1道的方向,系統會自動檢測道岔是不是都扳到位了,如果道岔全部扳到位,那麼系統將開放防護這條進寬告路的信號,示意列車可以進入。同時,封鎖與這條進路有沖突的其他進路。
總之,在聯鎖規則的約束之下,可以保證火車在車站裡面所經過的進路,在同一時間是不沖突的,是可以避免列車相撞的
在不久之前,各個車站普遍使用的是6502型繼電聯鎖,用繼電器來實現約束關系。現在經過技術改造後,各個車站陸續採用微機聯鎖系統,使用計算機來實現聯鎖的約束關系。雖然如此,各個車站依然各自為政,可以自行控制本站的進路。下一步,鐵路的調度系統將發展為CTC調度集中,所有車站的進路、道岔和信號都由調度指揮中心直接控制,自動排列。
——
看見有的評論說到的CTC並不適用大站,因為大站的作業復雜,進路控制復雜,所以CTC水土不服,我覺得我有必要補充一點。
中國的鐵路裝備和鐵路運輸的發展,一直以來都不是以技術革新驅動的,而是以需求驅動的,換句話說,就是你有多少東西,我就給你運多少,直到我運不了了,我才想辦法擴充運力,這個時候才想起來要更新技術。
高鐵的出現,從某種程度上才扭轉了這種思想,開始追求更好的速度,更優質的裝備,更先進的運輸組織理念和營銷組織模式。
2. 衛星變軌的原理是什麼
衛星在軌期間自主改變運行軌道的過程稱為變軌。衛星軌道是橢圓的,節省發射火箭燃料的方法,可以先發射到大橢鄭段察圓軌道,衛星處於遠地點的時候,衛星上面的姿態調整火箭點火,這樣衛星的軌道變成需要的高度。喊茄變軌可以多次,這就需要精確計算衛星變軌的時間,由地面指令控制。
受地球引力影響,人造衛星、宇宙飛船(包括空間站)運行軌道會以每天 100米左右的速度下降。這樣將會影響人造衛星、宇宙飛船(包括空間站)的正常工作。在軌道運行的過程中,常常需要變軌。變軌除了能規避「太空垃圾」對其的傷害外,主要是為了保證其運行的壽命。
變軌,改變原有軌跡的統稱。一般指航天器在太空中利用噴射燃料或者其它噴射物,使航天器從一個固定或本身的軌道進入另一個軌道的過程叫變軌。變軌,還指列車從某個軌道,變向另一條軌道。是通過手動或電腦控制兩條軌道之間的折岔來進行的。
手動控制,在每個變軌點旁都會有一個控制平台,通燃卜過扳下扳手,調整折岔即可。電腦控制,在每個控制站中,基本都會有專門控制折岔轉向的電子控制平台,只要輸入指令,電波就會傳到變軌點旁的控制平台內,使其變軌。
影響因素:
轉移軌道的確定需要考慮運載火箭能力、衛星測控時間要求、發射場地理位置和發射方向的限制等因素。
一般來說,轉移軌道的設計結果,較多地取決於運載能力的大小及發射場緯度。近地點高度主要依賴於運載火箭的能力及測控要求,近地點高度的選取不宜過低,以免大氣阻力對衛星軌道和姿態影響過大.一般不低於200 km。
軌道傾角的大小與發射場緯度有關系。對於不進行軌道面改變的運載火箭.轉移軌道的最小傾角即為發射場緯度.但對於可進行軌道面改變的運載火箭,可利用火箭的餘量盡可能壓低傾角。遠地點高度應至少達到地球同步高度,若運載火箭的能力有餘量.可進一步抬高遠地點高度,以節省衛星變軌對推進劑的消耗,但是高度也不能無限制地增加,需綜合考慮星上測量儀器及測控鏈路的限制。