冷知識：高鐵列車如何確保行駛中的不會碰撞？
高鐵車輛的行駛速度非常快，只要稍微錯失一個時間點就可能造成很重大的傷亡，因此在高鐵的系統設計中有許多安全機制，確保車輛不會超速、碰撞。本文統整高速鐵路常見的防護措施。 高鐵列車的速度完全由司機控制。但是，正如另一個匿名答主所說：列車運行監控記錄裝置（LKJ）(高鐵列車使用的是車載 ATP 設備)和列控系統（各級CTCS）等等，負責的是頂棚速度設定及超速防護。
▲ 台灣高鐵列車 (圖／維基百科)
換言之，在理論上，列車司機是可以想開多快就開多快的，因為有上述這些保障列車行車安全的系統存在。但實際上，為了完成行車計劃和安排，以及不浪費資源，讓你開到250Km/h，你不可能只開到100Km/h，即使這樣的速度看起來很“安全”。 言歸正傳，題主問到高鐵列車的速度如何控制這個問題，在我看來，更多的是在問“ 高鐵列車是如何進行速度防護來保證安全的 ”。下面細細道來。
閉塞的概念
我們知道，軌道列車，特別是跑高速鐵路的列車，第一速度快，第二慣性大，第三制動距離長。這就決定了我們必須想一個安全的辦法，來保證列車與列車之間不會發生衝突與追尾等事故。辦法很簡單，就是讓列車之間在運行的時候，保持一定的安全距離就行。 因此，讓列車行車遵循一定規定，使用信號或者憑證，使列車之間按照空間間隔來運行的技術方法，我們叫做閉塞行車法，簡稱閉塞。簡單來說，就是這段路我佔了，與外界隔離開，其他車不准再進來。 閉塞又分很多種，效率高低一般來說以“ 固定閉塞→準移動閉塞→虛擬閉塞→移動閉塞 ”的順序遞增。這篇回答主要內容不是這個，就不多展開了。 在傳統的鐵路行車閉塞控制中，司機通過辨識閉塞分區入口的信號機或者機車信號，來判斷前方狀況——是否有車，是否需要減速等等。而一旦司機辨別/操作有誤，就可能使得列車超速或冒進前方信號，造成事故。因之，就必須採用速度監督（Speed Supervison）技術，實時監控列車速度，並在列車超速時自動制動，保證行車安全。 說到這裡，有控制原理一類知識儲備的知友已經反應過來了。這不就是一個負反饋系統嘛。事實上的確如此，如下圖。
▲ 列車速度監督基本原理框圖
從這一原理圖出發，這個速度監督技術在目前可分為兩大類：分級速度控制與目標-距離式速度控制。這兩大類又可以細分，詳細如下：
（一）超前式分級速度控制
超前式分級速度控制方式又稱為出口速度控制方式。顧名思義，即給定列車的出口速度值，控制列車速度不超過該值。司機在駕駛列車駛出每一個閉塞分區入口前，須將速度降至速度控制線以下，否則就會引發緊急制動。日本最早使用的 ATC 系統就採取了該種方式。如下圖，實線為速度控制線，虛線為列車實際運行的速度-距離曲線。
▲ 超前式分級速度控制
（二）滯後式分級速度控制
與（一）類似，滯後式分級速度控制方式又稱入口速度控制方式。即控制列車在本閉塞分區的速度不超過下一閉塞分區的入口速度值。司機若駕駛列車超過了該給定值，碰撞了滯後式速度控制線（這就是所謂的撞牆），就會引發緊急制動。該種控制方式的實例有法國 TVM300 列控系統。如下圖，實線為速度控制線，虛線為列車實際運行的速度-距離曲線。
▲ 滯後式分級速度控制
（三）曲線式分級速度控制
曲線式分級速度控制方式，與前兩種略有不同。該種控制方式並不是在閉塞分區出口或入口設定速度限制，而是在整個閉塞分區給出速度控製曲線。同理，司機在駕駛列車時，不可以越過速度控製曲線。需要指出，在有些文獻和資料裡，這種控制方式與後面即將介紹的目標-距離式速度控制方式被歸為了一類，而沒有劃分在分級速度控制方式中。請感興趣的知友注意區分。
(四）目標-距離式速度控制
在目標-距離式控制方式下，列車採取的制動模式為連續式一次製動速度控制，是根據目標距離、目標速度及列車本身的性能來決定列車製動曲線的一種控制方式。在該種模式下，不設定每個閉塞分區速度等級（與前面幾種控制的最大區別）。若列車是以前方列車佔用的閉塞分區入口為追踪目標點，則為準移動閉塞；若列車是以前方列車的尾部為追踪點，則為移動閉塞。值得一提的是，我國高速鐵路通用的中國列車控制系統(CTCS)均採用的是這一控制方式。
比較與總結
首先，我們要意識到，無論是上述哪一種控制方式，其目的都在於保證列車安全運行，不至於因為司機的失誤而導致事故發生。這是將來可能出現的更高級的控制方式也必然會具有的特點。 其次，我們來細細比較一下分級速度控制與目標-距離式速度控制這兩大類控制方式的異同。 應該說，分級速度控制，是按照制動性能最差的列車安全制動距離為要求，以一定的速度等級劃分若干固定區段的。因之列車最小追踪距離僅僅與運行速度、區段劃分有關。制動性能較好的列車將不能物盡其用； 至於目標-距離式速度控制，則依據列控地面設備向車載設備傳送前方目標、線路參數、限速信息，由車載設備計算當前最大允許速度，並與列車實時速度比較以達到監控的目的。這是一種按照列車本身性能實時計算控制模式曲線的方式。 下面給一個能說得更清楚的表格。
最後需要強調，無論哪一種模式曲線，都由三個部分組成：
- 頂棚速度監督區（CSM）：在此區域行車時不需要考慮前方目標點，只要列車速度不超過最限制速度曲線（MRSP）就好。
- 目標速度監督區（TSM）：該區域指限制速度下降到較低的限制速度值或限制速度為0Km/h的目標點的區域。
- 安全距離區：考慮到列車製動模型參數、速度及位置測量等存在誤差，列車行車許可的終點與實際的危險點之間要添加一段安全距離。
本文獲《知乎》網友 舟編授權翻譯轉載，未經同意請勿轉載。
參考資訊
- 唐濤《列車運行控制系統》 中國鐵道出版社
- 李凱《高速鐵路列車運行控制技術》系列中國鐵道出版社
- 曾小清等《軌道交通運行控制與管理》 人民交通出版社
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