[科普中国]-高铁的车速是匀速的吗？

有一道简单的题目大家肯定都能算出来：京沪高铁全长1318千米，上海虹桥站到北京南站的高铁直达列车最高速度为350千米/小时，按照这个算法来计算，只要3小时45分钟就能到达。但奇怪的是，京沪高铁全程运行时间在4个半小时左右。为什么实际用时与理论计算出来的不一样呢？

为什么高铁的行进速度时常变化？首先，铁道线路状况对高铁列车的运行速度影响很大。同一辆车，在高速公路上开和在泥泞的乡村小道上开，速度会有很大的差距。高铁的路程比较远，有些道路是直的有些道路是弯的，当列车进入弯道的时候，为了防止列车脱轨或者颠覆，列车就需要慢速行驶。在开车的过程中，列车有可能会经过桥梁或者穿越隧道，这个时候，列车的线路结构和环境变化之后，列车也会随着变化而减速。就算是在直道上行驶，不同地基的不同情况也需要用不同的车速行驶。可见，列车行驶过程中遇到的复杂情况决定了列车不可能自始至终按照最高的速度行驶。实际上，在高铁列车出发以前，人们都会把路上不同地段的车速数据记录在可读写电子芯片中。如果列车开得太快，就会有专门的设备提醒司机进行降速。

另外，高铁线路的一些地段可能会出故障或者正在维修，经过这些地方的时候列车就要减速以保证行车安全。前方线路有什么突发状况，比如前边的列车晚点或者线路出现故障，列车都要减速甚至停车等待。

为了提高线路的利用率，满足不同旅客的需求，很多速度不同、停靠站点和到达的终点站也不一样的高铁列车经常会在同一条高铁线路上运行，这样就需要综合考虑这些线路的运行状况设置不同的速度。此外，高铁线路也一样难免会避让交会、停靠以及控制车速等，这也是造成高铁列车不能一直按照最高速度匀速前进的原因之一。因此我们坐高铁的时候会发现，列车两端上方的显示屏上，列车的即时速度一直都在不停地变化。事实上，不仅高铁的速度一直是变化的，普通列车的速度也是变化的。

你知道列车员是怎么控制车速的吗？高铁运行过程中的速度变化是怎么控制的呢？目前高速列车上普遍采用的速度模式叫阶梯式控制模式。

阶梯控制方式指的是把整条高铁线路划分为不同的速度区域，列车行驶到哪个区域内就按照那个区域的控速标准来运行。

用这种控制方式进行控速可以在不知道距离信息的情况下对速度进行控制，只要在停车信号和最高速度之间增加一些中间速度信号，就能够完成阶梯制控方式的控速。这是一种传统的控制方式，适用于轨道信息量较少，设备相对比较简单的情况，目前高速铁路最常用的就是这种控制方式。

阶梯控制方式又分为出口速度查抄和入口速度查抄两种方式。

出口速度查抄控制方式指的是，列车在每个速度区间内把列车速度减低到目标速度，设备在每一个速度区间的出口进行查抄。要是速度没有低于目标速，控制设备就会自动让高铁降速。

采用出口速度查抄控制方式的时候，由于要在列车到达停车信号的地方的时候才检查列车速度是否为目标速度，要是列车速度不是目标速度，控制设备才会进行控速。这时候就要考虑高铁运行的特点：制动后列车要行驶一段距离才能停车，所以停车信号后方要有留出一段安全防护区。

入口速度查抄节制方式指的是：列车在每个速度分区的进口处接收到目标速度信号后立即按照目标速度对高铁进行查抄，一旦列车超速，系统就会进行制动使列车速度减低到目标速度以下。

控制车速新技术——连续式列车运行系统目前，这种阶梯式控制方式已经被一种新的控制技术——连续式列车运行控制系统所逐渐代替。在当前世界上，不管是全球闻名的德国高速铁路、法国高速铁路、西班牙高速铁路、日本新干线等干线铁路，还是近几年开通的城市轨道交通，全都采用了连续式列车运行自动控制系统。连续式列车运行自动控制系统是适应高速干线和高行车密度的地铁、轻轨交通而发展起来的一项新的铁路信号控制技术，毫无疑问，连续式列车运行自动控制系统的技术基础正是目前飞速发展的信息传输和处理技术。

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