过年啦！一句“我回来了！”是每一个中国人心底深处的期盼和温暖……屏幕前的朋友，你们都抢到回家的火车票了吗？
漫长的归家旅途中，每一位乘客最关心的就是能不能顺利到家，而列车的行车安全在这其中扮演着极为重要的角色。
春运列车。图片来源:新华社
那么，列车的行车安全是通过哪些手段来保障的呢？尤其是速度特别快的高铁？
相信很多人都以为高铁驾驶是自动化驾驶的，但其实目前我国高铁采用的并不是全自动无人驾驶，而是自动化与人工相结合的方式进行操控的。
所谓自动化，其实靠的就是高铁上的各个自动化的子系统。动车组作为一个复杂集成的产品，本身就是由多个专业共同组成的，这包含了车体本身、转向架、信号、牵引、辅助供电、空调、照明等等。
今天我们就来讨论几个与高铁行车安全相关的系统：
1.高铁列车控制系统
首先是信号系统，专业名称叫作高铁列车控制系统，是控制动车组的核心专业，其重要性不言而喻。信号系统本身并不是孤立存在的，是由车载信号、地面信号、调度集中、基础设备等子系统共同构成的。其中，车载信号与动车组属于高度关联关系，其安装位置就是在动车组的司机室里。
这么说可能比较抽象，举个例子，大家都知道汽车都有仪表盘吧，会显示车速里程、转速、指示灯和警报灯、水温、燃油等等。动车组其实也一样，司机室同样也有一块这样的“表盘”，主要是辅助司机驾驶的，叫做 DMI（Driver Machine Interface），长这样：
动车组司机“表盘”简易示意图。图片来源：作者自制
把 DMI 直译过来，就是司机和机械装置的接口，实际上业内俗称“人机交互界面”，是车载信号和司机之间的一个接口设备。
信号系统与 DMI 的关系，就好比电脑主机与显示器的关系，信号系统通过这个显示屏，将列车的速度信息、运行模式、故障告警等信息实时传递给司机，以供司机进行判断。同时，DMI提供了丰富的信息显示和操作界面，这样就可以让司机更加充分地了解列车的运行状态，并采取相应的操作指令，更好地控制列车。
DMI 的存在，使得高铁驾驶的精度和准确性进一步得到了有效提高，是行车安全的重要保障之一。
2.高铁供电安全监测检测系统
说完了与信号相关的专业，再说一个与供电相关的，它就是高铁供电安全监测检测系统（简称 6C 系统）。
大家都知道，区别于传统的蒸汽机车和内燃机车，现如今的动车组均采用的是纯电力机车，既然是电力机车，那么列车就要有动力来源，这个来源就是接触网。
只有确保接触网的安全可靠，才能保证列车的受电弓能够获取稳定的电力输入。
列车的受电弓。图片来源：图虫创意
为此，我国针对高铁铁路的供电安全，构建了一套完整的高铁供电安全监测检测系统，其主要目的就是对高铁的牵引供电系统进行全方位、全覆盖的综合检测监测。
（C1～C6装置）。图片来源：作者自制
其中，接触网安全巡检装置（C2 装置）和车载接触网运行状态检测装置（C3 装置）是加装在运营动车组上的检测设备，可实时对接触网、受电弓、悬挂部件的运行状态进行动态检测。
C2主要由安装在司机台上的高清摄像机、照明设备、图像处理设备等构成，简单地说，就是通过摄像机对列车沿线的接触网设施全景进行拍摄并成像，最终输出高清照片，例如像某些支柱上有鸟巢，或者等电位线不牢靠、松脱等，这些可能危及到高铁供电系统安全的情况都会被识别出来。
C3 装置则是按照一定的比例在动车组上进行加装，基本上保证每个路局管内的每条高铁线路，每天至少要有一列加装 C3 装置的列车在运行，这样就可以确保路内每天几乎所有的接触网都会被检测一遍。装置应用起来非常简单，只要加装完成，就可以开始自动获取参数检测的数据并进行存储，便于相关部门进行后续的数据分析。
当然，以上只是以与动车组密切相关的 C2 和 C3 举了例子，实际上，C1～C6 共同构成了 6C 系统，整个 6C 系统产生的大量数据构成了一个庞大的数据库，国铁集团依次分级建立了数据处理中心，通过这些数据共同维护并保障高铁供电系统的安全。
3.制动系统
信号与供电都是保障动车组正常运行的专业，但不得不提到一点，在非正常运营状态，如紧急制动等场景下，制动系统发挥的作用更大。
制动系统，顾名思义，就是要让列车在规定的距离内减速或停车的系统。我国目前动车组采用的是电制动和空气制动相结合的方式，由于电制动在低速和高速状态下的制动效果一般，故动车组在高速运行状态时，空气制动就起到了非常重要的作用。
空气制动的基本原理是利用空气式制动闸片在制动时紧紧抱住制动盘进而产生制动力，完成减速或停车动作。由于动车组在减速的过程中，刹车片的温度会迅速升高，这就对其耐温性能提出了非常高的要求。
粉末冶金闸片，适用于300～350km/h线路。图片来源：天宜上佳
目前，我国自主研发生产的刹车片已经大量在列车制动系统中进行应用，每天都在保障着乘客的出行安全。
4.标准的流程制度
当然，除了这些系统装备以外，还有一些标准的流程制度在保障行车安全。
例如，在司机室内设置高铁警惕装置，一般有踏板和按钮两种形式，主要是要求司机在一定的时间内对警惕装置进行操作，进而验证在驾驶过程中，司机是否可以保持全神贯注，避免注意力的转移而导致驾驶风险。
这个时间周期一般是 30s，在实际操作中，司机需要每 10～20s 左右对警惕装置进行一次操作，如果没有操作，蜂鸣器会发出报警声音进行提示；若 10s 后依然没有任何操作，列车将会实施紧急制动，进而停车。由于其非连续型的操作特性，又被称作“活人按钮”。
警惕装置本身不是复杂设备，它通过与一定的标准制度相融合，共同构成一种有效的行车保障手段。
5.备份司机
备份司机同样起到了类似的作用。
为了确保极端状况下，主司机出现意外导致无法驾驶，备份司机可承担必要时接管驾驶任务的重要职责，因此，备份司机也被大家亲切地称为火车“代驾”。
除此之外，在正常驾驶过程中，备份司机也可以配合主司机进行一些应急处理工作，两者密切协作，共同保证了高铁运营的稳定可靠。
结语
总而言之，高铁的稳定运行既离不开众多高科技手段的有效保障，也离不开广大一线工作人员的辛勤努力，只有彼此互相配合，方可为乘客出行提供最强保障。
最后，祝大家都能候补到票，顺利回家！
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出品丨科普中国
作者丨司马望田
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