ทำไมรถไฟถึงไม่มีระบบเบรกฉุกเฉินที่มีแรงเสียดทานสูง

เมื่อดูที่ความสามารถของเครือข่ายรถไฟระบบต่างๆเช่น CBTC ช่วยเพิ่มกำลังการผลิต แต่ระยะห่างของรถไฟถูก จำกัด ด้วยประสิทธิภาพการเบรกที่แย่ ในความเข้าใจของฉันระยะทางที่ปลอดภัยถูกคำนวณโดยสมมติว่าเป็นสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดในอนาคตเช่นการตกรางหรือการชน รถไฟที่อยู่ด้านหลังจะต้องมีระยะหยุดพักที่เพียงพอและอัตราความปลอดภัยด้านหลังรถไฟด้านหน้า เนื่องจากรถไฟมีประสิทธิภาพการเบรกต่ำเช่นนี้ระยะห่างที่กำหนดจึงมีขนาดใหญ่มากโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรถไฟที่มีความเร็วมากและ / หรือสูงกว่า ยกตัวอย่างเช่นทำไมระบบรถไฟที่มีความหนาแน่นสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบรถไฟใต้ดินที่ติดตั้งระบบเบรกเสริมบางอย่างเช่นรองเท้ายางเพิ่มเติมที่สามารถติดต่อทางได้ ที่สามารถหยุดรถไฟได้อย่างรวดเร็วในกรณีฉุกเฉินที่หายากเช่นรถไฟตกรางล่วงหน้า

--edit--

ให้ฉันเพิ่มรายละเอียดเพิ่มเติมเล็กน้อยเกี่ยวกับการคิดที่อยู่เบื้องหลังคำถามนี้: ผู้โดยสารรถไฟในพื้นที่ของฉันสามารถเบรกได้ที่ประมาณ 0.05 กรัมดังนั้นพวกเขาจึงหยุดในประมาณ 1/2 ไมล์ เมื่อคุณคูณปัจจัยด้านความปลอดภัยต่าง ๆ ทั้งหมดพวกเขาจะต้องใช้ระยะห่าง 10 นาที โดยการเปรียบเทียบรถบัสที่ขับไปตามทางหลวงจะรักษาระยะทางน้อยกว่า 10 วินาทีดังต่อไปนี้ เนื่องจากระยะห่างของรถไฟขึ้นอยู่กับสถานการณ์กรณีที่เลวร้ายที่สุดของการตกรางในทันทีข้างหน้าและระยะเบรกจะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของการลดความเร็วแม้การเพิ่มความเร็วในการเบรกฉุกเฉินจะเพิ่มขึ้น 40% เป็นสิ่งที่ดี . 0.1g ไม่น่าจะทำให้เกิดการบาดเจ็บต่อผู้โดยสารและนี่ใช้ได้เฉพาะในกรณีเลวร้ายที่สุดที่เกิดอุบัติเหตุรถไฟตกรางข้างหน้า เนื่องจากสถานการณ์นี้แทบจะไม่เคยเกิดขึ้นแม้แต่การใช้เบรกเพียงครั้งเดียวที่ทำลายรถไฟและทำให้แทร็คเสียหายได้เป็นที่ยอมรับตราบใดที่ผู้โดยสารไม่ได้รับบาดเจ็บ

อีกตัวอย่างในพื้นที่ของฉันคือ BART คอขวดของ BART อยู่ในหลอด transbay โดยมีหนึ่งแทร็คในแต่ละทิศทาง มีการพูดคุยกันเกี่ยวกับการสร้างท่อที่สองซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายประมาณ 10 พันล้านดอลลาร์ สิ่งนี้จำเป็นเพราะ BART บอกว่าไม่สามารถรักษาระยะเวลาให้น้อยกว่า 2.5 นาทีได้อย่างปลอดภัย หากรถบัสสามารถรักษาความคืบหน้า 10 วินาทีได้อย่างปลอดภัยสิ่งเดียวที่ทำให้ความสามารถของ BART นั้นดีกว่าคือ 15x คือการเบรกประสิทธิภาพในกรณีฉุกเฉิน

การมีส่วนร่วมในปัญหาอีกประการหนึ่งหากคุณต้องการหยุดรถไฟไม่ว่าจะยาวเท่าใดก็ตามคุณจะต้องเบรกรถยนต์ทุกคันอย่างสม่ำเสมอ หากคุณเบรกส่วนหน้ามากเกินไปคุณจะเสี่ยง การก่อให้เกิด ราง การเบรกมากเกินไปที่ด้านหลังอาจทำให้รางตกรางได้

สิ่งนี้ดูเหมือนว่าจะห้ามการไถแบบฉุกเฉิน / แบบง่ายๆ ดังนั้นตอนนี้คุณเหลือรถทุกคันด้วยระบบเบรกและระบบควบคุมที่มีความซับซ้อน เป็นไปได้สำหรับผู้โดยสาร แต่ค่าใช้จ่ายต้องห้ามสำหรับการขนส่งสินค้า

มันเป็นคำตอบที่น่าเบื่อ แต่เหตุผลหลักคือราคา - นอกเหนือจากตัวอุปกรณ์เองจะต้องมีตารางการบำรุงรักษา นอกจากนี้ยังมีคำถามเรื่องมวลเพิ่มเติม

ส่วนหนึ่งของสามเหลี่ยมคุณภาพ / ความเร็ว / ต้นทุน ( https://en.wikipedia.org/wiki/Project_management_triangle ) เบรกฉุกเฉินเพิ่มเติมเป็นข้อเสนอแนะที่มีคุณภาพสูง แต่จะเพิ่มเวลาและค่าใช้จ่ายสำหรับรายการที่ใช้งานปกติจะไม่เห็นตามความจำเป็น - โดยปกติจะเกิดขึ้นหลังจากมีปัญหาเกิดขึ้นเท่านั้นความคาดหวังของประชาชนและกฎหมายที่เกี่ยวข้อง

ตอนนี้ฉันไม่มีเวลาค้นคว้าตัวอย่าง แต่ฉันเคยได้ยินระบบรถไฟใต้ดินหลายระบบที่มีระบบเบรกที่ดีกว่าระบบขนส่งสินค้าราคาถูก เนื่องจากรถไฟใต้ดินเบรคทุก ๆ สองสามนาทีเพื่อหยุดเต็มนั่นคือสองสามร้อยครั้งต่อวันและหมายความว่ายังมีการบำรุงรักษาที่ต้องทำอีกมาก ดังนั้นดิสก์เบรกที่แยกกันจึงมักถูกนำมาใช้แทนรองเท้าเบรกบนล้อเช่นบนรถไฟบรรทุกสินค้า

ฉันสามารถเป็นพยานได้ว่าการเร่งความเร็วและการลดความเร็วตัวอย่างเช่นในแฟรงค์เฟิร์ตยูบาห์นนั้นแข็งแกร่งกว่าระบบอื่น ๆ ที่ฉันเคยใช้ (น่าเสียดายที่มีไม่กี่ปีระหว่างฉันในแฟรงค์เฟิร์ต / เยอรมนีและฉันในซานฟรานซิสโก / สหรัฐอเมริกาดังนั้นฉันจึงไม่สามารถเปรียบเทียบกับ DART ได้)

สำหรับความคืบหน้าของ DART นอกเหนือจากการส่งสัญญาณและการเบรกก็อาจจำเป็นต้องเปลี่ยนแทร็คเพื่อให้ทนต่อกองกำลังด้านข้างที่สูงขึ้น และในขณะที่ @agentp ชี้ให้เห็นในคำตอบของเขาการเบรกรถยนต์รถไฟจะต้องมีการประสานงานดังนั้นรถไฟต้องการอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จำเป็นในการทำเช่นนั้น เพิ่มในสิ่งเล็ก ๆ อื่น ๆ และมันซับซ้อนมากจนคุณจะได้รถไฟขบวนใหม่ ความคืบหน้าเล็ก ๆ บนรถไฟใต้ดิน (ซึ่งแตกต่างจากรถบรรทุกควรสร้างด้วยสิ่งนี้ในใจ) เป็นไปได้อย่างแน่นอน แต่การเพิ่มเข้าไปในระบบที่มีอยู่เป็นโครงการด้านวิศวกรรมที่สำคัญที่ต้องมีการวางแผนระยะยาว (มิวนิคเอสบาห์นทำสิ่งนี้ได้สำเร็จ)

ความซับซ้อนของระบบเกี่ยวข้องโดยตรงกับความยาวของรถไฟ ความแตกต่างของอัตราการชะลอตัวของรถที่สะสมอยู่ในเพลาข้อต่อ รถยนต์ไม่เพียง แต่ต้องใช้ความพยายามในการเบรกเท่าเดิม แต่พวกเขาต้องชะลอตัวลงเหมือนกัน สิ่งนี้จะต้องมีการตรวจสอบภาระที่หนักหน่วงที่คัปเปลอร์และการตอบสนองที่ดีและรวดเร็วสำหรับคอนโทรลเลอร์ที่สามารถรองรับรถยนต์และโหลดทุกประเภท และระบบจะต้องสามารถบำรุงรักษาได้โดยโครงสร้างพื้นฐานการบำรุงรักษาที่มีอยู่ คุณเคยไปที่ลานซ่อมบำรุงระบบขนส่งหรือไม่? คุณคิดว่าพวกเขาจะใช้บริการรถไฟถ้ารถคันใดคันหนึ่งมีปัญหาเบรกหรือไม่?

การเปรียบเทียบจะเป็นค้อนน้ำ ลองหยุดการไหลในท่อยาวหนึ่งไมล์โดยปิดวาล์วอย่างรวดเร็วและดูว่าเกิดอะไรขึ้น