Два пути стоят гораздо дороже одного в строительстве и содержании. Поэтому на железной дороге с небольшим движением часто бывает один путь, по которому поезда ходят в обоих направлениях. Это работает только потому, что поезда никогда не встречаются между станциями. Они встречаются на разъезде, коротком участке второго пути, где один поезд ждёт, а другой проходит мимо. Сколько поездов может пропустить линия, следует из простого деления.
Правило: один поезд на перегоне
Возьмите участок однопутки между двумя пунктами, где поезда могут разъехаться, и назовите его перегоном. The rule is that only one train may be in a section at a time. If two entered from opposite ends, neither could pass the other, and one would have to reverse a long way.
Более ранняя запись о том, железнодорожная сигнализация и блокировка не допускали следующих поездов. Однопутка добавляет противоположную проблему, и та же идея отвечает на неё: держите перегон свободным, пока поезд в нём не выйдет.
Пример расчёта пропускной способности
Это допущения, выбранные для простой арифметики, а не взятые с какой-либо реальной линии:
- Две станции, A и B, находятся в 20 km друг от друга на одном пути.
- Каждый поезд идёт с постоянной скоростью 60 km/h, то есть 1 km в минуту.
- Остановки, время на разворот и ограничения скорости на стрелках не учитываются.
- Поезда достаточно коротки, чтобы поместиться в любом разъезде.
- Поезда чередуются: один из A, потом один из B, потом снова один из A.
Без разъезда. Перегон составляет 20 km, поэтому поезду нужно 20 ÷ 1 = 20 минут, чтобы его пройти. Ничто другое не может войти, пока он не выйдет. Поезд из A проходит за 20 минут, затем поезд из B занимает следующие 20. Поэтому один поезд в каждом направлении занимает 40 минут перегона, и:
60 минут ÷ 40 минут = 1.5 поезда в час в каждом направлении, или 3 всего
Время прохода перегона задаёт предел. Более быстрые поезда помогают лишь пропорционально: при 120 km/h проход занимает 10 минут, цикл — 20, и предел растёт до 3 в каждую сторону.
С разъездом в середине. Теперь на линии два перегона по 10 km, по 10 минут каждый. Отправьте поезд из A и поезд из B в один и тот же момент. Каждому нужно 10 минут, чтобы добраться до разъезда. Там два поезда встречаются, и каждый использует свою сторону разъезда, чтобы разъехаться. Следующие 10 минут каждый идёт второй половиной. Через 20 минут оба прибыли, оба перегона свободны, и может выйти следующая пара:
60 минут ÷ 20 минут = 3 поезда в час в каждом направлении
Один разъезд удвоил пропускную способность. В этой простой модели время цикла вдвое больше времени прохода самого длинного перегона. Линия 20 km, поэтому цикл без разъезда 2 × 20 = 40 минут, а с ним 2 × 10 = 20 минут. Три равномерно расставленных разъезда дали бы четыре перегона по 5 km, цикл 10 минут и 6 поездов в час в каждом направлении. Реальные линии получают меньше, поскольку поезда должны замедляться на стрелках и останавливаться и ждать, пока прибудет встречный. Ответ 3 — это потолок, а не расписание.
В описании Valley Rail: Train Tycoon говорит, что вы прокладываете пути от города к городу, покупаете поезд и выбираете, куда он пойдёт. Расстановка поездов на маршруте, который вы проложили сами, — это вариант тех же расчётов.
Соблюдение правила: жезлы и жетоны
До рельсовых цепей и электрической сигнализации правилу нужно было что-то материальное, чтобы его обеспечить. Классическим ответом был жезл на перегон: один предмет, например деревянный жезл, закреплённый за одним перегоном. Машинист мог войти в перегон только с жезлом, а так как жезл был один, поезд мог быть только один. Машинист сдавал его на дальнем конце, и для следующего поезда в противоположном направлении жезл нужно было вернуть.
Слабость видна из арифметики выше. Если два поезда подряд должны идти в одном направлении, у второго нет жезла. Для этого случая железные дороги добавили систему бланков: жезл показывали машинисту, тот получал письменное разрешение на движение, а последний поезд брал жезл сам.
Позже, жетонные аппараты на каждом конце перегона решили эту задачу. Дежурные на обоих концах связаны проводом, а аппараты сблокированы, так что одновременно можно извлечь только один жетон. В аппаратах может находиться несколько жетонов, поэтому поезда могут следовать друг за другом, но пока жетон, находящийся в перегоне, не возвращён, ни один жетон не может быть выдан поезду с любого конца. Принцип не изменился: в перегоне может находиться только поезд, у которого есть разрешение.
Почему разъезд — это выбор проектирования
Разъезд должен быть достаточно длинным для самого длинного поезда, который будет его использовать, и строится там, где принесёт наибольшую пользу. На примерной линии середина лучше всего, так как она делит самый длинный перегон на наименьшие части. Если бы разъезд был в 5 km от A, перегоны составили бы 5 km и 15 km, самый длинный всё равно занимал бы 15 минут, цикл был бы 30 минут, и вышло бы 2 поезда в час в каждую сторону вместо 3. Те же деньги, потраченные не на том месте, дают треть выигрыша.
Что из этого вынести
- Перегон вмещает один поезд, поэтому его время прохода, удвоенное на обратный путь, задаёт цикл.
- Поездов в час в каждом направлении = 60 ÷ время цикла. Здесь 60 ÷ 40 = 1.5.
- Разъезд делит самый длинный перегон пополам только тогда, когда стоит посередине. В точке 5 km цикл равен 30 минутам, а не 20.
- Жезлы и жетоны обеспечивают правило физически: нет жетона — нет входа.
Valley Rail: Train Tycoon позволяет прокладывать пути от города к городу, строить станцию в каждом и покупать поезд, который сам ведёт свой маршрут. Деньги, которые приносит каждая поездка, существуют только внутри игры и не имеют денежной стоимости. Valley Rail находится в закрытом тестировании и пока не доступна публично.