城市轨道交通行车组织 列车运行图是如何诞生的

引言列车运行图是一种用于铁路运输组织工作的专业化列车时刻表，是铁路运输企业实现列车安全、正点运行和经济有效地组织铁路运输工作的列车运行生产计划，是运输组织工作的中心环节。列车运行图长什么样呢？简而言之，就是运用二维坐标对列车运行时间、空间关系的图解表达。列车运行图横坐标表示时间，纵坐标表示距离，图上斜线是列车运行的时空轨迹。图1列车运行图示意图世界上最早长成二维时空图样式的列车运行图被发明出来，距今已有137年的历史，它的发明者是法国人艾蒂安-朱尔·马雷（Étienne-JulesMarey）。本文讲述的就是列车运行图的诞生以及它的设计者背后的故事。图2艾蒂安-朱尔·马雷（Étienne-JulesMarey）运行图的灵感来源用现在话讲，马雷先生是一位妥妥的“斜杠青年”科学家，心脏内科、医疗、医疗仪器、航空等领域无所不能。最早，马雷研究血液在体内的运动方式，逐渐转为分析心脏搏动、呼吸、肌肉和身体运动。他的动手设计能力超强，为了辅助研究，发明了很多精确测量的仪器，比如脉搏记录仪等。图3艾蒂安-朱尔·马雷发明的脉搏记录仪后来因对空气运动产生兴趣又带他进入了航空领域，1874年他还担任了航空协会副主席。最早关注一些昆虫、鸟类飞行，重点研究翅膀在空气的影响下如何驱使动物飞行，汇集出版了专著《鸟的飞行》。他建造过一个十分精巧的人造昆虫来展示昆虫如何飞行，并演示飞行中翅膀运动呈现数字“8”的形状，后来被连续摄影技术证实。图4艾蒂安-朱尔·马雷发明的昆虫飞行器（1869年）马雷研究动物运动的热情延伸进了连续摄影中，连续摄影术语就是他所提出的。连续摄影（Chronophotography）是一种连续捕捉运动分节过程的摄影技术。对摄影技术的专注，使得他取得了很多成就，他拍摄了马、鸟等一系列动物运动作品，并著成《运动》一书。下图是他拍摄的马奔跑中的连续动作和位置，拍摄并记录在同一个画框内，描绘出马奔跑的时空轨迹。图5艾蒂安-朱尔·马雷拍摄的《运动的马》（1886年）以下图像是一杆马雷研制的连续摄影枪。这种枪能一秒拍下12张连续的照片，所有的图像记录在同一张照片上，能直观地反映动物运动的连续过程。这杆枪拍下的时空轨迹线大概就是列车运行线的灵感来源。图6马雷发明的连续摄影枪列车运行图的前世1814年，英国工程师史蒂芬森成功地制造了第一台蒸汽作动力的火车机车，成为工业革命发展的重要标志之一，欧洲多国也纷纷拉开了建设铁路的大幕，人们出行距离变的越来越长。在差不多是“晨钟暮鼓”计时的年代，路网规模持续扩大和开行列车数量增多，因各地时间不同步引发的铁路事故时有发生，推动精确同步的铁路时间成为铁路发展的重要前提。因此，现代标准化时间就这样被铁路发展催生了，并沿着铁路线不断扩展延伸，成为人们的共识。有了统一的标准化时间，列车到各车站的时间就可以进行准确计算。于是1839年在英国诞生了最早出版的列车时刻表，也就是布雷萧指南（Bradshaw'sGuide）手册。这本手册集合整理了英国各家铁路公司的运营信息，包含英国各铁路线上车站的列车到发时间，还发布了一张英国铁路网络图，涵盖当时英格兰和威尔士主要的运营铁路线路和在建线路。这种列车时刻表给民众出行提供了丰富的参考信息，到今天仍然发挥着作用。但这最多算是列车运行图的雏形，距离铁路运输组织部门的专业列车运行图需求还有相当大的距离。图7布雷萧指南手册中的铁路时刻表列车运行图的诞生最终发明出时空二维列车运行图又要到几十年后的法国。1842年法国议会决定建设全国性的铁路网。1885年，“斜杠科学家”马雷为法国巴黎至里昂铁路上设计了二维时空的列车运行图，时间和铁路线站才最终被摆在横纵垂直的两根坐标轴上。因此，有些人把列车运行图叫马雷图（MareyDiagram或MareyChart）。在图中，时间沿横轴变化，纵轴按次序排列的是铁路沿线车站，刻度线间距离表示站间距，每一条斜线是一条列车运行轨迹线。列车运行线与横线的交点表示列车到站和出站时刻，到达时刻和出发时刻间截距表示列车停车时长。显然，运行线越陡峭列车速度越快。130年后列车运行图几乎没有太大变化，列车轨迹线与前述的那些连续摄影作品，有着异曲同工之妙。图8世界第一张列车运行图——巴黎至里昂列车运行图后记综上，列车运行图的巧妙构思源自于对于铁路运输行业的深刻理解，又源自于对自然社会的敏锐洞察，也受到社会发展进程的巨大驱动。这也是做好铁路规划设计工作的重要动力源泉。再来回顾下连续摄影枪，很像一把大左轮手枪，不知道是不是因为这个原因，摄影和开枪都叫shoot。据说该技术后来转让给了大名鼎鼎的托马斯·爱迪生，并在基础上发明了“活动电影放映机”，所以这杆枪还激发了电影艺术的诞生，马雷也被广泛认为是摄影先驱之一和对电影史有重大影响的人。当然，马雷后来也拍