随意行驶铁路的制作方法

专利名称：随意行驶铁路的制作方法
随意行驶铁路属于模拟自控技术，它是以电气自动控制为手段，把火车在铁路上的行驶，模仿成汽车在公路上随意行驶的一种运输工具。发明它的目的，是为了增加火车的运行密度，以此来提高铁路的运行效率。
由于铁路运能的限制，我国国民总产值，每年要少收入4000亿元。有人称，铁路运输已成为国民经济国民经济发展的瓶颈。在过去的技术中，要提高铁路的运能，在车速，吨位受到限制之后，其最后手段就是多修铁路-增加同向铁路的条数。无论是中国或外国，在同一路段内，都能看到有多条铁路同向铺设的现象。例如，我国本来就有大同至秦皇岛的铁路，而后来又修了大同至秦皇岛的另一条双线铁路。为什么常看到铁路线上很长时间不通车，而又要铺设多股铁路呢？这一原因，是与铁路闭塞的运输方式有关。
在铁路运输中，当一列火车从甲站开往乙站，那么，甲乙两站都要把其它道叉锁闭，使其它列车不能进入甲乙两站间的铁路线。铁道行业称之为“闭塞”。后来，为了增强铁路的运输能力，人们把站间的“闭塞”，改成为“分区闭塞”;但是，无论是“闭塞”或“分区闭塞”，其运能都不会超出这样的规律。
单向铁路运能＝ (速度)/(闭塞分区间距离×闭塞分区间数目) ＝ (速度)/(站间距离)而随意行驶铁路遵循的却是汽车在公路上的运行规律;它们同方向行驶时，两车之间的运行间隔，只要大于一个最大制动距离，车辆就可以安全运行。这就是把火车模仿成汽车随意行驶的原因。
汽车与火车的最大差别，就是一个可随意行驶，一个不可以随意行驶。汽车运行到叉路口，司机通过转动方向盘，可以随意地选择行车路线。而列车行驶到叉道口，只能被动地接受叉道对列车规定的方驶方向。那么，如果列车能够操纵道叉的方向，就等效于汽车选择了叉道的方向。再加上火车解决其它几项等效汽车行驶的技术。火车就可以实现高密度运行。
火车实现操纵道叉的技术措施是这样的，它是在列车上安装一个信号发生器，在铁路的叉道上安装信号接收器和动力装置，使列车的行驶，能够随意地选择道路的方向。
信号发生器和信号接受传感器如图所示。在

图1中，活动变压器W1以上的电路是信号发生器。C1与R1、R4、BG1、BG2组成了振荡电路。BG3为缓冲级，BG4为前置放大。BG5BG6为推挽功率放大。W1W2为活动变压器式的传感器。D1D2为二极管，SCR为可控硅C为继电器线圈，tA为停止按钮。在图1中，与BG1、BG2、BG3、BG4、BG5、BG6相连的R7至R31的电阻和C2至C8的电容都是为其所对应晶体管的作用而配置，故不赘述。
图1中W2与SCR组成的电路原理是，当W2感应到一个交变电压信号后，经D1的检波后，去触发可控硅的控制极，使可控硅导通，C吸合。这个接受传感器，一般只用在列车自动刹车上。TA是C的停止按钮，D起截止反向电压的作用。
图1的信号发生器的特点是，其振荡频率是可调的，图中的K是调频开关，它是通过改变RC网络的电阻值来实现频率可调的。
随意行驶铁路，之所以选择调频信号发生器，是因为可调频信号发生器能传递较多的信号。例如，在传感器中加一级选频器，就可使传感器选择接收特定频率的信号，如图2所示。图2中的W2是活动变压器式的传感器。当列车运行时，列车上的活动变压器W1与铁路上的活动变压器W2相接近的一瞬间，由于信号发生器的振荡电流在其W1上便产生一个与其同频率交变的磁场。由于W1接近于W2使W2的线圈上便产生一个交变的电压。但是图2中的三极管放大器，它的集电极负载不是一个纯电阻，而是一个具有选频性能的LC并联谐振回路。只有当输入信号的频率等于并联谐振回路的谐振频率时，放大器才能达到最大的放大信号。其集电极才能达到最大的输出电压。当集电极达到较高的电压后，该电压把稳压二极管D击穿，使可控硅SCR导通-继电器KO吸合，时间继电器ST吸合。KC的接点闭合后，该接点输出信号。当KC的接点输出信号之后，SJ断开，可控硅截止。实质上，KC只起一个按纽的作用。图2中的D2D3起检波作用，D4D5起截止反向电压作用。D6D7组成了限幅电路。C1C2为交流旁路电容，R4为限流降压电阻。
由于各传感器最终中起一个按纽的作用，所以，在随意行驶铁路上的传感器，也可以采用多种形式，既使行程开关也可以。本文是采用活动变压器式的，对其它传感器本文不赘述。
图8中的电路，与图1 W2以下的电路略同，只不过是使可控硅断开的不是一个按纽，而是一个时间继电器，当可控硅导通之后，C吸合、SJ吸合，当过一个时间后，SJ的延时断开的接点断开，使SJ线圈和C线圈失去电压，可控硅截止。
有了几个基本电路之后，现在来看看列车是怎样操纵道叉的。图4虚线包括的部分，是安装在火车上的，虚线以外的电路，是装设在铁路上的。当列车运行的前方，有一个道叉，这个道叉只有左右的选择，司机可以机根据列车的目标，应该向右行驶，因此，他把决定列车行驶方向的开关K2拨向右边。如图4中的K2与接点2接通，此时右向振荡电路YX得到电压，该电路在W12上便产生一个交变磁场。图4右向行的W12，就是图5的1号部件。(图5中的5是枕木、6是钢轨，7是车轮，8是传感器支架)。当列车在运行中，使(图5中的1与1′)活动变压器式的传感器，以一个较小间隙的瞬间接近后，W12的交变磁场，便有一部分传入W22。图4中的W21与W22互感。也就是图5的1号部件的磁力线传入1′号部件。
图8的电路就是图9中的，JLW1，JLW2，JLW3，JLW4的电路。其中W21与ZJ1表示JLW1的传感器与中间继电器。W22与ZJ2表示JLW2的传感器与中间继电器，其它以次类推。请看图9。
当ZJ1吸合之后，在KH闭合的情况下，则C2必吸合，则带动道叉的电机D转动，把道叉拨右向，则由B至A向。当道叉到位后，限位开关ZK，把向右方向的电路断开，把向左的电路接通。图8中的SJ的延时断开时间，要大于道叉的动作时间。当道叉动作之后，SJ断开，ZJ1断开，图9的C2断开。当又有一列火车从道叉通过，并且也是向右(由B向A)行驶时，由于道叉已经拨在右向，ZK已断开，道叉不再动作。
当有一列火车向左行驶时，如图9，从B驶向C时，则原理是这样的，司机把决定列车方向的开关K2(图4)拨向1号接点，则ZX振荡。W11产生交变磁场。当列车向前运行，使W11与W21有一个瞬间对面接近的时候，W11的交变磁场，便传入W21，图5的4号部件是W11，4′部件是W21。当W21感应出交磁场后，该线圈上的交变电压便传入JLW2如图4和图9。
交变电压传入JLW2后，ZJ2吸合，ZJ2吸合→C1吸合→道叉电机转动，把道叉拨向左向行驶，道叉到位后，ZK断左向限位，闭合右向限位接点。→列车从道叉通过，由B驶向C→驶向左向。ZJ2是JLW2电路中继电器接点。
在铁路上，无论有多少个道叉，无论道叉的排列多么复杂，无论道叉分为多少类型，其道叉就是为了改变列车的行驶方向的，这是列车方向改变的原因。道叉可分为两种运行方式，一种是一分为二式，另一种是合二为一。所谓的一分为二式，就是图9的，由B到A或由B到C，即由一条路分为两条路。所谓的合二为一，就是图9的，由A到B和由C到B，即由两条路合为一条路。上述讲了一分为二随意行驶的道叉原理，那么，合二为一的行驶原理又是怎么样呢？请看图9，图9中的粗黑线表示铁路，假定有一列火车从A驶向B时，司机便给SX电源(图4)，使SX振荡，W29产生交变磁场，使W27感应交变电压，使JLW3的ZJ3吸合，使C2吸合，使道叉拨向A→B方向。图4中的JLW34，表示的是JLW3和JLW4。ZJ3是JLW3中继电器的接点。
如果列车从C开向B，那么司机也是给图4SX电源。图9中的JLW3和JLW4都是安装在铁道中心的传感器及电路。因此，当列车从C驶向B时，使JLW4的ZJ4吸合，使C吸合，使道叉拨向C→B行驶方向。实际上。在合二为一的行驶中，司机只有开动单机或进出车站时才主动给SX电源。因为列车的尾部有一个常开的信号发生器XH5。司机不用主动给SX电源，KH5也自动会使JLW3和JLW4动作的。也就是说，无论列车从A驶向B或是从C驶向B，道叉都会自动动作。但是，JLW3和JLW4与道叉的距离，必须大于编组列车总长加道叉动作时间，列车所行走的距离。JLW3和JLW4都是装在铁道中心的，它就是图5中3的位置。在实际的电路中，由于列车可能会在道叉前停车，如果列车车头的停车地点超过了JLW1，JLW2，JLW3，JLW4的位置，那么列车就控制不了道叉，这样当列车开动之后，就可能发生事故。为了防止这种情况发生，于是，就在道叉的三个方向上，要并联设置多个操纵道叉的传感器，这样，无论列车停在什么位置，它起动后，都能操纵道叉。
在图5中，1′，2′，2″，3′，4′的位置，只是标明这些部件在安装中与两轨的距离，在实际装配上，这些部件不是装在同一条枕木上的。
列车能够在各个方向上根据自己行驶的目标来控制道叉的方向，尽管其方法与汽车司机拨动方向盘不同，但是其结果都是一样的，都是能根据车辆行驶的目标，由驾驶员在操纵车辆行驶的轨迹。这就是随意行驶铁路用等效方法来模仿汽车随意行驶的原理。
当列车能够操纵道叉，能够随意选择路线的时候，但是，这样的随意行驶铁路，根本不能投入运营，为什么呢？因为安全问题没有解决，在一条铁路线上，有很多列火车，每一列火车都在根据自己的目标行驶，这样下去，列车相撞将是必然的。因此，仅用简单的列车操纵道叉的方法，必然是行不通的。那么，怎样解决这个问题呢？要解决这一问题必须建立一套列车随意行驶序列，这个序列就相当于公路的安全交通规则一样，所不通的是，随意行驶铁路是由自动化来控制的。
在列车行驶中，有多种危及行驶安全的因素，列车随意行驶后，这些因素更为突出。例如，列车在线路上行驶，其中，会造成事故的有这样的情况，1.列车敌方行驶相撞。2.快行的列车追撞慢行或停止的列车。
汽车在公路行驶中，当对方来车或要发生追尾撞车时，司机能够根据自己观察到的情况，采取紧急刹车。而火车就没有这样的便利条件。因为，火车的紧急制动距离非常长，其长度为800米。当列车前方800米处也存在一列火车时其速度、方向、停否;人的眼睛是区别不出来的，它不象汽车那样，其最大制动距离只有几十米，在几十米处内发生的一切汽车行驶的情况，人的眼睛都能观察出来。由于这些原因，火车要想随意行驶，必须找到一种自控方法，当火车要发生任何一种相撞的可能时，火车都能够自动避免。这个能使火车避免发生追尾撞车事故的自控手段，就是图6所示的电路。
图6是一个闭环铁路，粗黑线表示铁路线，环形表示无限长。也就是，无论铁路线有多长，其列车间的安全控制，都是以此方式进行的。图6只显示了，JBA，JBB，JBC，JBD，JBE，JBF，JBG，JBH，JBJ，JBK，JBL，JBM单元。每个单元间的距离大于等于列车的紧急制动距离。在各个单元中，JB表示的是基本的电路。A、B、C等，表示的是各个单元的编号。JB的电路，就是图3所示的电路。
在图3所示的电路中，有一个信号接受传感器W24。和一个信号发出传感器W14。当火车连续不断地在铁路上行驶，火车的尾部有一个信号发生器，如图4中的XH5，它连续地使W15产生交变磁场。列车行至每个JB单元，W15都把列车行驶信号传给JB单元的W24。W24得到信号后，它使图3的可控硅SCR导通，使中间继电器AC吸合。AC只起一个按纽的作用，当AC吸合几秒之后，SJ又使其断开。
在图3的电路中，AC和AZJ表示的是A单元的继电器，其它也类似，如果是B单元的与之同功用的继电器，就用BC和BZJ来表示。图6的电路，模仿的是动物的神经结构，其每个单元，就相当于一个神经元。每个单元都有这样的功能，感受信号，传出信号，与它电路单元联锁。那么，图6的电路是怎样控制列车不发生撞车事故呢？先请看图4。图4的JB就是图6的JB，XH是装在列车尾部的信号发生器(如果是单机运行，则有SX代替XH)它把列车在铁路上行驶的信息传给图6的电路，如果，在同一路线上的列车运行距离接近于列车的最大制动距离800米时，JB通过W14把紧制动信号传给图4的W25。SLP的电路就是图1W2下边的电路。图1的W2就是图4的W25，当W25感应出电压后，SLP的可控硅导通，C吸合。C的接点控制列车的紧急制动阀，使列车紧急制动。实际上，在实际的随意行驶铁路中。在每一个紧急制动传感器前方的数百米，也设置一个慢行传感器，这样使列车就可自动控制速度，也减少了列车的紧急制度次数。使列车运行更加平稳。在全自动化的随意行驶的铁路段上，与JB绿色信号灯并联的，也有一个开车信号传感器，该传器如同图5中的16与15的互感方式，它是在绿色信号灯的指示范围内，在铁路上设置许多个传感线圈，这样，无论机车停在那一段，它都能接到开车的信号，都能自动开车。
图3的ZD及W14，每当其电源接通之后，它就会把铁路锁住，每当有列车从其控制点通过时，必紧急制动。因此，它被称之为锁路器。随意行驶铁路的安全，主要是靠锁路器进行的。在随意行驶铁路中，锁路器的锁路状态或非锁路状态，是变化的，就动态列车来说，它只锁列车后方的一个最大制动距离。列车不断地前进，列车后方的铁路不断地锁路，也不断地打开锁路。在实际铁路上，每个锁路器间的距离可以是800米的，400米的，200米的、100米的。如果是800米，那么，一个最大制动距离只能有一个锁路器锁路;这样，列车间的运行间隔，就会大于1600米。如图6所示、假如有一列火车逆时针方向在环形铁路上运动，假如该列车运行在JBA与JBB之间，那么，JBC处在锁路状态，只有列车过了JBA点之后，JBC才会断开锁路。这时后行的列车才能开过JBC点，JBA与JBC之间的距离，等于1600米。这样就会减小铁路的运能。因此，图6各单元之间的距离，应为100米或200米为益。当然，由于各单元的距离较小，各单元JB电路不必要都配置信号灯。如果各单元的距离为100米，那么，就每8个单元有一个有信号灯指示。如果各单元的距离为200米，那么，就每4个单元配一组信号灯。
各锁路单元的距离缩短之后，在一个制动距离800米的范围内，就会有多个锁路器锁路，这样，列车行驶更安全。但是，为了说明该安全控制原理的方便，本说明书是以锁路器单元之间的距离为800米而论述的。图3、图7、图17、图18中的ZD均为图1的信号发生电路。图6的原理是这样的现在，假设有一列火车通过了JBA点，那么，就有AC吸合(图3)。AC控B单元的BZJ吸合并自保。B单元的ZD得电，其W14产生交变磁场，B单元的绿灯灭，黄灯亮。当有一列火车尾追前一列火车而来，接近B单元时，它看到黄灯而减速。假如前一列车因故停下或慢行，而后一列车又不视黄灯指示时，那么，当后一列车到JBB点后。(图3，图4)、W14与W25有一瞬间的对应，使SLP作用，使列车制动。
当前一列火车通过JBM单元时，便有MC吸合，MC控制A单元的AZJ吸合(图3)并自保。A单元的ZD得电，W14锁路使超速列车制动，黄灯亮、绿灯灭。AZJ通过其常闭接点把B单元的BZJ的电路断开，使其黄灯灭，绿灯亮，列车可任意通过。
图6的电路就是这样的，列车不断地向前行驶，它总是不断锁住车后的一个大于最大制动距离的路段。它也不断地解开大于一个制动距离的路段。以此来保证，在同一线路上，列车能连续不断地高密度尾追行驶。当列车的密度小于一个制动距离的间隔后，图6的自动安全电路，就能使火车自动停下，以免发生追尾撞车事故。
列车在单向铁路线上行驶，有了一套安全的控制运行的方法，是否这就能使列车实现随意行驶了呢？非也。其中、列车行驶在叉道上怎么办呢？汽车行驶在叉道上，司机可以用减速、加速、停止手段，使汽车在叉路上，安全高速地会合车流，而列车就没有汽车那样的便利条件。
前面已述，在铁路道叉中，共分两种，一种是一分为二的、如图15。所为一分为二，就是一条铁路通过道叉机构后分为两条铁路的。对这一种铁路的安全控制，只要把图6的控制电路展开到线路的各段就可以了。如图15所示。图中箭头方向、表示列车运行方向，O点是道叉。OB加OC线路的流量等于OA线路的流量。图15中的A、B、C等方框，表示的是线路的控制单元，它就是图6的JBA、JBB等。但是，由于图15叉道的存在，E单元的锁路控制，既受D单元的制约，又受D′单元的制约。图17就是E单元的电路。图17与图3的不同之处就是多了一层联锁。即多了一个D′C的常开和D′ZJ的常闭。
铁路道叉的另一种是合二为一式的。也就是，由两条道连接成一条道的铁路。这种道叉的控制结果如何，是铁路运能提高的关键。随意行驶铁路是模仿公路上的汽车行驶的，公路上的汽车之所以能高密度行驶，其原因之一，就是汽车能不停地从叉道上，向会合道上会流。那么，随意行驶铁路怎样才能做到安全高密度的会流呢？前文已证实，列车能操纵道叉方向，列车能动态地锁闭车后的一个最大制动距离，但这些安全手段，已无法解决合二为一的道路安全问题。由于随意行驶铁路的行驶是随意的，这必然会出现图10的情况。两列火车从两条铁路驶来，它们一齐会向同一道叉，结果造成撞车事故，使随意铁路运行失败。如果列车在运行中不撞车出现图11所示的情况;由于图11中的F与E间的距离小于最大制动距离，那么，当前一列火车在道叉处出现慢行时，其运行也是危险的。如果在铁路的叉道口出现图12的情况，则是安全的，因为图12中的P与P′间的距离大于列车最大制动距离。但是，怎样才能实现;只要有一个最大制动距离就可安全运行，又要满足，在道叉会合车流时，保证各列车间的距离不小于一个最大的紧急制动距离。这就是合二为一叉道的控制课题。那么，怎样解决这一课题呢？解决这一课题的是钳位控制。
所谓的钳位控制，就是把合二为一的铁路道叉的一段线路，等效成一条线路进行控制。使两条线路的密度之和等于一条线路的通过量，如图12所示，使OB加OC段铁路的通过量，等于OA段铁路的通过量。OB段上P′至D的，G′至I的车位空缺正好等于OC线上运行列车的位置。OC线上的P′至D段的列车，不但能控制本线的列车不能尾撞，而且还要控制OB线上的列车，使其过道叉时不能发生相撞的事故。反过来，OB线上的列车，也可控制OC线上的列车，这就是看那一列火车先进钳位区。
钳位控制电路就是图16所示的线路，这个线路也是由许多个电路单元所组成。
铁路钳位线，不益过长，也不益过短。过长是浪费，过短会造成列车停车。一般来说有几千米的距离就可以了。也就是有几个安全电路控制单元的距离。如在图16的铁路线上，其钳位电路为6个单元;即B1至B6，C至G在这6个单元中，其中B4至B6，C4至C6是软钳位，也就是当一条铁路上有列车通过时，它给另一条铁路线的信号，只是灯光信号。当列车行至B1至B3，C1至C3路段时，钳位电路就是硬钳位。也就是当OB线与OC线的列车，经过软钳位还未能使其之间的等效同路距离大于等于最大制动距离时，那么，钳位电路就用锁路手段，使其紧急制动，以此来得到安全的目的。
钳位电路具有单线锁路安全的功能，也就是有图6所示电路的功能，又有与之相会合的线路互相制约的功能。如图16所示，当有一列火车开到B6单元处，那么，B6单元将给C6、C5单元各一个黄灯信号。指示C5C6单元之处的列车慢行。如果C6单元处有一列火车通过时，C6单元也会给B6B5各一个黄灯信号。使其列车慢行。
为什么列车行驶到B6单元，要同时给C5C6单元黄灯信号呢？这是因为列车的信号发生器装在列车的尾部，当列车尾过B单元时，列车头已接近于B5单元。所以，当B6单元处有列车通过时。C5C6处的黄灯都亮。反过来，当C6处有列车通过时，B5B6单元的黄灯都亮，它们之间是联锁的，当B6处的黄灯亮时，C6处的黄灯灭，C6处的黄灯亮时，B6处的黄灯灭。列车先到者总是制约后到者。图7就是软钳位电路图，该电路图保留了图3的电路，这是因为它有单线铁路联锁的功能，另外，它又增加了一组信号灯及控制器，BZJ2。图7的电路图是16的B5单元。实质上，B4至B6，C4至C6单元的电路是一样的，在此从略。图7中C4C5C6接点，是图16中C4C5C6单元信号继电器的接点。图7的BC是图16B5单元的信号继电器。常闭接点，BZJ1，CZJ2是消号用的，CZJ2是C6单元的黄灯信号继电器的常闭接点。C6B6单元互相联锁。其它部件与图3相同，故不赘述。
图18是图16的C3单元电路，是硬钳位控制电路，硬钳控制电路的组成部件是一样，所不同的只是，一方面是编号不通，另一方面是，B1与C1单元同受A2单元控制。图18中的C3C是信号继电器，C3EJ是锁路继电器。C3单元的锁路装置受C2单元的信号继电器控制-图18中的C2C接点。当有列车过C2单元后，C2C吸合，C3EJ吸合，C3单元锁路，当列车过了C1单元，C2单元锁路之后，C2EJ吸合，C3EJ才会断开。C3单元的锁路装置ZD，它不但受C3EJ的控制，而且还受B4、B5单元的锁路继电器控制，如图18中的B4ZJ1，B5ZJ1接点。这是因为，当有一列火车在B3至B4路段上行驶，它肯定要锁闭B4至B5路段。在钳位控制线路上，B3B4段铁路上和C3C4铁路上，是不能同时有车的，所以，要用B4ZJ1，B5ZJ1同时控制C3单元的锁路装置。当C3单元要消除锁路时，那除非OB铁路线上的列车过B2单元，OC线上的列车过C1单元。
上述只是C3单元被锁路时，该单元与其它单元有关系。这个关系是互相的。如果要是B3单元被锁路，那么，控制B3单元的也就有C4、C5、B2单元的锁路继电器进行，在此，为了叙述简单，就不一一绘图加以赘述。
随意行驶铁路是模拟汽车在公路上运行方式的方法。汽车在叉道道交会时可以不停车，就能把多条道路上的汽车会流到一条道上，或把一条道上的汽车分流到多条道路上。随意行驶铁路通过软钳位和硬钳位的电路控制，也能使列车在高密度的情况下，不停车就能从不同的铁路会流到一条铁路上，它也能使一条铁路上的火车分流到多条铁路上。由于随意行驶铁路有了公路运行的功能，它和公路一样，车站和叉道完全分开。在多道交叉的地方，用立交桥的形式，增大列车的流通量。如图21就是由两条双线连接的立交桥，图中箭头的所指方向，就是列车的随意行驶方向。图22是由两条双线交叉联接立体交通图。无论那一种铁路交叉，其叉道联接都是由图9、图15、图16的控制方法的运用。
随意行驶铁路的车站、与非随意行驶的车站的结构也是有差别的。其差别就在于随意行驶铁路的车站线路不能出现平面交叉。如图19、图20所示。图19是双线车站的1/2平面图，它只是中小型的车站，它的功用也只是越行、接送旅客列车，零担货物托运。图20是单线车站平面图，它也只是用作中小型车站，车站的最边线可以和机务段，仓库连接。但是，该连接处的道叉信号接受器，要有特定的频率与其它道叉区别，以免其它火车误入该区域。
图23是中大型双线车站的平面图。这种车站有一个立交桥的外环线。外环线的作用是，第一，连接车站的各线。当一列火车误入某一车站的线路后，它可通过外环线进站。重新选择车站线路。第二、折返运行。当有列车要由上行变为下行的时候，它可通过外环线进行。第三、避免线路交叉。第四、储存列车。当车站的线路都被列车使用，而又有列车要进站时，这些后进站的列车可进入外环线。外环线上的列车不得停车。待车站线路空出之后，外环线上的列车再进入站线。第五、外环线可用来与其它线路的联接，如工厂专线，零担货场线、机务段线，编组站等。
对于大中型单线车站来说，也可设计成外环线型的，但是由于该线有两个立交桥，这就增加了建设车站的投资。为了减少投资。大中型的单线车站，可设计成图24的类型。图24中的PZ是编组站。D1，D2为单向道叉。所谓单向道叉就是在道叉的控制电路里增加了一个自锁接点，使列车逆向不能驶，它只能按图中箭头所示的正向驶入。编组站也是一样，一头是进站口，一头是出站口。
随意行驶的车站，列车是能够随意选择站线的。那么，如果进站的列车所选择的站线，该线上已有一列火车，这样，两列火车必然要撞车，那么，怎样解决这个问题呢？这就是站线自动闭锁。也就是，当有一列火车在车站的线路上停止时，那么，另外的列车就无法驶入该线路。
车站线路的闭锁是这样进行的。在车站线路的两轨之间，用一条导磁的材料连接，如铁棒等。在这个导磁材料上设置两组线圈，如图5的11、12，11为初级线圈，12为次级线圈。图5的虚线表示导磁材料。当列车没有进站时，线圈11和12，就是串在一个不闭合的磁路上。当列车进站后。串接线圈的导磁材料、与纲轨，车轮，车轴，就组成了一个闭合磁路。在工作状态下，初级线圈11是常供电的，常供给它的是一个交变电压。
车站闭锁的基本电路，如图25所示。图中的GF为感应变压器，感应变压器的初级线圈就是图5中的11，次级线圈就是图5中的12。感应变压器输出端接有一个二极管D1。它是保证无反向触发信号加入BG1的基极。因为感应变压器在列车未进站前，虽然磁阻很大，但线圈11与12仍通过空气磁通，仍有较小的电压输出，为防止这个电压去触发单稳态触发器而使电路误动作，故在二极管D1的后面，利用R1R2两电阻分压，使D1上加一个反向电压，以保证在列车未进站时D1截止，无触发信号输出。当列车进站后，感应发生器有较大的电压输出，使二极管D1导通，输出触发信号。
图25的BG1、BG2组成了一个单稳态触发电路，BG3、BG4为放大开关电路，J为继电器线圈，D3为J的放电二极管。当车站线路没有列车的时候，D1截止，BG1截止、BG2导通，BG3是射极输出，以保证功率输出。所以，BG3截止、BG4截止，J不吸合。当有列车进站后，GF感应出电压、D1导通，BG1导通，BG截止、BG导通、BG4导通、继电器J吸合。
在图25的电路中，GF是把钢轨当作磁路材料而运用的，那么，如果站线很长，GF很难把整个站线锁闭。这就需要把整个站线分成几段来控制。在各段之间都用绝磁材料(如紫铜等)隔断磁路。如图19。其中PS1、PS2、PS3、PS4就是分段的站线闭锁。PS表示的就是图25的电路。图19PS表示的是该电路控制的距离。
图26就是整一条站线的闭锁电路，图中的J1J2J3J4就是PS1、PS2、PS3、PS4中继电器J的常开接点。从图26的电路就可以看出，只要站线上某一段有列车停站，整个站线就会锁闭。
在图19中，有一个PS5和PS6电路控制段，这是为了防止事故，防止错误闭锁而设计的。PS5和PS6的电路原理与其它PS的电路一样。当列车进站时，由于列车有几百米长，火车头进入站线后，车尾还在站线与正线之间的支线上。如果这时站线的道叉进行闭锁-关闭站线的道叉，那么，必定会造成车尾的脱轨或翻车事故。有了PS5和PS6的电路控制后，就可避免这样的事故发生。其原理是这样的，当列车进站时，首先使PS5电路继电器吸合。PS5的继电器用J5表示。J5吸合后，J5的常闭接点必断开，如图26所示。这样，控制道叉的JP1就不能吸合，站线就不能闭塞。PS5和PS6的长度大于一节车箱的长度。
当列车完全进站后，PS5段已不再有车箱通过，使PS5的继电器断开，J5的常闭接点闭合。图26的JP1吸合，站线闭锁。在单向车站上，PS6是无用的，在双向车站上，PS6控制道叉的原理与PS5一样，故不再赘述。那么，图26的JP1是整样控制道叉闭锁的呢？请看图9。图9是各道叉的通用电路。当站线的PS1至PS4中的任一继电器吸合后。图26的JP1吸合，图9的JP1常闭接点断开，JP1的常开闭合，使C2吸合，使道叉打向与闭塞站线不同的方向，这样就避免了随意进站的列车与停站的列车相撞的现象。图9的tA1和tA2，是在特殊的情况下，人为地操作道叉的按纽。该图中的JP2是与JP1相反道叉的方向的闭锁继电器的接点。这个与JP1相反闭锁继电器，只是在无外环线的车站上使用，对于有外环线的车站，由于站线闭锁后，进站的列车可以进入外环线，所以，该站的道叉只用一个方向闭锁。而无外环线的车站则不同。如图19所示。图中N1N2N3N4表示的都是道叉。(车站线路的顺序是从上至下)。例如，当第5条站线上有车时，N4便在第5条站线的JP控制下，打向通往第4条站线的方向，把第5条站线闭锁。当第4条站线有车，第5条站线无车时，N4便把第4条站线闭锁，把道叉打向通往第5条站线的方向。这样控制自动闭锁站线的继电器，就是图19中的JP1和JP2接点。
现在提出这详的问题，如果第4第5两条站线都有列车，或车站的线路都有列车，那么，车站的各条线路如何闭锁呢？解决这一问题，就是图27的电路。在该图中，JP1是第五条站线的闭锁继电器，如图25和26的电路。JP2是第4条站线的闭锁继电器，JP3是第三条的，JP4是第二条的。图19的第一条线是正线而不是站线，正线不能停车。当第4条第5条站线都有车时，那么，JP1JP2就都吸合，tP1吸合(图27的a)。tP1控制着N3的道叉(图19)把4、5站线闭锁。如果第3条线也有车，那么tP2就吸合，(图27的b)。tP2控制N2的道叉把3、4、5站线闭塞。如果、2、3、4、5站线都有车，则有JP1、JP2、JP3、JP4都吸合，tP3吸合(图27的C)。tP3控制着N1道叉，把全站的线路都闭锁。tP1，tP2，tP3的控制道叉的原理，与图9的JP1控制道叉原理是一样的。因此，不再在图9中另加接点以说明。
车站的站线闭锁方法，单向车站与双向车站是一样的，只不过双向车站需要的是车站线两头道叉都要实行闭锁控制，而单向车站只要把进站方向实行闭锁控制就可以了。
通过以上的控制，就单向车站来说，列车已能随意进站了。如果车站的线道都是空的，那么列车可以随意选择自己所停的站线，如果站线只部分是空的，那么，列车可在这部分空站线中选择自己所要停的站，如果只有一条站线是空的。那么，列车只能停在这条空站线上。但是在实际的客运车站上，仅有列车随意选择站线是不够的，车站也得对列车的停靠某站台加以控制。这样才能方便旅客在站台上侯车。这个由车站控制列车进某一股站线的方法就是按动控制站线道叉的按纽。如图9中的tA1和tA2。
通过上述的控制，列车能够安全地随意或站控地进入车站。那么，列车出站怎么办？一个车站有许多股道，如果不加控制。如果几股道的列车同时要出站，这必然会造成车毁人亡。而车站上的道叉又不能象正线上的道叉那样，实行动态钳位。车站的道叉间的距离很近，并且列车出站时是由静止到运动的。其出站控制，后文再叙。
上文论述的只是列车单向运行的，也就是列车在双线运行的控制。但是，在实际的铁路线上，并不是所有的铁路都是双线的。并且单线的数量要比双线的还要多。那么，单线上的列车整样实现随意行驶呢？要实现单线的随意行驶，首先得解决单线与双线的连接问题。
由于单线是双向运行的，所以，任何单线的连接都是用车站进行的。图14就是一个单线与双线连接的车站。这是一个中型车站。如果是一个大型车站，其双线车站部分应该有一个外环。如图23所示。如果单线与双线的连接点上，没有设立双线车站的必要也是可行的。在图14中，箭头方向表示列车的运行方向，图中的S箭头表示上行。D所指的是站口的道叉，该道叉与双向线路闭锁连锁。当双向线路闭锁上行，开通下行时，D道叉就自动开向下行方向以免列车误入该单向车站。这就是本道叉与其它道叉的不同之处。图14中Z所指的是一条折返线，它的作用是，当双线上有列车需要调头时，它可通过折返线进行，当有列车误入单线车站时，它也可以通过折返线调头。无论是那一种列车，进折返线，该列车进折返线时，都受双向线的闭锁所控制，只有当S方向的线路开通时，列车才能进入折返线。
图28是三条单线交接的车站图，图中箭头之处的线路是与它站双向连接的线路。图29是单线与单线交叉的线路。图中的箭头表示的是双向行驶正线线路。
对于十字交叉的单线铁路来说，采用两个图28所示的车站进行连接，能够实现十字交叉的单线铁路的随意行驶，但是这种连接方法，其列车通过量较小。采用图29的单线十字交叉连接后，线路上能通过较大的列车流量。但是建造该站投资大、成本高。
有了随意行驶铁路的车站后，那么，列车怎样出站呢？如果列车完全地随意出站，那么，众多的列车出站时肯定会发生撞车事故，如果把列车编成顺序出站，那么，这样的运行方式已不是随意行驶铁路，它必将影响到铁路的运能。随意行驶铁路行驶是这样的。它象有众多的人到医院看病，医院的挂号室有几个挂号口，虽然人们是在不同的窗口挂的号。但是，他们所挂的号码都是遵守一个顺序的，这犹如，虽然列车停在不同的站道上。但是，它们必须遵守一个顺序，就是一列一列地顺序出站，怎样形成这样的顺序，就也就需要列车在出站时挂号排队。那么，列车是怎样排队的呢？随意行驶铁路与集中统一控制的铁路，有一个共同之处是，列车进站后，在出站的方向，都有一个机车停车的界线，在列车停车界线内侧的铁轨上，安装有一组传感器。这个传感器的结构。就是在机车最前边的轴上，装着三组线圈，如图5的9、16、10、9和10是初级线圈，它们都是发送信号的，它们的信号频率是不一样的。在车轮下的连接铁轨的闭合磁路上，也有三组线圈。13、14、15。13、14为次级线圈，它是接受信号的。13号线圈连接的电路接受频率与9号线圈的相同，15号的与16的相同，14的与10的相同，15为初级线圈，16为次级线圈。初级线圈都是发送信号、次级线圈都是接受信号。发送信号用的都是图1中W1以上的电路，接受信号用的都是图2的选频电路。虽然它们同在一个闭合磁路内，但由于接受频率不同，所以，其接受信号也互不影响。那么，列车是怎样排队出站的呢？图30的控制电路就是列车排队电路，其位置就是图20中的I1I2I3I4I5。在图20中的车站上，共有6条线路，那么，为什么只有5个排队单元呢？这是因为，在车站上有一条正线的缘故。正线不能停车，因此无排队电路。图30中的I1I2I3I4I5就是图20中的I1I2I3I4I5。双向车站的排队电路，和单向车站的排队电路基本是一样的，所不同的是，单向排队电路不受站间闭锁的控制，另一个它没有优先控制。它比双向的要简单，因此，在论述了双向排队电路之后，就没有必要再论述单向车站的排队控制电路。那么，双向车站的列车是怎样排队的呢？先看图4中的XH2，在XH2的电路里，有一个按纽，这按纽控制着该电路的输出。当列车要出站时，火车司机就按动该按纽，使其信号输出。图4的PJ2是在车站上，机车停车段铁轨下边的感应线圈所连接的电路，该线圈是图5的13号部件。PJ2的电路选用图2所示的电路。XH2的振荡电路，选用图1的振荡电路，使PJ2的LC谐振频率，等于XH2的振荡频率。当XH2有信号输出后，PJ2的继电器(图2的KC)，必然吸合，由于SJ的作用，KC吸合之后，接着又断开，它也只起一个按纽的作用。那么，这个等同于按纽的KC控制什么呢？这个KC就是图30中的PS接点。在图30中，PS1PS2PS3PS4PS5是5组PJ电路控制的接点。
图4的XH3与PJ3电路的原理，与XH2、PJ2的原理相同，所不同的是，两者的频率不同和作用不同。XH3和PJ3是消除排队信号的。它的控接点就是图30的PS′。图30中也有5组PS，分别是PS′1PS′2PS′3PS′4PS′5。它们PS下边的数字，代表的是单元顺序。
在图20的站线上，假定在第一站线上的列车要出站，该车的司机就按动XH2中的排队按纽(图4)。这时，图30中I1单元的PS1就闭合，则AC1吸合并自保。当AC1吸合后，便有继电器AR1AR2AR3AR4吸合→Ct1吸合。此时，如果线路开通，tK闭合，F1吸合，绿灯亮，红灯灭。与红灯并联的IZD是锁路器。如果线路不开通，那么，tK就分离，F1和绿灯就不亮，列车不能出站，但是这时，列车已挂上了排队的号，由AC1记忆。此时，如第二站线上的列车要排队出站，那么，便有I2单元的PS2接点闭合瞬时间。AC2吸合。BR2BR3BR4吸合。为什么BR1不吸合呢？因为AC1吸合后BY1吸合，BY1与BR1是联锁，当BY1吸合后，BR1就不能吸合，当BR1吸合后，BY1就不能吸合，非此却彼。这样在控制Ct2的电路中就有一个接点BR1不能吸合，只有第一站线的列车出站AC1断开，BR1吸合后，Ct2才能吸合，F2才能吸合，绿灯亮，红灯灭，列车才能出站。
在第一、第二站线上的列车因线路不开通而没有出站，而第三站线上列车又要排队出站时，便有PS3吸合，AC3吸合并自保。AC3吸合后，由于AC1和AC2已先吸合，所以在I3单元只有CR3和CR4吸合。
假定此时第四站线上也有列车排队出站，那么，PS4便闭合，AC4吸合，这时，在I4单元只能有DR4吸合。
上述各站线都排队之后，假如第五站线上有列车也要排队出站，此时便有PS5闭合，AC5吸合并自保，此时，由于AC1、AC2、AC3、AC4都已吸合，因此控制Ct5的常开接点都断开，因此，Ct5不能吸合，这样，第一、二、三、四、五站线上的列车就排列成了有先有后的序列。
当线路开通，tK闭合之后。由于站线上已有列车排队出站。因此，首先是I单元的绿灯亮红灯灭，给列车出站信号。列车排队后，如果I单元的列车临时出现故障或其它原因不能马上出站。那么，司机就按动一下XH3中的按纽，使图30I1单元的PS′1的常闭接点断开一下，使AC1断开，列车便退出排队。以免先排队的列车，因自己不出站，而影响别的列车出站。如果有这样的列车，当它排队之后，自己不出站，但也不退出排队。那么，当出站信号给它后。tK吸合，ZS1吸合。当过一个大于列车出站所用的时间后，ZS1的延时接点断开，使该站线的出站信号被取消。ZS1、ZS2、ZS3、ZS4、ZS5均为时间继电器。在图30中，其各单元的这一原理都是一样的，因此，就不再赘述。
在列车出站的过程中，列车首先给传感装置PB信号，PB的电路如图8所示。图8是通用传感器电路，图8中的ZJ接点，在图30中就是PB。在图30中，PB后边都有一个数，该数表示PB所在的单元顺序数。如PB1PB5等。PB的装设位置，就是图20PB箭头所指的位置。现在假定是I1单元的列车出站。那么，I1单元出站列车尾部常带电的信号发生器，必然传给PB1信号，使该信号发生器的ZJ吸合→等于PB1闭合。如图30I1单元，当PB1闭合之后，YL1必然吸合并自保。这时控制AC1的YL1常闭接点断开。但AC1由于有E常闭点与YL1并联。因此AC1仍吸合。由于ZS1的控制电路中有YL1的常闭点，ZS1必断开，使AC1不受ZS1的时间限制。这样设计的原因是，如果有一列火车在出站的地方因故停车，那么，ZS1时间继电器的延时时间到，其它的排队电路就必给发车出站信号。这样就容易造成事故，列车尾部的信号发生器必然也给AX传感电路一个信号，AX的位置如图20所示。其电路也是图8的电路。图31的AX接点，就是该电路ZJ继电器的接点。当AX闭合之后，E吸合、使AC1断开。E吸合后，JZX吸合，使图31的Pt断开，使图30的YL1断开，YL1的常闭点闭合;AC1可作下一次列车的排队挂号。图30的其它单元的排队出站过程与I1单元是一样的，因此不再赘述。
在图31中，有一个ZA中间继电器，控制这个继电器的是AC1AC2、AC3、AC4、AC5的常闭接点。而ZA的常开，控制的是各站线排队单元的绿色信号灯。其功用就是在正线路开通的前提下，当所有的站线都无列车排队出站时，所有的出站绿色信号灯都是绿灯。
在铁路车站的划分中，分为会让站、越行站、客车站、综合站等;在列车的划分中，又分为普通快车，直达快车，特别快车，专用快车等。这就造成了，并不是所有的列车都是要在每一个车站都要停车的。有时候、慢车得给快车让道，随意行驶铁路也有这样的运行规则。拿图20的车站来说，当A段的线路开通时，车站上的列车出站顺序是按其先后排队的顺序进行的。如果这时从B段铁路开来一列或数列火车，它们都是过站车，如果它们也得一列一列地进站排队等候出站的信号，这就减少铁路的通过能力。因此，在车站列车的排队电路里，设置了一个优先电路。这个优先电路及操作过程是这样的。从图20的车站看。当A段线路开通后，车站的线路上有几列火车在等着排队出站。这时候，B段线路上有一列火车开来，如果这列火车要在该车站停留，那么，它可以进站停下。站线的道叉有站线闭锁电路控制，后进站的列车只能进入无车的站线。如果这列火车是过站车，那么，它在进站前就得打开排队信号发生器，当列车过KMZ信号传感电路后，使KMZ闭合。这个KMZ与车站的排队传感器一样。从图31看，当KMZ吸合后，KC2吸合并自保，此时，如果有列车已接到了出站信号(图30)，该单元的Ct已吸合，使该单元的NI不能吸合，因此，控制正线的信号继电器图31的ZX不吸合。当出站的那列火车完全出站后，使VK1-VK5都吸合。NI1-NI5都吸合，(图31)。ZX吸合ZX的常开接点控制的是正线(图20的A与B直通线)上的绿色信号灯;其常闭点控制的是红色信号灯。在正线上也有一个锁路信号发生器图31的6ZD。控制6ZD的是A线连接它站的闭锁继电器的常开接点tK，B线连接它站的闭锁继电器tK′。和正线排队信号继电器ZX的常闭接点。其逻辑原理是，只有当A线出站开通，B线出站闭锁进站开通，并且，其它的站线列车已接到出站信号时，6ZD才锁闭正线，其锁闭点与A线出站口的距离应大于一个最大制动距离。由于这个距离的存在，所以才在该锁路器中增加了一个tK′其原因是为了防止6ZD对B向线段的出站列车错误地实施紧急制动。
在实际的铁路运行中，车站排队列车一般不会，对过站列车造成紧急制动的制约。因为，B线上进站列车的排队信号传感器的位置距车站还有很长的距离。上述的情况只有一列火车因故长时间停在图20A线的出站口时才会发生。
在双向车站的排队电路中，KMZ的电路及与之相联系的电路，体现的只是动态列车优先行驶的功能。在铁路运行中，无论现在或未来，都不可避免地使快车和慢车同行在一条铁路线上。这里所说的快车，不但是其停站少，而且其自身的车速也快。那么，在随意行驶的双向铁路上，既要实现随意行驶，而又要实现快车的畅通无阻呢？这是由这样的三种控制方法相结合进行。第一是优先排队法，这种方法正如上述的动态列车优先排队法一样，只不过特快列车的优先排队的传感器的位置与车站的距离更长。为了防止其它随意行驶的列车侵占特别快车的优先权。因此，特别快车的优先传感器的频率与普通快车是有区别的。如图4的XH1、JP1就是特快车优先传感器，特别快车畅通无阻的第二个方法是优先闭路法。优先闭路法的传感器是采用活动变压器式的，为了防止上下行的信号混淆，在其安装位置上也加以区别，如图5的17所示。在路基上的KB、正好与17号部件所对应，17号件是信号发生器。当列车上行时，它把信号传给左边的17′当列车下行时，它把信号传给右边的17″。图5的17号部件只是特别快车才配有，因此，优先权也只有特别快车有图5的17，就是图32的KB1、KB2、KB3、KB4、KB5。如图32所示，图中a、b、c、d、e表示的是双向车站，KB1至KB5表示的是特快优先“闭路”传感器。BC1至BC5表示的是各车站下行方向车站的控制开路和“闭路”的继电器及指示位置。何为“开路”和“闭路”呢？所谓的“开路”和“闭路”，就是对单线铁路的上行或下行方向的控制。自然，特快列车的优先“闭路”，就是特快列车对前方路段的行驶方向的控制。
特快列车优先闭路控制原理是这样的。从图32看，当有一列火车H，上行驶出e站后，那么，C站与d站间的行驶方向也只能是由d站开向C站。不然，当特快列车H行至d站后，由于d站的上行线路不开放而不得不停车。然而，在b站与C站间却不受这个限制。当特快列车驶出e站后。在b站与c站之间，既可以上行，也可以下行。但是，如果是下行开通的。正线上的列车可继续下行开通，B站必须闭路，使没有出b站的要下行的列车停在B站。使出B站的下行列车行到C站后停下。使B站与C站间、下行关闭、上行开通，使上行的列车通过。假如，当一列特快上行出了e站，这时，正好有一列下行的列车出了b站。当这列下行的列车到达C站后，那列上行的特快已到达或出了d站，这时dc站间、cb站间都是上行开通，下行关闭，使特别快车通过。特别快车的前方，仍有优先闭路的电路控制。那么，特别快车的优先权是怎样在电路控制中进行的呢？它是这样进行的，从图32看，当特快列车H上行方向出了e站后，在其出站后不远的正线上，有一个信号传感器KB2。特快列车把优先闭路信号输入KB2。KB2的电路如图2所示。图33中的KB接点、实质上就是图2的KC的接点。当KB吸合之后，KB控制的是BC，它使BC吸合并自保。BC常闭接点控制的是车站排队继电器tK。如图31、当BC吸合后。tK必然断开，使出站信号关闭。这就实现了特快列车优先闭路的权利。在图33中，KB和BC没有编号，这因它是通用电路，在其它站线中特快列车的优先闭路与此通理。
在图33中，有KB和KB′、BC和BC′，JS和JS′。这表示的一个电路是上行，一个电路是下行，它们之间是互相制约，当BC吸合后，BC′必不能吸合，BC′吸合后，BC必不能吸合。图31中控制tK的BC常闭接点，就是图33的继电器BC的接点。
特快列车上行和下行优先权的电路，其互相制约的原因，是因为在双向(单线)铁路上，既有上行的特快列车，也有下行的特快列车，如果不加制约，就会出现堵路的现象。如图32所示，当有一列特快上行出了e站后，它就把b站的下行方向闭锁，如果这时有一列下行的特快列车出了a站，那么，它就把d站的上行闭锁，这就必然造成上行的特快过不去d站，下行的列车过不去b站。有了上下特快的图33的制约电路。就会消除这种情况。在该电路中XKB和XKB′都是消号传感器，它在线路上的位置略超过车站信号灯一个列车长度的位置，也就是说，只有当特快列车通过其闭路信号时，该路的优先闭路信号才消失。在图33的电路中，有个JS和JS′。这是两个时间继电器，它的作用是对特快列车优先权的限制。当特快列车把前方两站的行驶方向优先闭路之后，它必须在所规定的时间内通过。如果在所规定的时间内没有通过，该优先闭路权就被取消，特快列车在该路段就变成了普通列车。
在图33中，控制消号继电器XKB和XKB′的是两组计数电路JSD和JSD′电路在后文中介绍。KH和KH′是计数电路的开关使用计数电路的原因，是考虑到铁路上出现数列特快尾随行驶的情况。如图32所示，如果数列特快上行通过KB点。那么，当第一列特快通过BC4处之后，它就会把BC4处的特快优先信号消除，而尾随其后的特快列车已过了KB2点，已无法再给BC4优先通过信号了，这就造成了尾随特快列车的特快信号失去。有了计数电路之后，就可以消除这种现象。当KB2通过几列特快之后，BC4处也同向通过几列特快。图33的消号继电器XKB才会吸合，特快信号才会被消除。整个特快列车的优先闭路权便实现之。
特快列车的第三个优先权是越行权。所谓优先越行权就是，当有普通列车在特快列车前方一个站段内同向行驶时，特快列车有权使其在前方车站停下;使特快列车超车通过。在公路交通中，汽车的超车，是按动喇叭给前方汽车信号的。在铁路中可用无线电报话机给前方列车指示信号，但这只是软约束。另有一种约束为硬约束。所谓硬约束，那就是在铁路线上、特快列车的传感器，控制着站口的道叉，只要前方车站有空的站线(股道)，特快列车前方的普通快车，就得身不由己地在前方车站内停下，使特快列车超车通过。如图9所示，在控制道叉的电路中，有一个KP1和KP2的常开、常闭接点。这两组接点，在实际中只用一个。图中所标KP1和KP2仅是为了说明其可双向控制的原理。KP1和KP2是特快列车专用的传感器中继电器的接点。该传感器可用通用的(图8)传感器。它与普通列车的传感器不通之处在于，一、它在铁路上安装的位置不同。二、该传感器中的时间继电器SJ的延时断开的时间长一些。
特快列车越行的控制方法，在单行线上和双行线上的原理基本一样的，所不同的是，双行线上控制的是两个道叉。如图20中，AB线为正线。无论车站的那一头，都有两个站线的道叉与正线连接。而单行线由于只有一个进站的道叉与正线连接，所以，特快列车只控制一个进站的道叉，但是，在单行车站的出站线上多了一套锁路装置。这个锁路装置与出站的信号相联系。这就是，为了特快列车的畅通无阻，在该列车前方的同向列车必须在前方车站停下。未出站的列车不能再出站，只有特快列车通过该站时，该站的普通列车才能出站。而双向车站不需要出站口锁路器的原因，是因为它有动态列车优先排队的装置。
上文论述了排队电路，优先开路电路，越行控制方法，在论述该原理中，只是以一个方向论述的。在实际电路中，由于单线铁路是双向行驶的，所以，该电路也分为上行和下行两部分。但其原理都是一样的，故此，不再赘述。
在论述特快列车的控制方法时，谈到了计数电路，计数电路在随意行驶铁路中多处用到。计数电路可分为弱电的和强电的，本文是继电器计数器。在介绍计数电路时，离不开计数传感器，没有计数传感器，计数电路就无法计数。计数传感器如图42所示，它是在列车上装一个不变的磁场，这个磁场可用永恒磁铁，也可用直流电在导磁材料上产生的磁场。当这个不变的磁场的磁力线与铁路基上线圈的导线发生相对运动时，线圈中就产生了一个电势。这个电势的方向与磁场与导体的运动方向有关。因此，计数传感器是有方向的，在实际电路中、计数传感器分为两组，一组感应其正向行驶列车的，一组感应反向行驶列车的。图42就是计数传感器的通用电路。图中的WX1是装在列车头上的不变磁场线圈。WX2是装在铁路上的，WX1和WX2在图4中也有指示。图4的JSZ2就是计数传感器。它在图5中的位置就是2、2′、2″。2是不变磁场，2′和2″是上下行驶的信号传感器。每个方向又有正反两个传感器所组成。
图42的电路原理是这样的。在WX1与WX2没有相对运动时，BG1的基极由于与其发射极是同电位，故此，BG1截止。BG2导通，BG3截止，当WX1与WX2有相对运动时，WX2上必然产生一个电势，如果这个电势是正半波，那么，它就输入反向传感器，反向计数传感器与正向传感器的电路是一样的所不同的只是WX2的方向相反而已。如果WX2所感应的电势是负半波，那么，由于BG1的基极负于发射极，故BG1导通，BG2截止。当BG2截止后，BG2的集电极电位由零突变到一E。此时电容器C2充电，充电路经为BG3的发射结→D4→R3→Ec。充电电流就是三极管BG3的基极电流。这个电流较大，并是一个尖脉冲，在此电流作用下，使BG3导通。BG3的集电极也是一个脉冲。此电流流过脉冲变压器MB的原线圈。因此，在其副线圈上输出一个脉冲。MB的W3是反馈线圈，它是为了增加脉冲的宽度。
图42中的D1D2是限幅用的，C1是为了消除高频干扰。R1至R6是电路中所匹配的电阻。C2的放电回路是D3→R4→BG2的发射极→C2。
在D7D8的输出端有a和b两个接点。如果该传感器是用来驱动弱电的环行计数器的，那么，a、b两点就是该传感器的输出端，(此电路在后文中用到)。如果该传感器是用来驱动继电器计数电路，那么，它就是图42所示的电路。当W2有一脉冲输出后，可控硅SCR导通，JC、JS吸合;吸合数秒之后，时间继电器JS断开、SCR关闭。接点JC送往继电器计数器。
继电器计数器如图37所示。它有两部分所组成，一部分是B1至B7计数继电器，一部分是Y1至Y7继电器。图37的计数电路，仅是表达的继电器计数及加减运算电路的原理。本电路的最高数是7，但在实际的随意行驶铁路上的计数数，要大于这个数。
图42的JC接点输出端X1，就是图37的输入端X1，其X0是与X1方向相反的计数传感器传来的。该反向计数传感器的电路图省略。这个计数器，只有列车倒退时才有信号输出。
计数电路的方框图如图36所。A和B是互相连接的两个车站。JSD1和JSD2是两个车站的继电器计数电路，ZZ1和ZZ2是它站计数传感器，就是图42所示的，正反各一的向原理电路。fZ1和fZ2是本站计数传感器。它也和图42的电路一样。ZZ1和fZ1的不同之处是，ZZ是把输出信号传给继电器ZX和FX(图37)，由ZX和FX可把信号转换后，再传给继电器计数电路，这是因为ZZ1和ZZ2安装的地点与JSD1、JSD2的地点太远，线路有较大的压降，这就会造成信号的质量不变，它必影响计数电路的可靠动作，因此才用ZX、FX两继电器把信号转换。
在继电器计数及运算电路中，实质上共有四个传感器。就用图36的JSD2来说，它就有ZZ2一组的两个和fZ2一组两个。这四个传感器的存在是与铁路运行的需求相对应的。就图36的A、B两站来说。它既会有上行列车通过，也会有下行列车的通过。由A到B是上行，由B到A是下行。上行时JSD2计数运算，下行时JSD1计数运算。无论是上行还是下行，在特殊的情况下，都会出现这样的情况，如有数列火车从A站出发驶向B站，其中有一列火车因故在A、B站中间铁路线上停下，其停下的原因，可能是因为路基毁坏，或与路外的机动车辆相撞等，总之，它必需得停下。并且，由于机车的毁坏，得需要从B站开来一列机车，把毁坏的机车拉走。这个拉走的方向，可能是B站，也就是说，在两站之间，无论是上行开路或下行开路，在特殊情况下，在两站的出站后的一段线路上，既会出现前进的列车，也可能出现到退的列车，为了使自动控制电路能准确地记录运算这四种列车运行变量，因此，继电器计数运算电路用了四个计数传感器。
图37的电路原理是这样的。假定图36的列车运行方向是从B站驶向A站。那么，图37的电路就是图36的JSD1。当有一列火车从B站驶出，ZZ1便有一个信号给JSD1，使ZX有一个短时的吸合动作，ZX的接点便通过BS1常闭的延时断开的接点，使B1吸合，→BS1吸合。BS1的延时时间大于ZX信号给定时间，小于列车运行的最小间隔时间。BS1的延时断开的接点断开之后，其常闭接点闭合。完成了一列火车的计数。当第二列火车从B站使出之后，根据同一原理，那么，继电器计数电路便有B2吸合，当有第三列火车从B站驶出后，便有B3吸合，以此类推，便有B4、B5等计数继电器吸合。本图只是叙述的其原理，在实际使用中，计数继电器的数量要大于两站间最大的连续同一方向行驶列车的数量。
当有一列火车出了B站之后，因故又退回B站时，这种情况就会在图37的电路中形成加一个数和减一个数，使总的计数仍准确。其减数过程是这样进行的，当列车倒退时，它给反向计数传感器一个信号，反向计数传感器把信号给FX继电器，FX的接点控制的是负电压。这个负电压就消除一个记数。其过程是这样的。假如，在这列倒退的列车前方已有5列火车出了B站，那么，到退的列车出站后就是第6列，则在记数电路中已记了6个数，也就是B6已吸合，当FX给了负电压信号后，假定BS6还没有断开，那么，这个负电位就通过BS6把B6短路，使电路电压全部加在R6上，使B6断开。因此，记数电路便减去一个号。在这里，把继电器的吸合并自保，当做计数器的记忆，释放当作消除记忆。
当BS6的延时断开后，这时若有反向信号FX送来，则XB吸合，由XB、L8、B6组成的回路，把B6短接使B6释放，以此来消除一个号。其它计数继电器的消除记号的过程与此相同。
当XB吸合之后。L7也吸合。L7自保并随之把XB断开。在这里XB的吸合时间，只有一个继电器的动作时间便释放。其原因是，如果XB的吸合时间超过两个继电器动作时间，它就会把别的计数继电器记数也会消除。例如，当B6被短接释放之后，由于B6的常闭接点控制的是L5，因此，L5便吸合。当L5吸合之后。如果XB仍闭合，那么，B5的记忆也要被消除。但在本电路中，当L5吸合之后，XB已经断开，所以，B5的记忆不会被错误地消除。只是BS7的延时断开时间，要大于FX的信号时间。在本电路中，有两个XB，这是因为，在实际电路原件中，一个中间继电器没有那么多的接点，因此，得要有两个乃至多个继电器并联才够用。其它电路也有类似的情况，只是其它电路不在图纸中标明而已。
图37中的R1至R14都是对继电器起分压和消号而用的。L1至L7、F1至F7都是中间继电器，BS1至BS7，YS1至YS7都是时间继电器，B1至B7是图36所示的，从B站驶向A站而刚出B站的以计述其列车数量的继电器。Y1至Y7记述的是已进入A站的列车数量的继电器。B1至B7与Y1至Y7的记数原理是一样的，当B1至B7电路中所计的列车数量等于Y1至Y7电路中所计的列车数量时，这说明，AB两站间的铁路线上已无列车运行，可以调换车站间的运行方向了。其调换车站间运行方向的过程是这样的。
图37所示的电路，主要控制的是JO2。其B1至B2的常闭接点，表示的是正数，Y1至Y2的常开接点，表示的是负。同一个正数与同一个负数相加等于零。也就是图36所示、从B站发出多少列火车，就得等于进入A站的多少列火车，两者相等之后，则可调换AB站间的运行方向;两者相等之后，则JO2吸合。
在图35中，A、B、C、D、E、F、J、Z、及Z′、J′、F′、E′、D′、C′、B′、A′，表示的是安全基本电路，也就是图6的控制电路。C1控制的是从A站驶向B站的列车。C2控制的是从B站驶向A站的列车，C1与C2如图31和图34所示，两者是互锁的。当C1闭合之后，列车只能从A站开向B站。如果此时B站有一列火车没有顾及B站的红灯指示而闯进AB两站间的线路，那么，图35的fS便会把数公里的线路锁闭，使闯路的列车停下，使正常行驶的列车也停下，以避免造成列车相撞的恶性事故。fS电路由两部分组成，一部分是计数传感器。一部分是锁路器。前文已说明，计数传感器具有方向性、当有列车逆向驶入铁路线后，该传感器就输出信号给锁路器。当C1断开C2闭合之后，fS失去电源，列车便可由B站使向A站。C2也控制着一个与fS一样的电路，只是在图中没有标出。
前文叙述的是从B站开向A站的情况，当该方向的列车都进入A站之后，图37的JO2吸合。从图31看，当JO2吸合之后，C1不一定吸合，这就看A站有没有列车排队要驶向B站。如果没有则C1就不吸合;如果有列车排队，那就有PS1至PS5中的一个或全部吸合，必使P1吸合→P2吸合→C1吸合。需要指出的是P2能否吸合，还取决于tK是否吸合，tK是B站通过运算电路输出的信号控制的PD继电器，然后被PD的常闭点所控制的。假如此时tK吸合，则从A站开往B站的铁路线开通，列车可从A站开往B站，B站则开始计算列车的数量。
图31中的PS1至PS5，图34中的HS1至HS5，它们都是不同车站的图30的PS1至PS5的接点。它们虽然符号不同，但原理是一样的。需要指出的是，在实际的电路中，还有一个接点与HS1至HS5和PS1至PS5并联。这个接点如同KC。其原理是，当车站没有列车排队时，动态列车必须提前排队，使前方车站的正线开通。
在图34中有一个tK′接点，在图31中有tK，两者的控制原理是一样的，只不过一个是用来控制C1，一个是用来控制C2，一个是A站自控电路的，一个是B站自控电路的。图31和图34、是AB两站的自控电路，两者的原理一样，只不过、图34把一部分类同图31的电器原件省略了，如指示灯和tK等。
在图30中，与tK接点串联的是C接点，这个C既表示C1，又表示C2这就看其在那个车站了。如果把该电路用在B站为C2用在A站则为C1、如果这样，tK也就变成了tK′了。在图30、31、34中，HP、CC的常开或常闭接点是来自于互相联系的它站的，继电器，这样，由于线路太长会造成了增加导线电阻的不良结果。为了改变这一现象，可用一条导线串接一个中间继电器，用这个中间继电器再来代替前者接点的功能，这样就可在继电器中消除不应有的接点电阻。
在图37中，当JO2吸合之后，图34的H吸合并自保。图37中的H的常闭接点断开，全电路的计数继电器的计数全部消除。当H的常闭接点断开之后，其常开接点吸合，使H和HS吸合。使电路又得到电源。HS是时间继电器。它的延时断开接点控制着H。图34的HS就是图37的HS。图37的JO2就是图34的JO1。
在图37中有14个指示灯，它是送给车站调度值班室的，B1至B7控制的是红色指示灯Y1至Y7控制的是绿色指示灯。前者表示开出B站列车的数量。后者灯灭表示进入A站的列车数量。图中的X10接点是B进A站的计数传感信号输入端，它既可输入正电位，也可以输入负电位。图中的DY是电源接点。
图34的C2与图35、37的C2是同一继电器接点。
在图35的线路原理中、C1吸合是A站开向B站的线路开通。C2吸合，是B站开向A站的线路开通。但是，无论C1吸合或者C2吸合，它们只是开通的一个条件，而不是全部条件。从图30看，在出站的排队电路中，控制出站信号灯和锁路器的开关，除了有一个C1(或者C2)之外，还有一个tK。这个tK，是受车站运算的结果控制的，其控制原理方框图如图47所示。在该图中，ZZ和ZZ′是计数传感器，如图42所示。JSD′和JSD是继电器计数电路，如图37所示。但是，它不是图37的全部电路，它只是取该电路的，B1至B7中所计数的信号。它是独立与图36所示电路的电路。
图47的电路原理是这样的。任何一个单线火车站，都是B站一样的方法控制的，因此，只要研究完B站，其它车站都免于赘述。就B站而言、进站的数量和出站的数量，共有5个变化的量，第一、从A站进B站的，第二、从B站进A站或出A站后又返回A站的。第三、从C站进B站的。第四、从B站进C站，或出C站后又半途返回、C站的。第五、不断变化的，B站内所停的列车数量。
在B站的自动控制的电路中、第一和第二种变量由JSD′来计算。第三和第四种变量由JSD来计算。其计算原理，前文图37已叙，故不再赘述。现在要说明的是JSD′与ZS与JSD的三项运算电路。也就是图47中的SVJ电路。SVJ电路的具体原理，就是图38、39、40、41的全部内容。
在图41的电路中，有JP1至JP7的常开接点，这个接点，就是图26JP1的接点。所谓JP1就是车站第一股道上闭锁电路的接点，JP2就是第二股道闭锁电路的接点，其它以此类推。在JP1至JP7中那个继电器的闭合，就表示那股站线上有列车。由于列车进站后驶入那股道是随意的，那股道上的列车出站或不出站也是随意的，因此，JP1至JP7继电器的吸合是无序的。无序的列车变量是无法计算的，因此，SVJ的电路中有一个调序程序。所谓的调序程序，就是把无序的站线上的列车信号，变成有序的信号。这个调序程序，是由调序电路实现的。在图41中，JP至JP，有任意几个闭合，那么，便有相对应的，N1至N7中的继电器吸合。图38和39、40就是调序电路。图38的X001和X002与图39的X001和X002相连接，图38和39共有7组继电器，每组由7个继电器组成。这个数量可多可少，它是与计数电路的数量相对应的。它与车站的站线数量有关、车站的站线数量多，则调序电路的数量也多。
调序电路共分7个组，第一个组由1t1至1t7组成，第二组由2t1至2t7组成，第三组由3t1至3t7组成，第四组由4t1至4t7组成，其它组以此类推。各组之间由tN1至tN6的中间继电器的常开接点制约。在调序电路中，无论那个继电器的吸合，都受两种限制。第一种是本组继电器的限制。其逻辑规律是、只有本组的其它的继电器都未吸合的前提之下，该继电器才可允许吸合。第二种限制的逻辑规律是，只有其它组的同一序列编号的继电器都未吸合，该继电器才可能吸合。这两种逻辑的限制是用各继电器的常闭接点来实现的。例如控制第一组的1t1继电器，限制它吸合的，本组的继电器的常闭接点是1t2、1t3、1t4、1t5、1t6、1t7;它组的同一序列编号的继电器是，2t1、3t1、4t1、5t1、6t1、7t1。
调序电路的工作过程是这样的。当N1至N7中的一个或数个继电器吸合时。那么，在第一组里必有一个被之控制的继电器最先吸合。当这个继电器首先吸合之后，它必然限制其它的同组的继电器吸合。这时，虽然控制本组继电器的N1至N7继电器接点，有多个闭合，但是，每一组里，仍然只能有一个继电器吸合，此后它必然使图40中的tN1吸合。控制tN1的有1t1至1t7的7个常开接点，只要1t1至1t7中的任何一个继电器吸合，则tN1必然吸合。当tN1吸合之后，tN1的常开接点，才把第二组的电源接通。这时，如果车站上只有一列火车，那么，2t1至2t7中就没有继电器吸合，虽控制2t1至2t7的N1至N7中有接点闭合。但是，由于该接点已在第一组中使一个继电器吸合、该继电器又把其它组的同一顺序编号的继电器限制，因此，第二组仍不会有继电器吸合。如果N1至N7中有两个以上的继电器吸合，那么，在第二组里，也必然只有一个继电器吸合。当2t1至2t7中任一个继电器吸合之后。在图40的电路中，必有tN2吸合。tN2吸合之后，则调序电路的第三组得到电源。这时，如果车站上停满了列车，则调序电路就按照上述原理。使第三组的其中一个继电器吸合，使tN3吸合之后，使第四组的一个继电器吸合，使tN4吸合等等，直至使tN7吸合。在实际控制电路中tN继电器的数量等于车站站线的总数减1的数量。这是因为，在单线的车站上，其中有一条铁路线是不能停车的，它是给通过列车而用的。
在车站锁闭站线的信号中，JP1至JP7中，那一个闭合与不闭合，是无序的，但是，经过调序电路的调整，使tN1至tN7已变成了有序的。其顺序就是，无论车站那股道上有车或无车，无论那股道上列车进站或出站，tN1至tN7都能反映其数量。都能有序地从低至高地从tN1、tN2、tN3、tN4、tN5、tN6、tN7一个一个地增加或减少其吸合的数量。有了这个有序的数码之后，才能进行的多级运算。
车站自控电路的多级运算是这样进行的。拿图47的B站来说，经过JSD′和JSD电路的第一级运算之后，再把这两个电路计算结果与ZS即调序电路的计算结果相加，就完成了车站各变量的加减运算，用这个运算结果，再去控制PD和PD′，即于之相连的车站的出站排队电路。这样就达到了随意行驶，安全运转的结果。
图47的JSD′、ZS、JSD三个变量的相加是这样进行的先把两个变量相加，然后把这个相加的变量结果，再与第三个变量相加、三变量那个先加、那个后加，都是任意的，图41的电路，是先把车站停有的列车数量ZS与C站驶向B站列车的，JSD的数量相加;最后，再把ZS、JSD的相加的数量，再与从A站驶向B站的列车数量;JSD′与之相加，就得出了，可不可再向B站发车的结果。在图41中，A1至A7是JSD的计数继电器，它就是通用继电器计数运算电路图37中的B1至B7。图41的B1至B7也是图37中的B1至B7，只不过是一个计算的是A站发往B站的数量，一个是计算的从C站发往B站的数量而已。
图41的tN1至tN7的接点，就是图40tN1至tN7的继电器的接点。它与A1至A7的相加，是遵循加法规律的，tN1至tN7与A1至A7中的接点串联，就是该接点的数码的相加。两者相加的表现形式就是tV1至tV7的吸合。在该电路中，假如tV5吸合，那就是车站列车加上从C站开往B站途中的列车有5列。tV1至tV7代表着列车数量、它各自又被两个并联的常开接点控制。这个并联表示的是，O加任何数仍等于任何数。假如A1至A7没有吸合等于零时，那么，O+tN1＝tN1＝tV1＝1，O+tN2＝tN2＝tV2＝2，等，假如tN1至tN7项等于零。那么，便有O+A1＝V1＝tV1＝1，O+A2＝V2＝tV2＝2等。假如两项都不等于零，那么，两项相加的数，就等于V1至V7的继电器吸合的数，也等于tV1至tV7中继电器吸合的数，因为只要有V1至V7的几个继电器吸合，那么，便有tV1至tV7中的几个继电器吸合。其加法规律是这样的。A1+tN1＝V2＝tV2＝2 A1+tN2＝V3＝tV3＝3，tN1+A2＝V3＝tV3＝3。A1+tN3＝V4＝tV4＝4，tN2+A2＝V4＝tV4＝4。实质上，A1至A7与tN1至tN7的接点串联，就和加法口决一样，例如，V7的吸合等于7。那么，7的加法口决就是0+7＝7，1+6＝7，2+5＝7，3+4＝7。7+0＝7。
上述，叙述了图41的电路遵循加法规律的原理，根据此原理，本继电器计算电路所计算的数值，可以比7大，也可以比7小，但原理都是一样的。
当A1至A7项的数与tN1至tN7项目的数相加结果得出之后，然后再把这个结果与B1至B7继电器吸合的数相加，就得出了B站列车的饱和数量。当B站的列车数量饱和之后，该站就自动给A站C站信号，使这两站的列车不能再驶向B站。这一过程是tV1至tV7的常开接点与B1至B7的常开接点相加后得出的。其结果是tZK的吸合。tZK吸合后，通过其常开接点把一个正电压送往A站和C站的排队电路，如图41的AX0的接点是送A站的，BX0是送往C站的。
在图31中，有一个控制着PD继电器的导线接点BX。这个BX。就是图41中的BX。其原理是，图41的tZK吸合之后，BX0为正电压，使图31的PD吸合。PD吸合使tK断开;使图30的tK常K接点断开，使出站信号绿灯灭。红灯亮，站线被1ZD至5ZD锁路器锁住，列车不能再出站。
到现在为止，列车通过排队电路，计数及运算电路的控制，已能随意地在双线上，及无分支单线上安全运行。但是，当遇到有分支单线时，仅有上述的控制方法就不够了。例如，当有图20的车站与图28或图29的车站连接时，就不能简单地用排队电路和计数电路。就图28来说，列车无论从那一头进站，它都面临着两个方向车站的选择。就图29来说，列车无论从那一头进站，它都面临着三个方向的选择。换言之，图28就是并列的两个车站，图229就是并列着三个车站。由于这三个车站不可能每时每刻都同时开通，如果待三个车站都开通时，再控制关闭和开通线路，那么，这必将减小铁路的运载能力。那么，怎样的控制才不减小铁路的运载能力呢？单线分支车站的控制是这样进行的。例如图20车站的B段铁路与图29的任一车站连接。就是用图20的V1至V5的三方向排队电路。而从图29的车站开向图20车站的排队电路，仍用图30的电路。
图43的V1V2V3V4V5，就是图20的V1至V5的原理方框图。在图43中，列车排队要进行方向选择的。在每一股道上，都有三个方向的排队电路。前边已叙述过，排队信号的传送是通过机车轴上的线圈与铁路上的线圈感应的。那么，三个方向的排队电路，铁路上就有三组线圈，与这三组线圈所连接的放大电路，就是图2的电路，只是，这三组电路LC的取值不同，故其谐振频率不同，则放大的选择频率不同。这个不同频率的信号，产生于机车上的信号发生器。该发生器的电路就是图1中，W1以上的电路，在图1的电路中，有一个K开关，K开关有一双三个接点位置，这一双三个接点，分别与两组中的三个电组连接，这三个电阻的阻值不同，故其RC振荡频率也不同。这个双连K开关，就是机车上选择方向的。该K开关的1、2、3位置，就是列车的左、中、右方向选择。在图43的方框图中，AI1至AI5是左向的，BI1至BI5是中向的，CI1至CI5是右向的。当有列车进入图20的车站，在V1至V5方向排队出站时。列车根据自己的方向而选择方向开关K的位置。当该方向可通车时，与之对应的信号灯就给其发车信号。其原理是这样的。在图43的方框图中，AI1至AI5的电路原理，就是图30的I1至I5的电路原理。其BI1至BI5，CI1至CI5也与图30的电路原理相同，只不过图30的最后结果Ct1至Ct5控制的是信号灯。而图43的AI1至AI5，BI1至BI5，CI1至CI5的Ct1至Ct5控制的是XZf1至XZf5罢了。图44就是图43的XZf1至XZf5的原理图。该图中的AX0、AX1、AX2是由图29的并列三车站的运算电路送来的信号，其原理就相当于图41的AX或BX接点。图29共有4个车站组成，每个车站实质上就是三个并列的车站，这三个并列的车站有三组图47的控制电路，故此有三个信号输出。它们分别为AX0、AX1、AX2。图44有CtA、CtB、CtC三组常开常闭接点，这三组接点，就相当于图30的Ct1至Ct5继电器的接点。只不过上述三组代表着三个方向的排队电路。
在图43的电路方框图中，AI1至AI5，BI1至BI5，CI1至CI5是第一级排队。第一级排队是为了排出同一方向列车的出站先后秩序。第一级排队出了结果后，这个结果信号就进入XZf1至XZf5的方向选择电路。在某一股道上，某列车排队选择接通之后，也就是图44的fC吸合。fC吸合之后，它再把这个经过方向选择后的排队信号输入ZP1至ZP5电路。ZP1至ZP5是出站排队电路，它不管是那个方向的列车，既要出站就得排队。该电路是第二级排队电路，其原理也是与图30的排队电路原理一样。特快列车优先闭路控制也在该电路中。
图20的车站，与图29的车站相接，其三个方向的计算传感器，是由三组图42的电路，与图2的电路组成的，这两电路最后控制的继电器接点的串联，它既能显示其上行或下行的方向性，也能显示其左中右的方向性。这样在图29车站的三组运算电路中，才不会因不通方向的列车，由于在同一铁道上运行而接触到不同方向的计数传感器时，使三方向车站的运算电路出现错误。
有了图29与图20的车站连接的自动控制方法之后，也就有了图28与图20相连接的车站间的自动控制方法，只不过后者比前者更简单而已，故不再赘述。
从双线控制，到单线控制，接着又进行了单线到多支单线控制之后，列车就完全能够随意地在铁路线上行驶了，但是，这还不是随意行驶铁路的全部，例如，还有列车编组的问题，全自动化的问题。
随意行驶铁路的列车编组，也是随意的，它可以用原始的方法，也可以用全自动的方法。在过去的铁路货运列车的编组中，都要把列车编成多少多少的次，以便使列车按列车运行图来行驶。而随意行驶的列车，就没有编成次的必要，它的编组，只是为了提高运输效率的需要。只要列车的运载吨位符合了运行条件，它就可以驶入正线。
根据列车的用途不同，可把列车分为客运列车和货运列车，客用列车不存在编组的问题，故不讨论。就货运列车而言，又分为专运列车和零担货用列车。由于随意行驶铁路已不再受运行图的限制，因此，专用列车，只要在出发站组接完毕之后，它就可以直接地开往目的地。中途不需要再编组。
随意行驶铁路的编组目的，只是为了提高运输效率。在铁路零担货物运输中，每个车站都要有发送货物和到达货物。而各种到货来货的运输距离又不一样，因此，对于货物列车来说，也要分为特别快车，直达快车，普通快车，这样就可以提高运输效率。如图50所示在图50中，有大中小三种圆圈，大圆圈代表大站。特快列车只拉运大站间的货物。直快列车和普快列车都要在大站编组。中等圆圈代表中等站。直快货运列车只拉运、大站和中站的货物。直快和普快列车都要在中等站编组。小圆圈代表的是小站，它只有普快列车担负货运任务。为什么要这样划分呢？因为这样可减少编组次数，可提高运输效率。例如，在图50中的第2号车站，有一截货车的货物要运往第39号车站，如果不把列车进行划分，如果所有列车都每站都停，都挂接零担车箱，那它就得被进行39次的编组。而进行了货运列车的特快、直快、普快划分之后，其编组次数将减少。现仍用前一例来说。经过了上述对列车的划分之后，那第2号站的一截车箱，只经过这样的编组就可到达目的地。它经过在第2号站的编组，第3号站编组后，到达第4号编组站，它在第4号站被编入直快列车。直快列车进入第8号大站后，该车箱又被编入特快列车，特快列车在第24号车站编组一次，在第32号站再把其编入直快列车，直快列车把该车箱拉入第36号站区、再把其编入普通货运列车，再经过第37、38号站的编组之后，最后就到达了第39号小站。这样该车箱只经过10次停站编组就到达了目的地。如果列车不作快慢划分，则需要39次的停站和编组。
前面已叙述过，随意行驶铁路能和现有的编组站及其编组方法相结合。但是，这样的编组站不是真正的随意行驶铁路的编组站。真正的随意行驶铁路的编组，其道叉的方向，也应该是由被编车箱来控制的，这自然地，也要求，随意行驶铁路的货用车箱与现在使用的车箱不一样。其不同程度也随其自动化程度不同而不同。图51 52、53都是货运列车编组站。图中的虚线是火车头专用线。
图51是小站列车编组站，它有上行和下行两部分所组成。图中所示的，只是一个方向的。图中J段为解车段，P段为组车段。当列车驶入J段后，列车停下，机车顺虚线驶入P前方段，去挂接编组完毕的列车。图中的HK是零担货运库房。它的作用是装车和御车，无论是装货的或御货的车箱、每当装御完毕，都送入P区，待有列车与其组编运走。这种车站可与客运车站设计在一起，没有特殊的说明，在图55的车站中，也包括有相应的编组站。
图52是中等车站的编组站，同样，它也可与客用车站设计在一起。与图51相比，它多了一条折返线，多一个机车库JC，也多了一条直快，货运列车组车线。当有直快或普快的列车进了解车J段之后，机车可顺虚线去挂接已组编完毕的列车也可顺折返线进JC区保养维修等。折返线的另一用途是把从库区线出来的要进入直快编组线的车箱送入解车线，使其能进入直快线。图52的上方第一条线为正线，第二条线为直快组车线，第三条为普快组车线。
对于有上下行方向的大型车站的编组站来说，其原理是与图52的车站一样的，只不过大车站的编组站多了一条特快列车组车线，因此，不再绘图叙述。
就货运列车而言，除了有快慢的列车区分之外，还有方向区分。例如，在铁路连接中，无论是单线或双线，都有三方向的和四方向的铁路，如图，21、22、14、28、29。那么，对于这多方向的铁路，列车怎样编组呢？图53就是一个4方向的编组站，该图是与双线连接的。如果把该站的进站线与出站线与一个单线车站并设，就成了单线4向编组站。如图24车站那样。
无论是单线或双线铁路，其编组站的原理都相同，现就图53加以说明。图中的箭头方向是列车的运行方向，J至J路段为停车段。当有一列火车驶入J-J路段后，它便停下，首先是机车脱离车体。如果该车头要继续运行，那么，它就驶入自己选定的铁道，图53中的虚线是火车头专用线，它可使车头直接开到已组接好的列车的前边。在编组站线上，只要列车组接的数量达到了额定的数量;火车头就可把其挂接，开出编组站。如果进站的车头需要维修保养，那么，它可驶入下环道，进入JC区。JC是机车库和维修区。维修区的铁路线在图中省略。
当有一列货车停在J-J路段，当机车脱离车体之后，那么，每节车箱就可根据其要到达的方向，由前至后地，一段一段地解车，进入应进的编组线。把被编组列车分成段，是为了减少解车的次数，它是以同一目的地为单位的。如果到达某地的相连的车箱为10载，这一段就是十截车箱。如果到达某地的车箱只有一载，那么，这一段就是一节车箱。
图53的编组站的站线分为4组代表4个方向;而每组又有三条组车线，这三条组车线分别为，特快线、直快线、普快线，这样，经过分解的列车就可各就其线，驶入目的地。那么，每载车箱是怎样进入组车线呢？这得有两个问题需要解决，第一是动力问题，第二是控制问题。解决这两个问题有多种办法。例如陡坡法。人工控制法。但是，这种方法不是本文的叙述内容，本文所论述的是全自动化的方法。
全自动编组方法的总体原理是这样。在货运车箱上装有一套动力装置和自控装置，动力装置的作用是把货车箱从解车路段送往组车路段。自控装置是操纵制动，它使货运车箱正确地到达组车路段，和安全自动组接。
当车箱自动组接完毕之后，火车头马上与车体挂接，把列车开出本编组站，然后再到下一个编组站进行编组。
在图53中，有个零担货运区，该区用HK表示。HK本有多股铁道，但在图中省略，其数量，应根据其规模而定。当有列车箱的目的地就是本站时，该车箱就顺着环形道进入零担货运HK区。当零担货运区有车箱要运出本站时，它也顺着环形道进入编组区的组车道。图53中的1234是4个方向的组车道。
随意行驶铁路的货运车箱编组动力是这样的。它是电力拖动的动力形式。就是在每个编组站的站线上，都配有电力线路，每节车箱上，都根据其重量而配有两台电机。一台电机是驱动车箱运动的，一台电机是为制动的，它可与气泵连接。车箱与车箱和与机车之间的连接，除了有机械挂钩之处，还有自动对接的气管连接和自动电线插头的连接。车箱上还装有不间断电源。还有一个受机车控制的可收缩的与电力线路相接触的导线触头，也就是平常称之为“弓”的机构。当列车进入编组站的解车路段停下之后，机车通过连接各车箱的电气插肖的传输功能，它给各车箱指令、各车箱便申出导线触头(弓)，与电力线路接通，各车箱得到电源。之后，机车脱离车体，它驶入机车库，或驶入机车线路。在机车的尾部和每一节车箱的尾部都装有一个微型雷达，该雷达要选择具有抗杂玻能力和较好方向性的电磁波频率，它的发射方向是向后，发射距离为数十米，其功用是摇控后一节车箱的动力开关。当机车与列车脱离，并驶出数十米之后，车箱前方的接收装置失去雷达的摇控，便给出信号，使第一段车箱与后一段车箱挂钩自动脱离，并接通动力开关。车箱开始前进。当前一段车箱驶出数十米远，后一段车箱的接收装置失去前一段车箱的摇控之后，该接收装置也便给车箱信号，便自动打开与后一段列车的挂钩装置，并接通动力开关，使本段车体向前运动。后边的列车解车过程也是这样的。这样，每段车体就能相隔数十米地，开向目标的编组道。在每条组车道的前边，有一个锁路装置，它使新编列车的第一段到此制动停下。当前一段车体停下之后，该车体的雷达得到的是由时间继电器控制的电源，该电源是间断性的，因此，该雷达也是间断性的。这样当后一段车体向其驶来时，只要进入前一段列车雷达的控制范围，后一段列车也就时停时动，时停时动地缓慢地接近前一段列车，直至对接后为止。当两段列车对接之后，前一段列车的雷达停止发射。后一段列车在迎接更后一段的列车，直至列车组接够额定的列车吨位或节数。当列车组接够足够的节数(吨位)之后。机车就与其对接，操纵列车的每一节车箱控制电路收起接触电源的导体触头(弓架)，把列车开出编组站。当前一列开出编组站之后，该编组线又进行后一列车的编组，其过程和前者一样。
通过上述的控制，列车能自动解车与组车，那么，每段车箱是怎样自动控制道叉方向的呢？货运车箱控制道叉的方法与机车控制道叉的方法是一样的。总的说来，也是由一个计数装置来控制一个寄存装置，这个寄存装置又去控制方向传感器，该传感器又去控制道叉的方向。
前文已叙过，在每个道叉上装有一个永恒磁场，如图9的WX。这个WX，就相当于图42的WX1。在每个机车上和货用车箱上，都装有一个图42的计数传感器，只不过该传感器没有图42中ab两点以后的电路，每当机车或货运车箱路过一个道叉时，该传感器就给计数电路输出一个脉冲。需要指出的是，货运车箱的计数装置和方向传感器，在正线上运行时，它们是不计数和不输出方向信号的，只有到了编组站的解车段后，货运车箱的计数装置和方向传感器才控制道叉。图48就是计数，寄存及方向控制电路。其原理是这样的。该计数电路有三个环形计数器组，每个环形计数器，计的是一个位数。SC1至SC10是个位数，SC11至SC20计的是十位数，SC21至SC30计的是百位数。在实际运用中，还可以设计成千位、万位的。
环形计数器是由双稳态触发电路组成的，它的特点是每一次的脉冲输入，只有一个触发电路翻转。因此，在每一个环形计数器的输出中，只有一个双稳态触发电输出是高电位。
图48中的t1t2t3是调整电路，它是由一个按组和脉冲成形电路组成，它的作用是调零或校正计数。当计数电路开始工作时，不在零位，可按动一次，便有一个脉冲输出。
计数器调零之后，机车(或货运车箱)每过一个道叉便有一个数计入。例如当有一个数计入后，SC2翻转其1端输出高电位。由于三极管BG1的基极与SC2的1端连接，因此，BG1导通。图中的K1至K10是寄存元件。三位数的最高数是999，所以，本电路实质上应有999个K开关，999个三极管开关，图中标有10个K开关，10个三极管，仅是为了说明其原理。寄存原件K有两个导通位置，这两个位置的方向，决定了方向传感器那一个得到电源，因此，也就决定了道叉的方向，决定了机车或货运编组车箱的方向。
无论是机车或货运车箱，都有一个始发站和终点站。从始发站开始算起，到达终点站总共有多少个道叉？第一个道叉的方向是左或右，就把计数1控制的开关K拨到其相对应的位置，当过了第一个道叉之后，第二个计数控制下的K开关的方向位置，也就决定了第二个道叉的位置，以此类推，只要把列车前进中的道叉位置方向寄存在计数器所控制下的K开关的位置上，就能使机车或货运车箱从始发站到终点站，也可由终点站到始发站，也可以无限循环的往返。
在三位的环形计数器中，每个环形计数器，只能计九个数，那么，它是怎样累计999个数呢？其过程是这样的。从个位的环形计数器说起。当列车过去9个道叉时，便有9个脉冲从b点输入环形计数器。个位环形计数器也便由SC2翻转到SC9使SC9变成01，即9端为高电位。使KW9的一个输入端为高电位，KW9是与门电路，它的特点是，当所有输入端都是高电平，输出才是高电平。因此，KW9并不能输出高电位。当第10个脉冲从b点输入时，一方面与门电路KW9输出一个脉冲，另一方面SC9得到一个脉冲输入后，它便由01翻转成10，使SC1变成01。KW9输出的高电位使SC12翻转。计数器便变成了两位数-10。KW9和KW10是进位器，即个位的环形计数器每循环一次，才有一个脉冲进十位的环形计数电路，十位的环形计数器每循环一次，也才有一个脉冲输入百位环形计数器。十位进百位的原理与个位进十位的电路原理一样，故不赘述。
三个环形计数电路共有30个双稳态触发电路，但是，如果计数的数量为1位数。那么，整个电路除00。000输出点之外，只有一个计数输出端为高电位。如果计数的数量为两位数，则除000接点之外，只有两个计数输出点为高电位。当计数的数量为三位数时，只有三个计数输出点为高电位，因此，控制开关三极管基极电位的与门电路，最多的输入端也只需三个，当然，如果要是四位数的计数电路，与门电路的输入端也就要有4个。
通过三个环形计数器，它能准确地计录列车从始发站出发之后，所经过道叉的数量。又通过K系列开关的寄存作用，使列车能按提前编好的程序到达目的地。在计数电路与寄存元件K系列开关之间，有一系列开关三极管和控制三极管的门电路。它们的工作原理是这样的。在计数输出点的1至9端，每一点都控制着一个开关三极管的基极电位。图中只绘制了两个个位控制的三极管，实质上应为9个，其它省略。BG1是受数1控制的。BG2是数9控制的。BG3是数10控制的。BG10除给K的电位控制之外，它还控制着J1。J的作用是把个位控制的寄存器K系列开关与十位的寄存器K开关隔离开来。这是因为，计数进入两位数之后，1位数仍有一个开关三极管导通。如果不把个位与十位寄存电路隔开，这样就破坏了寄存。同样原理，在三位数与二位数之间也有一个J3继电器的隔离。J2的作用是J1吸合后，来断开BG3的发射与其集电极的短路连接。同样，J4的存在也是为了当J3吸合之后，断开BG6的集电极与其发射极之间的短路连接。
图48中的KW1至KW8是与门电路，在实际电路中，从两位数之后，每一个数就有一个与门以及控制三极管开关的电路。图中绘标的几个仅是为了说明其原理。例如，KW2控制的是11，KW3是93，KW4是111，KW5是222，KW6是389，KW7是863，KW8是999。图48中的ZX是左向传感器，YX是右向传感器，Y1是程存K系列开关与左向传感器的接点。Y2是程序K系列开关与右向传感器的连接点。在图48的电路中，其所计数值的最大数就是999，在其计数过程中，虽然电路中有999个开关三极管。但是，整个电路只能有一个三极管控制的K开关与Y1或Y2接通。这个K开关在编制程序中如果被拨向Y1的位置，那么列车就开向左方向;如果被拨向Y2位置，列车就开向右方向。
图48中的YMQ是译码器，SZX是数子显示器。D1D2为二极管。它的作用是防止BG3BG6未导通时，J1J3误动作。
在制造计数电路和寄存原件时，总是要把其数量制做得大于实际所需要的数量。在编制程序时，把程序最后一个三极管开关，如同BG的形式一样来控制一个继电器，该继电器控制着其动力电路，这样，无论是机车或货运车箱，到达目的地之后，就会停下。
在铁路运行中，有些机车或货运车箱，它是周而复始地运转在某两车站之间。这样就把机车或货运车箱运转一个周期为一套程序。这一套程序的最后一个三极管开关所控制的继电器的常闭接点，也控制着计数电路的电源。这样，当机车或货运车箱运转一周后，该继电器吸合，计数电路电源断开，其计数消除，再从新开始计数，机车或货运车箱仍可按原有程序运行。这样，机车或货运车箱就可以周而复始地在随意铁路上自动地运行。
货运车箱的全自动过程是这样进行的。无论在图51.52.53中的任何编组站，只要有一节车箱在HK库房前的铁道上发车，该货运车箱就按提前编制好的程序进入组车线。列车组合完毕之后，进入下一个编组站再进行编组，直至该货运车箱到达目的地。
货运车箱从货场驶出要进入组车线时，都要经过一个合二为一的道叉。如图53中的D道叉。这个控制方法，也和其它合二为一道叉的控制方法一样，也采用钳位电路控制。不过全自动的钳位控制，多了一套传感装置，这个装置就是，在两轨之间，有一导磁材料连接，在这个导磁材料之上，套一个电感线圈及其控制电路与钳位电路(如图18)的绿灯并联。另外，在货运车箱的轴上，也装有一组线圈。假定货车箱在钳位路段停下之后，当线路开通、绿亮时，就有信号传给货车箱，货车箱便起动前进。这套传感装置，如图5中的15与16便是。为了增加信号的可靠性，在钳位电路每个绿灯控制的铁路段上，要并联多组感应线圈，为的是，货运车箱无论停在那段钳位电路上，都能有效地接受到列车的信号。需要指出的是，编组站上的合二为一道叉的钳位控制的距离，要小于正线上合二为一道叉的距离，这是因为，编组站货运车箱的长度和制动距离要小于正线上车长和制动的距离。在正线上的，钳位电路自动控制列车的停车与起动的原理，与编组站的原理相同，所不同的是，在正线上的钳位电路，有一个软钳位，软钳位只是控制机车的快慢，因此，在正线上，也有一套慢行的传感器，在自动化的机车上，也有一套控制列车慢行的传感器，其原理与硬钳位控制一样，故不再赘述。需要说明的是，无论是起动传感器或是慢行传感器，其设置的位置，都是在信号灯所照射的路段上。这种自动控制列车快行、慢行、停止、起动的方法，在直线上的安全电路中也是适用的。它也可以在黄色信号灯指示的路段上，装有慢行的传感器，在绿色信号灯指示的范围内，装设起动的传感器。
在机车或货运车箱上装设用纽子开关式的寄存器，有其优点和缺点。其优点是可反复使用，随时可编程序，且操作者不需要多高的文化。其缺点是体积大。另外，机车或货运车箱也可用胶带做程序控制器。就是在胶带上做成左中右三排顺长的格子。中间的每个格子都有一个小孔。这个小孔是用来计数用的。使列车或货用车箱每过一个道叉，胶带便转动一格。胶带两边的格子，只能有一个格子有小孔。即非左却右，非右却左。左右两边格子的小孔是为了透光用的。当左边的格子有孔时，光子照在左边的识读光电二极管上，使左边的识读装置输出一个脉冲，用来给左向传感器的电源控制器信号。同时这个信号也控制断开右向传感器的电源。当右边的格子有小孔时，便有光子透过右边的小孔，照在右边的识读装置的光电二极管上，使右边的识读装置输出一个电脉冲。该脉冲控制着右向传感器电源的控制装置，使右向传感器得到电源，使左向传感器断开电源。这样、机车或货运车箱每过一个道叉，胶带便移动一格。胶带两边的小孔，就决定了，机车或货运车箱下一个道叉的方向。
无论是开关寄存器或胶带寄存器，这都是外寄存器。如果用微型机算机来控制，如果把整个铁路系统的道叉数量及方向都储入计算机，计算机就完全可控制列车的运行。这必是未来铁路发展的方向。
有了计数及程序寄存的电路之后，机车就能够从始发站自动地驶往终点站。但是，列车的中途停车和终点停车控制，其控制方法是与货运车箱不一样的。因为，列车停止，第一，它要求有舒适感，第二，它要求有准确的停车位置。由于上述原因，这就要求列车的制动采用模拟的方法来制动。所谓模拟，就是把列车进站时开始制动列车的地点，到停车点逐渐减小的距离，模拟成逐渐减小的电压，以这个模拟电压再来控制整个列车的制动过程。反过来，列车被控制的运行状态，也模拟成电压信号进行反馈。这就是列车模拟闭环制动系统。图54就是该系统的电路图。
图54的电路方框原理图56
列车模拟闭环制动的信号是这个样产生的。如图54所示，RW是个可变电阻。R与RW的接触的滑接点，取的就是一个模拟电压。当该滑动触点在RW的最高位的时候，R从RW上取的是全电压，当滑动触点逐渐下降的时候，其R7上的电压也在下降。最后直至到零为止。这就相当于列车在开始制动时，是全电压，当列车制动到零速时。是零电压。然而，在实际制动设备中，并设有一个理想的无级可变电阻，而是采用有级电压取样。如图45所示。图46是图45的等效电路图。图45的电路原理就是，把一个大电阻，分成许多个小电阻，每个小电阻之间，引出导线与其相对应的开关连接、开关接点另一头与一个电压取样RM的一端连接。当连各电阻的开关，逐渐地把高电位的电阻断开，而把低电位的电阻接通时，RM的上的电压，也就逐渐地由高变低，直至B10闭合，RM上的电压变为零。图54中的B1至B10是计数继电器，其电路原理也就相当于图37中的B1至B7的计数原理一样。其计数传感器是这样的。它是在列车制动的路段上，设置许多个计数信号发生传感器，该传感器间的距离，把列车的制动距离分成许多的等份，正如分电阻把总电阻分成许多的等份一样。在列车上，装有一个计数接受传感器，这样，列车每路过一个计数传感器，就有一个计数继电器吸合，也就有一个分电阻被甩掉，在图54的R7上的电压也就降低一些，直至所有计数继电器吸合，使R7的取压点为零。当R7的取样电压为零的时候。列车的速度也就变为零。其控制过程是这样的。
在图54中，R9、R10、R11、R12、R13、组成了一个电桥电路。a、b、c、d是电桥的4个接点，其中D是中心点。a为制动模拟电压输入点，b为气闸的气压信号电压输入点。c为速度电压输入点。该电桥就是一个比较器。
R1R2R3R4是压力传感器的电桥，R5是电桥的调零电阻。其原理是，压力传感器受到压力之后，该电桥就失去平衡，这不平衡的电压经K。放大之后，输入比较器的b点。图54中的K0、K1、K2、K3、K4都是集成放大电路。R15是K0的反馈电阻，R16是偏压电阻，R17是负载电阻。R6是调式电阻，R7是制动模拟调试电阻，R8是速度反馈的负载电阻，也是速度电压取样及调试电阻。R14是三极管限流电阻。R18、R19是K1的输入电阻，R20是其反馈电阻，R21是其偏压电阻，R22是其负载电阻。K2、K3、K4的电阻与K1的类同，故不再赘述。在实际电路中，集成放大器还要配备其它的电容电阻，及正向电压和负向电压。图54均省略。
图54中的K1、K2、K3、K4为比较分项差压放大器。当列车进入车站的制动区域后，a点的电压就在逐渐地减小，而b点和c点也是一个不断变化的量，它们可能高于a点的电压，也可能低于a点的电压。例如，当a点的电压高于b点时，K1输出高电位，当a点低于b点时，K2输出高电位。当a点的电压高于c点时，K4输出高电位，当a点低于c点的电压时，K2输出高电位。YM1，YM2，YM3是与门电路，也是模拟判断电路。BG1、BG2、BG3是开关三极管。J1是继电器，它的接点控制着一个电磁阀用来释放气闸中的气体，即紧闸用的。J2也是一个继电器，其接点也是控制着一个电磁阀磁阀，它是给气闸充气用阀，是松闸用的。J3也是一个继电器，它控制的是机车的加速。
列车闭环制动的模拟判断过程是这样的。列车进入制动区域后，距停车点的距离越来越近。a点的电压越来越低。通过比较，第一，当a点电压低于b点电压时。这说明，到达该制动点后，车闸刹得松，自然应该紧闸。但是，这也要看车速如何了。如果，车速慢，使a点的电压高于c点的电压，则不应紧闸，如果车速快。使a点电压也低于c点电压，则应紧闸，于是，便有这样的逻辑关系，只有车速高，而闸又松的情况之下，才应紧闸，这是一个联合判断，与门电路模拟的正是联合判断。于是K2和K3为与门电路的输入端。当发生上述的情况后，K2、K3为高电位，YM1输出高电位，BG1导通，J1吸合。列车便紧闸。
第二，当a点的电压高与b点的电压时，这说明列车到达该制动点时，闸刹得太紧，应该松闸，但是，这也要看车速如何，如果车速快，则不应松闸，如果车速慢就应该松闸。车速慢反映在a点电压高于c点电压上。因此，只有K1K4均为高电位输出时，YM2才有高电位输出，BG2才导通，J2才吸合。列车的闸才能松。
列车的速度是靠图54中的测速电机D来转换成电压信号的。图中的D1D2D3D4是整流二极管，C是滤波电容。
第三，当a点电压高于C点时，这是列车到达该制动点时，车速太低，这就应该加速。但是，这要看闸的松紧如何，如果这时刹车过量一点，造成车速的对比值a点的电压高于C点的电压，那么，这种情况就不应加速，因为，只要松一下闸，列车再向前滑动一段距离，就可使车速的对比值提高。因此，只有a点的电压高于C点的电压和b点电压高于a点电压(闸松)时，列车才应该加速。这就是只有K2、K4均为高电位输出时，YM3才有高电位输出，BG3才导通，J3才吸合，列车才加速。
在图54中，J3的一个常开接点与BG2开关三极管关联，其逻辑关系是，加速必松闸，松闸不一定加速。J1与J2互为联锁，其逻辑关系是，松闸必不能紧闸，紧闸必不能松闸。
经过闭环制动，列车平稳准确地停在车站上。全自动化的车站是封闭型的，为了安全、站台上也有一道与列车相对应的门儿，当乘车的旅客上下车完毕之后，站台门和列车门自动关闭。站台门与列车门的自动关闭原理与室内电梯的两道门的控制原理相通，故不再赘述。
列车门的关闭指示开关与车站的出站许可信号开关相串联，当车站许可出站后，列车使自动起动，开往下一目标站。车站传给列车的出站信号是这样进行的，它和列车的排队信号传输方法一样，是在机车停车的轨道下，有一与车轴形成闭合磁路的线圈，通过轨道下的线圈与车轴上的线圈产生的互感作用而传输信号的，如图5的15、16号线圈，就是车站给机车传输信号用的，其原理前文已述。
在图4中，W11和W21是左向传感器，如图5中1，1′的位置。图4中WX12与WX22是程序控制的计数传感器，如图5中的18，18′、18″的位置。图4中的W27与W28是顺向传感器，如图5中的3、3′位置。图4中的WX1与WX2是线路计数传感器，如图5中的2、2′、2″的位置，2′与2″是两个方的传感器。其它的17′、17″、18′、18″也是如此。图4中的特快列车优先权传感器，如图5中的17、17′、17″。图4的、WP1与WP2是排队传感线圈，如图5中的9和13。图4的WP3与WP4是排队消号传感线圈，如图5中的10与14部件。图4的WP5的WP6是开车指令传感器，如图5中的15 16号部件。图4的WX23和WX13是闭环制动计数传器、由于其只在车站上装设，并且与特快列车优先权的传感方式方向也不同，所以两者可都装在图5中17与17′的位置。图4中的W23与W14是锁路传感器;W15与W24是列车把运行状态传给铁路的传感器，它们和顺向传感器一样，都是图5中3、3′的位置。
图4中的ZX、YX、SX、XH1、XH2、XH3、XH4、XH5，都是图1中W1上边的信号发生器电路。JLW1、JLW2、JLW34为图8的电路，JSZ1、JSZ2、JSZ3为图42的电路。其中，JSZ1，只有图42a、b两点以前的电路。PJ1、PJ2、PJ3、PJ4是图2中的选频电路，SLP是图1中W2下边的电路。在该电路中的tA，是解除制动用的。图4中的ZKD是自动控制电路，自动控制有多种形式，它可以是电子计算机内储在的，也可以是外储存的。图48就是外储存的自动控制电路。图4中有两个开关，K1和K2。K1控制的是手动或者自动。K2是手动控制列车方向的开关。
有了随意控制道叉的电路，安全电路等自动控制方法，列车就能在全铁路上自动化行驶，货运车箱只要在始发站编制好进入各编组站的程序，就能自动地到达终点站。那么，随意行驶铁路是怎样连接各车站呢？图55就是随意行驶铁路的总线路图。在图中、圆圈表示车站，大圆圈是大站，小圆圈是小站，连接圆圈的线条表示铁路。双条线是复线铁路，单条线是单线铁路。图中所指车站的数字，就是附图的编号。如20就是图20，28就是图28。连接各站的线路安全控制，就是图6的控制。在图55中，除了大的编组站有标明之处外，对小的编组站没有标明。因为随意行驶铁路的小编组站只有两叁股道，如图51、52所示。对这样的编组站，无论与客用车站并接或串接都可以。也可以独立地与正线连接。所以，小的编组站没有在图55中标明。
通过以上的叙述，列车能够根据运输的需要而随意在铁路线上运行。那么，随意行驶铁路对未来的运输会产生什么积极的效果呢？第一、铁路运能的提高。为什么随意行驶铁路的运能会高于集中控制的非随意行驶铁路呢？这主要是因为，随意行驶铁路与现行铁路有两个方面的区别。第一、现行铁路的安全是靠站间或分区闭塞来控制的，而随意行驶铁路是靠动态锁路的方法控制的。由于锁路器能不断有效地锁闭列车尾后的一个最大制动距离的路段，这就是满足了，在铁路运行中，只要各列车间的间隔距离大于等于一个列车最大制动距离，那么，列车就可安全运行的条件。第二、现行铁路是由铁路来控制火车的运行方向的。而随意行驶铁路是由火车来控制铁路的道叉方向的，有了这样的控制之后。列车就能从各车站、工厂、矿山的叉道线上，源源不断地驶向主干铁路线，使铁路主干线的运能接近于运行列车的间隔只要大于等于800米就可安全运行的高密度运能。另外，也是由于火车操纵车站道叉的功能，这也使车站的站线得到充分的利用。就拿一个具有12条铁道的大型车站来说，在这12条铁路之中，有两条铁道是属于上下行的正线，其余的10条铁道为站线，假如每列客用列车在该站平均占道为10分钟，那么，每条站线在1个小时之内，就可接车6列，10股站线，1个小时可接车60列，24小时就是1440列。当然，在随意行驶铁路车站的实际接车数量中，会小于这个数字，但是，在现有条件下，仅改变车站的控制方法，而不增加车站的站线投资，来满足随意行驶的高密度运行，是可行的。
现行铁路与随意行驶铁路的运能计算公式也是有区别的，从理论上来说，现行铁路的运能计算式是单向铁路的单位时间运能＝ (列车单位时间速度)/(站间距离)而随意行驶铁路的理论计算公式是单向铁路的单位时间运能＝ (列车单位时间速度)/(车长+最大制动距离)由于站间的距离＞＞于车长加制动距离，所以，随意行驶铁路的运能也＞＞集中统一控制的铁路。那么，随意行驶铁路的运能，究竟大于现行铁路运能的多少倍呢？这通过计算可得知。
把上述公式代入数字便是 (75×1000)/(750+800) ＝48列/小时这只是理论上的可安全运行密度，在实际运输中，少数几列火车相距近似一个最大制动距离的情况是存在的，就多数列车而言，由于道叉因素，路外因素，越行因素，列车的平均运行密度会大于最大制动距离-800米很多。既使保守些计算，每列火车的平均间隔为4倍的最大制动距离，那么，随意行驶铁路的实际运能便为 (75×1000)/(4×800+750) ＝19列/小时前边已有计算，现在运行的，集中控制的铁路，在单向单线上，每小时的通过能力为3列，那么，随意行驶铁路的运能，就是现行铁路运能的6倍，需要指出的是，列车的最大制动距离800米，是以制动率0.25，车速75公里的条件下得出的结果。如果要把车长标准化，制动率提高到客车的0.6，车速再进一步提高，那么，铁路的运能还会提高。
单向随意行驶铁路能提高运能，那么，双向铁路是否也会提高运能呢？答案是肯定的。因为，在双向(单线)铁路中，其上下行方向的开通交换，是由实际的运输需求决定的。当上行方向有效多的列车要通行时，那么，该铁路线就较长时间地上行方向开通，如果下行方向有效多的列车要通行时，那么，该铁路线就较长时间地下行方向开通。由此可见，双向铁路的上下行方向变换的频率是个变量-△f。这个△f在其最大值和其最小值之间变化。其最大值的运能就是现行铁路成对发行的运能，即一列上行，一列下行;其最小值就是铁路只朝一个方向开通-单向单线随意行驶铁路的运输能力-每小时19列。由此可证得，单线随意行驶铁路的运能。在大于现行铁路而又小于随意行驶单向铁路的运能之间。它的连续发车数量与车站的站道数量成正比。与运能成正比。由此可见，在单线铁路上，随意行驶铁路也可提高运能数倍。
第二、随意行驶铁路实现之后，将会带来一种新的运输形式。
在过去的铁路运输中，虽然铁路的运输成本最低，效率最高，但是，由于其运输形式的死板，而无法取代公路，至使发达国家发展了横跨州际的高速公路。而随意行驶铁路却兼容铁路节能高效和公路的灵活。因此，一种高密度的其制动距离仅为几十米的铁路将会出现。该铁路，由于有了公路的灵活，由于未来石油的枯竭，它将在很大程度上取代高速公路。在这种铁路上行驶的车辆，一种是高速有轨电车，一种是公路铁路两用车。公路铁路两用车，在国内外早有样车。公路铁路连接车站如图49所示。图中虚线表示公路，实线是铁路。A-A剖面的，1是铁轨，2是水泥台，它的作用是限制胶轮用的，当公路铁路两用车开进两路的连接站后，车轮在水泥台下的槽内运动。当两用车的每个胶轮都进入两个水泥台形成的槽内后。此时，它的钢轮也正对着钢轨，于是，两用车便放下钢轮，收起胶轮，开始铁路运行。
在随意行驶控制的前提下，所谓的低密度铁路，是指长重列车行驶的铁路，所谓高密度的铁路，是以单个轨道车独立行驶的铁路，两种铁路可以连接。其连接点是用一个编组站进行的。也就是说。单个的轨道车必须有许多个组成一列，才可驶入低密度铁路，其目的是为了提高运输效率。
图49的公路铁路两用车编组站，既可以与高密度铁路连接，也可以同低密度铁路连接。图55中的49就是公路铁路两用编组站。
第三、随意行驶铁路实现之后，将会对铁路行业的管理科学带来革命。在现在的铁路管理行业中，由于铁路行业大而统一体制的特点，使各国的铁路都处于垄断经营的状态之中。垄断经营的特点是缺少竞争的动力。随意行驶铁路实现后，将会出现车路分离，就是铁路的所有者，与火车的所有者不同于同一法人。正如公路所有者与汽车不同于同一法人一样。
随意行驶铁路能带来竞争和高运能，那么，怎样把现行的铁路改造成随意行驶铁路呢？把现行铁路改造成随意行驶铁路的最佳方法是由点到线，由线到网。
在我国现行的铁路中，制约铁路运能全面发挥的，主要是几个交叉接点。也就是铁路专家们所称的卡脖子点。随间行驶铁路的实现，首先解决的就是把这些卡脖子点。就是把该铁路的交叉点，按随意行驶铁路的方法连接。通过该点的火车头，按随意行驶铁路机车的自控原理控制，这样，只用较少的投资就会带来较大的收益。
为什么随意行驶铁路能与现行铁路连接呢？因为随意行驶铁路的运能大大于现行铁路，它既然能满足随意行驶，必然更能满足不随意行驶，例如，我国现行铁路最大的卡脖子的铁路交叉点是德州车站。那么，为了提高运能，就可以首先把德州车站改成图23的形式，把该双线三角交叉改成图21的形式。之后，再把各点随意行驶铁路向各铁路延伸，就可全面实现随意行驶铁路。
权利要求
1.在火车、铁路和车站上，装设许多传感器和控制指示装置，该装置把火车、铁路、车站连接成一个自动控制系统，该自控系统能使火车随意地选择运行方向和目标，能随意和自控地选站停车，发车、编组、越行、会让、并道、分道。该系统有一种安全控制装置，能使各尾追行驶列车的间隔距离，只要大于一个最大的紧急制动距离，火车就可以安全运行。其特征在于a)铁路的道叉方向，是由火车上的传感器控制的，该传感器有两套控制装置，一套装置是由人工直接控制的，另一套是按人的意图而自动控制的。b)把铁路线分成许许多多的控制段，每一个控制段都有一个类同的电路(图3)，各相关的电路连锁和传输列车的运行信号，它可控制列车的快行、慢行、停车、发车。c)火车上装有一个不间断地发送信号的传感装置，该装置把列车的运行信号传给铁路上的自动控制电路。d)在由两股道合为一股道的一段铁路上，装有自控电路，该电路把与并道道叉相连的一段铁路进行分段控制，每段有一组自控装置。当甲线有车时，该车就把其运行信号传给乙线的自控装置和本线的自控装置，当乙线有车时，该车就把其运行信号传给甲线的自控装置和本线的自控装；使它线和本线的火车都得到快行、慢行、停车、开车的信号，使并线铁路控制，使两线上的火车，只能在其安全的空当线
全文摘要
随意行驶铁路属于模拟自控技术，它是以电气自动控制为手段，把火车在铁路上的行驶，模仿成汽车在公路上随意行驶的一种运输工具。它解决的问题是，因铁路站间闭塞而造成的，火车不能连续近距离尾追行驶的问题。它的用途是，提高铁路的运输能力；省去修建多线同向铁路的巨额投资；给予铁路运输车辆随意行驶的灵活性和实现铁路运输的全自动化。
文档编号B61B13/00GK1076898SQ9210206
公开日1993年10月6日 申请日期1992年4月3日 优先权日1992年4月3日
发明者刘铭 申请人:刘铭