火车什么情况下会晚点？列车为什么会临时停车，如果是避让其他车次的话这种存在合理吗？

问题1：列车晚点的原因
题主在题目的补充说明中提到了飞机晚点和火车晚点的比较。据我所知，飞机延误的原因主要就是两方面，一方面是出发或抵达机场的天气条件不允许飞机起降而导致的延误，第二方面是由于出发或抵达机场流量管制的原因，飞机需要排队等待起飞。相对来说，航空运输的设备比较简单，可靠性也比较高，很少听说因为飞机机械故障造成的晚点。
但是对于在地面上跑的火车，需要碾压无数公里钢轨、穿越若干个山洞、中途停若干个车站，途中遇到的不测比飞机多很多，因此列车晚点相对来说原因非常复杂。

列车晚点有两种， 一种叫做“初始晚点”，另一种叫“连带晚点”。
初始晚点意思就是一个列车因为各种各样的原因，没有能够按照时刻表的时刻出发或到达某车站，因此使计划时刻与实际运行时刻产生了偏移。产生这种“初始晚点”的原因有很多，但这类原因有一个特点，就是显而易见，容易理解，一方面是天气原因，比如说气象灾害和地质灾害（泥石流、塌方、台风等情况造成的线路中断会严重影响行车），而大风、大雾、雨雪天气时，为了行车安全，有时候会设置临时限速，列车没有办法正点到达前方站，也就没有办法正点出发。另一类是人为的原因，比如说客货运作业组织不力导致的晚点（比如说车该开了但是人还没上齐，车该开了但是货车还没挂上或甩掉）、车站的进出站进路冲突（列车在车站的到、发等等调动都不是独立的动作，列车之间的到发作业是相互牵连的）、设备故障、因为施工导致的区间限速慢行、列车事故等等。
最常见的是设备故障，我曾经在铁路局调度所看见一个车站外的几个信号机红灯和轨道电路红光带，然后调度所主任什么的就出来坐镇指挥了，协调各个部门检查故障和即时抢修。铁路上大大小小的固定设备太多了，大到一个隧道一条桥梁，小到一组道岔一个信号机，出了问题都会影响列车的运行。


然后，“连带晚点”。
你觉得一个车晚点了跟在它后面的车能够幸免于难吗？

如图，如果在红线的位置发生了故障，第一个车需要停车，那么后面的车都会被卡在黄线的位置不能继续前进，调度员就要将后续的车辆押在前方站，然后，后面的车就莫名其妙被扣在一个车站里走不了了。一个设备故障就把整条铁路给堵上了。公路上一个车趴窝了后面的车还能从旁边绕过去，铁路上的火车就直接堵死了，动都动不了。在绝大多数时候，火车司机也不知道为什么不让走了，只有调度台前的人才知道发生了什么。

然后，设备修好了之后，原来趴窝的车好不容易可以跑了，结果发现自己的前后行关系跟计划相比全部都变了，它成为了扰乱运行秩序的罪魁祸首。
于是……
它发现自己该进站了，但是这个不恰当的时刻，车站没有股道让它停，只能停在外边等着，后边的车又都堵上了。
晚点的车好不容易“拖着疲惫的身躯”到终点站了，本来给它预留的整备时间是足够的，但是现在它连准备的时间都没有就又要掉头往回走了，连卧铺的床单被罩都来不及换，旅客上车的时候空调都还没开……

@北极 的答案提到的时刻表的问题。确实时刻表编得好不好也会影响到列车的正晚点。运行图的传统评价指标主要有这么两个：一个是“通过能力”，也就是指一天里一段铁路能通过的车越多越好，另一个是“旅行速度”，也就是指列车从出发地到目的地用的时间越短越好（换而言之就是中间停的次数和时间越少越好），但是只考虑这两个因素显然无法抵御“计划赶不上变化”的情况。

我们知道，想完全避免列车运行中发生的各种各样导致列车晚点的因素是不可能的，因为一些事故和设备故障总是无法避免的。那么我们不妨将这些故障也好、恶劣天气也好，看成是整个列车运行调度系统的扰动，在编制列车运行图的时候考虑列车在受到扰动的情况下，恢复原有运行秩序的能力。因此在编制列车运行图的时候，只考察运行图的通过能力利用率和列车的旅行速度是不行的，还要考虑列车运行图的“动态性能”，给列车留足冗余时间，也就是说，列车本身跑一段区间只需要15分钟，但是我们编图的时候给它编17分钟，这样哪怕它在半道上除了问题，也有2分钟时间让它缓冲。（当然冗余时间留得太多也不行，会影响通过能力，具体的冗余时间布局方法有具体的研究）。然后还要考虑列车运行线之间的空间布局，考虑列车运行图的“异质度”，这个问题，简而言之就是考虑“让什么样的列车组成前后搭配着跑没这么容易晚点”……

比方说，上面两个图，同样是三列车，你觉得哪个布局方式更加容易造成晚点呢？
所以说，晚点的原因，跟列车运行图的布局是有关系的。

问题2：临时停车的必要性
题主说得没错，临时停车的目的，绝大多数是为了会让和越行。

临时停车有计划内的，也有计划外的。为什么前面的列车好端端的，却要临时停下来让后面的列车？

我们知道，在铁路上运行的列车，运行速度是不同的，如果一列快车跟在一列慢车后面，那么快车迟早要追上慢车，如下图（蓝色的线是快车、黑色的线是慢车）

但是火车是不能在区间越行的，越行只能发生在车站内。这个时候，我们就得找一个车站，让快车超过慢车，如下图（10002和10004两列车的冲突在第二个车站疏解开了）

这就是临时停车发生的原因之一，前行的慢车要给后行的快车让道，不然后行的快车一直被前行慢车压着，跑不快。

还有一种情况，就是发生了扰动。原来的计划运行图中，列车运行在时空上是没有冲突的，但是经历了一系列的扰动之后，如果再按照原来的运行顺序跑，一些列车就会在时间和空间上发生冲突了，这个时候，调度员就会有目的地调整列车的运行顺序，这样也会产生临时停车。

会让和越行涉及到一个会让优先级的问题，大致有这么一些个原则：
低等级车让高等级车：高等级的车拥有的通行权限更大。（ 我理解题主的意思，题主是觉得凭什么低等级列车就得白白临时停车牺牲掉速度，只为了让高等级列车跑在我前面……但是铁路上各种等级的列车速度不一样的，有客车、有货车……然后就产生了各种各样的追及问题，也就产生了各种避让的问题……）
晚点车让正点车：目的是不让晚点车的晚点因素传播到正点运行的车上。牺牲晚点车（晚点的车一般会越晚越多），保证正点车和后续列车的运行秩序。不然让这种晚点的趋势一列一列向后传播那整个路网上的车一点点扰动就会变成一锅粥。

列车运行调整是一个复杂的问题，实际生产中，主要靠列车调度员的丰富的经验、敏捷的判断力和果敢的决断能力（向知乎上几个活跃的行调致敬~）。

但是轨道交通列车的调度是朝着智能化的方向发展的。

从基于鲁棒性的随机项目调度角度来看，若将列车在车站和区间的作业看做待调度的项目，将车站或区间看作加工机器，将列车运行过程看作是一系列相互关联的项目，项目之间存在一定的时序关系，将扰动情况看作项目调度过程中的随机因素，将列车运行调整抽象为“再调度”过程。

学术界研究这个问题的时候主要有两个方向，一个是模拟人机对话，在发生列车运行线冲突的时候，模拟人机对话去疏解列车运行的时空冲突，据我所知日本人做这方面的东西比较多。另一种思路是建立实时列车运行调整模型，通过智能优化算法求解混合整数规划（正在准备毕设，这些算法求解都很……爆炸），国内外很多学者提出了算法的分割机制，力求实现Real-time rescheduling所要求的求解质量和求解速度。

而对于我们而言，现在做的一切研究，都是期待有朝一日，我们能够了解列车延误的规律、随心所欲地控制列车延误的影响、最大程度上消灭晚点。

虽然这个目标总是被我同学发来的“列车延误状况惨状图”所打击……

来源：知乎 www.zhihu.com
作者： 廖正文

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