其实要说明这个问题，得把狭义相对论整个体系推导一下。
首先说光速不变这个前提，在相对论中这是个公理，也即未经证明的前提条件。
类似几何学里的两点之间线段最短，是个前提，没有证明也无法（在相对论体系）证明，但是由其推导出其他定理。
但是并不是说这个东西没经过证明，是个瞎想。
这个其实是当时由迈克尔逊通过精妙的实验证明了。简单地说，就是他发现不管怎么测，光速就是不变。这是当时的物理学无法理解的，就像题主现在无法理解一样，因为还停留在牛顿体系。
然后爱因斯坦索性将这个光速不变作为前提，推导出相对论。
在牛顿体系中，运动也许有相对的运动，速度有相对的速度，但是时间是绝对的。不存在A的时间和B的时间，时间就是时间，对大家来说都一样。
所以那时候使用的是伽利略变换，也就是题主理解的，两辆车相对匀速行驶，第一辆速度为v，第二辆速度为u，那相对第一辆来说，第二辆的速度为v u。
爱因斯坦时代用的就是洛伦茨变换了，简单地说就是考虑上了相对时间。两辆车之间不仅速度相对，时间也是相对的。
我们从二维空间开始说，其他维度可以相对推出。
首先定义一个【事件】，我们说在某个时间某个地方发生了某个事情，这叫一个事件。例如：今天上午12点我在家打开了电脑。
写为我们常用的坐标形式为（x , t），其中，x表示在x轴上距离原点x单位远的地方，t表示时间。所以（x , t）表示在t这个时间，在x这个点的地方发生了而一个事件。
经过一些简单的运算（确实是简单的运算，详细的不列示了），就得到了洛伦茨变化的公式。
同一个事件对两个参考系——其中一个参考系相对另一个以速度u匀速运动——我们不妨假设分别为(x1 , t1)和(x , t)，它们之间的变换公式如下：
x1 = (x – ut)/√（1-u^2/c^2）;
t1 = (t-ux/c^2)/ √（1-u^2/c^2）.
顺便说一下，显而易见的是，当速度u远远小于光速的时候，u/c和u^2/c^2都近乎等于零。
上述公式就变成了:
x1 = (x – ut);
t1 = t.
也就是速度很小的时候，我们就回到了伽利略变化时代，时间在所有参考系都一样。
也就是说这才是世界更精确的描述方式，之前牛顿体系虽然正确，但是仅仅适用于宏观低速情况。所以当物体的速度接近光速的时候，就需要用上述洛伦茨变化来考虑了。
用上述洛伦茨变化公式来推题主的问题（但是因为物体的速度不能大于或等于光速，所以不妨讨论一个非常非常非常接近光速的列车上的人观察一个相向而行的光），最后得到的光速就还是c,恒定不变。
当然这也是必然的，因为光速不变是公式推导出来的前提，所以这个前提下推出来的公式最后当然又会推出光速不变。
最后再顺便说一下，为什么在这个体系下物体的速度不能大于或等于光速？
这就要用到高中的知识了。
我们看到上面两个公式下面都有一个√（1-u^2/c^2），如果u>c, 那么1-u^2/c^2就小于0，而开根号下一个小于0的数无意义。
所以物体的速度不能大于或等于光速。
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