当前轨道交通系统，尤其是城市的地铁运行都采用列车自动控制（automatic train control，ATC）系统组织行车，ATC实现了列车的自动监视、保护和运行。当ATC系统发生故障时，在故障区段常采用电话闭塞法来组织行车。电话闭塞法是地铁工作人员依照电话闭塞法行车原则，采用打电话和传递路票的方式组织行车。此时列车位置信息完全依靠肉眼（包括视频监视）观测，信息传播依靠电话通信和路票传递，这使得信息获取的准确性及信息传播的实时性都较为低下，再结合可能发生的人工误判，直接影响到行车的安全和效率。因此，基于计算机网络和传感设备，遵循电话闭塞法原则的信息化行车辅助系统便应运而生。

电话闭塞法是地铁相邻两站通过电话联系形式确认闭塞区间空闲，并以发出电话记录号码的方式办理闭塞的一种人工行车组织方法。

1.电话闭塞法基本原理

电话闭塞法是一种固定闭塞，其闭塞区间划分可以是“一站一区间”“两站两区间”或“多站多区间”。相比来说，“一站一区间”划分的区间通过能力高，但容错能力较低，而“两站两区间”划分则是较多地铁公司采用的形式。电话闭塞法的闭塞办理流程是，后方站与前方站电话通信，确认后方站的前方“两站两区间”空闲后，前方站授予后方站发车许可，后方站人员填写路票，并将路票交给司机，司机持路票，根据发车手手势指挥驶入闭塞区间行驶到下一站。系统通过传感设备获取列车位置信息，并在站场图上标示各列车的位置，从而省去了电话确认区间空闲这一流程，此外，车站人员通过本系统控制车站的发车表示器，以发车表示器信号作为区间占用凭证，省去了路票的填写和传递。

2.系统关键部件

对于电话闭塞法来说，计轴传感器、光电传感器和发车表示器是电话闭塞法中不可或缺的部件。

1）计轴传感器

计轴传感器是铁路行业常用的列车位置感应设备，一般为电磁式，传感器在列车车轴经过时触发［66］。计轴传感器的优点是可在较为恶劣的环境中使用，如可适应状态差的道床、生锈的钢轨和潮湿环境。计轴采用两端检测方式，即在区间的两端安装计轴，从而检测区间的占用情况。计轴传感器的安装布局如图5-9所示。计轴传感器与上位机通过串口进行通信，并采用特定的编码报文协议。

图5-9　计轴传感器布局图

2）光电传感器

光电传感器按工作形式可分为对射型和反射型。对射型是指光由发射器射入接收器的工作形式，当有物体挡住光路时，传感器触发。反射型是指光从发射器射出，经物体反射后被接收器接收的工作形式。

在站台轨行区及站间轨行区中，一般采用漫反射型光电传感器采集列车位置信息。传感器安装在隧道壁上，当有列车经过传感器时造成光反射从而触发传感器。对于一个车站而言，在某个行车方向上的站台区和离站台400 m左右的站间区，各安装一个光电传感器，一个站有上行和下行两个行车方向，那么共安装4个光电传感器。当列车即将进站时，会触发站间区传感器，当列车到停车位时则触发站台区传感器。传感器触发有一个防抖动处理，即如果传感器在一段时间内，例如4秒，有80%的时间处于触发状态，那么认为该传感器是被列车触发。硬件具体部署如图5-10所示。

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图5-10　光电传感器布局结构图

光电传感器信号处理机与PC机通信协议中可以采用三个字节作为一个通信帧，前两个字节为数据区，第三个字节为校验值。由于每个传感器的触发状态在数据帧中所对应的二进制位都不一样，所以各传感器同时触发时不会产生冲突。

3）发车表示器

发车表示器是区间闭塞的直接控制者，控制列车的停驶。发车表示器一般可以采用LED显示屏，通过在LED屏上绘制各种图形来表示发车信号。LED显示屏上有两个圆形绘图区，分别为左右绘图区。每个绘图区可显示3种颜色，分别是红、黄、绿。发车表示器一个字节的数据帧后4位是前4位的重复，以此作为一种校验，以增加可靠冗余度［67］。

3.系统指令生成

按照现有的作业流程，在电话闭塞调度命令下发环节，行车调度员会通过调度专用电话向实行电话闭塞区域的所有车站值班员下发相应的调令，值班员在听取后需要进行相应的记录，由行车调度员选取一名值班员进行复诵，双方核对无误后，调度命令下发成功。根据实际经验，在处理突发事件时，无论是行车调度员，还是车站值班员，都会处于异常繁忙的状态，并行业务数量激增。此时值班员通过手动记录调度命令，尤其是内容比较多的调令往往会出现效率不高的情况。从对应关系看，调度员与值班员是一对多的关系，复诵的时候只是选取某一站，接收端调度命令的一致性有潜在的安全隐患。调度命令下发成功必须是在所有车站正常接收调令的前提下才可以成立，无论是其中哪一站出现问题，都会影响最终的行车安全。

目前，人工智能已经可以提供实时的语音识别功能。智能终端可以在行车调度员向值班员口述调度命令时，采集调度员的声频信号，通过语音识别技术将调度命令的音频直接转变为相应的文本文字，并通过智能终端的显示器同时显示给行车调度员与所有接受调令的车站，并记录保存在数据库内。车站值班员在听取调令后，无须手写记录，根据智能终端的显示直接向调度员复诵核对调令的正确性；调度员也可以在值班员复诵的同时，查看智能终端显示的调令内容，从语音与文字两个方面核对值班员复诵的调令。此举可以保证所有车站接收到的调令一致性，避免了错受调令与调令不一致的非安全因素；同时也免去了值班员手动抄写的时间，减小其他并行业务的干扰，大大提升值班员接受调令的效率，缩短实际下发调令的时间，保证行车安全。数据库内的原始语音与文字数据也可以为日后行车分析工作提供支持。同理，行车调度员也可以利用语音识别功能向列车司机下发调度命令。

4.列车运行图的实时生成

当然，启动电话闭塞法之前，行车调度员需通过无线语音调度台和调度专用电话分别向列车司机、车站同时发布启用电话闭塞法行车的调度命令。在按照电话闭塞法组织行车的过程中，车站值班员在接到相邻发车站列车发出的报点后，确认发车进路准备妥当，即向相邻接车站请求闭塞。接车站值班员在检查满足“一站一区间”空闲（接车站站台、发车站与接车站的区间为空闲），即确认本站站台空闲、接车进路准备妥当、前次列车的路票已注销三个条件均具备后，方可同意发车站的闭塞请求。

列车由本站发出后，发车站值班员立即向接车站值班员报告发车时刻，向行车调度员汇报列车到、发时刻。行车调度员按照值班员汇报的列车到发时刻，将有关信息数据录入系统软件，整个过程均可在智能辅助技术的支撑下实现调整后的实时列车运行图。

在实行电话闭塞法组织行车时，列车自动监控系统无法自动生成实际的列车运行图，行车调度员无法实时监控在线列车的运行情况。鉴于此，车站值班员需要向行车调度员汇报列车的到、发时刻，调度员以此为据手工铺画列车运行图，实现对在线列车运行安全的实时监控。在行车密度不断加大的前提下，这种铺画方式有几点弊端：①在列车运行间隔很小、密度很大的情况下，值班员汇报列车到、发时刻的频率会很高，此时调度专用电话通常会处于一直占用状态，影响其他业务的汇报；②当遇到电话闭塞区域有两列及以上电客车同时出站时，会出现两站及以上的值班员同时汇报到、发时刻，行车调度员只能按照电话接入的先后顺序令所有车站排队报点，依次铺画运行图，此时若发生车站错误办理闭塞且处于排队状态，则行车调度员无法及时对列车的运行进行监督，延误发现车站错误办理闭塞的时机，极易发生行车事故；③需要一名行车调度员自始至终铺画列车运行图，很难进行其他行车业务的办理，大大降低了行车指挥的效率。

近些年，随着计算机软件算法的不断发展，人工智能已经可以根据人工输入的数据辅助人们完成图、表等平面数据的制作。电话闭塞启动之后，车站值班员在车站的智能终端输入本站站名、已发列车的车次号以及到、发时刻，智能系统将输入数据，根据画图程序转化为横坐标为时间、纵坐标为车站的列车运行图，并在行车调度员的显示终端进行显示。此智能终端不依赖信号系统的接口，只需要人工输入车站站名及列车的到、发时刻，自动实时生成实际的列车运行图。此类智能系统允许所有车站同时输入列车运行图所需的数据，无须排队等待，系统根据输入数据可以在运行图上显示所有列次列车的实际运行轨迹；行车调度员可以查看所有列车的实际运行轨迹，消除了时间上的延迟，有助于第一时间发现潜在的行车隐患，极大地提升了行车安全。车站值班员无须通过调度专用电话向行车调度员汇报列车的到、发时刻，大大降低了调度专用电话的占用率；行车调度员可以同时进行其他行车业务，提高了指挥效率。

5.提升电话闭塞法作业安全

电话闭塞法行车作为一种应急的降级运行方式，在实际应用中存在着很大的人为安全隐患。国内外都曾发生过在采取电话闭塞法后发生严重行车事故的悲惨案例。在传统电话闭塞法流程中引入人工智能，可以消除人为因素造成的安全隐患：辅助行车调度员准确、快速地下发调令，确保车站接受调令的一致性，防止错误接受调令引起的行车事故；减少人工铺画的延迟，及时对列车进行监控，防止车站错误办理闭塞而引发的行车事故［68］。