城市軌道交通電話閉塞法行車把關系統設計與開發*

王立松 葉偉勇 邵海平

（南京鐵道職業技術學院運輸管理學院，210031，南京∥第一作者，副教授）

在城市軌道交通正常運營情況下，司機根據地面信號或有關車載設備的顯示操控列車運行，或由自動駕駛系統根據信號設備提供的信息操控列車自動運行。但當地面信號設備大面積故障或停電的情況下，列車將無法獲得信號設備提供的信息，從而無法正常運行。此時，為了不中斷行車，必須通過人工控制采用電話閉塞法組織列車運行。然而，電話閉塞法行車完全依賴人的行為，安全隱患大。因此，研究一種城市軌道電話閉塞法行車把關系統，對在辦理電話閉塞法行車的人員提供決策支持和監督就顯得十分必要。

1 電話閉塞法行車的風險因素分析

1.1 作業人員職業素質難以達到要求而產生的風險

電話閉塞法是當基本閉塞設備故障不能使用時由車站行車值班員以站間行車電話記錄的方式辦理閉塞的行車方法［1］。其核心是“用人代替設備”來保證安全行車，對人的心理、技能及企業管理水平要求很高。人的疏失往往很難避免。以我國鐵路為例，80%的行車事故是人為因素造成的［2］。同時，由于人的局限性，若超過職業應力限度去執行某一具體任務時，差錯的概率也會上升［3］。由于我國城市軌道交通發展迅猛，近三年我國城市軌道交通企業新員工招聘人數的年增長率達到35%［4］，人才培養及管理都難以跟上。這更增加了城市軌道交通在辦理電話閉塞法行車時發生事故的風險。在城市軌道交通中，列車經常在地下運行，載客多則上千人，一旦發生事故，其性質后果往往十分嚴重。為了保證安全，部分城市軌道交通企業建立了嚴格辦理電話閉塞法行車時“人盯人”的把關制度。所謂把關制度，就是行車值班員在辦理電話閉塞法行車時，由車站值班領導在一旁監督［5］。但這些做法最終都無法擺脫完全依賴人的素質。

1.2 監督把關手段落后產生的風險

目前，我國鐵路在辦理非正常接發列車作業時是通過填劃有車站示意圖的占線板（部分車站已使用電子占線板）和勾劃《非正常接發列車作業程序控制表》來監督提醒作業人員辦理各項作業。而城市軌道交通監督提醒作業人員辦理電話閉塞法行車的工具和方法僅僅是通過填寫電話閉塞《行車日志》（見圖1）中作業項目進行的。作業人員要掌握作業項目之間的邏輯關系，通過做一項、在行車日志中填寫一項的辦法來操作。部分企業配備了占線板，通過移動和擺放卡片的方式來確認列車的位置和作業進程。

圖1 某地鐵公司電話閉塞法行車日志填寫內容

采用以上方法監督提醒作業人員存在以下問題：

1）由于站間距離和車站配線上的差異，電話閉塞法行車空間間隔有“兩站兩區間”“一站兩區間”和“一站一區間”，與鐵路電話閉塞法行車只有一個區間有很大區別。鐵路一趟列車電話閉塞作業項目基本上是順序作業，相鄰兩趟列車之間的作業項目制約關系簡單。雙線除首趟列車外，前次列車開通區間即是后續列車同意閉塞。而對于城市軌道交通，在辦理“兩站兩區間”和“一站兩區間”電話閉塞時開通區間和同意閉塞之間有本質的區別，導致同方向兩相鄰列車中的電話閉塞作業項目間存在較為復雜的制約關系。而這種制約關系無法用行車日志這種表格的方式反映出來，只能靠作業人員人工去控制。由于城市軌道交通線路行車密度高，作業人員有時要同時辦理四趟列車作業，這無疑增加了安全風險。

2）行車日志中填寫的內容是列車的到發時刻和收發的電話記錄號碼，不能呈現電話閉塞準備進路、空間間隔確認和開通區間條件等關鍵作業事項及邏輯關系。目前，在防止電話閉塞錯辦方面均未提供有效的監督和把關工具。由于沒有了控制臺監控，行車日志直觀性又差，部分企業給操作人員或把關人員提供了人工占線板。但這增加了工作強度，操作起來比較困難，且同一列車作業項目及同方向相鄰兩趟列車作業項之間的制約關系還是要人工把握，故其對錯辦預防效果仍然較差［6］。

3）作業人員邊作業邊手工填寫行車日志，分散了注意力，在行車密度較高的情況下及易導致作業忙中出錯。故有關人員作業中違章、事后補填行車日志的現象并不少見，在安全管理方面存在明顯漏洞。

1.3 管理難度大產生的風險

為了確保辦理電話閉塞法行車時的安全，必須建立嚴格而又完備的電話閉塞法行車的規章制度和作業標準，并組織所有參與作業的員工進行嚴格的培訓和考核，使每位員工能隨時按照規章制度和作業標準辦理電話閉塞法行車。然而，這種高標準的要求在實際工作中很難做到，主要原因如下：

1）電話閉塞法行車涉及員工較多，而員工參加工作的時間有長有短，工作經驗、責任心、學習能力、心理和身體狀況等都會存在明顯的個體差異。

2）辦理電話閉塞法行車需要的是操作能力，需要經常不斷的操作訓練才能掌握并保持該項能力，而不是通過簡單背誦規章、回答理論考核試卷就能獲得該項能力。

3）電話閉塞法行車屬于設備突發故障下的應急處置范疇，雖然要求有關人員必須嚴格掌握，但平時卻較少用到。故學習訓練流于形式和存有僥幸心理人不在少數。從時間和精力上看，對于大范圍、不間斷的訓練工作，管理者和員工都難以持之以恒。

由于以上原因，有研究者提出開發基于計算機網絡的電話閉塞法行車輔助系統，輔助并逐步代替作業人員操作［7-8］。但因這類研究思路脫離了電話閉塞法行車的基本原則，有可能導致作業人員技能缺失，失去最后一道人工保障，反而增加安全風險。加之其投入維護成本高，可靠性難以保證等原因一直未被城市軌道交通企業采用。

2 電話閉塞法行車把關系統設計目標與思路

2.1 設計目標

1）能夠及時提醒操作者嚴格執行電話閉塞作業標準，注意操作流程，即哪些作業項目可以辦理，哪些作業項目不能辦理。但在關鍵作業上系統只提醒把關，不代替人工操作。

2）能夠根據電話閉塞作業項目辦理進程，及時判定上下行相鄰區間和站臺線路的占用情況，減少因控制臺故障帶來的影響。

3）要能夠實現電子行車日志功能，即能夠根據操作者項目的確認自動填寫行車日志，并后臺保存，以減輕操作者的工作壓力。

2.2 設計思路

針對目前填寫行車日志或利用占線板進行監督存在的問題，本項設計提出利用計算機或移動終端，通過窗口圖形界面操作來監督、提醒操作人員按標準程序辦理電話閉塞法行車。具體做法如下：

1）將車站的示意圖顯示在屏幕上。從示意圖上可以看到車站的類型、線路道岔的布局、站臺的位置等基本情況。

2）將辦理的列車用帶有方向的圖片放在線路上。列車圖片上可以輸入車次，圖片的邊框和填充色可以根據電話閉塞辦理的狀態顯示不同的顏色。列車圖片能隨著電話閉塞作業項目的辦理和確認進程在站內和區間自動移動。

3）將辦理電話閉塞或人工折返的作業項目按作業順序和列車運行方向的要求置于線路上。列車運行前方出現的每個作業項目都是該列車運行的必要條件，必須操作完畢并點擊確認后列車方可運行。每個作業項目能根據作業順序和邏輯關系依次出現并顯示不同的顏色來提醒操作者注意操作流程。操作者的操作原則是“綠色可以做，紅色不可做，做后要確認”。

4）將作業中每一項目的確認時間和收發的電話記錄號碼按方向記錄在電子行車日志上。電子行車日志按上下行方向分別置于列車運行方向的上方和下方。每一方向的行車日志包含每趟列車的到達、出發或折返的所有作業項目。除車次、電話記錄號碼和附注外，作業項目中的時間是作業人員確認時由系統自動根據系統時間輸入。行車日志數據后臺保存，可打印備查。

某中間站辦理“兩站兩區間”電話閉塞法行車窗口界面布局如圖2 所示。折返站窗口界面布局原理與中間站相同。

圖2 中間站“兩站兩區間”電話閉塞法行車窗口界面示例

3 電話閉塞法行車把關系統把控流程

3.1 電話閉塞法行車的規章依據

為規范作業人員辦理電話閉塞法行車，各軌道交通企業均建立了嚴格的規章制度。常見的規章制度和作業標準有《行車組織規則》《非正常接發列車作業指導書》和《電話閉塞法接發車作業標準》等。系統梳理涉及辦理電話閉塞法行車的規章制度和作業標準對設計的科學性和實用性至關重要。

1）《行車組織規則》。一般是分線別進行編制的，是運營管理、行車組織的指導性文件。《行車組織規則》不僅規定了電話閉塞法行車的時機、行車憑證、報點要求、車站同意閉塞的條件、進路準備與折返等基本要求，還規定了列車定位、確認區間空閑、發布命令、同意閉塞、辦理路票和交付路票發車的作業程序要求［9］。

2）《非正常接發列車作業指導書》。是《行車組織規則》中有關非正常接發列車規定的進一步細化，便于車站作業人員理解并操作。辦理電話閉塞法行車時車站有關作業人員必須嚴格遵守［10］。

3）《電話閉塞法接發列車作業標準》。是通過表格的方式將作業的崗位分工、作業流程、作業內容和用語按照有關規章的規定進行進一步細化，直觀地呈現給作業人員，更有利于規范作業，保證行車安全。

3.2 車站基本信息設置

1）車站類型。按辦理行車作業內容的不同分為中間站和折返站。中間站和折返站在承認閉塞的條件和辦理作業項目上存在明顯的差異。

2）車站線路布置。中間站線路布置主要考慮的是渡線和存車線布置，因為其關系到電話閉塞時準備進路作業項目。折返站線路布置主要考慮站后折返還是站前折返，因為這對作業項目流程和布局會產生影響。考慮到電話閉塞法行車系統的通用性，系統設計了常見車站圖形庫供操作者選擇。特殊站型可根據用戶需求臨時增加。

3）行車間隔。是辦理電話閉塞法行車時列車與列車之間的最小空間間隔，是車站承認閉塞的必要前提條件。根據不同線路的特點和運營要求，目前辦理電話閉塞法行車時的行車間隔分為“兩站兩區間”“一站兩區間”和“一站一區間”三種［11］。但對于特定的線路是由該線路的《行車組織規則》規定，該線路采用何種行車間隔是相對固定的。

車站的基本信息在較長時間內是不會發生變化的，故每次更改設置后系統會自動保存。辦理電話閉塞法行車系統設置窗口如圖3 所示。通過窗口操作可以輸入站名、選擇站型和電話閉塞空間間隔等。

圖3 辦理電話閉塞法行車系統設置窗口設計

3.3 系統運行前相關條件確認

辦理電話閉塞前必須先對列車進行定位，并確認有關鍵事項：①確認區間空閑；②確認車站站臺有無列車停靠；③確認調度員發布改按電話閉塞法行車的調度命令［12］。在未確認區間空閑的情況下，調度員不得發布調度命令改按電話閉塞法組織行車。某中間站改按電話閉塞法行車前需確認的條件及界面如圖4 所示。

3.4 分析作業項目間邏輯關系

根據辦理電話閉塞法行車的規章制度和作業標準，確定各項目出現和消失的前置條件及項目框顯示的顏色。具體必須滿足以下要求：

1）一次接車或發車作業項目必須按規章和標準規定的前置條件和作業程序的順序出現。

2）可以辦理作業的項目顯示為綠色；因發車項目未辦理導致接車作業項目不能滿足辦理作業的條件時，接車作業項目顯示為紅色，用來提示操作人員禁止辦理此項作業；條件滿足后顯示紅色的禁止辦理作業項目會自動變為綠色。

3）顯示為綠色的作業項目辦理完作業并點擊確認后自動消失；顯示為紅色的作業項目禁止辦理并無法點擊確認。

某中間站兩端均改電話閉塞，站臺無列車占用條件下按“兩站兩區間”間隔行車時接車作業項目作業程序、確認前置條件及顯示要求如圖5 所示。

圖4 某中間站改按電話閉塞法行車條件確認界面

圖5 某中間站兩端改電話閉塞接車確認流程

4 結語

現有的辦理和監督電話閉塞法行車的方法過度依賴人的業務素質，無明顯有效技術監督手段。而城市軌道交通電話閉塞法行車把關系統充分利用了現代計算機的運算和豐富的顯示功能，將電話閉塞的作業項目、作業流程和關鍵事項通過窗口操作系統顯示在電腦或移動終端的屏幕上，監督并提醒作業人員辦理作業，降低了對人的業務素質的依賴，減輕了作業人員非正常作業時心理壓力，規范了操作人員的作業流程，進一步保證了行車安全。同時也為管理者提供了科學而有效的管理工具。