基于射频识别技术的西安地铁电话闭塞法

基于射频识别技术的西安地铁电话闭塞法

研究

李琦1   鲁丽莉2

（西安市轨道交通集团有限公司运营分公司 陕西省西安市 710016）

摘  要：当列车自动控制系统故障时，故障区段需采用电话闭塞法。电话闭塞法是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人工观测，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，再加上人员失误带来的风险，直接影响到行车的安全和效率。本文以西安地铁为例，提出基于射频识别技术的电话闭塞法，提高电话闭塞法在实施过程中的安全性和效率。

关键词：电话闭塞法；射频识别技术；安全；效率。

引言

电话闭塞法是人工办理闭塞的一种方法，是车站之间或车站与车辆段（停车场）之间以电话记录号作为确认闭塞区间空闲的凭证，填写路票交付司机，利用路票作为列车占用区间的凭证，以值班员及以上（或指定胜任人员）的发车手信号作为发车凭证的一种行车方法[1]。由此看来，电话闭塞法的闭塞办理依据仅仅是通过电话通信和路票信息推理而来，因而电话闭塞法容不得半点差错。但在实施过程中，受人员业务等因素容易出现误判和违规等情况，导致事故的发生。因此，提高传统意义的电话闭塞法安全性意义重大，本文基于射频识别技术为电话闭塞法增加一道安全屏障，且提升行车效率。

1.电话闭塞法现状

1.1西安地铁电话闭塞法事故

2012年5月31日8时至11时地铁二号线信号系统先后发生两次电源瞬间停电，导致市图书馆站信号联锁、计轴、DCS骨干网络、ATS/LCW工作站、ATS后备服务器等信号系统设备相继发生故障，行调随即发布南稍门站至北客站间改用电话闭塞法组织行车的调度命令。在执行电话闭塞法行车过程中，钟楼站盲目臆断，不办理行车手续发出列车，构成责任险性事件B。北大街在未确认闭塞区间空闲的情况下，盲目办理接入列车手续，使列车开往占用的闭塞区间，构成责任险性事件B。

1.2其他地铁电话闭塞法事故

2011年9月27日，上海地铁10号线新天地集中站因施工造成失电，导致 ATS列车自动监控系统的监视面板断电黑屏。经调度核实此时10号线交通大学至南京东路站有6辆列车在运行。行调命令1016号列车减速行驶至老西门站并待命。后调度员进行列车定位后，发布命令，交通大学站至南京东站上下行实施电话闭塞法行车。随后1005号列车持路票从豫园站出发驶向老西门站，发现前方停留的1016号列车后紧急制动，但未能完全停止仍以30公里的时速与1016号列车追尾碰撞。事后调查得出事故原因有以下两个：行车调度员在未确定故障行车区间所有列车位置的情况下违规发布采用电话闭塞法组织行车命令，在未能得知所有列车位置信息的情况下采取电话闭塞法无间断接发车，是严重违规行为；接车站值班员在未严格确认行车区间是否空闲的情况下，违规同意发车站的电话闭塞请求，直接导致1005号列车和1016号列车追尾碰撞。后经调查认为，“9.27”事故是一起严重的责任事故。

通过上述分析，可得出传统意义上的电话闭塞法实施存在两个重要的难点：一是故障时，如何在第一时间获取故障区域所有列车的位置信息；二是办理闭塞时，行车区间缺乏任何的监视设备，列车位置信息仅凭人工观测，安全性因人员业务差异无法得到保障。

1.3西安地铁电话闭塞法流程

1.3.1主要流程

西安地铁电话闭塞法的流程如图1.1所示。

图1.1西安地铁电话闭塞法流程图

1.3.2西安地铁路票传递用时

表1 西安地铁路票传递时间

如表1-1所示，目前西安地铁电话闭塞法信息传播依靠电话通信和路票传递，信息获取的实时性和准确性都较为低下。结合案例，本次主要对易发生事故的组织进站、接发列车（办理闭塞）两个关键点进行优化，提高电话闭塞法的安全和效率。

2.关键技术

2.1射频识别技术概念

RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境[2]。其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID技术可识别高速运动物体，操作快捷方便。基本的无线射频识别系统由电子标签(Tag)和读写器(Reader)及相应的应用支撑软件三部分组成。

2.2射频识别技术特点

RFID利用射频方式进行非接触双向通信，从而实现对物体的识别并将采集到的相关信息数据通过无线技术远程进行传输[3]。RFID通过射频信号使用户可以自动识别目标对象，无需可见光源，读写器在一定距离范围内可以从任意方向实现卡片的操作。它具有穿透性，以透过外部材料直接读取数据。利用这项技术能够同时处理多个射频标签，适用于批量识别场合并对RFID 标签所附着的物体进行追踪定位，提供位置信息。同时具有抗污染、读取距离远、信息量大的特点。其在地铁隧道中使用拥有特殊的优势。

2.3射频识别技术工作原理

阅读器将要发送的信息，经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，进入阅读器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码和解密，然后对命令请求、密码和权限等进行判断。

2.4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。发车表示器可以采用LED显示屏，分为左右，通过在LED 屏上显示2种颜色（红、绿）来表示发车信号。

2.5计数器

计数器就是实现运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成。

3.方案设计

3.1总体方案

目前，西安地铁电话闭塞法采用效率较高的“一站一区间”模式，本次设计按照“一站一区间”，如图3.1所示为基于射频识别技术的电话闭塞法总体方案设计框图。

图3.1 基于射频识别技术的电话闭塞法总体方案设计框图

从图中可以看出，整个系统结构主要可以划分为携带电子标签的列车、安装射频识别阅读器和发车表示器的车站、实现数据信息传输的计算机和用于列车数量统计的计数器。电子标签安装于列车，向外发射位置信息。射频识别阅读器安装于车站（端门处），用于读取电子标签向外发射的数据信息。计算机通过数据分析，向发车表示器下发列车到达、离开情况，同时向位于OCC的计数器传输列车数量。

3.2 基本原理

为了掌握列车位置，需在列车上安装电子标签，每个列车的电子标签向外发射数据信息，信息包含的内容有位置、时间、列车车次号。当列车运行至安装有射频识别阅读器的车站A时，车站A读取电子标签发射的数据信息，然后将信息传输至计算机，经过计算机分析，读取到电子标签的车站A的发车表示器左区域（接车）显示红色（未读取到电子标签时显示绿色）、右区域（发车）显示绿色（未读取到电子标签时显示红色，收到前方车站的反馈时显示绿色），当列车运行至车站B时读取到电子标签的车站B将信息传输至计算机，车站B的发车表示器左区域（接车）显示红色。同时，计算机向车站A发车表示器下达右区域显示绿色，依次类推。另外，通过计数器统计列车数量。

3.3西安地铁电话闭塞法优化

3.3.1组织进站优化

目前，西安地铁电话闭塞法将停在区间的列车组织至车站时，行调与司机、车站核对列车位置，车站内行值与站台岗核对列车位置。列车调整至站台后，车站内行值与站台岗再次核对列车位置。此环节完全依赖于人工反复观测和标记，反复观测用时较长，人员标记安全性低。

基于射频识别技术的电话闭塞法，具备列车在车站定位和数量统计功能，行调与司机核对列车位置，行调根据计数和人工核对可知多少列列车需调整，列车调整至站台后，计数与当日上线列车数量一致反应列车全部调整至站台。此环节，免去了车站核对环节，且通过计数功能保障了安全性。

3.3.2接发列车（办理闭塞）优化

目前，西安地铁电话闭塞法接发列车主要是通过办理闭塞来实现，车站首先向前方站请求闭塞，在线路空闲的情况下前方站同意闭塞，在此过程中还需填写《行车日志》、路票。此环节请求、同意闭塞是凭人工观测列车位置信息来实现，安全性因人员业务差异无法得到保障。同时，路票的填写、核对、递送耗时较长。

基于射频识别技术的电话闭塞法，以发车表示器显示作为区间占用凭证，省去了路票的填写、核对、递送，大大提高了行车效率。同时，通过系统自动准确定位实现了列车位置观测。车站凭借发车表示器右区域（发车）显示（绿色）向前方站请求闭塞，前方站只要确认发车表示器左区域（接车）显示（绿色）即可同意闭塞，在此过程中还需填写《行车日志》，进一步卡控列车运行动态，确保行车安全万无一失。

4.结束语

随着城市轨道交通的发展，信号系统的智能化和安全性不断提升，但仍会因检修不到位、系统自身设计等原因导致突发故障，故障后被迫人工行车时，行车组织变得困难和不安全。目前人工行车的实践机会极少，虽然可以通过演练来模拟练习，但模拟不管是从可提供的列车数量、乘客服务等均与实际无法比拟。为了提高人工行车的安全性和效率，有必要借助相对简易的技术来辅助电话闭塞法。目前射频识别技术广泛应用于车辆定位，但在排队逻辑关系上相关文献较少。加之时间仓促，本文提出的基于射频识别技术的电话闭塞法，只有列车在站台时（右区域显示绿色）方可向前方站依次请求闭塞，不可在本站无列车时（右区域显示红色）提前请求闭塞，导致在效率上有一定的降低，但远远高于人工行车效率。进一步优化发车、接车信号逻辑关系，是今后需要完善的地方。

参考文献

[1]王立松,叶伟勇,邵海平.城市轨道交通电话闭塞法行车把关系统设计与开发[J].城市轨道交通研究,2021,24(01):186-190.

[2]植添强.城市轨道交通电话闭塞法行车组织优化[J].科技经济导刊,2016(15):108-109.

[3]付强,王丹.城市轨道交通电话闭塞法风险与改进[J].交通科技与经济,2014,16(03):38-40.

— 1 —