基于RFID射頻技術(shù)的地鐵車輛段車號識別及定位監(jiān)測方案研究

吳　曉，王孔明，汪　崢，李　艷，段文彬（.中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，四川成都6003；.重慶微標科技股份有限公司，重慶　40）

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基于RFID射頻技術(shù)的地鐵車輛段車號識別及定位監(jiān)測方案研究

吳曉1，王孔明1，汪崢1，李艷1，段文彬2
（1.中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，四川成都610031；2.重慶微標科技股份有限公司，重慶401122）

本文研究基于RFID射頻技術(shù)的地鐵車輛段列車車號識別及定位監(jiān)測系統(tǒng)方案。本系統(tǒng)通過RFID射頻識別和傳感計軸即可穩(wěn)定實時地識別到各進出車輛的身份，同時在調(diào)度平臺上實時顯示每種車輛的運行位置及變化情況，并根據(jù)系統(tǒng)顯示的停車庫停車占用股道情況來進行停車調(diào)度指揮。

射頻識別技術(shù)；地鐵車輛段；車號識別

1　引言

目前國內(nèi)已建成的地鐵車輛段基本采用人工錄入列車停放股道位置和列車車組號的手段，這給車輛段內(nèi)車輛行車調(diào)度和司機派班帶來極大不便。本文研究基于RFID射頻技術(shù)的列車車號識別及定位監(jiān)測系統(tǒng)方案。該方案具有先進性較好、投資成本較小和車輛精確位置跟蹤等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于城軌交通車輛段。

2　現(xiàn)狀分析

（1）信號ATS無法對段內(nèi)列車車組號進行連續(xù)跟蹤，需人工錄入車組號。目前，國內(nèi)地鐵車輛段大都僅配置計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，正線與車輛段通過出入段線設(shè)置轉(zhuǎn)換軌，ATS系統(tǒng)可實現(xiàn)進入正線運營列車車組號的連續(xù)跟蹤顯示功能，但段內(nèi)信號系統(tǒng)則無法跟蹤識別車組號。

（2）列車車組號為人工確認錄入，停放股道需人工綜合檢修和運營復(fù)雜情況綜合確定，準確率較低，易耽誤正線行車計劃，給車輛段內(nèi)車輛行車調(diào)度和司機派班帶來極大不便，需要智能化的列車定位和車號識別來取代人工錄入。

3　RFID系統(tǒng)工作原理及優(yōu)勢

RFID系統(tǒng)由電子標簽、讀寫器和天線三部分組成，是由上位機發(fā)送指令使讀寫器工作，讀寫通過天線發(fā)送射頻信號，電子標簽接收到射頻信號后，轉(zhuǎn)化為電流，供芯片工作，讀出內(nèi)部所儲存的數(shù)據(jù)，經(jīng)調(diào)制后發(fā)送出去；天線接收標簽反饋的信息并送至讀寫器，經(jīng)解調(diào)后還原出標簽數(shù)據(jù)，發(fā)送給上位機進行處理。

圖1　R FI D系統(tǒng)工作原理圖

4　RFID系統(tǒng)在地鐵車輛段車號識別和定位監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)方案

本次研究以某車輛段為例，針對基于RFID的車輛車號識別和定位監(jiān)測系統(tǒng)，從技術(shù)先進性和經(jīng)濟性等方面綜合考慮，研究了間接監(jiān)測方案。

4.1研究范圍

本次研究車輛段承擔(dān)了列車的大修、架修任務(wù)，車輛段內(nèi)設(shè)置運用庫（鏇輪線、停車/列檢線、雙周/三月檢線、定修線、臨修線）、檢修主廠房（列車淋雨試驗線、整備調(diào)試線）、調(diào)機/工程車庫、洗車機庫、輪對和受電弓檢測棚及設(shè)備房、材料線、試車線、牽出線、出入段線等設(shè)備設(shè)施。

4.2方案介紹

本方案在地鐵車輛、調(diào)機、工程車安裝車載電子標簽；在車輛段咽喉區(qū)和道岔區(qū)重要關(guān)鍵的點位安裝車號自動識別系統(tǒng)和計軸判輛系統(tǒng)，分別采集運行車輛的身份、速度、方向及股道位置等信息；在停車庫的每條股道的端頭和中間間隔點位只安裝兩個磁鋼進行計軸判輛，從而判定停車股道是否有車進出。所有數(shù)據(jù)信息匯集到調(diào)度指揮室的系統(tǒng)平臺上，通過識讀進入列車在段內(nèi)運行經(jīng)過的重要關(guān)鍵道岔口，全面掌握所有列車在段內(nèi)的運行位置或所?？康耐＼嚬傻?。

4.3技術(shù)路線和關(guān)鍵技術(shù)

車輛段通往運營正線主要進出的兩條股道上安裝車號自動識別裝置和計軸判輛系統(tǒng)設(shè)備，以實時記錄每列進出車輛段列車的車號身份信息和車輛類型、進出方向、通過時間等信息。

車號識別系統(tǒng)主機 （AEI主機）安放在股道旁的室外機柜，2號、3號磁鋼為計軸判輛磁鋼，其安裝于AEI天線位置所在的同一軌道之間，1號開機磁鋼位于微波天線的前端。

當(dāng)列車軋過1號磁鋼時，磁鋼感應(yīng)后通過鎧裝信號電纜傳給主機提供開機信號使其開始工作，此時天線發(fā)射微波，接收經(jīng)過安裝在列車兩端車廂底部中梁上車輛電子標簽的數(shù)據(jù)并通過射頻電纜傳至AEI主機進行處理。

計軸判輛磁鋼用于判別列車的輛數(shù)及輛序，數(shù)據(jù)同樣通過鎧裝電纜傳送到AEI主機進行處理。數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，主機所顯示車輛信息為輛序、車型、車號等。當(dāng)整列列車通過后，數(shù)據(jù)采集完畢。

每臺AEI主機再通過后端的RS232串口所接專線或網(wǎng)線轉(zhuǎn)光纖把所采集的數(shù)據(jù)報文傳到車輛調(diào)度中心的服務(wù)器中，再對AEI數(shù)據(jù)報文信息進行統(tǒng)計、顯示、存儲等管理；客戶端則可遠程實時查詢相關(guān)進出列車的過車數(shù)據(jù)。

當(dāng)列車、調(diào)機或工程車進入車輛段時，首先經(jīng)過咽喉區(qū)，通過計軸判輛系統(tǒng)判定該列車是運行進入車輛段內(nèi)方向，同時車號識別系統(tǒng)可以獲取該列車的車號等信息，當(dāng)進入到段內(nèi)道岔區(qū)的重要關(guān)鍵點位時，這些點位的車號識別系統(tǒng)和計軸判輛系統(tǒng)可定位該列車的通過股道位置、行進方向及進入的股道區(qū)域；進入這些股道區(qū)域后，最終通過停車股道的計軸系統(tǒng)，判定該列車停靠的停車股道。

停車股道占用邏輯判定為：

當(dāng)列車進入停車庫端頭時通過股道上的計軸判輛磁鋼，即可判定該列車、調(diào)機、工程車等已經(jīng)進入該條股道停靠，此時如果該列車沒有通過此條停車股道中間安置的計軸判輛磁鋼，就表示該列車已經(jīng)在該股道的第一列位停放。示意圖如圖2所示。

圖2　磁鋼布置及列車停放示意圖

如果該列車通過了此條停車股道中間放置的計軸判輛磁鋼，就表示該列車進入到該股道的第二列位停放。示意圖如圖3所示。

圖3　磁鋼布置及列車停放示意圖

相反，當(dāng)列車出庫時，列車駛出停車股道的計軸判輛磁鋼，可判定該列車是出庫方向；當(dāng)該列車行駛到重要關(guān)鍵的道岔口時，可判定其行進方向并識讀車號，從而定位跟蹤該列車在段內(nèi)的運行位置，直到該列車駛出咽喉區(qū)，表示該列車已經(jīng)駛離車輛段。

5　結(jié)論

通過測試表明，基于RFID射頻技術(shù)的地鐵車輛段列車車號識別及定位監(jiān)測系統(tǒng)，具有較高的識別準確率和可靠性。目前，相關(guān)成果已申請1項發(fā)明專利（“城市軌道交通車輛基地車輛身份識別及位置跟蹤管理系統(tǒng)”，申請?zhí)?01410486173.9）、已授權(quán)1項實用新型專利（“城市軌道交通車輛基地車輛身份識別及位置跟蹤管理系統(tǒng)”，專利號ZL201420546722.2）。

［1］夏博光，王衛(wèi)東，王登陽．無線射頻（RFID）技術(shù)在高速檢測列車精確定位中的應(yīng)用［J］．鐵道建筑，2011（10）：102～106．

［2］夏博光．基于RFID技術(shù)的高速綜合檢測列車時空校準系統(tǒng)研究［D］．北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2011．

吳 曉（1982-），女，四川達州人，工程師，研究生，主要從事工程設(shè)計工作。

TP391.4

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2095-2066（2016）19-0203-02

2016-6-20