RFID在鐵路集裝箱場(chǎng)站中的應(yīng)用

王 平，秦鳴夏（.江蘇運(yùn)聯(lián)信息股份有限公司江蘇 南京 20023；2．上海鐵路局 上海 20007）

RFID在鐵路集裝箱場(chǎng)站中的應(yīng)用

王 平1，2，秦鳴夏1
（1.江蘇運(yùn)聯(lián)信息股份有限公司江蘇 南京 210023；2．上海鐵路局 上海 200071）

鐵路集裝箱運(yùn)輸中往往存在著信息采集不全、貨物追蹤不實(shí)時(shí)等問題?；趯?shí)現(xiàn)自動(dòng)采集集裝箱信息、綁定車箱序列、提高集裝箱場(chǎng)站作業(yè)效率的目的，采用RFID電子標(biāo)簽技術(shù)應(yīng)用在鐵路集裝箱作業(yè)中，通過電子讀寫器和手持終端掃描集裝箱電子標(biāo)簽，從而獲取箱號(hào)以及貨物信息，在集裝車車皮進(jìn)出場(chǎng)站時(shí)采集的數(shù)據(jù)可以與車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)數(shù)據(jù)匹配加工出車箱關(guān)聯(lián)序列，在集裝箱裝卸車和裝拆箱時(shí)通過手持終端即可對(duì)貨物信息進(jìn)行讀取和更新。通過RFID的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了鐵路集裝箱場(chǎng)站中的集裝箱、貨物和作業(yè)人的緊密關(guān)聯(lián)，為建設(shè)以物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和管理為基礎(chǔ)的集裝箱場(chǎng)站管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)保障。

RFID；電子標(biāo)簽；集裝箱；讀寫器

RFID即無線射頻識(shí)別技術(shù)，俗稱電子標(biāo)簽。其利用射頻信號(hào)與空間耦合、傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)物的自動(dòng)識(shí)別，具有很強(qiáng)的抗干擾、適應(yīng)惡劣環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)普遍在全球識(shí)別技術(shù)應(yīng)用中推廣開來。隨著鐵路集裝箱運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，集裝箱運(yùn)輸在鐵路物流中的地位日趨凸顯，因具備高效益、高效率、高協(xié)作的特點(diǎn)［1］，在給貨主帶來便利的同時(shí)，鐵路集裝箱的信息化管理也面臨著更高的要求。在運(yùn)輸過程中，集裝箱是通過它的唯一標(biāo)識(shí)箱號(hào)來識(shí)別的，集裝箱的交接同樣是以箱號(hào)為準(zhǔn)，但是人工采集數(shù)據(jù)一般有35％是不準(zhǔn)確或不實(shí)時(shí)的，而采用圖像識(shí)別的方式進(jìn)行監(jiān)管，則需要4至5臺(tái)攝像頭同時(shí)拍攝，不僅成本高、易受到惡劣天氣影響，而且識(shí)別率僅達(dá)80％—90％［2］。因此，RFID在鐵路集裝箱中的應(yīng)用是很有必要的，在集裝車車輛進(jìn)出場(chǎng)、裝卸車以及裝拆箱中都能夠發(fā)揮巨大優(yōu)勢(shì)。

1　RFID的安裝和讀取

RFID在集裝箱上的安裝需要滿足讀寫器識(shí)別、手持終端識(shí)別以及正面吊識(shí)別的要求，本著節(jié)約成本、方便高效的原則，集裝箱的電子標(biāo)簽全部采用無緣標(biāo)簽。如圖1所示，集裝箱上安裝的電子標(biāo)簽有一個(gè)主標(biāo)、兩個(gè)輔標(biāo)和一個(gè)門標(biāo)。

圖1　集裝箱電子標(biāo)簽安裝示意圖

主標(biāo)（上行）：火車出（進(jìn)）場(chǎng)時(shí)識(shí)別集裝箱信息。

輔標(biāo)（下行）：火車進(jìn)（出）場(chǎng)時(shí)識(shí)別集裝箱信息。

輔標(biāo)（頂部）：火車進(jìn)出場(chǎng)時(shí)，如果側(cè)面標(biāo)簽無效或者遇到敞車運(yùn)輸集裝箱的情況，掃描頂部輔標(biāo)識(shí)別集裝箱信息。

門標(biāo)（箱門）：在裝拆箱時(shí)用手持終端識(shí)別集裝箱信息。

在鐵路集裝箱場(chǎng)站中，讀取電子標(biāo)簽的媒介有電子讀寫器和手持式閱讀器。電子讀寫器分別安裝在集裝箱正面吊的吊臂上和場(chǎng)站鐵路專用線的道口邊上，分別在裝卸集裝箱、集裝箱進(jìn)出場(chǎng)時(shí)識(shí)別標(biāo)簽，手持式閱讀器一般嵌套在手持終端設(shè)備中，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員裝拆箱時(shí)掃描箱頂部標(biāo)簽確認(rèn)箱信息和貨信息。這兩種標(biāo)簽讀寫器的具體應(yīng)用表現(xiàn)在：

吊車從火車上抓取集裝箱時(shí)，吊臂上安裝的RFID讀寫器將會(huì)自動(dòng)感應(yīng)識(shí)別所抓取的集裝箱電子標(biāo)簽，并且自動(dòng)上傳到后臺(tái)。同理，卸載集裝箱時(shí)，吊臂上的RFID讀寫器也會(huì)將所卸載的集裝箱電子標(biāo)簽信息采集，和系統(tǒng)指定的箱位號(hào)對(duì)應(yīng)并確認(rèn)卸貨箱位，并且自動(dòng)上傳到后臺(tái)。

工作人員可以采用RFID手持式讀寫器可以對(duì)集裝箱上的RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行讀取，然后通過該閱讀器上的無線發(fā)射模塊（WIFI、GPRS、3G網(wǎng)絡(luò)等）把標(biāo)簽信息傳送至后臺(tái)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，形成盤點(diǎn)報(bào)表，系統(tǒng)自動(dòng)給出誤差信息。

2　利用RFID對(duì)鐵路箱的管理應(yīng)用

2.1火車進(jìn)出

在鐵路集裝箱場(chǎng)站中，集裝箱的火車運(yùn)輸一般都是以平板車為主，也有部分敞車運(yùn)輸。如圖2所示，在場(chǎng)站鐵路專用線的道口兩側(cè)分別安裝電子讀寫器，電子讀寫器與水平面角度大概為75度且向鐵路內(nèi)側(cè)傾斜，兩個(gè)讀寫器主要以識(shí)別主標(biāo)和側(cè)面的輔標(biāo)信息為主，當(dāng)遇到敞車時(shí)，主標(biāo)和側(cè)面的輔標(biāo)無法讀取，則通過頂部的輔標(biāo)來識(shí)別箱號(hào)。車輛編組經(jīng)過的同時(shí)，電子讀寫器就將車輛編組上的集裝箱號(hào)及其序列記錄下來，通過與ATIS車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)保存的車號(hào)編組進(jìn)行匹配，就可以得出車箱關(guān)聯(lián)關(guān)系，定位出每輛車皮上的集裝箱號(hào)。該車箱匹配方案具體應(yīng)用在場(chǎng)站的接發(fā)車作業(yè)中表現(xiàn)為：

圖2　集裝箱火車進(jìn)出場(chǎng)標(biāo)簽識(shí)別示意圖

當(dāng)一趟列車駛向場(chǎng)站時(shí)，通過進(jìn)出場(chǎng)站鐵道口處安裝的鐵路車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)可將列車的行駛方向與車皮號(hào)及序列讀出并上傳至服務(wù)器［3］。同時(shí)場(chǎng)站信息管理系統(tǒng)會(huì)發(fā)出提示，告知操作人員有列車進(jìn)場(chǎng)，同時(shí)將車皮號(hào)、車皮序列、車箱貨對(duì)應(yīng)關(guān)系以及場(chǎng)圖信息通過場(chǎng)站系統(tǒng)進(jìn)行整合加工，制作出初步的卸車計(jì)劃展示給操作人員供其修改，無需操作人員前往現(xiàn)場(chǎng)抄錄車皮號(hào)及序列信息，再回到辦公室根據(jù)場(chǎng)圖查詢箱貨信息來制定卸車計(jì)劃。不僅能夠起到提前提示的功能還縮短了場(chǎng)站的接車反應(yīng)時(shí)間，大大縮短了卸車操作的耗時(shí)，提高了工作效率。

當(dāng)一列集裝箱車皮裝車完畢后，列車將駛出場(chǎng)站，通過進(jìn)出場(chǎng)站鐵道口處安裝的鐵路車號(hào)識(shí)別器可將列車的行駛方向與車皮號(hào)及序列讀出并上傳服務(wù)器，場(chǎng)站系統(tǒng)將此數(shù)據(jù)與裝車時(shí)設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，自動(dòng)生成發(fā)車單。無需工作人員手工制作發(fā)車單，有效規(guī)避發(fā)車單錯(cuò)誤的同時(shí)也避免了因遺忘制作發(fā)車單導(dǎo)致后續(xù)操作無法進(jìn)行的情況發(fā)生。

2.2集裝箱裝卸車

操作人員需先對(duì)將要進(jìn)行集裝箱裝車操作的車皮或鐵軌進(jìn)行路線、裝車方向以及車箱對(duì)應(yīng)關(guān)系等等設(shè)定來制作裝車計(jì)劃［4］。此時(shí)配備在吊車駕駛室內(nèi)的手持機(jī)會(huì)接收到該裝車計(jì)劃，司機(jī)可根據(jù)計(jì)劃開始裝車操作。當(dāng)龍門吊或正面吊準(zhǔn)備吊起集裝箱時(shí)，安裝在吊車上的RFID電子標(biāo)簽讀寫器會(huì)讀取集裝箱上安裝的主標(biāo)或側(cè)標(biāo)，并將車號(hào)與箱號(hào)以及標(biāo)簽中保存的貨物信息在手持機(jī)界面上展示給操作人員，如果該電子標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的運(yùn)輸模式與計(jì)劃中操作人員設(shè)定的運(yùn)輸模式不符，則系統(tǒng)將會(huì)給予提示，此時(shí)系統(tǒng)操作人員與吊車司機(jī)可及時(shí)溝通，徹底避免發(fā)錯(cuò)箱情況的發(fā)生。當(dāng)裝車操作完成后，吊車司機(jī)在手持機(jī)上操作即可生成裝車?yán)碡泦?。整個(gè)過程現(xiàn)場(chǎng)除了吊車司機(jī)外，不需其他人員接近作業(yè)地點(diǎn)，以RFID標(biāo)簽和正面吊讀寫器為信息媒介，將作業(yè)人員、貨、箱的信息貫穿起來，不僅提高了作業(yè)效率也最大程度的保證了員工的安全。

操作人員完成卸車計(jì)劃后，選擇一下卸車的作業(yè)方向，配備在現(xiàn)場(chǎng)吊車駕駛室內(nèi)的手持機(jī)即可接收到該卸車計(jì)劃。當(dāng)?shù)踯囬_始進(jìn)行卸車操作時(shí)，安裝在吊車上的電子標(biāo)簽讀寫器會(huì)讀取集裝箱上安裝的電子標(biāo)簽，吊車司機(jī)完成卸車操作后只需點(diǎn)擊確認(rèn)即可自動(dòng)生成卸車?yán)碡泦巍?/p>

通過利用RFID來輔助管理集裝箱裝卸車作業(yè)，在作業(yè)效率、準(zhǔn)確性和安全性上都有所改善。之前需要一名調(diào)度指揮在裝卸場(chǎng)記錄裝車箱號(hào)、車皮號(hào)，記錄完之后需要到電腦或手持終端輸入理貨單，現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)不需要調(diào)度，司機(jī)只要根據(jù)車載電腦的指示作業(yè)，同時(shí)裝車時(shí)無需任何人記錄箱號(hào)車皮號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)生成電子理貨單；之前人工記錄箱號(hào)、車皮號(hào)容易出錯(cuò)，當(dāng)裝錯(cuò)箱時(shí)不能實(shí)時(shí)提醒，現(xiàn)在電子識(shí)別錯(cuò)誤率低，當(dāng)卸錯(cuò)集裝箱時(shí)，實(shí)時(shí)掃描到箱號(hào)并和計(jì)劃比對(duì)發(fā)現(xiàn)有誤實(shí)時(shí)提醒；之前現(xiàn)場(chǎng)有人指揮和記錄，對(duì)正面吊的行駛安全性有極高的要求，現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)人員少，提高了安全性。

2.3電子裝拆箱

裝箱前，配備在叉車駕駛室內(nèi)的手持機(jī)將接收到對(duì)應(yīng)的裝箱計(jì)劃［5］。當(dāng)叉車開始裝箱時(shí)，配備在叉車駕駛室內(nèi)的手持機(jī)會(huì)掃描安裝在集裝箱上的電子標(biāo)簽（門標(biāo)），讀取集裝箱信息，待叉車司機(jī)裝完貨物后，只需在手持機(jī)上輸入裝箱數(shù)量并點(diǎn)擊確認(rèn)即可完成裝箱操作，無需手工進(jìn)行檢索或其他輸入。確認(rèn)裝箱的同時(shí)，由系統(tǒng)自動(dòng)生成裝箱理貨單，并將貨物信息寫入標(biāo)簽，在裝箱的同時(shí)電子標(biāo)簽就記錄了箱子和貨物的全部信息。

拆箱前，配備在叉車駕駛室內(nèi)的手持機(jī)即可接收到拆箱計(jì)劃并可開始按計(jì)劃拆箱。當(dāng)叉車接近集裝箱時(shí)，配備在叉車上的電子標(biāo)簽讀寫器會(huì)讀取安裝在集裝箱上的電子標(biāo)簽。當(dāng)叉車司機(jī)將箱內(nèi)計(jì)劃拆箱的貨物拆至目的場(chǎng)位后，通過手持機(jī)輸入拆箱件數(shù)即可完成拆箱操作，同時(shí)更新標(biāo)簽內(nèi)貨物信息，保證箱標(biāo)簽中的貨物信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確，最后系統(tǒng)自動(dòng)生成拆箱理貨單。

電子裝拆箱本來可以依靠手持終端獨(dú)立完成，但是存在著箱號(hào)無法自動(dòng)讀取，貨物信息無法與箱號(hào)關(guān)聯(lián)等問題，通過增加RFID識(shí)別模塊，在作業(yè)效率上，無需作業(yè)人員手工在手持機(jī)上錄入箱號(hào)，只需掃描集裝箱的門標(biāo)簽即可讀出箱號(hào)；在準(zhǔn)確性上，電子掃描極大地減少了手工錄入的誤差，同時(shí)通過獲取標(biāo)簽中保存的貨物件數(shù)、型號(hào)等信息，可以與實(shí)際貨物進(jìn)行核對(duì)，減少了箱、貨不匹配的情況。

3　結(jié)　論

RFID在鐵路集裝箱場(chǎng)站中的應(yīng)用覆蓋了集裝箱運(yùn)輸?shù)恼麄€(gè)流程，從集裝箱進(jìn)場(chǎng)卸車，到拆箱，最后裝箱裝車直至出場(chǎng)，所有環(huán)節(jié)中電子標(biāo)簽作為信息載體，跟蹤了整條物流運(yùn)輸鏈，通過電子讀寫器、手持終端設(shè)備采集標(biāo)簽信息，將集裝箱、貨物、作業(yè)人員三大實(shí)體緊密的結(jié)合起來，形成電子數(shù)據(jù)流的循環(huán)。2011年5月10日，交通運(yùn)輸部部長李盛霖、鐵道部部長盛光祖在北京簽署《關(guān)于共同推進(jìn)鐵水聯(lián)運(yùn)發(fā)展合作協(xié)議》［6］，隨后兩部共同發(fā)布了《關(guān)于開展集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)示范項(xiàng)目的通知》，其中連云港-阿拉山口是兩部首批選定的6條鐵水聯(lián)運(yùn)示范線之一，2014年在連云港港口實(shí)施的 “國家集裝箱海鐵聯(lián)運(yùn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（連云港）示范工程”首先在新為多式聯(lián)運(yùn)集裝箱場(chǎng)站實(shí)施了這一RFID應(yīng)用方案，不僅極大地提高了場(chǎng)站接發(fā)車、裝卸車作業(yè)效率，還避免了人工近距離采集數(shù)據(jù)從而保障了作業(yè)人員的安全，更重要的是實(shí)現(xiàn)了集裝箱、貨物的全程追蹤，搭建起了以RFID、手持終端、電子讀寫器等為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與管理系統(tǒng)。

［1］林結(jié)良，王愛民，鄧成堯，等.鐵路集裝箱多式聯(lián)運(yùn)發(fā)展探討［J］.鐵道貨運(yùn)，2014，（1）:23-28.

［2］肖漢斌，阮軼.RFID在集裝箱運(yùn)輸中的應(yīng)用［J］.中國水運(yùn)，2007（4）:52-53.

［3］劉莉.車號(hào)識(shí)別技術(shù)在編組站牽出線上的應(yīng)用［J］.鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2008（11）:25-26.

［4］張婕姝.集裝箱碼頭生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化研究［D］.上海：上海海事大學(xué)，2006.

［5］胡曉龍.集裝箱空箱調(diào)運(yùn)優(yōu)化的模型與方法研究［D］.南京：東南大學(xué)，2005.

［6］交通運(yùn)輸部與鐵道部簽署鐵水聯(lián)運(yùn)合作協(xié)議［J］.集裝箱化，2011（5）:25-25.

The application of RFID in railway container station

WANG Ping1，2，QIN Ming-xia1
（1.Jiangsu Trans Union Information Stock Co，Ltd，Nanjing 210023，China；2．Shanghai Railway Bureau，Shanghai 200071，China）

Railway container transportation information collection is often incomplete，cargo tracking is not real time and other issues.Based on the realization of automatic collection container information，binding sequence of the carriage，improve the operation efficiency of container yard，the RFID electronic tag technology applied in railway container operation，through an electronic reader and hand-held terminal scanning electronic label for container，to get the box number and cargo information，data collected in container car wagon in and out of the station can and license plate recognition system data matching processing dispatch box sequence correlation in container loading and unloading trucks and uncrating the handheld terminal can read and update information on the goods.Through the application of RFID，the realization of the railway container yard container，cargo and operation is closely related to，for the construction of in network data acquisition and management to provide protection for data based container management system.

RFID；Electronic tag；container；reader

TN911.72

A

1674－6236（2016）11-0141-03

2015-07-02稿件編號(hào)：201507021

王 平（1965—），男，江蘇揚(yáng)州人，博士，高級(jí)工程師。研究方向：智能運(yùn)輸與信息化。