吳　曉，王孔明，汪　崢，李　艷，段文彬（.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都6003；.重慶微標(biāo)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(chē)輛段車(chē)號(hào)識(shí)別及定位監(jiān)測(cè)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(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031；2.重慶微標(biāo)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(chē)輛段列車(chē)車(chē)號(hào)識(shí)別及定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案。本系統(tǒng)通過(guò)RFID射頻識(shí)別和傳感計(jì)軸即可穩(wěn)定實(shí)時(shí)地識(shí)別到各進(jìn)出車(chē)輛的身份，同時(shí)在調(diào)度平臺(tái)上實(shí)時(shí)顯示每種車(chē)輛的運(yùn)行位置及變化情況，并根據(jù)系統(tǒng)顯示的停車(chē)庫(kù)停車(chē)占用股道情況來(lái)進(jìn)行停車(chē)調(diào)度指揮。

射頻識(shí)別技術(shù)；地鐵車(chē)輛段；車(chē)號(hào)識(shí)別

1　引言

目前國(guó)內(nèi)已建成的地鐵車(chē)輛段基本采用人工錄入列車(chē)停放股道位置和列車(chē)車(chē)組號(hào)的手段，這給車(chē)輛段內(nèi)車(chē)輛行車(chē)調(diào)度和司機(jī)派班帶來(lái)極大不便。本文研究基于RFID射頻技術(shù)的列車(chē)車(chē)號(hào)識(shí)別及定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案。該方案具有先進(jìn)性較好、投資成本較小和車(chē)輛精確位置跟蹤等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于城軌交通車(chē)輛段。

2　現(xiàn)狀分析

（1）信號(hào)ATS無(wú)法對(duì)段內(nèi)列車(chē)車(chē)組號(hào)進(jìn)行連續(xù)跟蹤，需人工錄入車(chē)組號(hào)。目前，國(guó)內(nèi)地鐵車(chē)輛段大都僅配置計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，正線與車(chē)輛段通過(guò)出入段線設(shè)置轉(zhuǎn)換軌，ATS系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)進(jìn)入正線運(yùn)營(yíng)列車(chē)車(chē)組號(hào)的連續(xù)跟蹤顯示功能，但段內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)則無(wú)法跟蹤識(shí)別車(chē)組號(hào)。

（2）列車(chē)車(chē)組號(hào)為人工確認(rèn)錄入，停放股道需人工綜合檢修和運(yùn)營(yíng)復(fù)雜情況綜合確定，準(zhǔn)確率較低，易耽誤正線行車(chē)計(jì)劃，給車(chē)輛段內(nèi)車(chē)輛行車(chē)調(diào)度和司機(jī)派班帶來(lái)極大不便，需要智能化的列車(chē)定位和車(chē)號(hào)識(shí)別來(lái)取代人工錄入。

3　RFID系統(tǒng)工作原理及優(yōu)勢(shì)

RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和天線三部分組成，是由上位機(jī)發(fā)送指令使讀寫(xiě)器工作，讀寫(xiě)通過(guò)天線發(fā)送射頻信號(hào)，電子標(biāo)簽接收到射頻信號(hào)后，轉(zhuǎn)化為電流，供芯片工作，讀出內(nèi)部所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，經(jīng)調(diào)制后發(fā)送出去；天線接收標(biāo)簽反饋的信息并送至讀寫(xiě)器，經(jīng)解調(diào)后還原出標(biāo)簽數(shù)據(jù)，發(fā)送給上位機(jī)進(jìn)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(chē)輛段車(chē)號(hào)識(shí)別和定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案

本次研究以某車(chē)輛段為例，針對(duì)基于RFID的車(chē)輛車(chē)號(hào)識(shí)別和定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從技術(shù)先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮，研究了間接監(jiān)測(cè)方案。

4.1研究范圍

本次研究車(chē)輛段承擔(dān)了列車(chē)的大修、架修任務(wù)，車(chē)輛段內(nèi)設(shè)置運(yùn)用庫(kù)（鏇輪線、停車(chē)/列檢線、雙周/三月檢線、定修線、臨修線）、檢修主廠房（列車(chē)淋雨試驗(yàn)線、整備調(diào)試線）、調(diào)機(jī)/工程車(chē)庫(kù)、洗車(chē)機(jī)庫(kù)、輪對(duì)和受電弓檢測(cè)棚及設(shè)備房、材料線、試車(chē)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(chē)輛、調(diào)機(jī)、工程車(chē)安裝車(chē)載電子標(biāo)簽；在車(chē)輛段咽喉區(qū)和道岔區(qū)重要關(guān)鍵的點(diǎn)位安裝車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和計(jì)軸判輛系統(tǒng)，分別采集運(yùn)行車(chē)輛的身份、速度、方向及股道位置等信息；在停車(chē)庫(kù)的每條股道的端頭和中間間隔點(diǎn)位只安裝兩個(gè)磁鋼進(jìn)行計(jì)軸判輛，從而判定停車(chē)股道是否有車(chē)進(jìn)出。所有數(shù)據(jù)信息匯集到調(diào)度指揮室的系統(tǒng)平臺(tái)上，通過(guò)識(shí)讀進(jìn)入列車(chē)在段內(nèi)運(yùn)行經(jīng)過(guò)的重要關(guān)鍵道岔口，全面掌握所有列車(chē)在段內(nèi)的運(yùn)行位置或所?？康耐＼?chē)股道。

4.3技術(shù)路線和關(guān)鍵技術(shù)

車(chē)輛段通往運(yùn)營(yíng)正線主要進(jìn)出的兩條股道上安裝車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別裝置和計(jì)軸判輛系統(tǒng)設(shè)備，以實(shí)時(shí)記錄每列進(jìn)出車(chē)輛段列車(chē)的車(chē)號(hào)身份信息和車(chē)輛類(lèi)型、進(jìn)出方向、通過(guò)時(shí)間等信息。

車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)主機(jī) （AEI主機(jī)）安放在股道旁的室外機(jī)柜，2號(hào)、3號(hào)磁鋼為計(jì)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(hào)開(kāi)機(jī)磁鋼位于微波天線的前端。

當(dāng)列車(chē)軋過(guò)1號(hào)磁鋼時(shí)，磁鋼感應(yīng)后通過(guò)鎧裝信號(hào)電纜傳給主機(jī)提供開(kāi)機(jī)信號(hào)使其開(kāi)始工作，此時(shí)天線發(fā)射微波，接收經(jīng)過(guò)安裝在列車(chē)兩端車(chē)廂底部中梁上車(chē)輛電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)并通過(guò)射頻電纜傳至AEI主機(jī)進(jìn)行處理。

計(jì)軸判輛磁鋼用于判別列車(chē)的輛數(shù)及輛序，數(shù)據(jù)同樣通過(guò)鎧裝電纜傳送到AEI主機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后，主機(jī)所顯示車(chē)輛信息為輛序、車(chē)型、車(chē)號(hào)等。當(dāng)整列列車(chē)通過(guò)后，數(shù)據(jù)采集完畢。

每臺(tái)AEI主機(jī)再通過(guò)后端的RS232串口所接專(zhuān)線或網(wǎng)線轉(zhuǎn)光纖把所采集的數(shù)據(jù)報(bào)文傳到車(chē)輛調(diào)度中心的服務(wù)器中，再對(duì)AEI數(shù)據(jù)報(bào)文信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、顯示、存儲(chǔ)等管理；客戶端則可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查詢相關(guān)進(jìn)出列車(chē)的過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)。

當(dāng)列車(chē)、調(diào)機(jī)或工程車(chē)進(jìn)入車(chē)輛段時(shí)，首先經(jīng)過(guò)咽喉區(qū)，通過(guò)計(jì)軸判輛系統(tǒng)判定該列車(chē)是運(yùn)行進(jìn)入車(chē)輛段內(nèi)方向，同時(shí)車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)可以獲取該列車(chē)的車(chē)號(hào)等信息，當(dāng)進(jìn)入到段內(nèi)道岔區(qū)的重要關(guān)鍵點(diǎn)位時(shí)，這些點(diǎn)位的車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)和計(jì)軸判輛系統(tǒng)可定位該列車(chē)的通過(guò)股道位置、行進(jìn)方向及進(jìn)入的股道區(qū)域；進(jìn)入這些股道區(qū)域后，最終通過(guò)停車(chē)股道的計(jì)軸系統(tǒng)，判定該列車(chē)停靠的停車(chē)股道。

停車(chē)股道占用邏輯判定為：

當(dāng)列車(chē)進(jìn)入停車(chē)庫(kù)端頭時(shí)通過(guò)股道上的計(jì)軸判輛磁鋼，即可判定該列車(chē)、調(diào)機(jī)、工程車(chē)等已經(jīng)進(jìn)入該條股道?？?，此時(shí)如果該列車(chē)沒(méi)有通過(guò)此條停車(chē)股道中間安置的計(jì)軸判輛磁鋼，就表示該列車(chē)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(chē)停放示意圖

如果該列車(chē)通過(guò)了此條停車(chē)股道中間放置的計(jì)軸判輛磁鋼，就表示該列車(chē)進(jìn)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(chē)停放示意圖

相反，當(dāng)列車(chē)出庫(kù)時(shí)，列車(chē)駛出停車(chē)股道的計(jì)軸判輛磁鋼，可判定該列車(chē)是出庫(kù)方向；當(dāng)該列車(chē)行駛到重要關(guān)鍵的道岔口時(shí)，可判定其行進(jìn)方向并識(shí)讀車(chē)號(hào)，從而定位跟蹤該列車(chē)在段內(nèi)的運(yùn)行位置，直到該列車(chē)駛出咽喉區(qū)，表示該列車(chē)已經(jīng)駛離車(chē)輛段。

5　結(jié)論

通過(guò)測(cè)試表明，基于RFID射頻技術(shù)的地鐵車(chē)輛段列車(chē)車(chē)號(hào)識(shí)別及定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有較高的識(shí)別準(zhǔn)確率和可靠性。目前，相關(guān)成果已申請(qǐng)1項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利（“城市軌道交通車(chē)輛基地車(chē)輛身份識(shí)別及位置跟蹤管理系統(tǒng)”，申請(qǐng)?zhí)?01410486173.9）、已授權(quán)1項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利（“城市軌道交通車(chē)輛基地車(chē)輛身份識(shí)別及位置跟蹤管理系統(tǒng)”，專(zhuān)利號(hào)ZL201420546722.2）。

［1］夏博光，王衛(wèi)東，王登陽(yáng)．無(wú)線射頻（RFID）技術(shù)在高速檢測(cè)列車(chē)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(cè)列車(chē)時(shí)空校準(zhǔn)系統(tǒng)研究［D］．北京：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，2011．

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

TP391.4

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2095-2066（2016）19-0203-02

2016-6-20