基于RFID射频技术的地铁车辆段车号识别及定位监测方案研究

吴　晓，王孔明，汪　峥，李　艳，段文彬（.中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都6003；.重庆微标科技股份有限公司，重庆　40）



基于RFID射频技术的地铁车辆段车号识别及定位监测方案研究

吴晓1，王孔明1，汪峥1，李艳1，段文彬2
（1.中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031；2.重庆微标科技股份有限公司，重庆401122）

本文研究基于RFID射频技术的地铁车辆段列车车号识别及定位监测系统方案。本系统通过RFID射频识别和传感计轴即可稳定实时地识别到各进出车辆的身份，同时在调度平台上实时显示每种车辆的运行位置及变化情况，并根据系统显示的停车库停车占用股道情况来进行停车调度指挥。

射频识别技术；地铁车辆段；车号识别

1　引言

目前国内已建成的地铁车辆段基本采用人工录入列车停放股道位置和列车车组号的手段，这给车辆段内车辆行车调度和司机派班带来极大不便。本文研究基于RFID射频技术的列车车号识别及定位监测系统方案。该方案具有先进性较好、投资成本较小和车辆精确位置跟踪等优点，广泛应用于城轨交通车辆段。

2　现状分析

（1）信号ATS无法对段内列车车组号进行连续跟踪，需人工录入车组号。目前，国内地铁车辆段大都仅配置计算机联锁系统，正线与车辆段通过出入段线设置转换轨，ATS系统可实现进入正线运营列车车组号的连续跟踪显示功能，但段内信号系统则无法跟踪识别车组号。

（2）列车车组号为人工确认录入，停放股道需人工综合检修和运营复杂情况综合确定，准确率较低，易耽误正线行车计划，给车辆段内车辆行车调度和司机派班带来极大不便，需要智能化的列车定位和车号识别来取代人工录入。

3　RFID系统工作原理及优势

RFID系统由电子标签、读写器和天线三部分组成，是由上位机发送指令使读写器工作，读写通过天线发送射频信号，电子标签接收到射频信号后，转化为电流，供芯片工作，读出内部所储存的数据，经调制后发送出去；天线接收标签反馈的信息并送至读写器，经解调后还原出标签数据，发送给上位机进行处理。

图1　R FI D系统工作原理图

4　RFID系统在地铁车辆段车号识别和定位监测系统技术方案

本次研究以某车辆段为例，针对基于RFID的车辆车号识别和定位监测系统，从技术先进性和经济性等方面综合考虑，研究了间接监测方案。

4.1研究范围

本次研究车辆段承担了列车的大修、架修任务，车辆段内设置运用库（镟轮线、停车/列检线、双周/三月检线、定修线、临修线）、检修主厂房（列车淋雨试验线、整备调试线）、调机/工程车库、洗车机库、轮对和受电弓检测棚及设备房、材料线、试车线、牵出线、出入段线等设备设施。

4.2方案介绍

本方案在地铁车辆、调机、工程车安装车载电子标签；在车辆段咽喉区和道岔区重要关键的点位安装车号自动识别系统和计轴判辆系统，分别采集运行车辆的身份、速度、方向及股道位置等信息；在停车库的每条股道的端头和中间间隔点位只安装两个磁钢进行计轴判辆，从而判定停车股道是否有车进出。所有数据信息汇集到调度指挥室的系统平台上，通过识读进入列车在段内运行经过的重要关键道岔口，全面掌握所有列车在段内的运行位置或所停靠的停车股道。

4.3技术路线和关键技术

车辆段通往运营正线主要进出的两条股道上安装车号自动识别装置和计轴判辆系统设备，以实时记录每列进出车辆段列车的车号身份信息和车辆类型、进出方向、通过时间等信息。

车号识别系统主机 （AEI主机）安放在股道旁的室外机柜，2号、3号磁钢为计轴判辆磁钢，其安装于AEI天线位置所在的同一轨道之间，1号开机磁钢位于微波天线的前端。

当列车轧过1号磁钢时，磁钢感应后通过铠装信号电缆传给主机提供开机信号使其开始工作，此时天线发射微波，接收经过安装在列车两端车厢底部中梁上车辆电子标签的数据并通过射频电缆传至AEI主机进行处理。

计轴判辆磁钢用于判别列车的辆数及辆序，数据同样通过铠装电缆传送到AEI主机进行处理。数据经过处理后，主机所显示车辆信息为辆序、车型、车号等。当整列列车通过后，数据采集完毕。

每台AEI主机再通过后端的RS232串口所接专线或网线转光纤把所采集的数据报文传到车辆调度中心的服务器中，再对AEI数据报文信息进行统计、显示、存储等管理；客户端则可远程实时查询相关进出列车的过车数据。

当列车、调机或工程车进入车辆段时，首先经过咽喉区，通过计轴判辆系统判定该列车是运行进入车辆段内方向，同时车号识别系统可以获取该列车的车号等信息，当进入到段内道岔区的重要关键点位时，这些点位的车号识别系统和计轴判辆系统可定位该列车的通过股道位置、行进方向及进入的股道区域；进入这些股道区域后，最终通过停车股道的计轴系统，判定该列车停靠的停车股道。

停车股道占用逻辑判定为：

当列车进入停车库端头时通过股道上的计轴判辆磁钢，即可判定该列车、调机、工程车等已经进入该条股道停靠，此时如果该列车没有通过此条停车股道中间安置的计轴判辆磁钢，就表示该列车已经在该股道的第一列位停放。示意图如图2所示。

图2　磁钢布置及列车停放示意图

如果该列车通过了此条停车股道中间放置的计轴判辆磁钢，就表示该列车进入到该股道的第二列位停放。示意图如图3所示。

图3　磁钢布置及列车停放示意图

相反，当列车出库时，列车驶出停车股道的计轴判辆磁钢，可判定该列车是出库方向；当该列车行驶到重要关键的道岔口时，可判定其行进方向并识读车号，从而定位跟踪该列车在段内的运行位置，直到该列车驶出咽喉区，表示该列车已经驶离车辆段。

5　结论

通过测试表明，基于RFID射频技术的地铁车辆段列车车号识别及定位监测系统，具有较高的识别准确率和可靠性。目前，相关成果已申请1项发明专利（“城市轨道交通车辆基地车辆身份识别及位置跟踪管理系统”，申请号201410486173.9）、已授权1项实用新型专利（“城市轨道交通车辆基地车辆身份识别及位置跟踪管理系统”，专利号ZL201420546722.2）。

［1］夏博光，王卫东，王登阳．无线射频（RFID）技术在高速检测列车精确定位中的应用［J］．铁道建筑，2011（10）：102～106．

［2］夏博光．基于RFID技术的高速综合检测列车时空校准系统研究［D］．北京：中国铁道科学研究院，2011．

吴 晓（1982-），女，四川达州人，工程师，研究生，主要从事工程设计工作。

TP391.4

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2095-2066（2016）19-0203-02

2016-6-20