基于无线射频识别技术的列车位置识别系统*

刘正曦

（上海宝信软件股份有限公司，201900，上海∥工程师）

基于无线射频识别技术的列车位置识别系统*

刘正曦

（上海宝信软件股份有限公司，201900，上海∥工程师）

基于无线射频识别（RFID）技术的城市轨道交通列车位置识别系统，独立于信号系统，可作为信号系统的补充。介绍了该列车位置识别系统的组成，描述了系统软件的逻辑判断过程，着重阐述了小交路列车折返时的判断过程。该系统的应用经验表明，基于RFID技术的列车位置识别系统直观性好、准确性高、适用范围广，能有效缩短列车延误时间，节约人工成本，尤其适用于小交路列车位置的识别。

城市轨道交通；无线射频；列车位置识别

Author＇s address Shanghai Baosight Software Co.，Ltd.，201900，Shanghai，China

地铁运营过程中，偶尔会发生跳闸停电或者其他情况，从而导致信号系统发生故障［1］。此时调度人员只能根据ATS（列车自动监控）故障前的运行图进行人工找车。在ATS系统恢复前的40～50 min期间，也只能以人工模式运营，故效率非常低。而最新的RFID（无线射频识别）技术，能对车站和存车线中的列车位置进行识别，从而提高人工模式下的运营效率。

1　RFID技术

RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关的数据信息。RFID的识别工作不需要人工的干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

基于RFID技术的列车位置识别系统通常由电子标签、读写器和数据处理终端组成。电子标签可利用自有电力在标签周围形成有效活动区，主动侦测周围有无读写器发射的呼叫信号，并将自身的资料传送给读写器。读写器以一定频率、特定的通信协议完成对电子标签中信息的读取。读写器接收到标签发送来的信号，经过解调和解码之后，将标签内部的数据识别出来，再将解码后的数据传输到数据处理终端。数据处理终端是一台计算机，用来发出用户的命令和显示读写器接收到的数据。

2　基于RFID技术的列车位置识别系统组成

基于RFID技术的列车位置识别系统由电子标签、读写器及数据处理终端组成。

（1）电子标签。每列列车需要将2个标签分别粘贴在列车的两端（车头和车尾驾驶室里），作为确认整列列车位置的依据。每个标签中均存储了该标签所粘贴列车的车体号以及标签粘贴位置的编号（0代表车头，1代表车尾）。

（2）读写器。根据车站结构，选择适当的位置安装读写器。通常情况下，站台区域需要安装4台读写器，分别安装在上行站台头部、上行站台尾部、下行站台头部及下行站台尾部，其编号依次为11-0、11-1、12-0、12-1（见图1）。存车线区域需要安装2台带有低频触发的读写器，分别安装在存车线入口处和下行存车轨道的末端［2］，其编号分别为13-0、13-1。读写器依靠标签发射的信号，进行数据的接收和解码，从而获取列车的车体号等信息。如果很多车站的读写器针对某标签都有丢包现象，那么就需要调大该标签的发射频率；如果读写器经常漏读本侧列车标签，那么就需要调大读写器的功率；如果读写器经常串读车头标签，那么就需要调小读写器的功率。

（3）数据处理终端。车站需要安装一台数据处理终端（工控机），用来接收和处理该车站的读写器传输的数据。工控机可显示读写器传输来解码后的信息，即列车车体号和车头车尾信息。软件根据这些信息，经过逻辑处理，以图形界面显示出列车的车体号和所在位置。

3　系统软件

3.1软件功能

列车位置识别系统的软件可处理读写器传输的数据，能根据安装在站台和存车线的6个读写器的信息读取情况来确定列车的位置；并通过直观的界面把用户需要的信息显示出来。该软件主要有数据采集、数据处理及数据显示3个功能。

（1）数据采集是指将读写器获取的包含列车车体号、标签号、获取时间等数据，按照规定的格式存储在工控机的数据库中，作为后续数据处理时的原始数据。由于列车运行速度有快慢，为了防止漏读和多读，应调整软件过滤无效数据，以确保数据的有效性。只要读到1次标签数据，就认为是有效的读到信息。只有连续5次读不到标签数据，才能认定为有效的读不到信息。

（2）数据处理是指将采集到的原始数据，经逻辑处理后，确定出列车的车体号、上下行方向、到站和离站时间、列车当前位置、列车当前状态等信息。针对不同的车站结构，软件的处理逻辑也不同。

（3）数据显示是指将处理后的数据按要求显示给用户。用户在软件显示的界面中，能够掌握大小交路站范围内列车的实时信息。

3.2不同列车状态的位置识别

列车主要有进站、停站、出站、出清、跳站、折返6种状态。以上海轨道交通1号线上海火车站为例，其运营规则约定：

·列车车头进入站台尾部，即为列车进站。

·列车车头停靠站台头部，即为列车停站。

·列车车头离开站台头部，即为列车出站。

·列车车尾离开站台头部，即为列车出清。

·列车在本站不停车上下客，即为列车跳站。

·列车出站后，进入存车线时，算作列车折返。在前5种状态下，软件只要根据站台安装的4个读写器数据，就能识别列车位置。在列车折返状态下，软件还需要存车线安装的2个读写器的数据，才能最终确定列车位置。

3.2.1进站、停站、状态的判断逻辑

在图1中，当读写器11-1读到新车标签时，系统判断一列新车沿上行方向，从上行轨道驶入本站上行站台。此时，读到的标签为车头标签，列车状态为进站状态。

图1　列车进站示意图

当读写器11-1读到该车另外一个标签，即车尾标签时，系统判断该车停靠上行站台，列车状态为停站。当读写器11-0读到该车车头标签时，系统同样判断该车停靠上行站台，列车状态为停站（见图2）。

图2　列车停站示意图

3.2.2折返状态的判断逻辑

折返状态下的列车需经过存车线区域。存车线区域是用来临时存放车辆，让列车改变运行方向，进行折返时用的区域。类似上海轨道交通1号线上海火车站站的轨道交通小交路站，其存车线最多可同时存放两列列车，即上行存车线和下行存车线各存放1列。以上行折返的小交路站为例。列车折返的路线只有两种［3］：

第1种列车折返路线（见图3）：上行列车从上行站台驶出，驶入上行存车线，然后经上行存车线，按照下行方向驶入下行站台。

第2种列车折返路线（见参照图4）：上行列车从上行站台驶出，驶入下行存车线，然后经下行存车线，按照下行方向驶入下行站台。

图3　列车折返示意图1Z

图4　列车折返示意图2

列车从上行站台离站后，如安装在存车线区域的读写器读到该车标签，则软件逻辑认为该车进入存车线，准备进行折返。而当安装在站台的阅读器重新读到该车标签时，说明该车已经从上行站台经存车线，折返到下行站台。

软件通过安装在存车线区域的读写器，不仅能判断存车线区域中是否有车，而且还能判断出列车处在上行存车线还是下行存车线。当上行列车从上行站台出站时，调度员可参考软件上显示的列车位置，与相关人员确认存车线区域的列车信息，进行列车的调度。当存车线区域有车时，应先确认该车位置，再合理安排新车的行车路线，以避免两车发生擦碰事件。

4　结语

无需通过信号系统，仅需通过站台区域读写器读取情况，再结合折返区域RFID读写器低频触发情况，即可确定整个交路范围内的所有列车信息并通过电脑终端显示出来。图形界面显示的列车位置有助于调度人员更加精确地指挥列车进出站、折返。该系统根据RFID技术辅助列车运行，具有较高的安全系数，目前已经在上海城市轨道交通线上成功应用。应用经验表明，该系统适用范围广，尤其适用于小交路列车位置的识别。即使信号系统发生故障，调度员也可有条不紊地指挥调度，缩短列车延误时间。该系统不仅可以识别列车位置，还能记录列车的进站、离站时间，节约了人工成本。

［1］ 中铁电气化局集团有限公司.城市轨道交通设备系统综述［M］.北京：中国铁道出版社，2012：174.

［2］ 徐志荣.有轨电车交叉路口的信号采集技术［J］.都市快轨交通，2013，26（5）：19.

［3］ 王志强.故障列车救援情况下的多列车运行仿真研究［J］.城市轨道交通研究，2013，16（1）：20.

［4］ 李静，孔祥琦，王建伟.基于无线射频识别技术的列车车组号自动识别系统［J］.城市轨道交通研究，2014（4）：82.

Train Location Identification System Based on RFID Technology

Liu Zhengxi

Train location identification system（TLIS）based on RFID technology is completely independent and serves as a supplement of the current signal system.In this paper，the composition of the system is introduced，the logic judgement process of which is described，especially the TLISused at small cross-road stations.The practical application of TLIS based on RFID technology featues good explicitness，higher accuracy and wider application range，it could effectively shorten train delay，save manpower cost and play a good role in identifying the train location at small cross-road stations in particular.

urban rail transit；radio frequency identification（RFID）；train location identification

U 284.48+3

10.16037/j.1007-869x.2016.03.027

*上海市科技人才计划项目（15QB1400600）

（2014-07-30）