基于無線射頻識別技術的列車位置識別系統*

劉正曦

（上海寶信軟件股份有限公司，201900，上海∥工程師）

基于無線射頻識別技術的列車位置識別系統*

劉正曦

（上海寶信軟件股份有限公司，201900，上海∥工程師）

基于無線射頻識別（RFID）技術的城市軌道交通列車位置識別系統，獨立于信號系統，可作為信號系統的補充。介紹了該列車位置識別系統的組成，描述了系統軟件的邏輯判斷過程，著重闡述了小交路列車折返時的判斷過程。該系統的應用經驗表明，基于RFID技術的列車位置識別系統直觀性好、準確性高、適用范圍廣，能有效縮短列車延誤時間，節約人工成本，尤其適用于小交路列車位置的識別。

城市軌道交通；無線射頻；列車位置識別

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

地鐵運營過程中，偶爾會發生跳閘停電或者其他情況，從而導致信號系統發生故障［1］。此時調度人員只能根據ATS（列車自動監控）故障前的運行圖進行人工找車。在ATS系統恢復前的40～50 min期間，也只能以人工模式運營，故效率非常低。而最新的RFID（無線射頻識別）技術，能對車站和存車線中的列車位置進行識別，從而提高人工模式下的運營效率。

1　RFID技術

RFID技術是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關的數據信息。RFID的識別工作不需要人工的干預，可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

基于RFID技術的列車位置識別系統通常由電子標簽、讀寫器和數據處理終端組成。電子標簽可利用自有電力在標簽周圍形成有效活動區，主動偵測周圍有無讀寫器發射的呼叫信號，并將自身的資料傳送給讀寫器。讀寫器以一定頻率、特定的通信協議完成對電子標簽中信息的讀取。讀寫器接收到標簽發送來的信號，經過解調和解碼之后，將標簽內部的數據識別出來，再將解碼后的數據傳輸到數據處理終端。數據處理終端是一臺計算機，用來發出用戶的命令和顯示讀寫器接收到的數據。

2　基于RFID技術的列車位置識別系統組成

基于RFID技術的列車位置識別系統由電子標簽、讀寫器及數據處理終端組成。

（1）電子標簽。每列列車需要將2個標簽分別粘貼在列車的兩端（車頭和車尾駕駛室里），作為確認整列列車位置的依據。每個標簽中均存儲了該標簽所粘貼列車的車體號以及標簽粘貼位置的編號（0代表車頭，1代表車尾）。

（2）讀寫器。根據車站結構，選擇適當的位置安裝讀寫器。通常情況下，站臺區域需要安裝4臺讀寫器，分別安裝在上行站臺頭部、上行站臺尾部、下行站臺頭部及下行站臺尾部，其編號依次為11-0、11-1、12-0、12-1（見圖1）。存車線區域需要安裝2臺帶有低頻觸發的讀寫器，分別安裝在存車線入口處和下行存車軌道的末端［2］，其編號分別為13-0、13-1。讀寫器依靠標簽發射的信號，進行數據的接收和解碼，從而獲取列車的車體號等信息。如果很多車站的讀寫器針對某標簽都有丟包現象，那么就需要調大該標簽的發射頻率；如果讀寫器經常漏讀本側列車標簽，那么就需要調大讀寫器的功率；如果讀寫器經常串讀車頭標簽，那么就需要調小讀寫器的功率。

（3）數據處理終端。車站需要安裝一臺數據處理終端（工控機），用來接收和處理該車站的讀寫器傳輸的數據。工控機可顯示讀寫器傳輸來解碼后的信息，即列車車體號和車頭車尾信息。軟件根據這些信息，經過邏輯處理，以圖形界面顯示出列車的車體號和所在位置。

3　系統軟件

3.1軟件功能

列車位置識別系統的軟件可處理讀寫器傳輸的數據，能根據安裝在站臺和存車線的6個讀寫器的信息讀取情況來確定列車的位置；并通過直觀的界面把用戶需要的信息顯示出來。該軟件主要有數據采集、數據處理及數據顯示3個功能。

（1）數據采集是指將讀寫器獲取的包含列車車體號、標簽號、獲取時間等數據，按照規定的格式存儲在工控機的數據庫中，作為后續數據處理時的原始數據。由于列車運行速度有快慢，為了防止漏讀和多讀，應調整軟件過濾無效數據，以確保數據的有效性。只要讀到1次標簽數據，就認為是有效的讀到信息。只有連續5次讀不到標簽數據，才能認定為有效的讀不到信息。

（2）數據處理是指將采集到的原始數據，經邏輯處理后，確定出列車的車體號、上下行方向、到站和離站時間、列車當前位置、列車當前狀態等信息。針對不同的車站結構，軟件的處理邏輯也不同。

（3）數據顯示是指將處理后的數據按要求顯示給用戶。用戶在軟件顯示的界面中，能夠掌握大小交路站范圍內列車的實時信息。

3.2不同列車狀態的位置識別

列車主要有進站、停站、出站、出清、跳站、折返6種狀態。以上海軌道交通1號線上海火車站為例，其運營規則約定：

·列車車頭進入站臺尾部，即為列車進站。

·列車車頭停靠站臺頭部，即為列車停站。

·列車車頭離開站臺頭部，即為列車出站。

·列車車尾離開站臺頭部，即為列車出清。

·列車在本站不停車上下客，即為列車跳站。

·列車出站后，進入存車線時，算作列車折返。在前5種狀態下，軟件只要根據站臺安裝的4個讀寫器數據，就能識別列車位置。在列車折返狀態下，軟件還需要存車線安裝的2個讀寫器的數據，才能最終確定列車位置。

3.2.1進站、停站、狀態的判斷邏輯

在圖1中，當讀寫器11-1讀到新車標簽時，系統判斷一列新車沿上行方向，從上行軌道駛入本站上行站臺。此時，讀到的標簽為車頭標簽，列車狀態為進站狀態。

圖1　列車進站示意圖

當讀寫器11-1讀到該車另外一個標簽，即車尾標簽時，系統判斷該車停靠上行站臺，列車狀態為停站。當讀寫器11-0讀到該車車頭標簽時，系統同樣判斷該車停靠上行站臺，列車狀態為停站（見圖2）。

圖2　列車停站示意圖

3.2.2折返狀態的判斷邏輯

折返狀態下的列車需經過存車線區域。存車線區域是用來臨時存放車輛，讓列車改變運行方向，進行折返時用的區域。類似上海軌道交通1號線上海火車站站的軌道交通小交路站，其存車線最多可同時存放兩列列車，即上行存車線和下行存車線各存放1列。以上行折返的小交路站為例。列車折返的路線只有兩種［3］：

第1種列車折返路線（見圖3）：上行列車從上行站臺駛出，駛入上行存車線，然后經上行存車線，按照下行方向駛入下行站臺。

第2種列車折返路線（見參照圖4）：上行列車從上行站臺駛出，駛入下行存車線，然后經下行存車線，按照下行方向駛入下行站臺。

圖3　列車折返示意圖1Z

圖4　列車折返示意圖2

列車從上行站臺離站后，如安裝在存車線區域的讀寫器讀到該車標簽，則軟件邏輯認為該車進入存車線，準備進行折返。而當安裝在站臺的閱讀器重新讀到該車標簽時，說明該車已經從上行站臺經存車線，折返到下行站臺。

軟件通過安裝在存車線區域的讀寫器，不僅能判斷存車線區域中是否有車，而且還能判斷出列車處在上行存車線還是下行存車線。當上行列車從上行站臺出站時，調度員可參考軟件上顯示的列車位置，與相關人員確認存車線區域的列車信息，進行列車的調度。當存車線區域有車時，應先確認該車位置，再合理安排新車的行車路線，以避免兩車發生擦碰事件。

4　結語

無需通過信號系統，僅需通過站臺區域讀寫器讀取情況，再結合折返區域RFID讀寫器低頻觸發情況，即可確定整個交路范圍內的所有列車信息并通過電腦終端顯示出來。圖形界面顯示的列車位置有助于調度人員更加精確地指揮列車進出站、折返。該系統根據RFID技術輔助列車運行，具有較高的安全系數，目前已經在上海城市軌道交通線上成功應用。應用經驗表明，該系統適用范圍廣，尤其適用于小交路列車位置的識別。即使信號系統發生故障，調度員也可有條不紊地指揮調度，縮短列車延誤時間。該系統不僅可以識別列車位置，還能記錄列車的進站、離站時間，節約了人工成本。

［1］ 中鐵電氣化局集團有限公司.城市軌道交通設備系統綜述［M］.北京：中國鐵道出版社，2012：174.

［2］ 徐志榮.有軌電車交叉路口的信號采集技術［J］.都市快軌交通，2013，26（5）：19.

［3］ 王志強.故障列車救援情況下的多列車運行仿真研究［J］.城市軌道交通研究，2013，16（1）：20.

［4］ 李靜，孔祥琦，王建偉.基于無線射頻識別技術的列車車組號自動識別系統［J］.城市軌道交通研究，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

*上海市科技人才計劃項目（15QB1400600）

（2014-07-30）