鐵路車號自動識別系統(tǒng)標(biāo)簽識別率的分析

宋立成 上海鐵路局科研所

1 全路車號自動識別系統(tǒng)現(xiàn)狀

全國鐵路貨車車號自動識別（AEI）系統(tǒng)始建于2000 年，經(jīng)過數(shù)年的建設(shè)和發(fā)展，全路各編組站、列檢作業(yè)場、鐵路局分界口、貨車車輛段出入口及各主要線別分界點等都安裝了車號自動識別設(shè)備，全路70 多萬輛貨車也全部安裝了無源車號電子標(biāo)簽（以下簡稱車號標(biāo)簽），全路所有AEI 設(shè)備均實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了列車、機車、車輛的全程跟蹤，實現(xiàn)了抄車號作業(yè)的自動化，提高了車號統(tǒng)計的準(zhǔn)確率（根據(jù)車號自動識別系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，AEI 對車號標(biāo)簽的識別率是99.9999%），極大地減輕了車號員的勞動強度，為實現(xiàn)編組場編組作業(yè)自動化打下了基礎(chǔ)，為貨車使用費的自動清算提供了可靠的依據(jù)，同時也成為車輛5T、貨運超偏載、軌道衡、安全門等裝備的配套組成部分，實現(xiàn)了貨車運行故障的全程跟蹤。

2 影響車號標(biāo)簽識別率的原因及分析

全國鐵路車號自動識別系統(tǒng)自使用以來，其在實際運用過程中對安裝在貨車底部的車號標(biāo)簽的識別率只能達到97%左右，也就是說每天仍有2 萬多輛貨車的車號不能被自動識別。通過對大量應(yīng)用數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場檢測資料的分析，影響車號標(biāo)簽識別率的原因主要有以下幾個方面：

2.1 AEI 設(shè)備運行質(zhì)量的影響

衡量AEI 地面探測設(shè)備技術(shù)狀態(tài)正常與否的技術(shù)指標(biāo)主要有：微波功率、微波頻率、電壓駐波比、計軸計輛、半功率束寬等。

2.1.1 微波功率

微波是一種超高頻電磁波，它具有低頻電磁波的一切特性，被廣泛用于雷達、通信、導(dǎo)航、遙感、天文、氣象、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。由于它是超高頻電磁波，易被水分子吸收并產(chǎn)生熱量，大功率的微波會對人體產(chǎn)生傷害。因此，合理控制車號自動識別系統(tǒng)的微波功率是關(guān)鍵，小了，不能激活車號標(biāo)簽內(nèi)部電路工作，也就無法實現(xiàn)車號信息的讀取和識別，大了，會對人體造成傷害，對周邊設(shè)備造成干擾，也會造成能源和制造成本的浪費。車號自動識別系統(tǒng)的微波功率范圍為0.5～1.5 W，不會對人體造成傷害。在AEI 設(shè)備維護時，維修人員可利用手持式場強測試儀對微波輸出功率進行定性檢測，手持式場強測試儀將被測微波場強以高、中、低三檔顯示，如果顯示“低”和“高”，都應(yīng)及時調(diào)整或送廠檢修。

2.1.2 微波頻率

車號自動識別系統(tǒng)的微波是由AEI主機中的RFID 卡的微波組件產(chǎn)生的，它的頻率穩(wěn)定與否直接影響到激活車號標(biāo)簽內(nèi)部電路工作是否可靠，還影響到地面識別設(shè)備對車號信息的準(zhǔn)確讀取和后續(xù)處理，因此RFID 卡是車號自動識別設(shè)備中的核心部件，必須保證RFID卡工作的穩(wěn)定可靠。為了避免車號自動識別系統(tǒng)的微波同頻干擾，國家無管會分配給鐵路車號自動識別AEI 設(shè)備使用的微波頻率為910.1 MHz、912.1 MHz、914.1 MHz 三個頻點。

2.1.3 電壓駐波比

電壓駐波比是AEI 設(shè)備中又一重要技術(shù)指標(biāo)，它是一個數(shù)值，用來表示天線和電波發(fā)射模塊是否匹配。如果數(shù)值等于1，則表示發(fā)射傳輸給天線的電波沒有任何反射，全部發(fā)射出去，這是最理想的情況。如果數(shù)值大于1，則表示有一部分電波被反射回來，最終變成熱量，使得饋線升溫，同時車號標(biāo)簽所吸收的微波能量也隨之減少，可能導(dǎo)致車號標(biāo)簽內(nèi)部電路工作不正常。被反射的電波在輸出口也可產(chǎn)生相當(dāng)高的電壓，有可能損壞微波組件?！惰F路車號自動識別系統(tǒng)AEI 設(shè)備管理檢修運行規(guī)程》規(guī)定：AEI設(shè)備的電壓駐波比應(yīng)不大于1.5。電壓駐波比可用AEI 綜合測試儀進行檢測。

2.1.4 計軸計輛

計軸計輛是AEI 設(shè)備實現(xiàn)判定貨物列車的總輛數(shù)并將所讀取的車號與之一一對應(yīng)。在AEI 設(shè)備主機中包含了幾乎所有車種車型的軸距表，當(dāng)列車通過計軸計輛傳感器時，AEI 設(shè)備可以自動判斷出列車的總軸數(shù)、列車的運行速度和總輛數(shù)。如果存在計軸計輛故障，AEI 設(shè)備就不能判定列車的總輛數(shù)，也不能判定每輛車的分界，更不能將讀取的車號信息與相應(yīng)的車輛關(guān)聯(lián)起來，所以，當(dāng)計軸計輛出現(xiàn)故障時，就可能發(fā)生車號信息錯位、丟失等情況。

2.1.5 半功率束寬

AEI 設(shè)備的微波天線屬于定向天線，它沿鋼軌縱向上方發(fā)射夾角為120°的定向微波信號，在距天線表面高1 m處形成一個E 面長度不小于2.4 m 的微波區(qū)域，如圖1 所示。

圖1 AEI 天線半功率束寬示意圖

當(dāng)車號標(biāo)簽到達該區(qū)域時，車號標(biāo)簽內(nèi)的電路被微波激活開始工作（激活時間極小，可忽略不計），并向地面發(fā)送帶車種、車型、車號、制造廠、出廠日期等信息的調(diào)制信號供AEI 天線接收。理論上，地面天線對每個車號標(biāo)簽要求接收到不少于3 幀標(biāo)簽信息（每幀標(biāo)簽信息的傳遞時間約為12.8 ms）即完成一個標(biāo)簽信息的讀取。如果標(biāo)簽性能不良，不能在2.4 m 的E 面長度內(nèi)完成3 幀信息的傳遞就可能導(dǎo)致該車號標(biāo)簽未被識別。

2.2 車號標(biāo)簽性能的影響

由于貨物列車沒有提供電能，所以車號標(biāo)簽采用無源電子標(biāo)簽，車號標(biāo)簽的工作原理是：當(dāng)接收到地面車號天線發(fā)出的微波信號后，將微波信號轉(zhuǎn)換成電能激活車號標(biāo)簽內(nèi)電路工作，車號自動識別系統(tǒng)在實際運用過程中有相當(dāng)數(shù)量未被識別的車號標(biāo)簽都是由于車號標(biāo)簽性能不良造成的，這些性能不良的車號標(biāo)簽在列檢作業(yè)場人工確認(rèn)時往往由于列檢人員確認(rèn)操作不當(dāng)而造成標(biāo)簽性能不良故障未被發(fā)現(xiàn)。

2.3 列車運行速度的影響

列車運行速度是影響車號標(biāo)簽識別率的又一個因素，理論上，要求列車勻速度通過AEI 探測設(shè)備，但由于鐵路運輸?shù)膹?fù)雜性，經(jīng)常會遇到加速、減速甚至緊急制動，如果通過車號探測區(qū)域時的列車速度發(fā)生驟變導(dǎo)致AEI 設(shè)備計軸計輛發(fā)生錯誤就會導(dǎo)致車號標(biāo)簽未被識別或錯位、丟失。

2.4 周邊電磁環(huán)境的影響

AEI 探測設(shè)備周邊的電磁環(huán)境也會影響車號標(biāo)簽識別率，典型的例子就是安裝在寧西線上海鐵路局管內(nèi)葉集站的局分界口AEI 探測站，該探測站自建成后不久就出現(xiàn)周期性大量車號未被識別的情況，而且干擾周期越來越小，最嚴(yán)重時一列車僅有幾個車號被識別甚至一個都識別不了。經(jīng)大量的檢測、試驗后發(fā)現(xiàn)探測站附近存在較強的高頻電磁干擾，這一問題在該AEI 探測站被遷移200 m處后得到解決；另一個典型例子是安裝在合肥東合九到達場的AEI 探測站，因其與紅外線軸溫探測設(shè)備置于同一探測站房內(nèi)，AEI 設(shè)備使用的微波頻率又與紅外線探測設(shè)備智能跟蹤裝置的微波頻率相同導(dǎo)致了識別的車號信息互相串位和車號不可識別，這一問題在調(diào)整兩個微波頻率后得到解決。

3 結(jié)束語

綜上所述，影響車號自動識別系統(tǒng)對車號標(biāo)簽的識別率有多方面的原因，要提高車號標(biāo)簽的識別率，首先要維護好AEI 設(shè)備，定期對AEI 設(shè)備的各項技術(shù)指標(biāo)進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)和調(diào)整不滿足要求的指標(biāo)，更換性能下降的部件，保證AEI 設(shè)備的各項技術(shù)性能始終處于良好的狀態(tài)；其次，用正確的方法驗證未被識別的車號標(biāo)簽性能，及時更換性能不良的車號標(biāo)簽；再次，就是AEI 探測站的選址，要遠離強磁場及高頻信息源，遠離移動信號發(fā)射基站，遠離軍事設(shè)施，避免對AEI 設(shè)備造成干擾。