射频识别技术在中国铁路运输中的应用与发展

射频识别技术，简称RFID，它实质上是自动识别技术，即AEI，在无线电领域的一种具体实现和进步。这项技术的核心在于运用一系列尖端技术方法，旨在对各种物体或设备（包括人员与物品）在运动、静止以及恶劣环境中的状况进行自动化的识别与管控。

射频自动识别技术的一个典型应用，即铁路车号自动识别系统，已在全国14个铁路局范围内广泛部署。自2001年3月1日起，铁道部正式将车号自动识别系统接入网络并投入使用，这一举措为自备车企业、合资铁路以及地方铁路提供了实现信息化和智能化运输管理的关键机遇。

1．射频识别技术简介

射频识别技术通过射频信号实现非接触式的双向信息交流，用于实现物体的识别和数据交换。这种技术与当时或之前盛行的接触式识别方法存在显著差异。在RFID系统中，电子标签与阅读器之间无需物理接触即可完成识别过程，这使得它能够在更广泛的场景中得到应用。

射频识别系统通常包括两个主要组件：电子标签与阅读设备。这些电子标签会被固定在需要识别的物品上；而阅读设备则可能是单纯的读取器，也可能是具备读写功能的设备，这主要取决于所采用的存储器架构和相应的技术。

电子标签通过将多个关键模块整合于单一芯片内开yun体育app入口登录，实现了与读取器的有效通讯。该芯片内置EEPROM，用于存储识别码或其他信息。EEPROM的容量范围宽广，从几比特到几万比特不等。芯片周边仅需连接天线（以及电池），即可充当人员身份认证卡或货物标识卡。电子标签具备非接触式操作、长工作距离、适应恶劣环境以及能够识别移动目标等诸多优势。在众多RFID技术中，阅读器会在特定范围内释放电磁波，该区域的范围会因工作频率与天线尺寸的不同而有所差异。电子标签内部配备有LC串联谐振回路，其振荡频率与阅读器发射的频率相匹配。当电子标签穿越该区域时，受到电磁波的激发，LC谐振回路会发生共振现象，进而导致电容中积累电荷。在电容的另一侧，安装了一个单向导通的电子泵，该泵负责将电容中的电荷传输至另一个电容进行储存。一旦积累的电荷量达到预设的阈值，该电容便能充当电源，为其他电路提供所需的工作电压，进而实现电子标签数据的发射或接收阅读器的信息。阅读器在获取电子标签传来的信息后，会对这些信息进行解码处理开元棋官方正版下载，并执行错误检测，以判断数据的准确性。随后，它将通过RS232、RS422、RS485或无线通信手段，将验证后的数据传输至计算机网络。

2．电子标签的编码方式

以铁路车辆上搭载的电子标签为参照，我们可以阐述电子标签的编码技术。该标签的每个编码位与地面的解码器进行解码时，均是通过关联的两组谐波频率信号来实现频率的转换控制。码“0”由20kHz方波一个周期后接续40kHz方波两个周期组成，而码“1”则是由40kHz方波两个周期后接续20kHz方波一个周期构成，整个传输过程中相位保持连续性。

车辆电子标签的设计采用了非活性技术，其中不包含电池，其运作所需的电力是通过吸收照射在其上的微波射频能量来实现的。此类电子标签被固定在车辆底部的适当位置。

该标签包含两部分数据位开元ky888棋牌官网版，分别是程序所需的数据位和通用数据位，总共有128位。其中，8位是用于程序的，而剩余的120位则是用来存储用户信息的。这些信息是以6位ASCII码的形式表示的，因此可以容纳20个字符，具体详情可参考下表。

此样式宽度设定为620像素，且边框宽度为0。

依据铁道部颁布的《铁路机车车辆自动识别设备技术条件》的规定，车辆电子标签上包含的20个字符标识信息可以细分为：车辆属性码、车种、车型、车号、换长、制造厂名以及制造年月等详细数据。

车辆电子标签所含信息保持恒定不变，每个标签都与特定车辆实现永久绑定，其信息就如同车辆持有一张永久的身份证明。

3 ．铁路车号自动识别系统构成

该系统包括车辆上的标识标签、地面的自动设备、车站的定位系统、列车检查的显示设备、分局的监控中心设备、标签的编程网络以及铁道部的车号信息查询中心等核心组成部分。

（1）车辆标签

车辆标签是车辆不可或缺的组成部分，其内部储存着车辆编号及相关技术参数数据。这些标签被固定在可识别车辆的下部横梁上，且每辆车上仅安装一个。

（2）地面AEI设备

地面AEI系统由室外车轮感应器、地面天线以及室内的射频接收设备、读取主机、电源保护装置、通信与信号防护设备等关键部件组成。这些设备被部署在铁路主线的运行区间站点、局与分局的交界地带以及编组站等关键位置。它们能够实时且精确地收集列车和车辆的标签信息，对所收集的数据进行加工处理，并通过专用线路将信息传输至车站的CPS系统。

（3）车站CPS设备

CPS管理系统设备被安置在局与分局的交汇处、编组站点以及各类货站的核心机房，负责对AEI所收集的数据进行加工处理，并将处理后的信息传输至列检复示系统以及TMIS系统。

（4）列检复示系统

车站复示的CPS设备所转发的车辆编号相关信息，确保了车辆管理及设备维护工作的信息来源稳定可靠。

（5）分局AEI监控中心设备

分局的AEI监控中心负责监控AEI的运行状况，同时协调和指导AEI设备的维护工作，以保证其运行状态良好。该中心实时获取本分局交界口AEI所采集的列车与车号数据，并接收来自各台AEI的故障报告和设备状态信息。通过对这些信息的分析，中心能够及时掌握地面AEI设备的工作情况，并对故障进行及时处理。还可以监测货车标签的工作状态。

（6）标签编程网络

在标签编程网络中，车辆信息需在标签安装之前录入其内存。这一系统支持在车辆段、工厂及站点维修场所对标签进行编程和写入操作。其主要作用在于避免车辆出现编号错误或重复编号的情况，同时也能对遗失或损坏的标签进行补充安装。

4 ．铁路车号自动识别系统实现的功能

（1）实现车次、车号自动识别

为铁路运输管理系统实时供应车次和车号等基本信息；取代人工记录车号，确保数据的真实性、时效性、精确性和连续性；增强编组站作业效率，减轻作业人员劳动负担；提供运输确认信息，推动运输确认管理的现代化；与货票系统协同，完成货物流量的统计分析；实现局际、分局间货车使用费用的自动结算。

（2）货车实时跟踪管理

当前对车辆数量的管控；对车辆分布的统计分析；对货车所有权的鉴定；对机车及车辆运行轨迹的追踪与查询。

（3）实现货车动态管理

车辆技术档案信息检索；车辆维修数据统计与分析；列检站工作量的数据统计；国有及企业自备货车的资产管理工作。

（4）确保行车安全，实现故障车辆准确预报

红外轴温系统与之结合，能够精确预测热轴车辆的车牌号码及其所在列车的班次，并对热轴故障进行精确处理；同时，为车辆安全动态监控系统、超载偏载检测系统、平轮检测系统提供精确的车次和车牌号码信息；此外，构建故障车辆档案，实现全路范围内的信息共享，并实施动态跟踪与管理。

5． 铁路车号自动系统数据流程

（1）AEI到车站CPS之间的数据流程

AEI与车站CPS之间设有专用线路，AEI所收集的车辆通行信息会即时传输至车站CPS。

（2）车站CPS到列检复示系统的数据流程

车站CPS与列检复示之间的数据传输采用拨号或专线两种模式。车站CPS接收地面AEI设备所采集的过车数据及信息，经处理后，生成数据报文与信息报文。随后，通过车站CPS端所安装的转发程序，将这些报文发送至列检复示。

（3）车站CPS到铁道部的数据流程

车站与铁道部之间的数据流通依赖于铁路X.25网络，车站CPS系统接收地面AEI设备收集的列车信息，将其处理后转化为数据报文（D报文），随后，这些报文首先由车站CPS端的转发程序发送至铁路分局电子所，最终由分局电子所将报文转发至铁道部的中央服务器。

（4）车站CPS到分局AEI监控中心的数据流程及数据格式

车站CPS与分局AEI监控中心之间的数据流动，依托铁路X.25网络进行。车站CPS接收地面AEI设备采集的过车信息，对其进行处理，转化为数据报文（D报文）。随后，该报文由车站CPS端的转发程序发送至铁路分局电子所，最终由分局电子所转发至分局AEI监控中心的服务器。

6． 结论和展望

车号自动识别系统已在全路局、分局交界口、编组站、大小货运站、车辆段以及车辆厂等地安装了2100套地面设备，并且已经部署了57万个电子标签，构建起了覆盖整个铁路系统的车号自动识别网络。

该系统所收集的车号信息已被铁路运输相关部门采纳。未来，车号系统与TMIS系统的融合将实现每辆车的行驶里程计算，据此，厂家和维修段在车辆维修时将依据行驶里程进行操作，降低人为误差，确保维修过程更加科学合理，从而提升车辆的使用效能。

铁路车号自动识别系统的应用显著提升了运输效能，并增强了铁路运输的智能化管理与调度指挥能力。在当前铁路运力日益紧张的情况下，该系统的功效愈发凸显。

（鲁志彤：讲师，研究方向为铁道信号。）