RFID技术在铁路集装箱堆场进出口的应用

引 言

集装箱运输因其本身具有其它交通运输方式不可替代的优势和特点(私密性好、运输成本低、环境适应性强)，其发展前
景极其广阔。我国铁路始终将集装箱运输作为重点开拓、大力发展的工作重心。然而，在铁路集装箱运输作业中还存在诸多题： (1)工作方式落后，工作效率低下。在整个运输流程中．集装箱箱号全部采用人工抄写登录。工作量大、差错率高、信
息传递不及时； (2)作业流程不精练，重复性_T作较多。据统计，每个集装箱从进站到离站的全部流程中。需要人工抄写登
录集装箱箱号达7次。这些都极大地影响了铁路集装箱运输的效率，因而利用先进的技术手段有效地对集装箱进行追踪和管
理就显得极为迫切。RFID作为一自动识别技术， 以其识别速度快，可在恶劣条件下工作等优点，在商业自动化、动态跟踪系统、自动收费系统等方面都有了一定的应用，并取得了很好的效果，因而也成为解决集装箱追踪和管理问题的有效手段。RFID在关键节点处对集装箱箱号的自动识别，可取代人工抄取箱号的方式，改变集装箱运输中现场操作落后的局面。减少重复性的人工操作，精练工作流程。本文重点对RFID在铁路集装箱堆场出入口的应用方案进行设计，改变现有出入管理方法。加快集装箱进出速度．实现相关信息的自动记录．为堆场的自动出入管理提供参考。

1 RFID技术及其在集装箱运输中的应用

射频识别(RFID)技术是一种非接触式自动识别技术，能够实现对大量设备进行快速准确地识别、传输和处理，大大加快
管理的效率。典型的RFID系统由标签(Tag)、带有天线的阅读器(Reader)、管理计算机或与之相连接的管理系统组成四。
RFID被认为是物流和供应链管理中的重要技术，但是对于RFID系统的设计和应用目前还较少 。

随着技术的不断完善，国际上已有一些集装箱自动识别系统投入使用，而基于RFID技术的自动识别系统就是其中之一问
RFID具有非接触性，完成识别工作无需人工干预，能够实现自动化。因此可改变手工抄写箱号的工作方式．实现箱号的自动记录，每天频繁的重复数据通过RFID系统实时采集，实时传递，既降低了人工劳动强度又避免了在人工操作中出现错、漏等差错，提高了工作效率和准确度翻。相对于其它方面的应用，RFID技术在集装箱运输中的应用还具有很强的特殊性： (1)电子标签随集装箱流动，工作环境比较恶劣：温度高、湿度高、酸碱腐蚀、振动大等等； (2)集装箱移动较快，要求对高速运动物体的识别能力问； (3)集装箱箱号是集装箱的唯一身份标识，也是集装箱运输管理对象的唯一标识。要求对箱号的准确无误识别。RFID具有很强的环境适应性，抗干扰能力强，可全天候使用，几乎不受污染与潮湿的影响，并且识别速度快．识别精度高。因而可以成功地用于集装箱运输的特殊环境中。此外，RFID还具有信息容量大、保密性高、耐久性强、可靠性高、多目标识别等特性。RFID的这些特性使其成为了集装箱自动识别技术的最佳选择

在集装箱上使用的RFID标签按照其获取电能方式的不同可以分为两种类型：有源标签和无源标签。依其采用的频率不同
可分为低频(125-134kHz)、高频(13．56MHz)、超高频(860—960MHz)及微波(2．45—4．8GHz)四类。工作在不同频段或频点上的射频标签具有不同的特点。各类采用不同RFID标签的集装箱管理系统均已有了一些应用。有源433MHz集装箱运输管理系统在美国军事物资运输及民用海运等领域得到了广泛的运用，其中也包括了我国深圳盐田港的集装箱运输安全管理系统：有源900MHz集装箱运输管理系统，其典型应用就是德国邮政集装箱运输自动追踪系统、美国西雅图港至阿拉斯加港问的集装箱运输安全管理系统；有源2．45GHz集装箱运输管理系统成功地用于上海龙吴港至烟台港间的集装箱运输管理中；无源900MH标签在我国集装箱公司蛇口生产基地的集装箱堆场管理中也得到了应用。

不过，总体来说射频识别技术在集装箱运输中应用还不够广泛，尤其在国内，仅有的一些应用还都停留在实验阶段． 没有
真正得到大规模广泛的实际运作。

2 RFID在铁路集装箱堆场出入口应用方案设计

在港口集装箱管理中，集装箱归各船公司所有，不是港口资产， 在港口建立基于RFID的集装箱管理系统需要考虑多方面
的因素，协调各方，因而难度很大。铁路集装箱办理站内的集装箱为铁路资产，对这些集装箱的有效管理是对铁路资产的良好维护，因此对铁路集装箱的监控就显得尤为重要，对RFID技术在铁路集装箱中应用方案的探讨也具有十分重要的意义

2．1 铁路集装箱堆场自动出入管理系统功能结构设计
定义系统实现的功能， 对系统的结构进行设计。

2．1．1 系统的目标。铁路集装箱堆场自动出入管理系统主要实现以下目标： (1)通过对集卡装载集装箱出入站场的时间、车号、箱号等相关数据信息的自动记录，实现集装箱堆场的自动出入门管理； (2)通过对出入站场铁路车辆车号及其装载集装箱号的自动识别，实现离开堆场集装箱装运车号与箱号的自动绑定； (3)随时查询出任意集装箱的堆场出入记录．某段时间堆场所有集装箱的出入记录等信息； (4)对超过规定期限的集装箱进行追踪，确定该集装箱超期产生的费用结算等。

2．1．2 系统功能结构设计。集装箱堆场自动出入管理系统分为标签管理子系统、集卡出入口子系统、铁路出入口子系统及堆场管理子系统。

标签子系统主要为系统提供管理标签信息的功能，利用手持设备实现标签数据的录入，并可进行标签信息的查询、修改、
删除。集卡出入口子系统对所有从集卡出入口进入和离开堆场的集卡和集装箱进行管理，实现对车道设备的控制，记录进入和离开堆场的集卡和集装箱的相关信息以及时间，并确定集卡和集装箱的对应关系，生成相应报表。铁路车辆出入口子系统对所有从铁路车辆出入口进入和离开堆场的集装箱进行管理，记录进入和离开堆场集装箱的相关信息及时间， 实现离开堆场集装箱箱号与车号的绑定及报表生成。堆场出人口管理子系统对所有从集卡出人口、铁路车辆出入口进入和离开堆场的集卡和集装箱进行管理，实现集装箱出入堆场的记录查询、生成报表以及对于超期集装箱的费用计算。

系统功能结构设计图如图1所示。

2．2 堆场出入口实施方案
针对已提出的系统结构，重点对RFID系统各设备的安装、集卡及铁路出入系统的具体实施方案进行设计

2．2．1 设备安装方案。考虑到无源标签低成本，可多次读写、长使用寿命和高可靠性等优势。一方面由于国家无线电管理委员会在铁路车号识别系统应用时已批准了915MHz在铁路站场及沿线使用。另一方面标签在低价格的同时可以保证远距离读写的可靠性。目前铁路集装箱的保有量较大，要求RFID标签的成本比较低， 以控制过大的一次性投资及较低的维护费用，冈此可以考虑采用无源915MHz电子标签应用于铁路集装箱追踪。

(1)标签安装。将记录有集装箱箱号、集卡车号及其他属性数据的电子标签安装在集装箱和集卡上。为确保标签可以准
确无漏读，需要在集装箱两侧各装一个标签，文献[7]qb有对集装箱标签安装位置的具体规定：在有侧壁波纹时，应安装在第一和第二个侧波纹之间。集卡标签安装在集卡前挡风玻璃的内侧。

(2)阅读器安装 在集卡出入151及铁路到发线各安装一台阅读器，设备的正常工作需要提供220V供电电源，并有无线局
域网覆盖， 以进行数据传输。将串1：3转无线设备与RFID标签阅读器相连接，从而可将RFID标签阅读器读取的数据通过无线的方式发送回服务器。

(3)天线安装 为确保集装箱标签数据的读取，在集卡及铁路出人口两侧需各安装一个RFID标签阅读器的天线，在集卡
出入口的顶部也需安装一个RFID标签阅读器的天线，用于读取安装在集卡前档风玻璃上的RFID标签信息。

2．2．2 集卡出入15方案。集卡出入El包括管理终端、车道工控机、射频读写器、天线、车辆检测器、信号灯、报警器、电动栏杆等硬件设备。

(1)入15处埋设地感线圈，并与车辆检测器连接，用来检测是否有车辆通过，车辆检测器判别有车后，发送信息给车道
主机．车道主机启动接车程序。

(2)车道设备包括天线、读写器、RFID标签进行读写。

(3)出15处设置信号灯、报警器、制．对通过车辆给出通过或扣留信息。车道工控机。当车道主机启动接车程序后，射频读写器打开天线，对来车和集装箱的电动栏杆和与电动栏杆相配套的地埋线圈和车辆检测器。这些设备接收车道主机的控

(4)管理终端由前端工控机、无线网卡构成。实现对所有车道设备控制和对集卡、集装箱数据的处理、分析并通过无线局域网与站信息中心的数据通信。站场集卡出入口示意图如图2所示。

当有集装箱从集卡出入15出入堆场，安装在集卡出入15的RFID读出设备可将集卡以及集卡上集装箱的RFID标签具体内容读出。并自动记录读取的具体时间，以确定该集卡及集装箱出入堆场的时间．之后将这些信息发送回服务器，用以统计堆场集卡以及集装箱的出入记录。集卡出入15自动识别子系统．可以实现对出入门的集装箱箱号及集卡车号的自动读取，及进出门时间的自动记录，从而实现集卡出入门处的自动管理。

2．2．3 铁路出入15方案。铁路出入15管理系统主要由管理终端、铁路车号自动识别系统(车载标签、地面读出设备、车辆识别设备)和集装箱自动识别系统(箱载标签、地面读、写设备)构成。站场铁路出入15示意图如图3所示。

在铁路现有的运行设备中，每一台机车安装有915MHz的机车标签，每一台货车安装有915MHz的货车标签。通过铁路车号自动识别系统所获得的车号与集装箱自动识别系统所获得的对应的箱号就能实现车号和箱号的自动绑定。铁路出入口管理终端由前端工控机、无线网卡构成。实现铁路车号自动识别系统与集装箱自动识别系统的控制和车号、箱号的绑定以及通过无线局域网与站信息中心进行车号、箱号的通信。

集装箱在进入铁路入15前， 自动识别并记录要进入堆场的集装箱箱号。集装箱在离开铁路出口后， 自动将集装箱的箱号和列车的车号相绑定，实现集装箱箱号和列车车号的绑定。铁路出入15自动识别子系统，实现对由铁路进出的集装箱箱号的自动读取，及其出入时间的自动记录，并实现箱号与车号的绑定，从而实现铁路出入121的自动管理。

3 结束语

以上分析可以看出RFID在铁路集装箱运输中的应用具有切实的可行性，但具体的实施和应用方法目前还在实验阶段。
RFID为铁路集装箱运输管理提供了有效的手段，本文提出的堆场出入15 RFID管理方案可大大提高进出速度，改变原有落后低效的工作方式，提高管理的自动化水平。对于进出15的管理还只是铁路集装箱运输管理中的一个很小的环节．RFID在整个运输流程的应用可实现铁路集装箱运输的全流程监控，确保铁路集装箱运输的效益和安全。当然这其中还存在许多值得探讨和解决的问题，随着这些问题的解决，RFID在全路集装箱中的应用必将带来现有工作流程的变革，工作强度的降低、工作效率的提高及更有效跟踪管理，从而带来巨大的经济及社会效益。