鐵路車號自動識別系統標簽識別率的分析

宋立成 上海鐵路局科研所

1 全路車號自動識別系統現狀

全國鐵路貨車車號自動識別（AEI）系統始建于2000 年，經過數年的建設和發展，全路各編組站、列檢作業場、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備，全路70 多萬輛貨車也全部安裝了無源車號電子標簽（以下簡稱車號標簽），全路所有AEI 設備均實現了聯網，實現了列車、機車、車輛的全程跟蹤，實現了抄車號作業的自動化，提高了車號統計的準確率（根據車號自動識別系統的技術指標，AEI 對車號標簽的識別率是99.9999%），極大地減輕了車號員的勞動強度，為實現編組場編組作業自動化打下了基礎，為貨車使用費的自動清算提供了可靠的依據，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，實現了貨車運行故障的全程跟蹤。

2 影響車號標簽識別率的原因及分析

全國鐵路車號自動識別系統自使用以來，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。通過對大量應用數據以及現場檢測資料的分析，影響車號標簽識別率的原因主要有以下幾個方面：

2.1 AEI 設備運行質量的影響

衡量AEI 地面探測設備技術狀態正常與否的技術指標主要有：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、導航、遙感、天文、氣象、工業、農業、醫學等領域。由于它是超高頻電磁波，易被水分子吸收并產生熱量，大功率的微波會對人體產生傷害。因此，合理控制車號自動識別系統的微波功率是關鍵，小了，不能激活車號標簽內部電路工作，也就無法實現車號信息的讀取和識別，大了，會對人體造成傷害，對周邊設備造成干擾，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”，都應及時調整或送廠檢修。

2.1.2 微波頻率

車號自動識別系統的微波是由AEI主機中的RFID 卡的微波組件產生的，它的頻率穩定與否直接影響到激活車號標簽內部電路工作是否可靠，還影響到地面識別設備對車號信息的準確讀取和后續處理，因此RFID 卡是車號自動識別設備中的核心部件，必須保證RFID卡工作的穩定可靠。為了避免車號自動識別系統的微波同頻干擾，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 設備中又一重要技術指標，它是一個數值，用來表示天線和電波發射模塊是否匹配。如果數值等于1，則表示發射傳輸給天線的電波沒有任何反射，全部發射出去，這是最理想的情況。如果數值大于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，同時車號標簽所吸收的微波能量也隨之減少，可能導致車號標簽內部電路工作不正常。被反射的電波在輸出口也可產生相當高的電壓，有可能損壞微波組件。《鐵路車號自動識別系統AEI 設備管理檢修運行規程》規定：AEI設備的電壓駐波比應不大于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 設備實現判定貨物列車的總輛數并將所讀取的車號與之一一對應。在AEI 設備主機中包含了幾乎所有車種車型的軸距表，當列車通過計軸計輛傳感器時，AEI 設備可以自動判斷出列車的總軸數、列車的運行速度和總輛數。如果存在計軸計輛故障，AEI 設備就不能判定列車的總輛數，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的車輛關聯起來，所以，當計軸計輛出現故障時，就可能發生車號信息錯位、丟失等情況。

2.1.5 半功率束寬

AEI 設備的微波天線屬于定向天線，它沿鋼軌縱向上方發射夾角為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 的微波區域，如圖1 所示。

圖1 AEI 天線半功率束寬示意圖

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

2.2 車號標簽性能的影響

由于貨物列車沒有提供電能，所以車號標簽采用無源電子標簽，車號標簽的工作原理是：當接收到地面車號天線發出的微波信號后，將微波信號轉換成電能激活車號標簽內電路工作，車號自動識別系統在實際運用過程中有相當數量未被識別的車號標簽都是由于車號標簽性能不良造成的，這些性能不良的車號標簽在列檢作業場人工確認時往往由于列檢人員確認操作不當而造成標簽性能不良故障未被發現。

2.3 列車運行速度的影響

列車運行速度是影響車號標簽識別率的又一個因素，理論上，要求列車勻速度通過AEI 探測設備，但由于鐵路運輸的復雜性，經常會遇到加速、減速甚至緊急制動，如果通過車號探測區域時的列車速度發生驟變導致AEI 設備計軸計輛發生錯誤就會導致車號標簽未被識別或錯位、丟失。

2.4 周邊電磁環境的影響

AEI 探測設備周邊的電磁環境也會影響車號標簽識別率，典型的例子就是安裝在寧西線上海鐵路局管內葉集站的局分界口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，最嚴重時一列車僅有幾個車號被識別甚至一個都識別不了。經大量的檢測、試驗后發現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備置于同一探測站房內，AEI 設備使用的微波頻率又與紅外線探測設備智能跟蹤裝置的微波頻率相同導致了識別的車號信息互相串位和車號不可識別，這一問題在調整兩個微波頻率后得到解決。

3 結束語

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