一種軌道車車號與集裝箱箱號自動關聯的方法

黃 瑞

(中鐵武漢勘察設計研究院有限公司，武漢 430074)

1 概述

集裝箱多式聯運具有產業鏈長、高效快捷、集約經濟、安全可靠等優勢，是貨物運輸發展的重要方向。集裝箱是運輸貨物的載體，集裝箱箱號是集裝箱型號、容積、產權企業、序號碼的集合，在全球集裝箱運輸體系中是唯一代碼。在運輸體系中集裝箱箱號是貨物運輸起點、目的地、貨物類型、數量、重量、集裝箱尺寸的唯一代碼。集裝箱鐵路運輸貨物中鐵路集裝箱站、鐵水聯運鐵路港灣站或專用線貨區（港區）集裝箱裝車后，需要以車輛作為載體加入鐵路運輸流程，鐵路車輛的車號在后續貨票、運輸過程中作為代碼進行作業流程和交接作業的基礎信息。因此集裝箱箱號和鐵路運輸車輛車號的關聯是一個非常重要的作業內容。

到達鐵路集裝箱站、鐵水聯運鐵路港灣站集裝箱列車，卸車作業時鐵路車輛車號需要解除關聯；進行倒裝法解體/編組列車作業時，倒裝到另一臺鐵路車輛（駁接車輛）時，需要集裝箱箱號與倒裝車輛車號進行關聯。

一個鐵路港灣站連接多個集裝箱貨區（港區）鐵路專用線時，到達的集裝箱列車車輛集裝箱目的地方向組號隨機分布，無法滿足多處專用線貨區（港區）裝卸堆場依次快速送達的要求，需要對到達的集裝箱進行按組號分組。在分組過程中集裝箱箱號需要與駁接車輛車號進行關聯；

目前這種作業方式均采用人工現場進行記錄、核對，作業時間較長，集裝箱的裝卸、倒裝、中轉作業效率不高。

2 系統的結構與功能

為了提高鐵路集裝箱列車裝卸時集裝箱箱號與軌道車輛車號關聯的效率問題，本方案在基于集裝箱動力平車中轉倒裝作業方式下，提出一種新型的列車車號與集裝箱箱號自動關聯方法，該方法采用圖像識別技術（利用計算機對圖像進行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標和對像的技術。一般工業使用中，采用工業相機拍攝圖片，然后再利用圖像識別軟件根據圖片灰階差做進一步識別處理，從而得出識別結果），通過對裝載車輛車號和集裝箱箱號識別、對比，從而進行關聯，該方法適合一個鐵路港灣站對應一個或多個集裝箱貨區（港區）情況下的集裝箱裝卸作業。

鐵路車站的車號與箱號關聯系統，是鐵路車站自動化裝卸系統的子系統（通過自動控制系統，來進行鐵路車輛的識別、定位，裝卸機具的定位、走行、吊裝，集裝箱的識別，駁接車輛的定位、運行等一系列操作，從而完成鐵路集裝箱的自動裝卸），具有圖像采集、自動識別、數據對比、數據交換等功能。車號與箱號關聯系統與鐵路集裝箱貨場管理系統（一種采用互聯網信息化和計算機技術，管理集裝箱裝車、卸車、中轉、交接物流作業，鐵水聯運，鐵公聯運的物流管理信息系統）有數據交換，用于鐵路自動裝卸作業中集裝箱與車輛信息的自動關聯，從而實現通過駁接車輛的車號信息查詢集裝箱的貨位信息，為自動控制系統自動確定駁接車輛的行駛目的提供依據。該系統由圖像采集子系統、圖像識別子系統、數據對比子系統、數據交換子系統組成，如圖1 所示。

圖1 車號與箱號關聯系統結構圖Fig.1 Structure diagram of correlation system between rail car number and container number

圖像采集子系統的功能是采用數字高清攝像機對集裝箱箱號和軌道車車號進行拍照，光學圖像通過數字化，形成數字圖像，供計算機處理和保存。

圖像識別子系統的功能是通過計算機算法對數字圖像進行處理，提取圖像特征并進行圖像識別，將識別的圖像結果轉換為數據進行存儲。

數據對比子系統的功能是對鐵路自動化裝卸系統提供的車號信息與當前識別的圖像信息進行對比，如果對比信息一致，可自動進行下一步作業；如果對比信息不一致，則自動作業終止，請求人工核實。

數據交換子系統的功能是在集裝箱的吊裝過程中，根據車輛與集裝箱裝載狀態關系，自動將最新的車輛車號與集裝箱箱號進行綁定或取消綁定；在集裝箱裝卸前，數據交換子系統先從鐵路集裝箱貨場管理系統接收箱號信息，在集裝箱裝卸完成后把最終的關聯信息發送給鐵路集裝箱貨場管理系統。

3 系統作業方法

系統設計方案如圖2 所示。

圖2 系統方案設計圖Fig.2 System scheme design diagram

設計方案中，龍門吊可跨越多條股道，本次按三條股道為例進行說明。圖2（a）中2 條股道為集裝箱列車的裝卸線，1 條股道為軌道平車（駁接車輛）走行線，龍門吊作業可把列車裝卸線上列車的集裝箱吊裝到軌道平車走行線上的軌道平車，也可把軌道平車上的集裝箱吊裝到列車裝卸線上的列車上。龍門吊吊臂各安裝4 臺攝像機，用于在吊臂抓取集裝箱過程中抓拍集裝箱頂部箱號和集裝箱平板車側面車號，攝像機均需采用外伸支架進行安裝。當吊臂開始工作在集裝箱正上方（定位、未抓取）時，攝像機先抓拍集裝箱頂部的箱號圖像，當吊臂抓取集裝箱時，攝像機再抓拍集裝箱側面的箱號圖像，并將兩次抓拍的圖像數據發送給圖像識別子系統進行識別，并對識別的數據進行對比。

圖2（b）為研究方法的立面布置圖，攝像機通過外伸支架安裝在吊臂兩側，吊臂在抓取集裝箱時，攝像機對集裝箱平板列車車號進行抓拍。

圖2（c）是研究方法各設備位置關系圖，股道線間距為5 m，為保證設備安全，攝像機距股道中心線2.5 m，集裝箱寬度為2.13 m，攝像機距集裝箱外邊距離最大為1.435 m，集裝箱高度為2.18 m，通過計算，攝像機與平板列車側邊車號角在29.1°到33.4°之間。

作業過程如圖3，4，5 所示。

龍門吊移動到集裝箱吊裝位置，吊臂移動到集裝箱正上方，攝像機開始對集裝箱頂部箱號進行抓拍，圖像識別系統對圖片處理，識別箱號，并把箱號信息發送給集裝箱管理信息系統進行確認，如圖3 所示。在龍門吊吊臂抓取集裝箱時，吊臂兩側的攝像機對平板列車兩側車號進行拍照，圖像識別系統對圖片處理，識別列車車號，通過對比自動化裝卸系統發送的車號和箱號信息，確認信息一致后，系統對箱號和車號信息解除關聯狀態，解除關聯狀態信息發送給集裝箱管理信息系統，如圖4 所示。當龍門吊吊臂把抓取的集裝箱放到倒裝車輛上時，吊臂兩側的攝像機對倒裝車輛兩側車號進行拍照，圖像識別系統對圖片處理，識別列車車號，并對箱號和車號信息進行關聯，然后將關聯信息發送給集裝箱管理信息系統，如圖5 所示。

方案作業流程如圖6 所示。

4 小結

圖3 系統對集裝箱頂部箱號識別Fig.3 System recognition of container number on the top of the container

圖4 系統對裝載車輛車號識別Fig.4 Vehicle number identification

圖5 系統對倒裝車輛車號識別Fig.5 System recognition of loading car number

圖6 方案作業流程圖Fig.6 Flow chart of scheme operation

本研究方案是基于集裝箱自動化裝卸作業方式提出一種軌道車輛車號與集裝箱箱號自動關聯方法，該方法適用于鐵路港灣站(一站多場)集裝箱裝卸中轉作業中集裝箱箱號與裝載車輛（駁接車輛）的車號自動關聯，從而實現自動化裝卸系統自動確定裝卸車輛的裝卸貨區。

本研究方案是利用圖像采集系統、圖像識別系統、數據處理系統等多項智能分析系統，通過與鐵路自動化裝卸系統、鐵路集裝箱貨場管理信息系統進行數據交換，實現了集裝箱在鐵路車輛與其他車輛倒裝過程中貨物信息與車輛信息的自動關聯。該方法使鐵路集裝箱列車的集裝箱箱號與裝卸車輛車號自動關聯，代替目前的現場人工作業，提高了整個集裝箱裝卸作業的效率。