城軌車輛司機(jī)身份識別系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

崔文成，于曉杰，王有杰

（中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司技術(shù)中心，山東 青島 266000）

城市軌道交通作為快速運(yùn)輸高密集乘客的交通運(yùn)輸設(shè)備，運(yùn)營的安全性關(guān)系國計(jì)民生。當(dāng)前，城市軌道交通車輛的駕駛授權(quán)主要通過對主控鑰匙的管理來實(shí)現(xiàn)，無法實(shí)現(xiàn)“授權(quán)的人”在“授權(quán)的時間段”駕駛“授權(quán)的車輛”這一安全管理目標(biāo)，存在一定的安全隱患。本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于指紋識別技術(shù)的司機(jī)身份識別系統(tǒng)，可以有效提高城軌車輛日常運(yùn)營和管理的安全性。

1 城軌車輛駕駛授權(quán)管理現(xiàn)狀分析

目前，城市軌道交通車輛在日常管理中，一般同一系列或同一車輛段的車輛都使用相同的主控鑰匙，只要任何人獲得該主控鑰匙，就可以任意駕駛車輛。

通過對主控鑰匙的管理實(shí)現(xiàn)車輛駕駛授權(quán)的管理，即在“授權(quán)的時間”將主控鑰匙發(fā)給“授權(quán)的人”，這種方式存在如下三方面問題：

（1）無法辨別“授權(quán)的人”。可能存在誤認(rèn)、惡意騙取或復(fù)制主控鑰匙從而獲得駕駛權(quán)限的問題，理論上任何人只要獲得主控鑰匙，都可以成為授權(quán)的人。

（2）無法控制“授權(quán)的時間”。可能存在提前發(fā)放鑰匙或交車后不及時歸還主控鑰匙的問題，即只要授權(quán)人員獲得主控鑰匙，無法實(shí)現(xiàn)對授權(quán)時間段的控制。

（3）無法指定“授權(quán)的車輛”。授權(quán)人員獲得主控鑰匙后，無法實(shí)現(xiàn)對駕駛指定編號列車的控制。

通過上述分析可知，該方式存在一定的安全管理漏洞，容易因疏忽或被惡意利用從而造成公共安全事故，因此，亟需一種技術(shù)手段來完善車輛駕駛授權(quán)的管理，提高車輛設(shè)備日常管理的安全性。

2 司機(jī)身份識別系統(tǒng)解決方案

2.1 司機(jī)身份識別系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

隨著人體生物識別技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，并借鑒指紋識別技術(shù)在汽車領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用模式和在軌道交通領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用模式，本文通過引入指紋識別技術(shù)，并充分利用軌道交通車輛已有的設(shè)備配置，設(shè)計(jì)了基于指紋識別技術(shù)的司機(jī)身份識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)簡單的優(yōu)點(diǎn)，并且至少可以實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：（1）只有被授權(quán)的司機(jī)才能駕駛車輛；（2）只能在被授權(quán)的時間段內(nèi)才能駕駛車輛；（3）只能駕駛被授權(quán)內(nèi)指派的車輛。

為不失一般性，本文以指紋識別技術(shù)為例進(jìn)行技術(shù)說明，虹膜識別、人臉識別亦可以相同方式進(jìn)行應(yīng)用。

2.2 司機(jī)身份識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理

司機(jī)身份識別系統(tǒng)主要包括車載側(cè)設(shè)備和地面?zhèn)仍O(shè)備兩部分，車載側(cè)設(shè)備安裝在車輛上，主要完成司機(jī)指紋的采集，并將指紋信息和車輛信息利用車地?zé)o線傳輸通道發(fā)送到地面設(shè)備；地面?zhèn)仍O(shè)備集成到地面運(yùn)營控制中心OCC(Operation Control Center）中，主要完成授權(quán)判斷，并將授權(quán)判斷結(jié)果利用車地?zé)o線傳輸通道發(fā)回到車輛上，OCC 是管轄范圍內(nèi)所有車輛的授權(quán)中心。

2.2.1 車輛側(cè)設(shè)備

為實(shí)現(xiàn)司機(jī)身份識別功能，車載側(cè)設(shè)備主要包含如下四個功能模塊：（1）指紋識別裝置；（2）車載控制主機(jī)；（3）司控器；（4）車地?zé)o線傳輸裝置。

上述四個功能模塊通過如圖1 形式連接起來，司控器主控鑰匙觸點(diǎn)通過單芯電纜與車載控制主機(jī)相連接，其開、閉狀態(tài)可被車載控制主機(jī)采集；指紋識別裝置和車地?zé)o線傳輸裝置通過以太網(wǎng)與車載控制主機(jī)連接，三者之間可以進(jìn)行雙向通信。

指紋識別裝置采集指紋信息，車載控制主機(jī)將車輛信息和指紋信息經(jīng)車地?zé)o線傳輸裝置發(fā)送給OCC，OCC 查詢授權(quán)規(guī)則，將查詢結(jié)果經(jīng)車地?zé)o線傳輸裝置發(fā)回到車載控制主機(jī)，車載控制主機(jī)如檢測到司控器主控鑰匙觸點(diǎn)為閉合狀態(tài)且OCC 授權(quán)查詢結(jié)果為有效狀態(tài)，則驅(qū)動車輛激活繼電器得電，表示車輛正常激活；如OCC 檢測到多次授權(quán)不通過，可自動報警，司機(jī)身份驗(yàn)證流程如圖2 所示。

2.2.2 地面?zhèn)仍O(shè)備

地面?zhèn)仍O(shè)備主要提供駕駛授權(quán)判斷服務(wù)，通過管理員權(quán)限可查看、修改、增加或刪除駕駛授權(quán)規(guī)則庫中的規(guī)則，授權(quán)規(guī)則主要包含指紋名稱、授權(quán)時間段、授權(quán)車輛編號等要素。當(dāng)車輛發(fā)來一次駕駛授權(quán)查詢請求時，將請求信息中的指紋名稱、時間信息、車輛編號信息在授權(quán)規(guī)則庫中查詢，若查找到相應(yīng)的規(guī)則，則說明此次駕駛授權(quán)請求為合法的，通過車地?zé)o線傳輸通到將結(jié)果返回到車輛上；當(dāng)車輛發(fā)來的駕駛授權(quán)請求多次查詢未通過時，可以在值班員電腦顯示屏上自動彈出報警提示。

因本方案需實(shí)時依靠車地?zé)o線傳輸通道傳輸駕駛授權(quán)查詢請求和查詢結(jié)果，如駕駛授權(quán)規(guī)則庫相對固定，可以將駕駛授權(quán)規(guī)則庫存儲于指紋識別裝置內(nèi)，當(dāng)指紋識別裝置讀取指紋信息后，可以直接查詢規(guī)則庫并將查詢結(jié)果發(fā)送給車載控制主機(jī)，該方式可避免使用車地?zé)o線傳輸通道，適合建成時間較長的既有車輛進(jìn)行升級改造。

圖1 司機(jī)身份識別系統(tǒng)原理圖

圖2 司機(jī)身份驗(yàn)證流程圖

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

選用MORPHOACCESS 系列指紋識別裝置，其具有網(wǎng)絡(luò)接口豐富、存儲容量大和易編程的優(yōu)點(diǎn)，并具有防拆功能，適合應(yīng)用于軌道交通車輛。將其安裝在操縱臺右下方，如圖3所示，按照上述方案搭建系統(tǒng)，通過試驗(yàn)證明該系統(tǒng)可以快速識別司機(jī)身份并完成駕駛授權(quán)判斷。

4 結(jié)語

隨著城市軌道交通的發(fā)展，車輛管理和運(yùn)營的安全問題日益突出，本文首先介紹了當(dāng)前軌道交通車輛通過對鑰匙的管理來實(shí)現(xiàn)駕駛授權(quán)管理的不足之處，然后，提出了一種基于指紋識別技術(shù)的司機(jī)身份識別系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可將司機(jī)身份、駕駛時間、駕駛車輛聯(lián)系起來，充分保證“授權(quán)的人”在“授權(quán)的時間段”駕駛“授權(quán)的車輛”，并且該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單、成本較低，即方便在既有車輛上加裝也適合新造車輛安裝，該套系統(tǒng)可以完善車輛段、車庫內(nèi)車輛駕駛授權(quán)的管理，有效提高車輛日常管理與運(yùn)營的安全性。

圖3 指紋識別裝置安裝位置