铁路行车标志设置及机车自动识别的方法

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本文论述了一种基于RFID（Radio Frequency Identification）射频识别技术的铁路行车标志设置及机车自动识别行车标志的方法，该方法通过对RFID的电子标签的特定设置，对应铁路行车标志，并将设置好的电子标签放置于铁路的行车标志的对应位置，机车上安装设置好RFID读写器及声光报警装置（必要时可与机车上自动停车装置相连）。当机车通过装有RFID标签的线路时，机车上的RFID读写器自动识别线路上的RFID标签信息，根据特定的编码规则，给出语音提示和声光报警，从而警示和提醒司机，以完成铁路标志牌的相关作用。

　　1 基于 RFID 技术的铁路行车标志设置及自动识别的具体方法
　　针对上述引言中现有铁路行车标志的不足之处，利用RFID 技术，将行车标志由标牌改为RFID 电子标签，由原机车司机识别标牌改为RFID 读写器自动识别特定的RFID 电子标签。该方法如下：
　　1.1 对 RFID 电子标签进行特定编码和设置封装
　　通常 RFID电子标签有4 个区域，分别为：Reserved Bank ；EPC Bank；TID Bank ；USER Bank; 在这里我们不讨论RFID 技术的细节，只叙述在此文中的应用。
　　Reserver Bank ：对该区的操作可以决定用于铁路行车标志RFID 电子标签的启用和失效；EPC Bank：对该区数据的操作决定RFID 电子标签的所对应行车标志；TID Bank ：该区域数据是出厂设置好的，不可擦写的，具备全球唯一性，决定了用于铁路行车标志的RFID 电子标签与其它RFID 电子标签的区别；USER Bank ：用途非常多，可以是EPC Bank的延伸，定义EPCBank所对应行车标志的详细信息及相关注意事项，也可以记录该行车标志的维护信息及其它行车所需的相关信息等等；针对铁路行车标志的设置环境，有针对性的进行封装，会具备比现有行车标志使用年限更长、容易安装、易维护、低成本等特性。
　　1.2 对封装及设置好的 RFID 电子标签成组使用及安装
　　对封装及设置好的RFID 电子标签安装在所需安装行车标志地点的线路轨枕之间（这点与现有行车标志牌的安装有区别，现有行车标志牌安装在醒目位置的线路两旁），所示；对设置好的RFID 电子标签“成组”使用，使连续警示和分区段提醒成为可能，是现有行车标志所无法比拟的。
　　1.3 机车上安装 RFID 读写器及并按编码规则进行相应设置
　　在线路上对封装及设置好的RFID 电子标签安装完成后，机车上安装RFID 读写器及并按编码规则[2]进行相应设置，当机车行驶到线路上安装特定RFID电子标签的位置时，自动读取标签上的数据并进行解析，给出语音提示和声光报警，从而警示和提醒司机，以完成铁路标志牌的相关作用；在特殊情况下可与机车上的自动停车装置联动，紧急情况下可实现自动停车[3]，可避免类似4.28 铁路特大行车事故[4]的发生。
　　2 具体实施方式及用例
　　2.1 RFID 电子标签的编码铁路行车信号标志主要有：
　　◆警冲标：主要作用是标明指示机车车辆的停留位置的标志。
　　◆站界标：主要作用是标明对向出站道岔的警冲标外不少于50m 处，或邻线进站信号机相对处标志。
　　◆预告标：主要作用是标明进站信号机外方列车预告标志。
　　◆引导员接车地点标：主要作用是标明列车在行驶距车站外，不能看见进站信号机时，须在列车距站外能清晰地看引导员接车地信号标志。
　　◆司机鸣笛标：主要作用是标明列车行驶在道口、大桥、隧道及视线不良地点的前方时，司机须长声鸣笛提醒人们列车即将到达标志。
　　◆接触网终点标：主要作用是标明提醒电力机车司机不要超越接触网有效区间。
　　◆作业标：主要作用是标明在线路施工标志。机车司机见此标志须提高警惕，长声鸣笛，提醒线路施工人员撤离到安全地点的标志。
　　◆减速地点标：主要作用是标明列车应按规定限速通过地段标志。
　　◆桥梁减速信号牌：主要作用是标明在列车需要限速通过的桥梁速度的标志。
　　2.1.1 典型的 RFID 电子标签结构图
  
　　⑴将 TID Bank 的TID 数值为F0000000-F000FFFF 之间的RFID 电子标签定义为铁路行车标志专用标签，并将Reserver Bank 的设置相关启用密码；

　　⑵将 EPC Bank（EPC 分区）的“项目参考区”按一定规则进行编码。假设编码如下表1（其中以序号7 为例）：
　　⑶将与相关标志有关的注意事项及其它事宜可以写入USER Bank 。
　　2.1.2 RFID 电子标签设置用例
　　⑴将 3 个TID 值分别为F0000700、F0000701、F0000702 的RFID 电子标签的启用密码设置为654321；
　　⑵对应其 EPC Bank的“项目参考区”分别设置为：100700、100701、100709（按编码规则三个RFID 电子标签分别代表作业标（100700）、距作业标（100701）12 米的提示、距作业标（100709）120 米的提示；⑶将注意事项：施工地点，限速50 公里写入USER Bank 。
　　三个起作业标作用的RFID 电子标签就设置好了。
　　2.2 电子标签的封装及安装封装及安装见下要求：
　　RFID 电子标签使用频率为920-925MHz；雷电防护：直流接地；天线罩材：高强度玻璃钢；工作环境：适应风、霜、雨、雪、盐、雾、酸碱、潮湿、震动等恶劣环境。

  
　　2.2.1 RFID 电子标签安装用例
　　将上面设置好的三个起作业标作用的RFID 电子标签（TID 值分别为F0000700、F0000701、F0000702）按上图封装及安装，并按下所示安装在铁路。

  
　　2.3 机车自动识别 RFID 电子标签
　　在机车上安装RFID 电子标签读写器，并做如下设置：
　　⑴只识别 Reserver Bank 的启用密码为XXXXXX（例如为654321）并且TIDBank 的TID 数值为F0000000-FFFFFFFF（也可为XXXXXXXX-YYYYYYYY,其中Y>X,X,Y 为任意16 进制数）之间的RFID 电子标签；
　　⑵将识别出的 RFID 电子标签的EPC Bank的“项目参考区”值和USER Bank的值输出至车载电脑处理；⑶ 车载电脑按照编码规则解析并控制相应的声光报警及语音提示，必要时可与机车控制装置相连。

　　⑶车载电脑按照编码规则解析并控制相应的声光报警及语音提示，必要时可与机车控制装置相连。
  
　　2.3.1 机车自动识别 RFID 电子标签用例
　　⑴当机车行驶到所示的RFID 的电子标签3 的位置时，车载RFID 电子标签读写器识别到Reserver Bank并且TID Bank 的TID 值为F0000702；EPC 分区的“项目参考区”的值为100709；USER 分区值为“即将接近施工地点”的RFID 的电子标签3，将EPC 分区的“项目参考区”的值为100709；USER 分区值为“即将接近施工地点”的数据内容传送给车载电脑，经相关控制软件解析后，控制声光报警装置发出警报，并发出“即将接近施工地点，距作业标120 米”的语音提示。
　　⑵当机车行驶到所示的RFID 的电子标签 的位置时，车载RFID 电子标签读写器识别到Reserver Bank并且TID Bank 的TID 值为F0000701；EPC 分区的“项目参考区”的值为100701；USER 分区值为“即将接近施工地点”的RFID 的电子标签2，将EPC 分区的“项目参考区”的值为100702；USER 分区值为“即将接近施工地点”的数据内容传送给车载电脑，经相关控制软件解析后，控制声光报警装置发出警报，并发出“即将接近施工地点，距作业标12 米”的语音提示。
　　⑶当机车行驶到所示的RFID 的电子标签1 的位置时，车载RFID 电子标签读写器识别到Reserver Bank 并且TID Bank 的TID 值为F0000700；EPC 分区的“项目参考区”的值为100700；USER 分区值为“即将接近施工地点”的RFID 的电子标签2，将EPC 分区的“项目参考区”的值为100702；USER 分区值为“施工地点，限速50 公里”的数据内容传送给车载电脑，经相关控制软件解析后，控制声光报警装置发出警报，并发出“施工地点，限速50 公里”的语音提示。
　　3 结束语
　　以上方法及实施步骤是笔者经过多次现场试验所得，目前正在进行深入的应用研究；由于试验条件所限，无法进行高速（>120 公里）等其它条件的测试工作。