RFID在智能交通中的应用及设想

张 永,贺少柳

(1.北京兴通交通工程有限责任公司;2.中国一拖集团承德曲轴连杆有限公司)

1 RFID在智能交通领域的典型应用

RFID技术在交通管理领域有非常广泛的应用,包括高速公路的不停车收费(ETC)、停车场管理、公交车辆管理、城市交通调度、车辆证照信息管理及稽查、行车路径识别等。利用这种技术可以记录车辆信息、行驶路线信息,可以判断车辆是否超出营运范围,还可以采用 RFID技术统计交通流量,提供精确交通流数据,为交通调度提供准确决策依据,从而保障道路通畅有序。目前在交通行业的应用有以下几种。

1.1 车辆自动识别(AVI)系统

车辆识别系统(AVI)主要有以下两种。

(1)固定基站式 AVI系统

固定基站式 AVI系统一般设置在海关或检查站,用于检查、识别和记录通过的车辆,它的设备(如阅读器、智能控制器、数据传输单元、电源等)安装在车道旁的机房内,天线安装在车道旁(侧装)或顶蓬上(顶装),道宽 3.2～4.5m,车道旁装有自动栏杆、红绿灯、报警器、摄像机及显示牌等,在车道上设置检测线圈,这些设备向智能控制器提供车辆通过信息或接受它的控制指令。为了启动和终止 AVI系统读卡,车道上安装两个检测线圈,一个安装在车道入口处,另一个安装在出口的电动栏杆旁,第一个线圈用于启动系统读卡和车辆计数,第二个线圈用于终止系统读卡和防止栏杆砸车。

当载有 RFID卡的车辆通过车道时,系统读到 RFID卡中的识别地址(ID)号和车牌号,叠加车道号和通过时间,存入智能控制器的存储器。数据传输单元将系统的车辆数据信息,通过通信网络传到管理中心,同时将管理中心的指令下达到 AVI中,决定车辆放行还是拦截。

(2)移动式 AVI系统

移动式 AVI系统主要应用于公安侦查、路政稽查、重要会议安全保卫等,主要用于车辆身份验证,此时将移动式AVI设备停靠在指定路侧,对过往车辆进行检查和识别。它的配置与固定基站式基本相同,只是设备更加简化,与指挥中心的通信采用移动通信网络(GSM),可以同时配备 GPS接收设备配合使用。

1.2 高速公路不停车收费系统(ETC)

在收费站安装 ETC系统,车辆风挡玻璃上安装车载单元(OBU),当车辆通过收费站时,ETC天线读取到插在 OBU上RFID卡中的ID号和车牌号,通过叠加时间和车道号,存入ETC系统内存,并通过数据传输单元和通信网络,将数据传输到收费中心,通过结算中心与银行的接口将通行费从用户账号中划拨到指定账号中。比较常用的 RFID卡有储值卡和记账卡,区别是储值卡先储值后消费,记账卡不需事先储值记账消费,但是运营商与用户需要遵守双方签署的相关协议。

对基于RFID的ETC系统,我国交通运输部已制定了相应的国家标准,并逐步进入到颁布推广使用的阶段,该系统整合了电子标签和非接触IC卡两大资源,使用 IC卡进行费用结算,这种方案有利于ETC车载设备兼容电子不停车收费(ETC)车道及人工收费(MTC)车道两种道路资源,使 ETC系统在联网高速公路中渐进式推进,同时也有的在联网收费系统中推广采用RFID路径识别,极大提高了路径识别的精确性和环境适应性。

1.3 城市局域性年费管理的车辆识别与监控系统

一些实施了用RFID系统实施年费收费方式管理的城市都为每辆“年费车辆”配发一个不可拆卸,不可修改其ID号的无源被动式电子标签。作为车辆唯一的身份标志。实现“年费车”一车一卡,从而彻底堵住用“套牌”的办法偷漏年费的可能,既能保证严格监管,又能确保交通的通畅。在此基础上,路桥管理部门还能获得高比例的费用增收。在一些地处沿海的城市已经发行了只用为“年费卡”的无源被动式的电子标签,非常通畅地运行了数年,经济与社会效益十分明显,这样大的电子标签的推广使用,远高于某些交通十分繁忙的高速公路的发行量。在具备“区域封闭式监管”条件的中小城市都可适宜推广这种行之有效的年费车辆管理模式。

1.4 出租车身份动态自动识别系统

出租车身份动态自动识别系统监管方式与上述年费车辆的识别管理有许多共同之处,每辆有合法身份的出租车都配发一块能证明其身份的唯一的不可窜改的 RFID标签,这种系统在广州及成都已推广使用,发挥了明显的社会与经济效益,在已推广基于 RFID年费管理的城市、也可以把出租车身份动态自动识别系统作为年费管理系统的派生子系统加以应用。

在已实现采用年费车辆识别与监控系统并有条件对全部车辆装 RFID卡的城市,该系统还可在推行“年费卡”的基础上扩展应用于车辆养路费征收、年度审查,运政管理等需要共享车载电子标签介质的领域,构筑共享动态信息资源库的智能交通运输系统管理平台,在此基础上,还可顺理成章地推广到机关企事业单位及公共停车场以及居民小区的门禁管理,进而给与车辆有关的治安防范领域的动态监控管理提供有力的技术支持。

2 RFID在智能交通服务系统(ITS)中的应用设想

智能交通服务系统是一个重要的领域,通过车辆在交通中参与过程的主动配合,实现对出行车辆的高效的交通诱导,使其行车路线得以优化,可利用交通诱导信息诱导其避开交通拥挤区域。使交通流的运行更加均衡、从而使整个路网的效能得以充分发挥。

智能交通服务系统作为交通诱导信息的产生与管理者的作用时,该系统需要实时获取各种交通流信息,就是让交通指挥控制中心获取整个路网精确的车流分布、车辆流速、交通顺畅程度的信息,通过计算模型生成最佳的交通诱导信息。

把 RFID技术服务于交通诱导信息系统设想的核心是如果车辆的 RFID车载单元(OBU)实现了每辆车的“个性化”后,路侧单元(RSU)对采集到的车辆数据的成功率与准确率就得到很大的提高,数据利用更为有效,和传统的通过“地感线圈”感应车辆信息的方式或采用“视频检测”的方式进行车辆检测方法相比,通过识别电子标签对通过车辆数的统计方法的精确度得到很大的提高。另外,更为重要的还可以利用以 RFID为基础采集到数据的相关性,准确地检测出整个车流的“群速度”。这十分重要,车流的“群速度”能直接反映出交通拥挤的情况。利用车辆 ID号的唯一性的特征,可简单地测定车辆通过从某一个 RFID检测点至另一个检测点的时间差以及调用两个检测点的距离差(两个检测点的地埋位置已确知,因而距离也已知),从而可以判断出表征该段车流运动的“群速度”,通过采集附近路段若干个车辆电子标签的信息并加以平滑处理,就能更为精确细致地描述这些路段的交通运行情况,使交通诱导信息发布更为准确与及时。

另外,设想中的另一个用途是：通过应用主动式 RFID车载设备与 RSU进行双向数据交换,把车辆沿途安装有RSU的地点把交通指挥控制中心通过RSU发布的诱导信息和其它交通信息传送到车载的“数字地图显示仪”中,RSU同时把它所在地点的地理座标信息嵌入到下行信息中并影射到数字地图中。可以把这种系统可称为“离散式“的数字定位系统,从某种意义上讲,它能在局部地区起到GPS的某些作用。与此同时,车辆还可以根据交通指挥控制中心通过RSU发布的导行信息引导司机的驾驶行为,通过人机交互实现导行的目的。下行通道可通过 RSU同时把包括路况信息和重要信息(包括临时的交通管理信息)加以发布。

3 总 结

随着多学科技术的进步,多种技术手段的融合、互补将会成为智能交通服务系统的新亮点,RFID识别相对微波检测、线圈检测和视频检测,具有的数据准确、信息量大、读取速度快、寿命长,可以远距离识别和成本较低等优点,同时可以实现双向通信;在不久的将来,我们期望看到车辆牌照和OBU集成,实现车牌电子化。届时RFID识别技术与高速的计算机通信网络结合,将为交通行业智能化描绘出一道十分美好的发展前景。

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