铁路车号多途径综合识别系统的设计

薛军兴，张景达

（深圳市远望谷信息技术股份有限公司，深圳 518057）

目前的铁路车号自动识别系统以射频识别（RFID, Radio Frequency IDendi f icat ion）技术为基础，通过在全路所有机车和车辆上安装电子标签，在地面安装标签读出装置来实现。

尽管射频识别是一项非常先进的识别技术，但是由于列车所用的电子标签损坏、车底电磁干扰等因素，系统并不能保证完全正确识别所有车辆，即使通过改进识别系统性能、多点数据联判等措施识别率有所提高，但是可挖掘的潜力已非常有限，在某些对车号信息准确率要求非常高的场合仍然不能满足要求。

本设计提供了一种将RFID车号自动技术与以往的人工抄录车号的思路相结合，利用图像识别与目前的车号信息综合提高识别率的设计方法，同时提供便于人工核对的图像为依据，提供可靠的车号信息。避免车号信息不正确情况下带来的车辆运输、生产流程的延误。

本设计方便易行，能够大大方便现场作业，提高生产效率。

1 设计思路和实现

1.1 设计思路

从手工抄录车号和现在自动识别两种工作方式可知，是通过完全不相同的信息源获取车号信息；手工抄录是抄录车体侧面所刷写的车号信息；自动识别是识别车体底部安装的电子标签的信息。如果能够采取两种方式同时采集车体侧面的车号信息和电子标签的车号信息，将两种信息进行融合。在电子标签没有成功识别的情况下采用图像识别的技术从车体侧面的图像中识别出车号，并且保存车体图片的信息，在图像识别仍然没有成功识别出车号的情况下，采用人工的方法根据图像信息补录车号，这样能够充分有效的利用目前车体上的两种信息源，相互补充，大幅减少漏识率，并且即使仍有极少量不能正确识别的情况。

1.2 系统方案

根据上述思路，这里介绍以目前在铁路系统中普遍采用的XC型车号自动识别设备为基础，通过增加图像拍摄、识别模块及信息融合软件实现上述设计思路的设计方法。

XC型车号自动识别设备主要由车号自动识别主机、射频天线、车轮传感器（磁钢）等模块组成，采用射频识别技术识别车体底部安装的电子标签，如图1灰色方框中所示。其中，车轮传感器（磁钢）用于感知车轮经过，并将该信息送给自动识别主机，主机确认列车经过时，控制射频模块打开功放，通过射频天线读取电子标签，主机同时接收车轮传感器的信息和通过射频通道接收的电子标签的信息，进行测速、计轴、判辆、匹配标签等处理。列车经过后，关闭射频模块，形成包含有电子标签车号信息的数据报文，发送给其他系统。

XC型车号自动识别设备能够自动检测列车到来、并提供计轴判辆等图像处理所需要的重要的基础信息；在此设备的基础上增加动态效果较好的图像拍摄设备（列车运行中车体运行速度和轨边设备的振动等因素对图象拍摄设备有较高的要求）和识别的模块，如图1。

图1 多途径综合车号自动识别系统组成

1.3 工作原理

采用上述连接方案设计，其工作原理如下：

（1）车号识别设备仍然按照原有的方式识别、匹配电子标签。

（2）车号识别设备检测到列车到来时，向图像拍摄模块发送命令通知其开始拍摄，列车经过后，发送结束拍摄的命令。综合视频信息处理计算机根据自动识别主机的命令将会拍摄到整列列车经过的视频信息。

（3）车号识别设备主机在根据车轮传感器信息计轴判辆的过程中，形成每节车辆经过图像拍摄点的时间信息，列车经过后，该时间信息与其识别到的车号、车辆数等信息一并发送给综合视频信息处理计算机。

综合视频信息处理计算机结合自己拍摄的视频图像和车号识别设备主机输出的电子标签信息、时间信息等，采用软件进行处理，自动确定每节车辆所对应图像片断。对于没有正确识别到电子标签信息的车辆，采用图像识别的方法识别其车号信息；同时，综合视频信息处理计算机还提供人工通过图像核对车号信息的操作界面，进一步保证车号的正确性。

2 应用效果分析

基于上述设计的多途径车号自动识别系统已经在众多钢铁企业成功应用。下面以某矿业公司应用为例说明。

某矿业公司物流信息化管理系统对安装在厂区与国铁的交界口处的车号自动识别系统提出了很高的要求。由于该位置车辆的出入涉及到进出物资的管理、清算等很多重要数据，所以要求车号自动识别系统具有高可靠性、高识别率。

该项目采用本设计方案，利用RFID车号自动识别和图象识别技术相结合提高识别率，同事在识别实效或车号信息有疑问的的情况下要能够采取人工的方式根据图像及时补录核对，确保车号信息的及时、准确性，确保整个物流系统的运转效率。其中，在自动识别（RFID识别、图像识别）完成后，提供给车号人员根据图像信息核对车号数据的操作界面如图2。

图2 多途径综合车号自动识别系统可视化操作终端界面

从实际的运行效果来看，通过RFID自动识别的车号超过99.8%，极少数车辆由于标签损坏等原因不能正确识别，可以通过图像进行识别，但是图像识别因受环境、天气、照明、车速等因素限制限制，识别的正确率只能达到70%左右。为了可靠期间，我们对图像识别到的车号做了标注，并建议车号工作人员重点核对。

采用多途径综合识别的方案设计的车号自动识别系统在钢铁企业应用中中得到了用户很好的评价，RFID与图像识别相结合提高了车号识别的正确率，同时，将车号信息和图像结合起来提供给车号人员，在车号没有被正确自动识别或对车号信息有疑问的情况下，车号人员可以直接回顾图像补充、核对车号，不用再等列车停止后到车跟前抄录车号，车号信息可以及时提供给后续系统使用，大幅提高了物流流程的效率，也大大减轻了车号人员的工作量。

3 结束语

在铁路车号自动识别系统的改进设计中，充分有效的利用列车车辆上安装的电子标签和车体侧面刷写的车号信息，在现有的车号自动识别设备上增加图像拍摄的功能，采用RFID和图像识别两种技术从两个不同的信息源识别车号，并对识别结果进行融合，能够有效提高铁路车号的识别率。在对识别率要求非常高的场合，将自动识别的结果和拍摄的图像信息相结合，为车号工作人员提供车号核对和补录的功能，可以保证车号信息的正确性和实时性。

在目前铁路网络基础设施建设已经非常良好的情况下，采用这种设计方法对提高铁路正线路局交界口及其他关键位置车号信息识别的正确率、保障铁路信息系统的正常运行方面有很好的参考价值。

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