铁路车号自动识别系统标签识别率的分析

宋立成 上海铁路局科研所

1 全路车号自动识别系统现状

全国铁路货车车号自动识别（AEI）系统始建于2000 年，经过数年的建设和发展，全路各编组站、列检作业场、铁路局分界口、货车车辆段出入口及各主要线别分界点等都安装了车号自动识别设备，全路70 多万辆货车也全部安装了无源车号电子标签（以下简称车号标签），全路所有AEI 设备均实现了联网，实现了列车、机车、车辆的全程跟踪，实现了抄车号作业的自动化，提高了车号统计的准确率（根据车号自动识别系统的技术指标，AEI 对车号标签的识别率是99.9999%），极大地减轻了车号员的劳动强度，为实现编组场编组作业自动化打下了基础，为货车使用费的自动清算提供了可靠的依据，同时也成为车辆5T、货运超偏载、轨道衡、安全门等装备的配套组成部分，实现了货车运行故障的全程跟踪。

2 影响车号标签识别率的原因及分析

全国铁路车号自动识别系统自使用以来，其在实际运用过程中对安装在货车底部的车号标签的识别率只能达到97%左右，也就是说每天仍有2 万多辆货车的车号不能被自动识别。通过对大量应用数据以及现场检测资料的分析，影响车号标签识别率的原因主要有以下几个方面：

2.1 AEI 设备运行质量的影响

衡量AEI 地面探测设备技术状态正常与否的技术指标主要有：微波功率、微波频率、电压驻波比、计轴计辆、半功率束宽等。

2.1.1 微波功率

微波是一种超高频电磁波，它具有低频电磁波的一切特性，被广泛用于雷达、通信、导航、遥感、天文、气象、工业、农业、医学等领域。由于它是超高频电磁波，易被水分子吸收并产生热量，大功率的微波会对人体产生伤害。因此，合理控制车号自动识别系统的微波功率是关键，小了，不能激活车号标签内部电路工作，也就无法实现车号信息的读取和识别，大了，会对人体造成伤害，对周边设备造成干扰，也会造成能源和制造成本的浪费。车号自动识别系统的微波功率范围为0.5～1.5 W，不会对人体造成伤害。在AEI 设备维护时，维修人员可利用手持式场强测试仪对微波输出功率进行定性检测，手持式场强测试仪将被测微波场强以高、中、低三档显示，如果显示“低”和“高”，都应及时调整或送厂检修。

2.1.2 微波频率

车号自动识别系统的微波是由AEI主机中的RFID 卡的微波组件产生的，它的频率稳定与否直接影响到激活车号标签内部电路工作是否可靠，还影响到地面识别设备对车号信息的准确读取和后续处理，因此RFID 卡是车号自动识别设备中的核心部件，必须保证RFID卡工作的稳定可靠。为了避免车号自动识别系统的微波同频干扰，国家无管会分配给铁路车号自动识别AEI 设备使用的微波频率为910.1 MHz、912.1 MHz、914.1 MHz 三个频点。

2.1.3 电压驻波比

电压驻波比是AEI 设备中又一重要技术指标，它是一个数值，用来表示天线和电波发射模块是否匹配。如果数值等于1，则表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部发射出去，这是最理想的情况。如果数值大于1，则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈线升温，同时车号标签所吸收的微波能量也随之减少，可能导致车号标签内部电路工作不正常。被反射的电波在输出口也可产生相当高的电压，有可能损坏微波组件。《铁路车号自动识别系统AEI 设备管理检修运行规程》规定：AEI设备的电压驻波比应不大于1.5。电压驻波比可用AEI 综合测试仪进行检测。

2.1.4 计轴计辆

计轴计辆是AEI 设备实现判定货物列车的总辆数并将所读取的车号与之一一对应。在AEI 设备主机中包含了几乎所有车种车型的轴距表，当列车通过计轴计辆传感器时，AEI 设备可以自动判断出列车的总轴数、列车的运行速度和总辆数。如果存在计轴计辆故障，AEI 设备就不能判定列车的总辆数，也不能判定每辆车的分界，更不能将读取的车号信息与相应的车辆关联起来，所以，当计轴计辆出现故障时，就可能发生车号信息错位、丢失等情况。

2.1.5 半功率束宽

AEI 设备的微波天线属于定向天线，它沿钢轨纵向上方发射夹角为120°的定向微波信号，在距天线表面高1 m处形成一个E 面长度不小于2.4 m 的微波区域，如图1 所示。

图1 AEI 天线半功率束宽示意图

当车号标签到达该区域时，车号标签内的电路被微波激活开始工作（激活时间极小，可忽略不计），并向地面发送带车种、车型、车号、制造厂、出厂日期等信息的调制信号供AEI 天线接收。理论上，地面天线对每个车号标签要求接收到不少于3 帧标签信息（每帧标签信息的传递时间约为12.8 ms）即完成一个标签信息的读取。如果标签性能不良，不能在2.4 m 的E 面长度内完成3 帧信息的传递就可能导致该车号标签未被识别。

2.2 车号标签性能的影响

由于货物列车没有提供电能，所以车号标签采用无源电子标签，车号标签的工作原理是：当接收到地面车号天线发出的微波信号后，将微波信号转换成电能激活车号标签内电路工作，车号自动识别系统在实际运用过程中有相当数量未被识别的车号标签都是由于车号标签性能不良造成的，这些性能不良的车号标签在列检作业场人工确认时往往由于列检人员确认操作不当而造成标签性能不良故障未被发现。

2.3 列车运行速度的影响

列车运行速度是影响车号标签识别率的又一个因素，理论上，要求列车匀速度通过AEI 探测设备，但由于铁路运输的复杂性，经常会遇到加速、减速甚至紧急制动，如果通过车号探测区域时的列车速度发生骤变导致AEI 设备计轴计辆发生错误就会导致车号标签未被识别或错位、丢失。

2.4 周边电磁环境的影响

AEI 探测设备周边的电磁环境也会影响车号标签识别率，典型的例子就是安装在宁西线上海铁路局管内叶集站的局分界口AEI 探测站，该探测站自建成后不久就出现周期性大量车号未被识别的情况，而且干扰周期越来越小，最严重时一列车仅有几个车号被识别甚至一个都识别不了。经大量的检测、试验后发现探测站附近存在较强的高频电磁干扰，这一问题在该AEI 探测站被迁移200 m处后得到解决；另一个典型例子是安装在合肥东合九到达场的AEI 探测站，因其与红外线轴温探测设备置于同一探测站房内，AEI 设备使用的微波频率又与红外线探测设备智能跟踪装置的微波频率相同导致了识别的车号信息互相串位和车号不可识别，这一问题在调整两个微波频率后得到解决。

3 结束语

综上所述，影响车号自动识别系统对车号标签的识别率有多方面的原因，要提高车号标签的识别率，首先要维护好AEI 设备，定期对AEI 设备的各项技术指标进行检测，及时发现和调整不满足要求的指标，更换性能下降的部件，保证AEI 设备的各项技术性能始终处于良好的状态；其次，用正确的方法验证未被识别的车号标签性能，及时更换性能不良的车号标签；再次，就是AEI 探测站的选址，要远离强磁场及高频信息源，远离移动信号发射基站，远离军事设施，避免对AEI 设备造成干扰。