基于物联网技术的铁路集装化器具管理优化分析

李妍芸

(中国铁路北京局集团有限公司 智慧物流部，北京 100045)

1 铁路集装化器具管理现状

1.1 现状

自80年代铁路开始推广货物集装化运输以来，铁路集装化器具管理至今已有30多年的发展历史，由开始的粗放型管理逐步演变到精细化管理，在实践中不断探索适合铁路运输需要的管理方式[1]。在互联网时代，万物互联互通，各行各业都在不断深植互联网发展基因，借助开放、智能、共享、经济的互联网优势，重塑业务应用模式和经营发展业态。而伴随物联网技术的快速发展，现代货物运输在时间和空间上更加扁平化和非结构化，追求更快、更优、更省，以及“标准化”与“个性化”相结合的运作模式，也持续催生铁路集装化器具管理向更加现代化、更加高效、安全和便捷的模式优化[2]。目前铁路依托集装化器具管理系统，对集装化器具进行资产、调度、装卸、维修、报废全流程即全寿命周期的管理，由货运、调度、运输、信息技术部门协调统筹、组织和监控现场作业，目标实现集装化器具实时追踪，周转效率最大化，满足铁路货物运输需求，延长集装化器具使用寿命，提高集装化率及装卸机械化率，减少装卸人力作业，缩短装卸作业时间。

1.2 存在问题

（1）集装化器具信息经常出现错误和滞后。大批量集装化器具投入使用后，受货物自身特点、作业时间、地理位置和现场人员素质等多种因素影响，站点的集装化器具优化配置和调度协调开始出现问题。现场集装化器具信息依靠人工采集，经常错误、滞后，出现了有的站点集装化器具闲置，有的站点货物无法集装化的情况，极大降低了集装化器具的周转率和货物集装化率，导致整个作业流程出现脱节。另外，集装化率低导致装卸货物作业时间延长，列车晚点的情况时有发生，对营造良好的铁路服务形象带来一定阻碍。

（2）集装化器具动态信息追踪能力不足。铁路集装化器具信息系统整体停留在资产管理为主层面，动态追踪能力仍显不足。动态信息追踪未彻底解决，不同铁路局产权的集装化器具流通壁垒也就无法打破，不能全路流通，已集装化货物在运输需要跨局时要卸下集装化器具，造成二次搬倒，效率低、人力作业投入多，接取送达成本高等问题。集装化器具的产权壁垒阻碍了现代物流多式联运的发展。

2 基于物联网技术的集装化器具管理优化分析

物联网技术是指可以将物品与互联网相连接，全面感知物品信息，将信息进行可靠传输，智能化处理，以实现物品在网络中自动识别、定位、跟踪、监控和管理的技术。物联网技术通过信息智能采集、处理和网络技术平台应用于仓储、运输、装卸、配送、包装等物流基本活动环节，实现货物运输过程的自动化运作和高效率优化管理，提高物流行业的服务水平，降低成本，减少自然资源和社会资源消耗[3]。优化铁路集装化器具管理亟需引入更加高效、经济的物联网技术，助力打破铁路内部产权壁垒，建立先进可靠的电子化信息追踪和采集方式，充分发挥多产权集装化器具在“门到门”、“门到站”、“站到门”和“站到站”等铁路货物全程运输中的重要作用。

2.1 物联网技术方案比选

物联网技术在物流业应用中，主流成熟技术有条形码、无线射频识别技术(RFID)、传感器、全球定位系统等[4-5]，结合铁路目前信息化技术、硬件设备现状，集装化器具本身特点，其中条形码、RFID更适合在铁路推广。从读写能力、重复使用、污损、防伪等方面对条形码、RFID的信息采集方式进行对比分析。

（1）条形码。将宽度不等的多个黑条和空白按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。条形码不可重复使用，不可写入信息，只能根据条码编排及扫描设备信息辨别，不能更新，需要更换使用，易被损坏，污染、脱落，尤其铁路货物大多需要多次搬倒，标签极易污损，脱落，一次只能读取一个信息，但前期投入较少的特点，广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通运输、包装、配送等领域[6]。目前条形码技术已广泛应用于在铁路零散货物运输。对零散货运系统进行自主开发升级，系统中受理货主的货物运输需求，在作业站点配置条形码打印机和手持终端，完成货物条形码粘贴，货物运输中通过手持终端扫描条形码，实现了零散货物运输实时追踪。

（2）RFID。RFID是一种通过利用射频来实现非接触的通信识别技术，具有移动识别、快速反应、重复读写、多目标管理，可置于货物内部(液态、金属环境除外)，不易污损等特点。作为物联网的核心技术之一，在智能交通、门禁控制、航空行李处理、图书管理、网络家电控制、移动车辆自动识别、运动计时、身份认证、身份识别、智能电网、物流及供应链管理等领域获得了广泛的应用，取得了良好的社会及经济效益[6]。

（3）条形码和RFID比选。①信息采集时间。当出现运输货物较多，集装化器具数量较大时，RFID可同时并快速多目标采集信息，加快信息采集速度，缩短列车停站及货物装卸时间，条形码只能挨个条码进行对准采集，采集时间长，信息录入反应速度慢。②信息采集精度。铁路货物在站台堆码时，经常受空间限制，遮挡粘贴的条形码，RFID技术不用接触，远距离采集信息的特点提供了采集便利，提高了采集精度，条形码必须近距离进行条码扫描，在遮挡的情况下，易发生漏采或者必须再次堆码重新采集。③污损及可否重复使用。受铁路运输环境和货运载体等因素影响，前期零散货物采用条形码的经验来看，条形码标签易发生污损、脱落，现场作业时只能通过后期人工查找补救、复原，流程繁琐，RFID可将电子标签置于集装化器具内部，不易污损，同时可以重新写入信息，反复使用。

综上所述，RFID更能适应铁路运输中集装化器具数量多，搬倒次数多，堆码方式等特点，推荐采用RFID技术对铁路集装化器具管理进行优化。

2.2 基于RFID技术的集装化器具管理优化分析

2.2.1 优化方案

RFID智能化管理系统主要由本地PC端系统与RFID手持终端部分组成，依靠4G网及WIFI进行信息传输，采用“标准化操作系统+成熟数据库”结合的系统配置服务方式[7]。实现流程简洁，仅需3步即可实现：①为集装化器具加装超高频无源电子标签，前期铁路部分集装化器具已经预留活动式卡销槽放置RFID芯片，为后期推广应用提供了便利条件；②利用UHF超高频手持移动终端读写器对电子标签进行扫描，实时上传集装化器具信息，更新器具流转动态；③对接现有管理系统，随时查看集装化器具流转情况、站点结存情况，实现对集装化器具的统一调配。

2.2.2 技术创新

基于RFID的集装化器具管理将从提升效率、降低成本、精准化作业、信息化同步、安全性加固和灵活化配置6方面实现创新突破。①通过RFID射频技术能够实现对集装化器具一次性、多批量、远距离、精确化的出入站、上下车和盘点查询等作业环节的高效管理，提高工作效率。②采用RFID射频技术能够有效提高作业流转过程的流转效率与周转效能，减少人工干预、降低作业成本。③系统所采用的手持终端与通用的4G或WIFI传输方式无缝对接，兼容性更强，更能实现对集装化器具信息的远距离和实时性精确传输。④手持移动终端设备除了超高频模块，还可选配搭载摄像、条码等多个模块，方便实现多种信息的同步采集和可视化管理，从而更好地与货物追踪管理进行衔接。另外，也可以为日后开展驾驶舱式的管理和分析机制进行有益探索。⑤系统中配备的电子标签及读写器设备具有良好的安全性和抗干扰性，可同时兼容静态密码、动态口令和指纹、声纹、人脸识别等生物识别技术，伴随金融科技(Fintech)的快速发展，未来更具扩展性；另外，还可以设置安全区域(SE模块)并建立风险预警模型，加强经营管理的事中和事后监控管理。⑥系统预留多种开放接口，支持与第三方应用管理系统(OA，ERP或仓库管理系统等)无缝连接，实现数据共享和系统联动。未来也可进一步探索SDK、API等技术模式，实现场景化发展，打造开放服务生态体系[8]。

2.2.3 经济效益分析

（1）拓展空间大并且边际成本低。一次投入RFID无线射频技术硬件设施，管理单元的增加仅需要极低的边际成本。铁路采用RFID无线射频技术不仅可以应用于集装化器具管理，还可以逐渐将货运站中的装卸设备、人员、仓库，货物作为货运单元加入到整个铁路物联网中，完善数据的采集、挖掘和应用，形成铁路运输大数据，提高铁路运输，提高数字化运营效率。

（2）打造社会化的集装化器具共享平台。能够有效提高集装化器具流转率，为不同产权集装化器具全路流通提供保障，打造社会化的集装化器具共享平台。这也更加符合现代物流多式联运的发展特点，满足对集装化器具一贯性的使用需求，对整合社会资源，提高物流整体效率，减少资源消耗均具有重要现实意义。另外，实时有效追踪信息的建立可以提高集装化器具调度精度，加快器具周转速度，真正实现集装化器具精细化管理，推进云计算与大数据应用，为不同产权集装化器具全路流通奠定基础。

（3）减少国有资产流失。有效延长集装化器具使用寿命，减少国有资产流失。有效RFID追踪定位，可以及时对集装化器具进行流转、回收、保养、维修、再投放，良好的管理可以减少国有资产流失，延长集装化器具的使用寿命，降低铁路运输成本。

（4）具有良好的可扩展性和可复制性。支持将铁路集装化器具系统进行延伸。不同产权的集装化器具不仅包含铁路产权，还可以进一步延伸到货主自备器具、其他物流企业产权器具。完善的集装化器具管理系统可以通过对集装单元的追踪反向实现多式联运的货物信息追踪，打造更加经济、高效、共享的集装化器具管理模式。

3 结束语

集装化器具的管理水平对货物运输集装化率起着决定作用，高效的集装化器具管理可以更大限度地提高集装化率，从而提高货物装卸机械化率，减少装卸时间，降低人力成本。应用RFID射频技术优化铁路集装化器具管理，可大幅度提高集装化器具信息采集精度，实现实时追踪，对未来优化铁路全网货运发展机制产生积极的示范意义，可在条件成熟的基础上，以点带面逐步推广，充分发挥铁路资源的禀赋优势，进一步与大数据、云计算、区块链、生物识别应用等金融科技手段融合，从而提升铁路货运智能化、信息化和多元化发展能力，以更加经济的经营模式和更加普惠的生产方式催生客观的经济效益。