引 言

集裝箱運(yùn)輸因其本身具有其它交通運(yùn)輸方式不可替代的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)(私密性好、運(yùn)輸成本低、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng))，其發(fā)展前
景極其廣闊。我國(guó)鐵路始終將集裝箱運(yùn)輸作為重點(diǎn)開(kāi)拓、大力發(fā)展的工作重心。然而，在鐵路集裝箱運(yùn)輸作業(yè)中還存在諸多題： (1)工作方式落后，工作效率低下。在整個(gè)運(yùn)輸流程中．集裝箱箱號(hào)全部采用人工抄寫(xiě)登錄。工作量大、差錯(cuò)率高、信
息傳遞不及時(shí)； (2)作業(yè)流程不精練，重復(fù)性_T作較多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每個(gè)集裝箱從進(jìn)站到離站的全部流程中。需要人工抄寫(xiě)登
錄集裝箱箱號(hào)達(dá)7次。這些都極大地影響了鐵路集裝箱運(yùn)輸?shù)男剩蚨孟冗M(jìn)的技術(shù)手段有效地對(duì)集裝箱進(jìn)行追蹤和管
理就顯得極為迫切。RFID作為一自動(dòng)識(shí)別技術(shù)， 以其識(shí)別速度快，可在惡劣條件下工作等優(yōu)點(diǎn)，在商業(yè)自動(dòng)化、動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)、自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)等方面都有了一定的應(yīng)用，并取得了很好的效果，因而也成為解決集裝箱追蹤和管理問(wèn)題的有效手段。RFID在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處對(duì)集裝箱箱號(hào)的自動(dòng)識(shí)別，可取代人工抄取箱號(hào)的方式，改變集裝箱運(yùn)輸中現(xiàn)場(chǎng)操作落后的局面。減少重復(fù)性的人工操作，精練工作流程。本文重點(diǎn)對(duì)RFID在鐵路集裝箱堆場(chǎng)出入口的應(yīng)用方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，改變現(xiàn)有出入管理方法。加快集裝箱進(jìn)出速度．實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的自動(dòng)記錄．為堆場(chǎng)的自動(dòng)出入管理提供參考。

1 RFID技術(shù)及其在集裝箱運(yùn)輸中的應(yīng)用

射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大量設(shè)備進(jìn)行快速準(zhǔn)確地識(shí)別、傳輸和處理，大大加快
管理的效率。典型的RFID系統(tǒng)由標(biāo)簽(Tag)、帶有天線的閱讀器(Reader)、管理計(jì)算機(jī)或與之相連接的管理系統(tǒng)組成四。
RFID被認(rèn)為是物流和供應(yīng)鏈管理中的重要技術(shù)，但是對(duì)于RFID系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用目前還較少 。

隨著技術(shù)的不斷完善，國(guó)際上已有一些集裝箱自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)投入使用，而基于RFID技術(shù)的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)就是其中之一問(wèn)
RFID具有非接觸性，完成識(shí)別工作無(wú)需人工干預(yù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化。因此可改變手工抄寫(xiě)箱號(hào)的工作方式．實(shí)現(xiàn)箱號(hào)的自動(dòng)記錄，每天頻繁的重復(fù)數(shù)據(jù)通過(guò)RFID系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)傳遞，既降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度又避免了在人工操作中出現(xiàn)錯(cuò)、漏等差錯(cuò)，提高了工作效率和準(zhǔn)確度翻。相對(duì)于其它方面的應(yīng)用，RFID技術(shù)在集裝箱運(yùn)輸中的應(yīng)用還具有很強(qiáng)的特殊性： (1)電子標(biāo)簽隨集裝箱流動(dòng)，工作環(huán)境比較惡劣：溫度高、濕度高、酸堿腐蝕、振動(dòng)大等等； (2)集裝箱移動(dòng)較快，要求對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體的識(shí)別能力問(wèn)； (3)集裝箱箱號(hào)是集裝箱的唯一身份標(biāo)識(shí)，也是集裝箱運(yùn)輸管理對(duì)象的唯一標(biāo)識(shí)。要求對(duì)箱號(hào)的準(zhǔn)確無(wú)誤識(shí)別。RFID具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，抗干擾能力強(qiáng)，可全天候使用，幾乎不受污染與潮濕的影響，并且識(shí)別速度快．識(shí)別精度高。因而可以成功地用于集裝箱運(yùn)輸?shù)奶厥猸h(huán)境中。此外，RFID還具有信息容量大、保密性高、耐久性強(qiáng)、可靠性高、多目標(biāo)識(shí)別等特性。RFID的這些特性使其成為了集裝箱自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的最佳選擇

在集裝箱上使用的RFID標(biāo)簽按照其獲取電能方式的不同可以分為兩種類(lèi)型：有源標(biāo)簽和無(wú)源標(biāo)簽。依其采用的頻率不同
可分為低頻(125-134kHz)、高頻(13．56MHz)、超高頻(860—960MHz)及微波(2．45—4．8GHz)四類(lèi)。工作在不同頻段或頻點(diǎn)上的射頻標(biāo)簽具有不同的特點(diǎn)。各類(lèi)采用不同RFID標(biāo)簽的集裝箱管理系統(tǒng)均已有了一些應(yīng)用。有源433MHz集裝箱運(yùn)輸管理系統(tǒng)在美國(guó)軍事物資運(yùn)輸及民用海運(yùn)等領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用，其中也包括了我國(guó)深圳鹽田港的集裝箱運(yùn)輸安全管理系統(tǒng)：有源900MHz集裝箱運(yùn)輸管理系統(tǒng)，其典型應(yīng)用就是德國(guó)郵政集裝箱運(yùn)輸自動(dòng)追蹤系統(tǒng)、美國(guó)西雅圖港至阿拉斯加港問(wèn)的集裝箱運(yùn)輸安全管理系統(tǒng)；有源2．45GHz集裝箱運(yùn)輸管理系統(tǒng)成功地用于上海龍吳港至煙臺(tái)港間的集裝箱運(yùn)輸管理中；無(wú)源900MH標(biāo)簽在我國(guó)集裝箱公司蛇口生產(chǎn)基地的集裝箱堆場(chǎng)管理中也得到了應(yīng)用。

不過(guò)，總體來(lái)說(shuō)射頻識(shí)別技術(shù)在集裝箱運(yùn)輸中應(yīng)用還不夠廣泛，尤其在國(guó)內(nèi)，僅有的一些應(yīng)用還都停留在實(shí)驗(yàn)階段． 沒(méi)有
真正得到大規(guī)模廣泛的實(shí)際運(yùn)作。

2 RFID在鐵路集裝箱堆場(chǎng)出入口應(yīng)用方案設(shè)計(jì)

在港口集裝箱管理中，集裝箱歸各船公司所有，不是港口資產(chǎn)， 在港口建立基于RFID的集裝箱管理系統(tǒng)需要考慮多方面
的因素，協(xié)調(diào)各方，因而難度很大。鐵路集裝箱辦理站內(nèi)的集裝箱為鐵路資產(chǎn)，對(duì)這些集裝箱的有效管理是對(duì)鐵路資產(chǎn)的良好維護(hù)，因此對(duì)鐵路集裝箱的監(jiān)控就顯得尤為重要，對(duì)RFID技術(shù)在鐵路集裝箱中應(yīng)用方案的探討也具有十分重要的意義

2．1 鐵路集裝箱堆場(chǎng)自動(dòng)出入管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
定義系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能， 對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2．1．1 系統(tǒng)的目標(biāo)。鐵路集裝箱堆場(chǎng)自動(dòng)出入管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)： (1)通過(guò)對(duì)集卡裝載集裝箱出入站場(chǎng)的時(shí)間、車(chē)號(hào)、箱號(hào)等相關(guān)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)記錄，實(shí)現(xiàn)集裝箱堆場(chǎng)的自動(dòng)出入門(mén)管理； (2)通過(guò)對(duì)出入站場(chǎng)鐵路車(chē)輛車(chē)號(hào)及其裝載集裝箱號(hào)的自動(dòng)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)離開(kāi)堆場(chǎng)集裝箱裝運(yùn)車(chē)號(hào)與箱號(hào)的自動(dòng)綁定； (3)隨時(shí)查詢出任意集裝箱的堆場(chǎng)出入記錄．某段時(shí)間堆場(chǎng)所有集裝箱的出入記錄等信息； (4)對(duì)超過(guò)規(guī)定期限的集裝箱進(jìn)行追蹤，確定該集裝箱超期產(chǎn)生的費(fèi)用結(jié)算等。

2．1．2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。集裝箱堆場(chǎng)自動(dòng)出入管理系統(tǒng)分為標(biāo)簽管理子系統(tǒng)、集卡出入口子系統(tǒng)、鐵路出入口子系統(tǒng)及堆場(chǎng)管理子系統(tǒng)。

標(biāo)簽子系統(tǒng)主要為系統(tǒng)提供管理標(biāo)簽信息的功能，利用手持設(shè)備實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽數(shù)據(jù)的錄入，并可進(jìn)行標(biāo)簽信息的查詢、修改、
刪除。集卡出入口子系統(tǒng)對(duì)所有從集卡出入口進(jìn)入和離開(kāi)堆場(chǎng)的集卡和集裝箱進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)道設(shè)備的控制，記錄進(jìn)入和離開(kāi)堆場(chǎng)的集卡和集裝箱的相關(guān)信息以及時(shí)間，并確定集卡和集裝箱的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成相應(yīng)報(bào)表。鐵路車(chē)輛出入口子系統(tǒng)對(duì)所有從鐵路車(chē)輛出入口進(jìn)入和離開(kāi)堆場(chǎng)的集裝箱進(jìn)行管理，記錄進(jìn)入和離開(kāi)堆場(chǎng)集裝箱的相關(guān)信息及時(shí)間， 實(shí)現(xiàn)離開(kāi)堆場(chǎng)集裝箱箱號(hào)與車(chē)號(hào)的綁定及報(bào)表生成。堆場(chǎng)出人口管理子系統(tǒng)對(duì)所有從集卡出人口、鐵路車(chē)輛出入口進(jìn)入和離開(kāi)堆場(chǎng)的集卡和集裝箱進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)集裝箱出入堆場(chǎng)的記錄查詢、生成報(bào)表以及對(duì)于超期集裝箱的費(fèi)用計(jì)算。

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

2．2 堆場(chǎng)出入口實(shí)施方案
針對(duì)已提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對(duì)RFID系統(tǒng)各設(shè)備的安裝、集卡及鐵路出入系統(tǒng)的具體實(shí)施方案進(jìn)行設(shè)計(jì)

2．2．1 設(shè)備安裝方案。考慮到無(wú)源標(biāo)簽低成本，可多次讀寫(xiě)、長(zhǎng)使用壽命和高可靠性等優(yōu)勢(shì)。一方面由于國(guó)家無(wú)線電管理委員會(huì)在鐵路車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)已批準(zhǔn)了915MHz在鐵路站場(chǎng)及沿線使用。另一方面標(biāo)簽在低價(jià)格的同時(shí)可以保證遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)的可靠性。目前鐵路集裝箱的保有量較大，要求RFID標(biāo)簽的成本比較低， 以控制過(guò)大的一次性投資及較低的維護(hù)費(fèi)用，岡此可以考慮采用無(wú)源915MHz電子標(biāo)簽應(yīng)用于鐵路集裝箱追蹤。

(1)標(biāo)簽安裝。將記錄有集裝箱箱號(hào)、集卡車(chē)號(hào)及其他屬性數(shù)據(jù)的電子標(biāo)簽安裝在集裝箱和集卡上。為確保標(biāo)簽可以準(zhǔn)
確無(wú)漏讀，需要在集裝箱兩側(cè)各裝一個(gè)標(biāo)簽，文獻(xiàn)[7]qb有對(duì)集裝箱標(biāo)簽安裝位置的具體規(guī)定：在有側(cè)壁波紋時(shí)，應(yīng)安裝在第一和第二個(gè)側(cè)波紋之間。集卡標(biāo)簽安裝在集卡前擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)。

(2)閱讀器安裝 在集卡出入151及鐵路到發(fā)線各安裝一臺(tái)閱讀器，設(shè)備的正常工作需要提供220V供電電源，并有無(wú)線局
域網(wǎng)覆蓋， 以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。將串1：3轉(zhuǎn)無(wú)線設(shè)備與RFID標(biāo)簽閱讀器相連接，從而可將RFID標(biāo)簽閱讀器讀取的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線的方式發(fā)送回服務(wù)器。

(3)天線安裝 為確保集裝箱標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀取，在集卡及鐵路出人口兩側(cè)需各安裝一個(gè)RFID標(biāo)簽閱讀器的天線，在集卡
出入口的頂部也需安裝一個(gè)RFID標(biāo)簽閱讀器的天線，用于讀取安裝在集卡前檔風(fēng)玻璃上的RFID標(biāo)簽信息。

2．2．2 集卡出入15方案。集卡出入El包括管理終端、車(chē)道工控機(jī)、射頻讀寫(xiě)器、天線、車(chē)輛檢測(cè)器、信號(hào)燈、報(bào)警器、電動(dòng)欄桿等硬件設(shè)備。

(1)入15處埋設(shè)地感線圈，并與車(chē)輛檢測(cè)器連接，用來(lái)檢測(cè)是否有車(chē)輛通過(guò)，車(chē)輛檢測(cè)器判別有車(chē)后，發(fā)送信息給車(chē)道
主機(jī)．車(chē)道主機(jī)啟動(dòng)接車(chē)程序。

(2)車(chē)道設(shè)備包括天線、讀寫(xiě)器、RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)。

(3)出15處設(shè)置信號(hào)燈、報(bào)警器、制．對(duì)通過(guò)車(chē)輛給出通過(guò)或扣留信息。車(chē)道工控機(jī)。當(dāng)車(chē)道主機(jī)啟動(dòng)接車(chē)程序后，射頻讀寫(xiě)器打開(kāi)天線，對(duì)來(lái)車(chē)和集裝箱的電動(dòng)欄桿和與電動(dòng)欄桿相配套的地埋線圈和車(chē)輛檢測(cè)器。這些設(shè)備接收車(chē)道主機(jī)的控

(4)管理終端由前端工控機(jī)、無(wú)線網(wǎng)卡構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)對(duì)所有車(chē)道設(shè)備控制和對(duì)集卡、集裝箱數(shù)據(jù)的處理、分析并通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)與站信息中心的數(shù)據(jù)通信。站場(chǎng)集卡出入口示意圖如圖2所示。

當(dāng)有集裝箱從集卡出入15出入堆場(chǎng)，安裝在集卡出入15的RFID讀出設(shè)備可將集卡以及集卡上集裝箱的RFID標(biāo)簽具體內(nèi)容讀出。并自動(dòng)記錄讀取的具體時(shí)間，以確定該集卡及集裝箱出入堆場(chǎng)的時(shí)間．之后將這些信息發(fā)送回服務(wù)器，用以統(tǒng)計(jì)堆場(chǎng)集卡以及集裝箱的出入記錄。集卡出入15自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)．可以實(shí)現(xiàn)對(duì)出入門(mén)的集裝箱箱號(hào)及集卡車(chē)號(hào)的自動(dòng)讀取，及進(jìn)出門(mén)時(shí)間的自動(dòng)記錄，從而實(shí)現(xiàn)集卡出入門(mén)處的自動(dòng)管理。

2．2．3 鐵路出入15方案。鐵路出入15管理系統(tǒng)主要由管理終端、鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(車(chē)載標(biāo)簽、地面讀出設(shè)備、車(chē)輛識(shí)別設(shè)備)和集裝箱自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(箱載標(biāo)簽、地面讀、寫(xiě)設(shè)備)構(gòu)成。站場(chǎng)鐵路出入15示意圖如圖3所示。

在鐵路現(xiàn)有的運(yùn)行設(shè)備中，每一臺(tái)機(jī)車(chē)安裝有915MHz的機(jī)車(chē)標(biāo)簽，每一臺(tái)貨車(chē)安裝有915MHz的貨車(chē)標(biāo)簽。通過(guò)鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)所獲得的車(chē)號(hào)與集裝箱自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)所獲得的對(duì)應(yīng)的箱號(hào)就能實(shí)現(xiàn)車(chē)號(hào)和箱號(hào)的自動(dòng)綁定。鐵路出入口管理終端由前端工控機(jī)、無(wú)線網(wǎng)卡構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)與集裝箱自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的控制和車(chē)號(hào)、箱號(hào)的綁定以及通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)與站信息中心進(jìn)行車(chē)號(hào)、箱號(hào)的通信。

集裝箱在進(jìn)入鐵路入15前， 自動(dòng)識(shí)別并記錄要進(jìn)入堆場(chǎng)的集裝箱箱號(hào)。集裝箱在離開(kāi)鐵路出口后， 自動(dòng)將集裝箱的箱號(hào)和列車(chē)的車(chē)號(hào)相綁定，實(shí)現(xiàn)集裝箱箱號(hào)和列車(chē)車(chē)號(hào)的綁定。鐵路出入15自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)由鐵路進(jìn)出的集裝箱箱號(hào)的自動(dòng)讀取，及其出入時(shí)間的自動(dòng)記錄，并實(shí)現(xiàn)箱號(hào)與車(chē)號(hào)的綁定，從而實(shí)現(xiàn)鐵路出入121的自動(dòng)管理。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上分析可以看出RFID在鐵路集裝箱運(yùn)輸中的應(yīng)用具有切實(shí)的可行性，但具體的實(shí)施和應(yīng)用方法目前還在實(shí)驗(yàn)階段。
RFID為鐵路集裝箱運(yùn)輸管理提供了有效的手段，本文提出的堆場(chǎng)出入15 RFID管理方案可大大提高進(jìn)出速度，改變?cè)新浜蟮托У墓ぷ鞣绞剑岣吖芾淼淖詣?dòng)化水平。對(duì)于進(jìn)出15的管理還只是鐵路集裝箱運(yùn)輸管理中的一個(gè)很小的環(huán)節(jié)．RFID在整個(gè)運(yùn)輸流程的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)鐵路集裝箱運(yùn)輸?shù)娜鞒瘫O(jiān)控，確保鐵路集裝箱運(yùn)輸?shù)男б婧桶踩．?dāng)然這其中還存在許多值得探討和解決的問(wèn)題，隨著這些問(wèn)題的解決，RFID在全路集裝箱中的應(yīng)用必將帶來(lái)現(xiàn)有工作流程的變革，工作強(qiáng)度的降低、工作效率的提高及更有效跟蹤管理，從而帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。