RFID技術(shù)在交通信息搜集之個(gè)案分析(組圖)

文//交通部運(yùn)輸研究所．黃運(yùn)貴、黃新熏、張芳旭、陳國岳
中華電信研究所．鄭伯順、陳榮義、王景弘、李肇浩、吳坤榮、董圣龍、涂元光

RFID技術(shù)應(yīng)用于道路交通運(yùn)輸上可以搜集諸如車輛流量、平均車速、占有率、車輛種類、車輛停止偵測(cè)及轉(zhuǎn)向比等重要交通信息外，另外對(duì)于門禁管制、隧道監(jiān)控、火車管理、交通號(hào)志優(yōu)先權(quán)、乘客信息系統(tǒng)、公車站管理與火車定位等其它交通應(yīng)用上效益更加顯著。

現(xiàn)今國內(nèi)外使用RFID在交通信息的搜集應(yīng)用上才剛在萌芽階段，是一個(gè)全新的極具挑戰(zhàn)性的議題。實(shí)際運(yùn)用的案例尚未十分普遍，但是在其它交通運(yùn)用市場(chǎng)尤其是在例如停車場(chǎng)的車輛、港口車輛及貨物的門禁管制上卻日趨熱絡(luò)，而火車的管控與公車客運(yùn)等運(yùn)輸上也從歐美等國涵蓋到亞洲各國，從長途運(yùn)輸衍生至短程運(yùn)輸，從貨物逐漸演進(jìn)到車輛等交通運(yùn)用方面，意謂著應(yīng)用層面逐漸越來越廣，技術(shù)層面越來越深的趨勢(shì)。以下將針對(duì)RFID電子卷標(biāo)搜集信息及其它應(yīng)用實(shí)例個(gè)案進(jìn)行說明分析。

表1 RFID技術(shù)在交通信息搜集之個(gè)案匯整、比較與分析

德國柏林交通信息搜集計(jì)劃

德國柏林市議會(huì)在1999年為了建立一個(gè)新的交管中心，進(jìn)行了一個(gè)交通信息搜集計(jì)劃（Traffic Data Collection for Central Traffic Monitoring）[1]。此計(jì)劃在進(jìn)入柏林之主要道路Adlergestell（三線道）選定三處測(cè)試點(diǎn)，每一測(cè)試點(diǎn)之每一車道皆安裝RFID讀取器，藉以搜集通過車輛數(shù)、兩測(cè)試點(diǎn)之平均車速及確認(rèn)車輛類別。

此測(cè)試計(jì)劃使用Traffic Supervision Systems (TSS)公司之被動(dòng)式RFID系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)為在車輛底盤安裝電子卷標(biāo)，路面底下安裝天線，讀取距離為1.2米，可讀取之車輛速度為0～180 Km/hr，請(qǐng)參考圖1之系統(tǒng)架構(gòu)圖。此系統(tǒng)之特點(diǎn)為路面底下所安裝天線除了可以讀取電子卷標(biāo)外，也具備金屬偵測(cè)功能（類似Loop Detector功能）。
 

 
圖1柏林交通信息搜集計(jì)劃RFID架構(gòu)圖執(zhí)行構(gòu)想

因此，此系統(tǒng)所能搜集之交通信息參數(shù)，不管是否有安裝電子卷標(biāo)都可以偵測(cè)到車輛進(jìn)入天線時(shí)間及車輛離開天線時(shí)間，藉由這些參數(shù)系統(tǒng)可以算出車輛總數(shù)及車輛于測(cè)試點(diǎn)之車速。至于有安裝電子卷標(biāo)之車輛，則可以額外取得此車輛之Car ID（電子卷標(biāo) ID）與Car ID對(duì)應(yīng)之時(shí)間，系統(tǒng)可藉此算出兩測(cè)試點(diǎn)之平均車速及相關(guān)衍生應(yīng)用。例如若得知車輛為救護(hù)車、消防車或公共汽車，則可事先控制車輛正準(zhǔn)備通過路口紅綠燈，讓此車輛優(yōu)先通行。

英國愛丁堡市公共汽車優(yōu)先通行系統(tǒng)

英國愛丁堡市使用RFID公共汽車優(yōu)先通行系統(tǒng)減少交通擁堵和加速交通營運(yùn)，參考圖2。系統(tǒng)采用德儀公司開發(fā)的TIRIS[2]車卡的公共汽車優(yōu)先通行系統(tǒng)，自動(dòng)為公共汽車提供綠燈，減少了交通擁堵，鼓勵(lì)了公共交通的使用。
 

 
圖2 英國愛丁堡市公共汽車優(yōu)先通行系統(tǒng)

在第一階段，愛丁堡市議會(huì)在通往城市西部的57條道路上安裝了TIRIS系統(tǒng)。市議會(huì)車隊(duì)的800輛車內(nèi)所安裝的車卡將控制紅綠燈的變化，在一些英國最繁忙的道路交叉口讓公共交通車輛優(yōu)先通行。最近的階段旨在將該系統(tǒng)作為愛丁堡綠色工程的一部分進(jìn)行擴(kuò)展，有望將公共汽車的行程時(shí)間縮短10%。該系統(tǒng)目前正擴(kuò)展到三條以上的市內(nèi)A級(jí)公路，控制著23個(gè)新增的道路交叉口。該公車優(yōu)先通行系統(tǒng)將單個(gè)的TIRIS車卡貼貼在每輛公車上。當(dāng)公車透過道路上的線圈時(shí)，路旁的讀寫器將車輛識(shí)別訊息發(fā)送到交通燈控制系統(tǒng)，并根據(jù)車輛的優(yōu)先級(jí)變換紅綠燈。

系統(tǒng)可為公共汽車和其它大眾運(yùn)輸車輛以及緊急車輛如警車，救護(hù)車，消防車等提供綠燈。目前許多其它城市正在對(duì)此項(xiàng)技術(shù)展開研究，希望能透過該技術(shù)來加速公共交通的營運(yùn)，鼓勵(lì)公共交通的使用。

中國上海市公共汽車到、離站之信息管理

公共汽車是中國大陸民眾最主要的便利交通運(yùn)輸工具，光是上海就超過200路以上的公共汽車行駛在不同的方向與車站，而公共汽車進(jìn)站與離站與民眾候車的擁擠情形可見一斑，尤其是上下班尖峰時(shí)段更是如此。

很久以來，不過，這些公共汽車車站的管理都是以人工方式進(jìn)行，例如從流量管理信息的收集，交通問題詢問的分類和統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告與車輛派遣，不僅費(fèi)時(shí)和費(fèi)力，也總有錯(cuò)誤發(fā)生。以交通客運(yùn)業(yè)者的立場(chǎng)而言，總希望能使用比較少的公車數(shù)量提供旅客滿意的服務(wù)，同時(shí)讓旅客感覺到運(yùn)輸?shù)牧鲿秤行什⒖蓪?shí)時(shí)預(yù)測(cè)得知公車信息甚至連機(jī)場(chǎng)接駁公車訊息都可提供服務(wù)的。

自從上海市的公車總站使用長距離的RFID系統(tǒng)[3]，前面的問題得到一個(gè)很好的解決方案。在車站的進(jìn)站與出站安裝RFID讀取器，所有的公車也配置一個(gè)專屬識(shí)別碼的RFID電子卷標(biāo)，而這些識(shí)別碼是儲(chǔ)存在主機(jī)數(shù)據(jù)庫中。只要公車一進(jìn)站RFID讀取器就會(huì)自動(dòng)讀取公車上電子卷標(biāo)的專屬識(shí)別碼并且啟動(dòng)號(hào)志燈為綠燈，同時(shí)訊息自動(dòng)傳回主機(jī)。

主機(jī)自動(dòng)記錄并顯示在屏幕上并顯示公車輛即將到達(dá)與即將啟程的名稱、位置及時(shí)間在大型LED顯示看板上，讓乘客知道什么時(shí)候公共汽車將離開以利乘客搭乘，就像在機(jī)場(chǎng)一樣的舒適便利。如此，RFID管理方式在秒內(nèi)處理了以前人工錯(cuò)綜復(fù)雜與周期性公車與司機(jī)繁雜的統(tǒng)計(jì)的問題，使每輛公共汽車的未來的工作能容易被計(jì)劃管制甚至可有效減少的派遣，而相似的裝置也逐漸在中國大陸受到重視而建置。

圖3 上海市公共汽車到、離站之信息管理

美國Florida高速公路汽車旅程時(shí)間之量測(cè)

美國佛羅里達(dá)高速公路開始利用電子收費(fèi)之RFID 電子卷標(biāo)（E-Pass and SunPass）[4]，進(jìn)行汽車旅程時(shí)間之量測(cè)。為了增進(jìn)交通管理及信息獲得，Expressway Authority (OOCEA)正在發(fā)展以RFID為基礎(chǔ)之交通監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)將利用路側(cè)的RFID讀取器，從已安裝E-Pass或SunPass大約一百萬輛車中，去搜集其中電子卷標(biāo)之訊號(hào)。此系統(tǒng)之電子卷標(biāo)安裝于車上之擋風(fēng)玻璃上，使用的是Transcore生產(chǎn)的915MHz Amtech電子卷標(biāo)。當(dāng)車輛通過裝在路側(cè)之讀取器通訊區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)將可追蹤個(gè)別車輛通過不同路側(cè)讀取器之時(shí)間，進(jìn)而可以提供平均旅程時(shí)間信息給大眾參考。

英國車輛電子車牌計(jì)劃

英國新的e-Plates計(jì)劃將把主動(dòng)式RFID電子卷標(biāo)嵌入車牌中，用以實(shí)時(shí)確認(rèn)車輛身份。此系統(tǒng)將有能力可靠地確認(rèn)任何一輛汽車，無論何時(shí)何地、靜止或移動(dòng)及任何天候下（先前使用影像車牌辨識(shí)方法，容易受大雨、濃霧及污損車牌影響）。每一電子車牌含有唯一且加密之ID數(shù)字，讀取器可以在時(shí)速320公里及100公尺遠(yuǎn)條件下，同時(shí)讀取多個(gè)電子車牌之ID。固定式讀取器及可攜式讀取器將組成讀取器網(wǎng)絡(luò)（reader network），當(dāng)任一車輛之唯一ID被讀取后，系統(tǒng)將可實(shí)時(shí)與后端數(shù)據(jù)庫內(nèi)與此車輛之相關(guān)數(shù)據(jù)做比對(duì)。此電子車牌計(jì)劃未來藉由車輛身份之確認(rèn)進(jìn)行一系列之加值應(yīng)用，例如門禁管制、電子付費(fèi)、車輛追蹤及交通信息管理。
漢城垃圾車門禁管制

門禁管制可應(yīng)用的場(chǎng)所如公眾和私人停車場(chǎng)、出租車等待區(qū)、車隊(duì)集中地、貨柜碼頭、飛機(jī)場(chǎng)、倉庫、垃圾場(chǎng)、軍事基地、限制進(jìn)入街道及工廠。傳統(tǒng)人工門禁管制不僅浪費(fèi)使用人力，也限制交通流量，如果進(jìn)一步需要車輛的登記時(shí)，人工門禁管制的花費(fèi)和錯(cuò)誤率會(huì)有較高的傾向。隨著RFID自動(dòng)化門禁管制的自動(dòng)車輛識(shí)別過程可以增加效率與流量，更可解省人事成本并且避免登記錯(cuò)誤的事件發(fā)生。

南韓首都漢城有1千2百萬居民，每天約有1萬部垃圾車行駛在10個(gè)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)，龐大的垃圾管理與收費(fèi)著實(shí)是個(gè)頭疼的問題。過去是利用打洞卡插入垃圾場(chǎng)閘門的卡片閱讀機(jī)進(jìn)行管理與收費(fèi)，常因讀取不良效果有限，而且每年因?yàn)椴僮鞑划?dāng)約須5％到10％的打洞卡損壞率，所以是耗時(shí)又費(fèi)錢。

目前已經(jīng)有12個(gè)網(wǎng)關(guān)安裝采用RFID，將RFID 電子卷標(biāo)安裝在垃圾車的擋風(fēng)玻璃上，而其唯一的識(shí)別碼已經(jīng)登錄在后端數(shù)據(jù)庫里，當(dāng)垃圾車到達(dá)垃圾場(chǎng)的閘門時(shí)，閘門的RFID讀取機(jī)自動(dòng)快速讀取該車唯一的識(shí)別碼而無須停車，透過RS485將數(shù)據(jù)傳至后端數(shù)據(jù)庫進(jìn)行處理統(tǒng)計(jì)計(jì)費(fèi)，精準(zhǔn)便捷又快速。而且場(chǎng)內(nèi)并結(jié)合地磅秤重，若有超重就立即可精準(zhǔn)那部垃圾車（有RFID唯一的識(shí)別碼）告警出來，符合重量規(guī)定則給予綠燈通行。

 
圖4 漢城垃圾車門禁管制

丹麥Oestbanen鐵路平交道號(hào)志燈控制與車速偵測(cè)

丹麥Oestbanen在火車鐵軌的平交道安裝RFID來監(jiān)控火車在平交道安全的前進(jìn)，有效地省去傳統(tǒng)必須沿著軌道隨時(shí)利用無線電詢答方式監(jiān)控昂貴的成本花費(fèi)。傳統(tǒng)上當(dāng)火車接近鐵路平交道時(shí)駕駛利用無線電警告號(hào)志室變換燈號(hào)，號(hào)志室回復(fù)一確認(rèn)消息給火車駕駛，如果火車得不到確認(rèn)消息，潛在的危險(xiǎn)或故障就可能發(fā)生啟動(dòng)錯(cuò)誤警報(bào)。

啟用RFID系統(tǒng)后沒有任何人工操作的干擾，在火車平交道附近自動(dòng)切換燈號(hào)開關(guān)系統(tǒng)也隨時(shí)監(jiān)控火車位置，是一可靠并且減少成本的有效的解決辦法。在離平交道1000到1500公尺處枕木設(shè)置兩個(gè)RFID 電子卷標(biāo)，當(dāng)火車通過時(shí)安裝在火車下面的RFID 讀取器讀取RFID電子卷標(biāo)識(shí)別碼自動(dòng)透過無線通訊與控制室指示控制火車前進(jìn)的方向與開啟相關(guān)的平交道，而經(jīng)過平交道后一個(gè)相當(dāng)于最大火車長度的位置讀取枕木上的RFID電子卷標(biāo)便自動(dòng)關(guān)閉燈號(hào)。而火車自動(dòng)收取控制室之確認(rèn)訊息，若未收到表示一個(gè)潛在的故障發(fā)生，便告警司機(jī)啟動(dòng)火車上喇叭聲響信號(hào)警告在十字路口的人們和/或開始火車的自動(dòng)的減速。而且可以利用兩個(gè)Tag相隔距離除以時(shí)間得到當(dāng)時(shí)火車行駛的速度。
 

 
圖5 丹麥Oestbanen鐵路平交道控制
 
Source：Traffic Supervision Systems

圖6 鐵路平交道RFID設(shè)置

裕隆汽車應(yīng)用RFID之實(shí)例

裕隆汽車認(rèn)為RFID系統(tǒng)能在制造以及汽車服務(wù)的流程之中提升整體服務(wù)品質(zhì)。車輛從制造時(shí)便配置了專屬的RFID芯片，在廠內(nèi)密布的讀取網(wǎng)絡(luò)下，便能隨時(shí)掌握車輛的制造進(jìn)度，而RFID內(nèi)存的內(nèi)存亦能儲(chǔ)存制造過程之中所有的信息，方便制造管理使用。而隨后的銷售、配送流程，亦能在綿密的讀取網(wǎng)絡(luò)之下，為管理者提供最實(shí)時(shí)的監(jiān)控管理。目前實(shí)際應(yīng)用于裕隆三義場(chǎng)的車身、油漆、車裝工廠等生產(chǎn)管理應(yīng)用。

另外裕隆汽車在臺(tái)中的裕唐保修廠，利用RFID技術(shù)進(jìn)行車輛維修測(cè)試。將RFID卷標(biāo)貼在汽車引擎蓋下，RFID就像是每輛汽車的身分證，當(dāng)汽車從進(jìn)入裕隆的保修中心的接待區(qū)開始，RFID的讀取器就會(huì)感應(yīng)到該輛車子的相關(guān)維修資料，例如汽車上次何時(shí)來維修，出了什么問題，或是現(xiàn)在應(yīng)該要在做什么維修服務(wù)等信息，甚至還可記錄車主喜歡喝飲料，增加服務(wù)品。保修場(chǎng)導(dǎo)入RFID后，讓汽車從接待區(qū)、待修區(qū)、維修區(qū)、驗(yàn)檢區(qū)、修車區(qū)至待交區(qū)的過程，車主可以透過屏幕得知車子已經(jīng)維修到哪一區(qū)，省去掉以往不必要的等待時(shí)間，同時(shí)也讓維修過程透明化。要將RFID用于保修中心的每一個(gè)環(huán)節(jié)不能出錯(cuò)，且必須要不斷的測(cè)試，才能確保RFID標(biāo)簽讀取率，像是將RFID卷標(biāo)貼在汽車下方引擎，就是不斷反復(fù)測(cè)試后才得知，甚至安裝RFID的讀取器，也是特別將地板翻新，并且特制具有凹槽，怕壓壞RFID裝置的特制地板。

參考文獻(xiàn)
[1] http://www.compprof-rtp.com/tss-tag/（Traffic Supervisions Systems公司網(wǎng)站）
[2] http://www.ti.com/tiris/（德儀TIRIS產(chǎn)品網(wǎng)站）
[3] http://www.tagmaster.com（主動(dòng)式2.45GHz RFID產(chǎn)品網(wǎng)站）
[4] http://www.transcore.com（主、被動(dòng)RFID產(chǎn)品網(wǎng)站）