RFID技術(shù)在交通信息搜集之個案分析

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、車輛停止偵測及轉(zhuǎn)向比等重要交通信息外，另外對于門禁管制、隧道監(jiān)控、火車管理、交通號志優(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，是一個全新的極具挑戰(zhàn)性的議題。實際運(yùn)用的案例尚未十分普遍，但是在其它交通運(yùn)用市場尤其是在例如停車場的車輛、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。以下將針對RFID電子卷標(biāo)搜集信息及其它應(yīng)用實例個案進(jìn)行說明分析。

表1 RFID技術(shù)在交通信息搜集之個案匯整、比較與分析

德國柏林交通信息搜集計劃

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

此測試計劃使用Traffic Supervision Systems (TSS)公司之被動式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，請參考圖1之系統(tǒng)架構(gòu)圖。此系統(tǒng)之特點為路面底下所安裝天線除了可以讀取電子卷標(biāo)外，也具備金屬偵測功能（類似Loop Detector功能）。
 

 
圖1柏林交通信息搜集計劃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)都可以偵測到車輛進(jìn)入天線時間及車輛離開天線時間，藉由這些參數(shù)系統(tǒng)可以算出車輛總數(shù)及車輛于測試點之車速。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對應(yīng)之時間，系統(tǒng)可藉此算出兩測試點之平均車速及相關(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)，自動為公共汽車提供綠燈，減少了交通擁堵，鼓勵了公共交通的使用。
 

在第一階段，愛丁堡市議會在通往城市西部的57條道路上安裝了TIRIS系統(tǒng)。市議會車隊的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級公路，控制著23個新增的道路交叉口。該公車優(yōu)先通行系統(tǒng)將單個的TIRIS車卡貼貼在每輛公車上。當(dāng)公車透過道路上的線圈時，路旁的讀寫器將車輛識別訊息發(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此項技術(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)計分析報告與車輛派遣，不僅費(fèi)時和費(fèi)力，也總有錯誤發(fā)生。以交通客運(yùn)業(yè)者的立場而言，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)，同時讓旅客感覺到運(yùn)輸?shù)牧鲿秤行什⒖蓪崟r預(yù)測得知公車信息甚至連機(jī)場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專屬識別碼的RFID電子卷標(biāo)，而這些識別碼是儲存在主機(jī)數(shù)據(jù)庫中。只要公車一進(jìn)站RFID讀取器就會自動讀取公車上電子卷標(biāo)的專屬識別碼并且啟動號志燈為綠燈，同時訊息自動傳回主機(jī)。

主機(jī)自動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、位置及時間在大型LED顯示看板上，讓乘客知道什么時候公共汽車將離開以利乘客搭乘，就像在機(jī)場一樣的舒適便利。如此，RFID管理方式在秒內(nèi)處理了以前人工錯綜復(fù)雜與周期性公車與司機(jī)繁雜的統(tǒng)計的問題，使每輛公共汽車的未來的工作能容易被計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間之量測

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)行汽車旅程時間之量測。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。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，系統(tǒng)將可追蹤個別車輛通過不同路側(cè)讀取器之時間，進(jìn)而可以提供平均旅程時間信息給大眾參考。

英國車輛電子車牌計劃

英國新的e-Plates計劃將把主動式RFID電子卷標(biāo)嵌入車牌中，用以實時確認(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，無論何時何地、靜止或移動及任何天候下（先前使用影像車牌辨識方法，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，讀取器可以在時速320公里及100公尺遠(yuǎn)條件下，同時讀取多個電子車牌之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)將可實時與后端數(shù)據(jù)庫內(nèi)與此車輛之相關(guān)數(shù)據(jù)做比對。此電子車牌計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)用的場所如公眾和私人停車場、出租車等待區(qū)、車隊集中地、貨柜碼頭、飛機(jī)場、倉庫、垃圾場、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，人工門禁管制的花費(fèi)和錯誤率會有較高的傾向。隨著RFID自動化門禁管制的自動車輛識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個不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)，龐大的垃圾管理與收費(fèi)著實是個頭疼的問題。過去是利用打洞卡插入垃圾場閘門的卡片閱讀機(jī)進(jìn)行管理與收費(fèi)，常因讀取不良效果有限，而且每年因為操作不當(dāng)約須5％到10％的打洞卡損壞率，所以是耗時又費(fèi)錢。

目前已經(jīng)有12個網(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)垃圾場的閘門時，閘門的RFID讀取機(jī)自動快速讀取該車唯一的識別碼而無須停車，透過RS485將數(shù)據(jù)傳至后端數(shù)據(jù)庫進(jìn)行處理統(tǒng)計計費(fèi)，精準(zhǔn)便捷又快速。而且場內(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鐵路平交道號志燈控制與車速偵測

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駕駛利用無線電警告號志室變換燈號，號志室回復(fù)一確認(rèn)消息給火車駕駛，如果火車得不到確認(rèn)消息，潛在的危險或故障就可能發(fā)生啟動錯誤警報。

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切換燈號開關(guān)系統(tǒng)也隨時監(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RFID 電子卷標(biāo)，當(dāng)火車通過時安裝在火車下面的RFID 讀取器讀取RFID電子卷標(biāo)識別碼自動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)便自動關(guān)閉燈號。而火車自動收取控制室之確認(rèn)訊息，若未收到表示一個潛在的故障發(fā)生，便告警司機(jī)啟動火車上喇叭聲響信號警告在十字路口的人們和/或開始火車的自動的減速。而且可以利用兩個Tag相隔距離除以時間得到當(dāng)時火車行駛的速度。
 

 
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，便能隨時掌握車輛的制造進(jìn)度，而RFID內(nèi)存的內(nèi)存亦能儲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，為管理者提供最實時的監(jiān)控管理。目前實際應(yīng)用于裕隆三義場的車身、油漆、車裝工廠等生產(chǎn)管理應(yīng)用。

另外裕隆汽車在臺中的裕唐保修廠，利用RFID技術(shù)進(jìn)行車輛維修測試。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的讀取器就會感應(yīng)到該輛車子的相關(guān)維修資料，例如汽車上次何時來維修，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。保修場導(dǎo)入RFID后，讓汽車從接待區(qū)、待修區(qū)、維修區(qū)、驗檢區(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間，同時也讓維修過程透明化。要將RFID用于保修中心的每一個環(huán)節(jié)不能出錯，且必須要不斷的測試，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（主動式2.45GHz RFID產(chǎn)品網(wǎng)站）
[4] http://www.transcore.com（主、被動RFID產(chǎn)品網(wǎng)站）