RFID技术在交通信息搜集之个案分析(组图)

文//交通部运输研究所．黄运贵、黄新熏、张芳旭、陈国岳
中华电信研究所．郑伯顺、陈荣义、王景弘、李肇浩、吴坤荣、董圣龙、涂元光

RFID技术应用于道路交通运输上可以搜集诸如车辆流量、平均车速、占有率、车辆种类、车辆停止侦测及转向比等重要交通信息外，另外对于门禁管制、隧道监控、火车管理、交通号志优先权、乘客信息系统、公车站管理与火车定位等其它交通应用上效益更加显著。

现今国内外使用RFID在交通信息的搜集应用上才刚在萌芽阶段，是一个全新的极具挑战性的议题。实际运用的案例尚未十分普遍，但是在其它交通运用市场尤其是在例如停车场的车辆、港口车辆及货物的门禁管制上却日趋热络，而火车的管控与公车客运等运输上也从欧美等国涵盖到亚洲各国，从长途运输衍生至短程运输，从货物逐渐演进到车辆等交通运用方面，意谓着应用层面逐渐越来越广，技术层面越来越深的趋势。以下将针对RFID电子卷标搜集信息及其它应用实例个案进行说明分析。

表1 RFID技术在交通信息搜集之个案汇整、比较与分析

德国柏林交通信息搜集计划

德国柏林市议会在1999年为了建立一个新的交管中心，进行了一个交通信息搜集计划（Traffic Data Collection for Central Traffic Monitoring）[1]。此计划在进入柏林之主要道路Adlergestell（三线道）选定三处测试点，每一测试点之每一车道皆安装RFID读取器，藉以搜集通过车辆数、两测试点之平均车速及确认车辆类别。

此测试计划使用Traffic Supervision Systems (TSS)公司之被动式RFID系统，系统架构为在车辆底盘安装电子卷标，路面底下安装天线，读取距离为1.2米，可读取之车辆速度为0～180 Km/hr，请参考图1之系统架构图。此系统之特点为路面底下所安装天线除了可以读取电子卷标外，也具备金属侦测功能（类似Loop Detector功能）。
 

 
图1柏林交通信息搜集计划RFID架构图执行构想

因此，此系统所能搜集之交通信息参数，不管是否有安装电子卷标都可以侦测到车辆进入天线时间及车辆离开天线时间，藉由这些参数系统可以算出车辆总数及车辆于测试点之车速。至于有安装电子卷标之车辆，则可以额外取得此车辆之Car ID（电子卷标 ID）与Car ID对应之时间，系统可藉此算出两测试点之平均车速及相关衍生应用。例如若得知车辆为救护车、消防车或公共汽车，则可事先控制车辆正准备通过路口红绿灯，让此车辆优先通行。

英国爱丁堡市公共汽车优先通行系统

英国爱丁堡市使用RFID公共汽车优先通行系统减少交通拥堵和加速交通营运，参考图2。系统采用德仪公司开发的TIRIS[2]车卡的公共汽车优先通行系统，自动为公共汽车提供绿灯，减少了交通拥堵，鼓励了公共交通的使用。
 

 
图2 英国爱丁堡市公共汽车优先通行系统

在第一阶段，爱丁堡市议会在通往城市西部的57条道路上安装了TIRIS系统。市议会车队的800辆车内所安装的车卡将控制红绿灯的变化，在一些英国最繁忙的道路交叉口让公共交通车辆优先通行。最近的阶段旨在将该系统作为爱丁堡绿色工程的一部分进行扩展，有望将公共汽车的行程时间缩短10%。该系统目前正扩展到三条以上的市内A级公路，控制着23个新增的道路交叉口。该公车优先通行系统将单个的TIRIS车卡贴贴在每辆公车上。当公车透过道路上的线圈时，路旁的读写器将车辆识别讯息发送到交通灯控制系统，并根据车辆的优先级变换红绿灯。

系统可为公共汽车和其它大众运输车辆以及紧急车辆如警车，救护车，消防车等提供绿灯。目前许多其它城市正在对此项技术展开研究，希望能透过该技术来加速公共交通的营运，鼓励公共交通的使用。

中国上海市公共汽车到、离站之信息管理

公共汽车是中国大陆民众最主要的便利交通运输工具，光是上海就超过200路以上的公共汽车行驶在不同的方向与车站，而公共汽车进站与离站与民众候车的拥挤情形可见一斑，尤其是上下班尖峰时段更是如此。

很久以来，不过，这些公共汽车车站的管理都是以人工方式进行，例如从流量管理信息的收集，交通问题询问的分类和统计分析报告与车辆派遣，不仅费时和费力，也总有错误发生。以交通客运业者的立场而言，总希望能使用比较少的公车数量提供旅客满意的服务，同时让旅客感觉到运输的流畅有效率并可实时预测得知公车信息甚至连机场接驳公车讯息都可提供服务的。

自从上海市的公车总站使用长距离的RFID系统[3]，前面的问题得到一个很好的解决方案。在车站的进站与出站安装RFID读取器，所有的公车也配置一个专属识别码的RFID电子卷标，而这些识别码是储存在主机数据库中。只要公车一进站RFID读取器就会自动读取公车上电子卷标的专属识别码并且启动号志灯为绿灯，同时讯息自动传回主机。

主机自动记录并显示在屏幕上并显示公车辆即将到达与即将启程的名称、位置及时间在大型LED显示看板上，让乘客知道什么时候公共汽车将离开以利乘客搭乘，就像在机场一样的舒适便利。如此，RFID管理方式在秒内处理了以前人工错综复杂与周期性公车与司机繁杂的统计的问题，使每辆公共汽车的未来的工作能容易被计划管制甚至可有效减少的派遣，而相似的装置也逐渐在中国大陆受到重视而建置。

图3 上海市公共汽车到、离站之信息管理

美国Florida高速公路汽车旅程时间之量测

美国佛罗里达高速公路开始利用电子收费之RFID 电子卷标（E-Pass and SunPass）[4]，进行汽车旅程时间之量测。为了增进交通管理及信息获得，Expressway Authority (OOCEA)正在发展以RFID为基础之交通监控系统。此系统将利用路侧的RFID读取器，从已安装E-Pass或SunPass大约一百万辆车中，去搜集其中电子卷标之讯号。此系统之电子卷标安装于车上之挡风玻璃上，使用的是Transcore生产的915MHz Amtech电子卷标。当车辆通过装在路侧之读取器通讯区域时，系统将可追踪个别车辆通过不同路侧读取器之时间，进而可以提供平均旅程时间信息给大众参考。

英国车辆电子车牌计划

英国新的e-Plates计划将把主动式RFID电子卷标嵌入车牌中，用以实时确认车辆身份。此系统将有能力可靠地确认任何一辆汽车，无论何时何地、静止或移动及任何天候下（先前使用影像车牌辨识方法，容易受大雨、浓雾及污损车牌影响）。每一电子车牌含有唯一且加密之ID数字，读取器可以在时速320公里及100公尺远条件下，同时读取多个电子车牌之ID。固定式读取器及可携式读取器将组成读取器网络（reader network），当任一车辆之唯一ID被读取后，系统将可实时与后端数据库内与此车辆之相关数据做比对。此电子车牌计划未来藉由车辆身份之确认进行一系列之加值应用，例如门禁管制、电子付费、车辆追踪及交通信息管理。
汉城垃圾车门禁管制

门禁管制可应用的场所如公众和私人停车场、出租车等待区、车队集中地、货柜码头、飞机场、仓库、垃圾场、军事基地、限制进入街道及工厂。传统人工门禁管制不仅浪费使用人力，也限制交通流量，如果进一步需要车辆的登记时，人工门禁管制的花费和错误率会有较高的倾向。随着RFID自动化门禁管制的自动车辆识别过程可以增加效率与流量，更可解省人事成本并且避免登记错误的事件发生。

南韩首都汉城有1千2百万居民，每天约有1万部垃圾车行驶在10个不同乡镇，庞大的垃圾管理与收费着实是个头疼的问题。过去是利用打洞卡插入垃圾场闸门的卡片阅读机进行管理与收费，常因读取不良效果有限，而且每年因为操作不当约须5％到10％的打洞卡损坏率，所以是耗时又费钱。

目前已经有12个网关安装采用RFID，将RFID 电子卷标安装在垃圾车的挡风玻璃上，而其唯一的识别码已经登录在后端数据库里，当垃圾车到达垃圾场的闸门时，闸门的RFID读取机自动快速读取该车唯一的识别码而无须停车，透过RS485将数据传至后端数据库进行处理统计计费，精准便捷又快速。而且场内并结合地磅秤重，若有超重就立即可精准那部垃圾车（有RFID唯一的识别码）告警出来，符合重量规定则给予绿灯通行。

 
图4 汉城垃圾车门禁管制

丹麦Oestbanen铁路平交道号志灯控制与车速侦测

丹麦Oestbanen在火车铁轨的平交道安装RFID来监控火车在平交道安全的前进，有效地省去传统必须沿着轨道随时利用无线电询答方式监控昂贵的成本花费。传统上当火车接近铁路平交道时驾驶利用无线电警告号志室变换灯号，号志室回复一确认消息给火车驾驶，如果火车得不到确认消息，潜在的危险或故障就可能发生启动错误警报。

启用RFID系统后没有任何人工操作的干扰，在火车平交道附近自动切换灯号开关系统也随时监控火车位置，是一可靠并且减少成本的有效的解决办法。在离平交道1000到1500公尺处枕木设置两个RFID 电子卷标，当火车通过时安装在火车下面的RFID 读取器读取RFID电子卷标识别码自动透过无线通讯与控制室指示控制火车前进的方向与开启相关的平交道，而经过平交道后一个相当于最大火车长度的位置读取枕木上的RFID电子卷标便自动关闭灯号。而火车自动收取控制室之确认讯息，若未收到表示一个潜在的故障发生，便告警司机启动火车上喇叭声响信号警告在十字路口的人们和/或开始火车的自动的减速。而且可以利用两个Tag相隔距离除以时间得到当时火车行驶的速度。
 

 
图5 丹麦Oestbanen铁路平交道控制
 
Source：Traffic Supervision Systems

图6 铁路平交道RFID设置

裕隆汽车应用RFID之实例

裕隆汽车认为RFID系统能在制造以及汽车服务的流程之中提升整体服务品质。车辆从制造时便配置了专属的RFID芯片，在厂内密布的读取网络下，便能随时掌握车辆的制造进度，而RFID内存的内存亦能储存制造过程之中所有的信息，方便制造管理使用。而随后的销售、配送流程，亦能在绵密的读取网络之下，为管理者提供最实时的监控管理。目前实际应用于裕隆三义场的车身、油漆、车装工厂等生产管理应用。

另外裕隆汽车在台中的裕唐保修厂，利用RFID技术进行车辆维修测试。将RFID卷标贴在汽车引擎盖下，RFID就像是每辆汽车的身分证，当汽车从进入裕隆的保修中心的接待区开始，RFID的读取器就会感应到该辆车子的相关维修资料，例如汽车上次何时来维修，出了什么问题，或是现在应该要在做什么维修服务等信息，甚至还可记录车主喜欢喝饮料，增加服务品。保修场导入RFID后，让汽车从接待区、待修区、维修区、验检区、修车区至待交区的过程，车主可以透过屏幕得知车子已经维修到哪一区，省去掉以往不必要的等待时间，同时也让维修过程透明化。要将RFID用于保修中心的每一个环节不能出错，且必须要不断的测试，才能确保RFID标签读取率，像是将RFID卷标贴在汽车下方引擎，就是不断反复测试后才得知，甚至安装RFID的读取器，也是特别将地板翻新，并且特制具有凹槽，怕压坏RFID装置的特制地板。

参考文献
[1] http://www.compprof-rtp.com/tss-tag/（Traffic Supervisions Systems公司网站）
[2] http://www.ti.com/tiris/（德仪TIRIS产品网站）
[3] http://www.tagmaster.com（主动式2.45GHz RFID产品网站）
[4] http://www.transcore.com（主、被动RFID产品网站）