剖析RFID技术及在轨道交通的应用（下）

（3）作用距离

射频识别系统按读写器与标签之间作用距离分为：紧密耦合（0～lcm）、遥控耦合（0～lm）和远距离（》lm）系统。

（4）有源与无源标签

标签可分为有源及无源两种。有源标签使用卡内电池为微型芯片提供全部或部分能量，但不会为标签与应答器之间传送数据提供能量，识别距离较长（可达十几米），但是它的寿命有限（3至l0年），且价格较高；无源标签不含电池，接受读写器发射的电磁波提供能量，重量和体积较小使用寿命长，但它的发射距离受限制，而且要求读写器的发射功率大，应答器工作电路的功耗小。

（5）调制方式

根据调制方式的不同还可分为主动式和被动式：

1）主动式标签，主动地发送数据给读写器。

2）被动式标签，使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波调制的信号，适宜在门禁、交通的应用中使用。

读写器可以确保只激活一定范围之内的标签。目前使用的多数系统中，一次只能读写一个标签。标签之间要保持一定距离，确保一次只能有一个卡在读写区域内。读写距离长，标签之间的距离就要大，应用不方便。

现在的标签具有防碰撞的功能，这对于RFID来说十分重要。所谓碰撞是指多个标签进入识别区域时信号互相干扰的情况。具有防碰撞性能的系统可以同时识别进入识别距离的所有标签，这种工作方式大大提高了系统的效率。

3RFID在轨道交通领域的应用

由于RFID系统具有可靠性高、信息容量大、结构简单、安装灵活、维护方便等优点，随着轨道交通的发展，列车与地面之间需要传输大量的信息，原有轨道电路信息量难以满足要求，尤其在一些特殊的点，比如：进出车站、区间信号点、弯道、坡度等。车载和地面之间需要其他传输信息的通道增加车载控制设备的参考数据以满足列车安全、舒适运营的要求，所以，RFID系统随着轨道交通的发展作为列车和地面之间传输点式信息的通道，成为轨道交通列车控制系统的重要组成部分，也是我国CTCS指定使用的设备。

3．1RFID在国、内外轨道交通的应用情况和基本技术参数

RFID在轨道交通领域运用也称为查询应答器，最早由瑞典铁路提出，上世纪80年代初期开始研制使用。后来德国、荷兰、日本、法国等都相继采用了这种查询应答器方式作为地面一机车的信息传送方式，在经过了多年的应用后，最终确定了查询应答器的框架技术数据。它是一个电感耦合的射频识别系统，采用非谐性反馈频率。机车的数据传输在4．237MHz的射频上进行，并且当列车以非常高的速度通过的瞬间仍可确保数据报文能够正确读出。

欧洲标准应答器的技术参数如下。

耦合方式：电感式

能量传输频率：27．095MHz

数据传输频率：4．237MHz

调制方式：FSK

调制指数：l

数据传输率：565kbit／s

电报长度：l023或者341bit

有效数据范围：863或者216bit

读取距离：230至450ram

最大侧偏移：l80mm

雪、水、矿石覆盖：不影响

目前，国内铁路地面与机车的信息传递大部分仍依靠轨道电路完成，我国自行研制开发的ZPW-2000系列轨道电路已在全路大面积装备，具有18个低频信息，但是，单纯依靠轨道电路信息已无法满足进一步提速对信号系统的技术要求。

随着第六次大提速的实施，速度将突破160km／h达到200～250km／h，列车必须装设列车控制系统；TDCS／CTC等系统的应用，传统的区域分散控制转变为统一指挥，对临时限速设置方式等带来了革命性的变化，需要为运行中的列车提供临时限速信息。

立足于我国既有信号技术装备，参照欧盟ETCS相关标准，我国自主研发了完全拥有自主知识产权、符合我国国情的CTCS2级列车控制系统实施方案：通过轨道电路提供与前车（目标）距离和进路状态等实时连续信息，由列车控制中心控制应答器发送线路参数、进路信息和临时限速，列车车载设备自动生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行，巧妙地解决了信息连续要求和信息量的矛盾。CTCS2系统构成如图2所示。

另外，我国幅员辽阔，大交路运输需要跨区域运行，为完成CTCS2一CTCS0的级间转换需要向车载提供点式信息，这些需求为应答器的应用提供了广阔的空间。目前，我国已对京哈、京沪、京广、陇海、沪昆、胶济、广深、京九、兰新等l8条线路进行了提速改造，200km／h线路达到了14000km。

3．2RFID在轨道交通应用的原理

查询应答器由地面应答器、车载查询器、发射天线、轨旁电子单元LEU（可变应答器才有，用于列车控制中心为地面应答器传送临时可变信息）四部分组成。地面应答器的电源取自正在通过的机车上的查询器发射的27．095MHz信号，地面应答器利用对该频率点的电感耦合取得工作所需能量。地面向机车传输数据的载频为4．237MHz，可以确保列车高速通过瞬间完整读出数据报文。

当机车驶过地面应答器时，车载查询器首先通过电磁感应方式将能量传递给地面应答器，地面应答器在接收到来自列车的能量后开始工作，通过整流电路提供可靠的电源，为应答器工作提供能量，将报文数据以频移调制方式通过电磁感应传送至车上。其基本电路原理框图如图3所示。

车载查询器的主要功能是发射信号为地面应答器提供工作所需能量、接收应答器发出的信号、解调数据信号、解码后再通过串行输出送至控制设备。实现原理框图如图4所示。

4总结和展望

射频识别技术在中国已开始进入了应用阶段，发展潜力巨大。在信息社会，要求对各种信息的获取及处理快速、准确。在不久的将来，RFID技术将同其它识别技术一样，深入到人们生活的各个领域。在轨道交通领域，目前引进欧洲标准的查询应答器，技术成熟、安全可靠。

国内正处于引进、消化和吸收阶段，技术方面还需要进一步探索和提高，全面大提速和客运专线建设大面积展开，广阔的市场空间已经为技术发展提供了肥沃的土壤，我国正处在发展的关键时期。社会主义现代化建设根本要靠科学技术。科学技术上的重大突破可以使社会生产力产生革命性的飞跃，相信不久的将来，我国在此技术领域也会有突破性的进展。

参考文献

1陈大才．射频识别（RFID）技术【M】．北京：电子工业出版社，2001，6．

2王晓华，周晓光、射频识别技术及其应用【J］．现代电子技术，2005（I1）：45-44．

3王晓华，周晓光．射频识别技术及其应用【J］．现代电子技术，2005（I1）：45-44．

4杨艳秋．世界各国（或地区）推进RFID的策略【J］．信息技术与标准化，2oo5（8）：64-68．

编辑：jq