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用汽车电子标签作为交通信息采集平台管理交通

作者:深圳市先施科技有限公司总工程师 倪荣生 来源:RFID世界网 2008-01-11 16:27:30

摘要:本文以07年先施科技(Sense Technology)在北京实施的百万车辆电子标签环保项目为契机,介绍如何利用正在安装的汽车环保信息卡--(汽车电子标签),作为动态交通信息资源采集平台,对机动车进行自动识别,用数字化技术和经济手段实现小汽车、公共汽车和出租车科学管理,科学规划北京交通,舒解车辆拥堵。

关键词:电子标签[24篇]  汽车[15篇]  交通信息采集平台[0篇]  交通管理[2篇]  

摘要:提高交通管理水平,消除或减轻交通拥挤和堵塞,减少机动车排放污染,已成为全世界关注的问题。汽车电子标签系统在可靠性、作用距离、数据存储和多卡识别能力等方面,能满足交通管理的要求,相比其他智能交通管理系统,它是一个低投入、低维护、高效益的系统。全面推广汽车电子标签,构造流动的汽车交通信息资源采集平台,在交通管理和规划、电子收费、车辆安全与辅助驾驶、紧急事件与安全、运营管理、综合运输等领域应用已成为必然的趋势,将对与汽车运行有关的政府法规管理和电子商务应用,产生巨大的作用和效益。本文以07年先施科技(Sense Technology)在北京实施的百万车辆电子标签环保项目为契机,介绍如何利用正在安装的汽车环保信息卡--(汽车电子标签),作为动态交通信息资源采集平台,对机动车进行自动识别,用数字化技术和经济手段实现小汽车、公共汽车和出租车科学管理,科学规划北京交通,舒解车辆拥堵。 

近年来随着经济的快速发展,北京市机动车保有量高速持续增长,到2006年底北京市机动车保有量已近280万辆,居全国第一位,城市道路交通存在问题越来越多,全市道路90%以上处于饱和或超饱和的状态,特别是早晚流量高峰期间,二、三、四等几条环路和环路之间的干道尤为严重。交通拥堵给城市交通顺畅和人车出行安全带来严重的影响,降低了运输效率,能源消耗不断上升。2004年北京市就对各类污染源对气体污染物排放的贡献率作了分析,机动车对CO、NOX、HC和PM的排放浓度分担率分别达到了92%、64%、51%和23%,汽车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源,危害着人们的身体健康和经济的可持续发展。 

2008年将在北京举行奥运会,交通问题已成为国际奥委会和全国人民关心的焦点。北京奥运会的核心理念是“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”,这是全国人民的愿望,也是我国对世界的庄严承诺。为了实现“绿色奥运”的要求,对机动车污染防治刻不容缓。为此北京市提出了对新车逐步执行严格排放标准、加强在用车监督管理、提高油品质量和实施机动车排放监管制度,加速老旧车辆的更新淘汰等四大措施,减少机动车排放污染,改善大气环境质量。北京市环保局决定采用RFID技术,在每辆汽车上贴装可远距离识别的电子身份证--汽车电子标签(又称环保信息卡),完善机动车排放监管系统,及时地准确收集和掌握各种车型、各个车辆的排放状况,最大程度地解决机动车尾气排放监管工作中面临的问题,提高管理工作的效率。 

汲取过去的经验和考虑即将面临的车辆排放控制新技术,在现有基础上,采用新方法、新手段,加强在用机动车尾气排放的定期检测,提升路检路查技术装备,完善北京市机动车排放监管系统,及时地准确收集和掌握各种车型、各种排放控制技术水平、各个车辆的排放状况,最大程度地解决机动车尾气排放监管工作中面临的问题,提高管理工作的效率,已是北京市机动车排放监管工作的当务之急。 

项目中汽车环保RFID检测中心的软硬件框架如下图一所示 



图一:汽车检测线RFID硬件示意图 

将车辆信息存入电子标签,电子标签即可作为电子车牌使用。 

电子环保信息卡的防伪措施即防复制技术主要体现在电子环保信息卡中采用的专用芯片上,每一个芯片都有一个唯一的标识码,并利用写保护进行信息加密保护,防非法修改、克隆。 

环保信息卡软硬件系统中,防撕毁技术是应用中很重要的一个环节。防撕毁功能在技术上保证电子环保信息卡在车辆上安装使用后,一旦拆下其天线、芯片即损坏不能使用。 

环保信息卡能在严寒、潮湿地带、热带地区和粉尘大的场所正常工作。具有超强的抗干扰能力,除物理损坏以及改写次数超限(十万次)外,允许无限次读,因而其使用寿命无明显限制。 



图二:具备防伪、防拆功能的汽车电子标签

将UHF RFID智能交通技术应用于环保检测项目,先施科技是第一家,这个项目是将先进的传感器技术、通讯技术、数据处理技术、网络技术、自动控制技术、信息发布技术等有机地运用于整个交通运输管理体系而建立起的一种实时的、准确的、高效的交通运输综合管理和控制系统。 



图三:单个RFID汽车检测线示意图

一、汽车电子标签与交通信息采集 

自汽车发明以来的百年间,一直以车牌作为汽车的标识。但是车牌容易被伪造、复制或更改,一些不法分子将偷盗、走私、报废或非法拼装的车辆,用假牌假证上路行驶。传统车牌的识别只能用眼睛或摄像的办法,在车辆高速运动、车牌受泥土沾污、夜晚或雨雪恶劣天气等条件下,很难辩识清楚。 

针对传统车牌存在的问题,为了解决严密监管和快速通过的矛盾,武汉钢铁集团自2005年起使用汽车电子标签(出入证)管理每天进出的上万辆汽车。多年运行实践证明,实现了快捷通行、自动识别、严密监管、有据可查的目标。解除了大门卡口车辆堵塞日趋严重的现象,提高了安全防卫的作业效率。 



图四:先施科技在武汉钢铁集团实施的大型RFID车辆管理系统

汽车电子标签通过微波和汽车电子标签读写设备通讯,进行自动识别和信息交换,通讯距离最远达十余米,可以在不影响汽车行驶的条件下,在瞬间完成与读写设备的通讯,即使车辆以每小时100公里以上的速度通过,也能完成识别所需的通讯过程,准确性高达99.99%。汽车电子标签的卡号在世界上是唯一的,不可复制,不能更改,不能伪造,不能替换。可在高温和寒冷的天气,粉尘、油污或潮湿等恶劣的环境条件下工作。读写设备与车辆进行仅数米的近距通信,汽车电子标签利用读写设备天线发射的电磁波能量激励进行工作,不需电池,终身免维护,使用方便,采用单片集成电路。体积小,重量轻,价格低,可靠性高,易于推广。 



图四:电子标签贴在汽车玻璃上角 

利用各种专用或公众信息网,可在全市、全省以至全国范围内设置控制基站,提供通过基站的每辆汽车的识别号、通过时间和位置,通过网络形成汽车交通信息的采集网,在交通信息处理中心对信息进行处理和存储。汽车交通信息是一种信息资源,通过运行中心的数据库进行整理、分类、分析和统计,向汽车管理部门和商业公司提供各种与汽车相关的管理和电子交易等各种应用,方便驾驶,实现不停车自动收费,加强汽车监管,一个点上发现问题,全网进行监控,预防犯罪,达到降低警力消耗,提高车辆管理效率的目的。 



图五:先施科技在南沙港实施通关车辆自动识别系统 

 二、汽车电子标签与拥堵区自动收费 

国内外实践证明,采用数字自动识别技术,对车辆进行自动分类、分区、分时管理,实行进入拥堵区收费,用经济杠杆合理组织引导交通,避免使用不科学的一锅煮、一刀切的管理办法,减少高峰时段拥堵区的车流量,是舒解交通拥堵的一个好办法。车辆进入拥堵区收费,也体现了谁用路谁付费的公平原则。改变以往部分人用路,要全体公民承担修路费用的不合理状况。 

新加坡、英国等许多国家已经对在高峰时段进入拥堵区的车辆实施收费。在世界上影响比较大的是2003年2月17日开始实施的伦敦中心区拥堵收费计划。收费区位于伦敦内环路内的中心区,面积共22平方公里。2003年10月伦敦交通厅根据大量统计数据,对六个月的执行情况作了总结。统计表明实施拥堵收费后,进入中心区的汽车数量减少了18%,其中小汽车减少了30%。以每辆车的行车时间作为量度标准,交通拥堵减少平均达30%。折算成平均速度,每小时由26公里提高至35.3公里。对汽车收费后,坐公共汽车人数由每日平均7.7万人增至10.6万人,增加了2.9万人。由于巴士数量增加,乘客等待时间减少了20%。公共汽车车速增加约7%。报告估计,由于减少拥挤,车辆行驶速度提高,相当于每年为伦敦增加5000万英镑纯收入。 



图六:使用RFID电子标签技术对车流进行监控和检测

由于车流量大,进入收费区的道口多,各种车辆在各个不同的时段收费标准不同,实行收费的工作量巨大。如果没有自动化的收费手段,很可能造成旧的拥堵没有消除,又因收费而造成新的拥堵。利用汽车电子标签实现不停车收费,是解决收费难的好方法。北京市有二、三、四和五等环路,环路封闭了次要路口,仅需在所有环路入口安装不停车收费基站,就可以根据规定的收费标准,对所有收费时段进入的车辆自动收费。汽车电子标签系统的运行中心可以按照二、三和四等环路不同的区域,不同的拥堵时段,对各个收费基站设置不同的收费标准。这些基站无人值守,毋须停车交费,不影响正常行驶,不降低道路的通行能力。所有收费通过网络在银行的汽车专户上自动扣除。如果辅以在收费区外设免费停车场,停车场连接快速公共交通等措施,就可以把相当一大部分开车人吸引到公共交通上来,减少拥堵区的车流量。北京市已决定在四惠等地修建低价甚至免费的公共停车场,以吸引私车车主停车换乘公交和地铁等进入中心城区。 

三、汽车电子标签与公交优先 

北京市交通委副主任刘晓明表示,大力发展公共交通可以说是解决北京交通问题的唯一出路。消除交通拥堵必须在减少拥堵区的车流量同时,发展效率高,载客量大的公共交通工具,以满足人们出行的需要。 

土地资源和投资能力都是有限的,发展城市公共交通不能一味靠增加车辆,建设新线路。在建设高效新型公共交通工具的同时,更重要的是要加强现有公共交通系统的运行管理,实行公交优先的政策,提高公交车辆的运行速度和运行效率,使广大市民出行更快捷,更方便,更经济,更舒服。 

许多城市已设立了公交专用车道,提高了在途中的行驶速度。但是堵塞经常发生在交叉路口,如何对红绿灯进行控制,优先放行公交车辆是必须解决的课题。 

如果在交叉路口的前方,设置车辆汽车电子标签信息的采集基站。当公共汽车通过基站时,将车辆识别信息发送到交通红绿灯控制系统,提早得知公共汽车或其它需要优先放行的急救车、救火车和重要公务车辆到来的信息。红绿灯控制系统可以按汽车电子标签规定的优先级别和车流量信息,确定最佳的红绿灯转换方案,使公共汽车和其它需要照顾的车辆得到优先放行。 

在英国爱丁堡和里兹等二十五个城市采用了公共汽车优先系统DRIVE II ,使用了TI公司的电子标签用以识别公共汽车。该系统和控制红绿灯的SCOOT 及 SPOT UTC 系统集成在一起,使公共交通车辆在繁忙的道路交叉口优先通行。试验证明在上午高峰时刻公共汽车的行车时间减短了8%。 



图七:英国爱丁堡公共汽车优先系统 


新加坡和丹麦的Vejle市利用汽车电子标识系统,对公共汽车运行进行科学管理。由于在每个公共汽车站设置了汽车电子标签读出设备,可以得知每辆公共汽车的到达和离站时间,调度室根据运行状况进行科学调度。乘客可在车站的显示牌上看到下一班车的预计到达时间,车号等信息,提高了公交服务的质量和效率。 

其中,国内一些较大城市如上海、昆明和杭州等地利用先施科技的超高频 RFID技术进行智能公交管理,取得了非常好的效果,目前已经应用到上海公交集团部分车场、云南公交公司部分车场、北京公交公司部分车场。该系统可以实现公交车进出站,信息自动、准确、远距离、不停车采集,使公交调度系统准确掌握公交停车场公交车进出的实时动态信息。通过实施先施科技的超高频 RFID技术可有效提高公交车的管理水平,对采集的数据利用计算机进行研究分析,可以掌握车辆运用规律,杜绝车辆管理中存在的漏洞,实现公交车辆的智能化管理,提升城市形象。从而提高城市公共交通运营调度的管理水平。 



图八:先施科技在云南公交集团实施的RFID公交调度系统 


四、汽车电子标签与交通规划 

北京市交通委员会在2003年日举行的年度工作会议明确指出,当前交通的根本问题是城市规划问题。专家指出,我国城市车均占路面积在日本等国之上,但拥堵状况远比它们严重,说明城市交通的根本症结与道路功能的战略规划失当有关。 

北京市交通委正与市发改委研究明年的交通基础设施建设计划,预计将投入350亿元的巨资改善北京交通。北京市的主干道、次干道、微循环交通系统都要建设。明年,还要对现有平面交叉路口逐个系统研究,拓宽路口,增加更多的转向车道,信号灯配时更合理,提高路口通行能力。如何把投入交通基础设施建设的巨资用好,科学规划是最重要的事。科学规划的前提是掌握真实详尽的北京市交通数据。 

每辆车安装汽车电子标签后,通过分布在全市的汽车电子标签读写基站,就可以收集到全市所有车辆在不同时段的动态行驶信息。利用数据库对这些信息的统计和分析,可精确知道全市各关键道路和关键路口在各个方向上的车流量。可以得知汽车每次出行的起始区和终点区域,从而分析车辆在不同日期(工作日或假日)、不同时段(高峰或其它时间)、不同类型车辆(私家车、出租车、公共汽车或货车等)及不同道口的车辆运行的规律性。有了这些数据,使道路和公共交通的规划设计建立在科学分析的基础上,把有限的资金用在刀口。帮助北京市市政府用数字说话,正确规划道路、道口、停车场和公共交通安排布置。由被动地管理交通变为主动组织交通,引导车流,减少阻塞,提高行车速度,从根本上消除交通的瓶颈路段和道口,实现交通通畅的目标。 

五、汽车电子标签与车辆运政管理 

北京市有6万余辆出租车,数量占总数的3%,却占交通出行量的30%以上。出租车在45%的时间内都在空驶揽客,大大增加了城市的汽车交通量,使本来拥挤的交通变得更拥挤。 

要减少出租汽车空驶交通流量,必须使用经济手段,提高出租汽车空驶的成本。 

很少有出租汽车在收费高速公路上空跑。这说明如果利用汽车电子标签,自动识别出哪些车辆是出租汽车,在拥堵路段专门对出租车实行过路不停车收费,这样出租车司机会考虑到成本,使路上空跑“扫活儿”的出租车停下来,比较自觉地去政府规划的停车待客场地,等待电话叫车系统和卫星定位系统的调度。这样既降低了司机的劳动强度和成本支出,又减少了城市的拥堵和空气污染。 

北京市花了很大的力量整顿出租汽车和小公共汽车的运行秩序。据透露,从事违章营运的车辆基本上都是套用正规客运或其他单位的车牌,影响了公路客运市场的正常秩序,旅客合法权益不能受保护,也损害了企业的权益。汽车电子标签的识别号在全世界都是不重复的,并存有车辆的类别信息,运用汽车电子标签系统进行交通路政管理,可以在不影响车辆正常行驶的条件下,及时查出不按营运路线行驶,及未办理合法手续的车辆和各种套牌假牌营运车辆。这有利于克服营运车的无序经营状态,保障合法经营者的权利,减少由此而产生的民事纠纷。 

六、汽车电子标签与公安交通管理 

拥堵是交通综合病,引起的原因很多,必须进行综合治理。大量的假牌车,非法拼装车,报废车,停驶车和未年检车等等充满隐患的车辆在路上横冲直撞,造成交通事故,是引起大范围道路堵塞的重要原因。 

汽车电子标签自动识别管理系统给公安干警提供了一个强有力的高科技手段,加强车辆管理。汽车电子标签自动识别管理系统根据公安部门提供的受控名单,将肇事逃逸车、违章未处理车、涉嫌犯罪车及其它违规车辆等列入受控黑名单。利用汽车电子标签的基站网,将来车的汽车电子标签ID号与黑名单数据库对比,对这些车辆实施监控,拦截和追踪。通过对车辆自动识别,使充满隐患的车辆无法上路,就能大大降低事故率。 


我国已把第三者责任险作为机动车辆强制性投保险种。但是用假牌、套牌的车辆不年审,不会去投保。强制保险对这些车辆来说,成了一句空话。这不仅是保险资源的损失,也是对交通事故受害人的损害。汽车电子标签自动识别管理系统接收来自车辆保险公司的投保信息,生成需监控的未投保或过期的车辆黑名单和被偷盗车辆黑名单,在全市实现车辆不停车验证。从而使上路的车辆100%地受监控,为推行第三者责任险提供监管的技术手段。 

如果司机配备了司机卡,汽车电子标签自动识别管理系统可同时读出司机卡和汽车电子标签的信息。如果没有司机卡,或是司机卡上读出的允驾车类型与汽车电子标签不符,可协助公安部门对非授权驾驶人员所驾驶的车辆进行监控,拦截和追踪。 

七、结语 

汽车电子标签系统在可靠性、作用距离、数据存储和多卡识别能力等方面,能满足交通管理的要求。先施科技(Sense Technology)作为汽车电子标签系统在交通领域大规模推广应用的领先者和倡导者,通过来自大型的武汉钢铁厂上万台车辆管理、北京百万辆环保绿标项目、湘谭钢铁公司RFID管理系统、石家庄钢铁公司RFID管理系统、上海公交系统车辆管理系统、云南公交系统车辆管理系统等10多个具有一定规模大型车辆管理项目,所倡导的汽车电子标签自动识别技术应用已取得了良好的效果。相比其他智能交通管理系统,它是一个低投入、低维护、高效益的系统。全面推广汽车电子标签,构造流动的汽车交通信息资源采集平台,在交通管理和规划、电子收费、车辆安全与辅助驾驶、紧急事件与安全、运营管理、综合运输等领域应用已成为必然的趋势,将对与汽车运行有关的政府法规管理和电子商务应用,产生巨大的作用和效益。 
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