RFID技術在交通信息搜集之個案分析(組圖)

文//交通部運輸研究所．黃運貴、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技術應用于道路交通運輸上可以搜集諸如車輛流量、平均車速、占有率、車輛種類、車輛停止偵測及轉向比等重要交通信息外，另外對于門禁管制、隧道監控、火車管理、交通號志優先權、乘客信息系統、公車站管理與火車定位等其它交通應用上效益更加顯著。

現今國內外使用RFID在交通信息的搜集應用上才剛在萌芽階段，是一個全新的極具挑戰性的議題。實際運用的案例尚未十分普遍，但是在其它交通運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，而火車的管控與公車客運等運輸上也從歐美等國涵蓋到亞洲各國，從長途運輸衍生至短程運輸，從貨物逐漸演進到車輛等交通運用方面，意謂著應用層面逐漸越來越廣，技術層面越來越深的趨勢。以下將針對RFID電子卷標搜集信息及其它應用實例個案進行說明分析。

表1 RFID技術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、兩測試點之平均車速及確認車輛類別。

此測試計劃使用Traffic Supervision Systems (TSS)公司之被動式RFID系統，系統架構為在車輛底盤安裝電子卷標，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之系統架構圖。此系統之特點為路面底下所安裝天線除了可以讀取電子卷標外，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架構圖執行構想

因此，此系統所能搜集之交通信息參數，不管是否有安裝電子卷標都可以偵測到車輛進入天線時間及車輛離開天線時間，藉由這些參數系統可以算出車輛總數及車輛于測試點之車速。至于有安裝電子卷標之車輛，則可以額外取得此車輛之Car ID（電子卷標 ID）與Car ID對應之時間，系統可藉此算出兩測試點之平均車速及相關衍生應用。例如若得知車輛為救護車、消防車或公共汽車，則可事先控制車輛正準備通過路口紅綠燈，讓此車輛優先通行。

英國愛丁堡市公共汽車優先通行系統

英國愛丁堡市使用RFID公共汽車優先通行系統減少交通擁堵和加速交通營運，參考圖2。系統采用德儀公司開發的TIRIS[2]車卡的公共汽車優先通行系統，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。
 

 
圖2 英國愛丁堡市公共汽車優先通行系統

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。市議會車隊的800輛車內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先通行。最近的階段旨在將該系統作為愛丁堡綠色工程的一部分進行擴展，有望將公共汽車的行程時間縮短10%。該系統目前正擴展到三條以上的市內A級公路，控制著23個新增的道路交叉口。該公車優先通行系統將單個的TIRIS車卡貼貼在每輛公車上。當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送到交通燈控制系統，并根據車輛的優先級變換紅綠燈。

系統可為公共汽車和其它大眾運輸車輛以及緊急車輛如警車，救護車，消防車等提供綠燈。目前許多其它城市正在對此項技術展開研究，希望能透過該技術來加速公共交通的營運，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行，例如從流量管理信息的收集，交通問題詢問的分類和統計分析報告與車輛派遣，不僅費時和費力，也總有錯誤發生。以交通客運業者的立場而言，總希望能使用比較少的公車數量提供旅客滿意的服務，同時讓旅客感覺到運輸的流暢有效率并可實時預測得知公車信息甚至連機場接駁公車訊息都可提供服務的。

自從上海市的公車總站使用長距離的RFID系統[3]，前面的問題得到一個很好的解決方案。在車站的進站與出站安裝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，而這些識別碼是儲存在主機數據庫中。只要公車一進站RFID讀取器就會自動讀取公車上電子卷標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。

主機自動記錄并顯示在屏幕上并顯示公車輛即將到達與即將啟程的名稱、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，就像在機場一樣的舒適便利。如此，RFID管理方式在秒內處理了以前人工錯綜復雜與周期性公車與司機繁雜的統計的問題，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

美國佛羅里達高速公路開始利用電子收費之RFID 電子卷標（E-Pass and SunPass）[4]，進行汽車旅程時間之量測。為了增進交通管理及信息獲得，Expressway Authority (OOCEA)正在發展以RFID為基礎之交通監控系統。此系統將利用路側的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之訊號。此系統之電子卷標安裝于車上之擋風玻璃上，使用的是Transcore生產的915MHz Amtech電子卷標。當車輛通過裝在路側之讀取器通訊區域時，系統將可追蹤個別車輛通過不同路側讀取器之時間，進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電子卷標嵌入車牌中，用以實時確認車輛身份。此系統將有能力可靠地確認任何一輛汽車，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數字，讀取器可以在時速320公里及100公尺遠條件下，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絡（reader network），當任一車輛之唯一ID被讀取后，系統將可實時與后端數據庫內與此車輛之相關數據做比對。此電子車牌計劃未來藉由車輛身份之確認進行一系列之加值應用，例如門禁管制、電子付費、車輛追蹤及交通信息管理。
漢城垃圾車門禁管制

門禁管制可應用的場所如公眾和私人停車場、出租車等待區、車隊集中地、貨柜碼頭、飛機場、倉庫、垃圾場、軍事基地、限制進入街道及工廠。傳統人工門禁管制不僅浪費使用人力，也限制交通流量，如果進一步需要車輛的登記時，人工門禁管制的花費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個不同鄉鎮，龐大的垃圾管理與收費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進行管理與收費，常因讀取不良效果有限，而且每年因為操作不當約須5％到10％的打洞卡損壞率，所以是耗時又費錢。

目前已經有12個網關安裝采用RFID，將RFID 電子卷標安裝在垃圾車的擋風玻璃上，而其唯一的識別碼已經登錄在后端數據庫里，當垃圾車到達垃圾場的閘門時，閘門的RFID讀取機自動快速讀取該車唯一的識別碼而無須停車，透過RS485將數據傳至后端數據庫進行處理統計計費，精準便捷又快速。而且場內并結合地磅秤重，若有超重就立即可精準那部垃圾車（有RFID唯一的識別碼）告警出來，符合重量規定則給予綠燈通行。

 
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來監控火車在平交道安全的前進，有效地省去傳統必須沿著軌道隨時利用無線電詢答方式監控昂貴的成本花費。傳統上當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，號志室回復一確認消息給火車駕駛，如果火車得不到確認消息，潛在的危險或故障就可能發生啟動錯誤警報。

啟用RFID系統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系統也隨時監控火車位置，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公尺處枕木設置兩個RFID 電子卷標，當火車通過時安裝在火車下面的RFID 讀取器讀取RFID電子卷標識別碼自動透過無線通訊與控制室指示控制火車前進的方向與開啟相關的平交道，而經過平交道后一個相當于最大火車長度的位置讀取枕木上的RFID電子卷標便自動關閉燈號。而火車自動收取控制室之確認訊息，若未收到表示一個潛在的故障發生，便告警司機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設置

裕隆汽車應用RFID之實例

裕隆汽車認為RFID系統能在制造以及汽車服務的流程之中提升整體服務品質。車輛從制造時便配置了專屬的RFID芯片，在廠內密布的讀取網絡下，便能隨時掌握車輛的制造進度，而RFID內存的內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絡之下，為管理者提供最實時的監控管理。目前實際應用于裕隆三義場的車身、油漆、車裝工廠等生產管理應用。

另外裕隆汽車在臺中的裕唐保修廠，利用RFID技術進行車輛維修測試。將RFID卷標貼在汽車引擎蓋下，RFID就像是每輛汽車的身分證，當汽車從進入裕隆的保修中心的接待區開始，RFID的讀取器就會感應到該輛車子的相關維修資料，例如汽車上次何時來維修，出了什么問題，或是現在應該要在做什么維修服務等信息，甚至還可記錄車主喜歡喝飲料，增加服務品。保修場導入RFID后，讓汽車從接待區、待修區、維修區、驗檢區、修車區至待交區的過程，車主可以透過屏幕得知車子已經維修到哪一區，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節不能出錯，且必須要不斷的測試，才能確保RFID標簽讀取率，像是將RFID卷標貼在汽車下方引擎，就是不斷反復測試后才得知，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
[1] http://www.compprof-rtp.com/tss-tag/（Traffic Supervisions Systems公司網站）
[2] http://www.ti.com/tiris/（德儀TIRIS產品網站）
[3] http://www.tagmaster.com（主動式2.45GHz RFID產品網站）
[4] http://www.transcore.com（主、被動RFID產品網站）