尚庆松尚媛芝
（河南工业大学电气工程学院，
河南郑州450000）1研究背景
近年来，中国铁路迅猛发展，
铁路运营里程急速增加，停留车辆种类多而杂，大多车站车辆防溜跟踪采用每隔四小时的人
工定时巡视来完成。该方式现场工作人员工作量大、
强度高，不能时刻监控铁鞋的运用状态，且站场周边治安条件差，
会造成铁鞋遗失或下道的严重后果。因此，如何使用新技术来处理的跟踪和定位问题一直是困扰铁路站线上工程技术人员的一项技术难题。夏桑菊对新型冠状病毒有效吗
三爪卡盘结构停车后是否正确防溜，铁鞋的正确放置是关键。目前，铁鞋的收集、放置、取出、回收、保管等工作流程都是由专人人工完成的。但由于现场作业人员缺乏，现场并没有专职的铁路防溜作
业人员；此外国内大多数货运车站也不是完全锁闭，
编组场调车人员进行调车作业时，容易出现没有足够专职人员进行铁鞋
管理，这些状况极易造成铁鞋被盗窃、
漏撤、丢弃等安全隐患。为防止隐患的发生，铁路部门已就铁鞋安全管理和预防工作举行了多次会议，并组织了多次专项整治行动。各局也为此投入
了大批的人力、物力和财力，但对车辆防溜作业，
尤其是铁鞋的管理，还很难形成有序、
精细的管理。近年来，通过对铁鞋管理研究的不断深入，业界将改良铁鞋设计、完善铁鞋安全管理的模式一直作为重点。近几年国内研
究机构设计开发的十几种监控管理系统，
总结起来大致可分为：基于射频技术的铁鞋管理系统和基于无线通信技术
的铁鞋监控系统。
油管吊卡前者主要是利用ID 编码对铁鞋放取实现信息化管理，但存在的缺点是不能实时掌握铁鞋的锁闭状态信息；
后者是利用目前被广泛采用的无线通信模块和压力传感器实现
铁鞋上下钢轨识别，但缺点是为了满足信号远距离传输，
采用大功率传输模块，并外设天线，设备容易损坏，另外需要经常对铁
鞋进行设备充电，不适于现场工作人员使用，
维护成本高，不适宜推广使用。
2定位方案设计
基于我国目前的铁鞋管理现状，我们提出了利用RFID 无
线射频技术进行车站铁鞋定位系统的设计，
来尝试实现铁鞋的定位。实现铁鞋状态监控。
目前，定位技术基本上都是基于距离实现的，
那么就会牵扯到测距的问题。目前常见的测距方法有GPS 、红外线、超声波和
RSSI 等等。其中GPS 、红外线和超声波测距都需要额外硬件，
增加了硬件成本和硬件尺寸，其中GPS 和超声波硬件成本都很高。另外，GPS 和红外都有较大的平均误差，GPS 达到10米的误
差，红外线也有5米误差水平，超声波比较精确，
误差仅有10厘米，但是硬件尺寸大。相比之下，RSSI 不需要配备外的硬件，
平均误差也在可接受范围之内，
热熔标线涂料大约是1~3米。由于站内铁鞋定位目前实现的是监控其位置的作用，但是上鞋、撤鞋都需要人工
去完成，所以，根据以上比较，以及人工工作的误差容忍度，RSSI 测距方法在成本以及误差方面都满足条件。
2.1RSSI 测距原理
P R 指无线信号的接收功率，P T 指无线信号的发射功率，r 指读写器与标签之间的距离，n 是传播因子，其数值大小取决于无线信号的传播环境。 ①
二苯并萘
对①式两边取对数可得：
②
读写器的发射功率是软件可调的，将这个已知数据代入②式，可得如下③式：③
③式中等式左边部分是接收信号功率转换为dBm （decibel relative to one milliwatt 分贝毫瓦，一个指代功率的绝对值）的表达式，可以写为④式：④
④式中A 可以看做是信号传输1米远时接收信号的功率。
④式的决定因子是A 和n ，这两个值都是经验值，
其中n 与测量环境密切相关，所以在测量之前要先确定现场的A 和n 值。一般A 值最佳范围是-49~-45，n 值最佳范围是3.25~4.5。
RSSI 值与信号传输距离的关系：
由此，读写器与标签之间的距离可由以下公式得出：
其中，RSSI 值也就是④式中所得。2.2铁鞋定位方法
根据接收信号强度方法测距方法得到的RSSI 参数，进而根
据RSSI 信号强度与距离公式得到读写器与标签的距离，
根据距离参数来计算确定铁鞋位置，总的方案是：
我们取三个读写器采集到的距离信息，利用已知的阅读器位置信息，根据三角形几何
原理计算出铁鞋所在的位置坐标。
并在虚拟站场中显示出来。图1为确定铁鞋位置算法原理图。
如图所示，已知阅读器的坐标分别是(x 1,y 1)、(x 2,y 2)、(x 3,y 3)，标签s 的坐标为(x,y)，每一个阅读器与标签组成的直角三角形
摘要：在铁路车站运行中，由于线路分布广泛，停留车辆多，环境复杂，铁鞋管理一直是困扰铁路工作人员的一个难题。为解
决该问题，我们提出了基于无源RFID 标签技术和RSSI 接收信号强度测距方法来实现的定位问题，采用机械原理设计识别RFID 标签来监测铁鞋状态，达到站内铁鞋定位与监控的目的。
关键词：定位；RFID 技术；RSSI 测距；虚拟站场；
自动锁闭中图分类号:TP39,U285.8文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2019)
24-0068-0268--
2019.24科学技术创新
的边长如图标示，利用RFID系统读取到的距离信息，即原理图中的r1,r2,r3。位置计算公式如下：
5
6由公式5与公式6可计算出标签坐标。
铁鞋的位置是经常变动的，但是使用的时候是静止的，也就是利用RSSI信号接收强度测距时，标签是静止的。RSSI测距方法对于静止或者低速的运动物体，一般采用平均值滤波来提高测量精度。出于这个原因，我们取三个阅读器两两组合计算标签坐标，结果取三组计算坐标的平均值来减小测量误差。
光工作站2.3标签选择与设置
实现站内铁鞋定位系统需要解决的最大的困难是克服多金属环境对信号传输的干扰。在无源RFID标签系统中，由于读卡器本身就处于常开状态，标签反射回载波信号-通常在天线附近的物体（如桌子、人、金属类壳体等杂物）会产生干扰信号，标签此时所产生的有效信号可能会被这些干扰信号所减弱或衰减。近些年国内外已经对RFID抗金属性能研究出可行的方法，比如调整标签与金属物品表面的距
离、使用电磁吸波材料以及对传统天线进行改造等。随着技术大发展，市面上已经出现了具有抗金属性能的标签。我们采用JT-K15532抗金属标签，这个型号的标签在技术上解决了电子标签不能附着于金属表面使用的难题。为实现铁鞋的定位与状态监控，在标签安装时添加绝缘套，具体设计如图2所示。
图2铁鞋标签安装示意图
2.4站内规划布置
对于站内铁鞋定位系统的实际应用问题，我们给出浩门站的安装规划。我们选择的阅读器可以读写的最大距离≥15米，按照最不利条件下，读写距离为15米计算：根据实际情况，列车停在车站的时候，铁鞋均是在车站两端放置。按照图示，ⅠG到4G总宽度为20.74米。上行方面，在距出站信号机水平距离6.8米（允许0.5米的误差），4G远离站舍一侧垂直距离0.5米（允许0.2米误差），3G靠近站舍侧与4G远离站舍侧对称安装。为了减小误差，安装每组测距装置包括三个读写器，在ⅠG和ⅡG之间，进站信号机外侧，分别于3G和4G的进站信号机相距<15米距离安装一个辐射面朝向车站内的一个读写器，如此水平方向相距13.6米左右安装一组。下行方面，基本与上行方面镜面对称。如图3为浩门站阅读器布置原理示意图。
图3浩门站阅读器布置原理示意图
根据以上计算原理，绘制出读写器在现场咽喉区覆盖区域以及布置示意图，如图4。
图4读写器辐射覆盖示意图
结束语
通过技术手段完成了站内铁鞋定位系统的设计，从一定程度上改善了现有铁鞋定位管理系统存在的问题，实现了一套集无源标签定位、监控铁鞋是否锁闭状态、读写器位置范围生成等功能于一身的监控系统，在为了防止车辆溜逸事故发生，确保站内行车、停车安全提供技术支持。文章从构思到设计，为以后的工作打下基础。主要在以下几个方面为以后的工作提供了参考价值：（1）无源RFID标签的使用。基于RFID无源标签的铁鞋定位系统克服了电源老化带来的问题，为定位工作节省很大成本，同时本系统提出的方案为今后无源铁鞋定位系统的完善提供了一种方法。（2）锁闭状态监控的创新。本文提出了利用机械原理实现铁鞋锁闭检测，在铁鞋构造上进行创新，为站内铁鞋防溜工作提供了简便有效的方法，也为站内行车安全提供了技术保障。
参考文献
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图1确定标签位置原理
图
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