王晨飞
上海局集团公司合肥货运中心
摘 要
随着全球经济的持续增长，物流经济也在蓬勃发展，集装箱也逐渐发展成为重要的运输工具。对于日益增长的全球铁路物流来说，集装箱物流运输的需求越来越大。与此同时，由于日益激烈的竞争，铁路物流建设的科学性和货物可视化管理变得越来越迫切。本文分析比较了现有的自动检测技术，阐述了RFID技术在铁路集装箱货运管理中的优势，对RFID技术进行了简要分析和介绍，并提出了RFID技术在铁路货运管理中带来的新的亮点。本研究最后从应用模型研究的角度阐述了RFID技术在集装箱运输管理中的应用前景，并建立了基于RFID技术的铁路运输管理系统模型，进一步促进了RFID技术在铁路集装箱运输管理中的应用。
关键词：RFID；铁路集装箱；运输管理；物流
目 录
一、前言 1
二、铁路集装箱运输管理及RFID概述 1
（一）铁路集装箱运输的定义 1
（二）铁路集装箱运输的特点 2
（三）铁路集装箱运输存在的不足 3
（四）将RFID技术应用于铁路集装箱运输管理的必要性 4
三、RFID在铁路集装箱运输管理中的应用模型研究 4
（一）基于RFID应用的铁路集装箱运输管理系统的基本目标 4
（二）基于RFID技术的铁路集装箱运输管理系统的模型 5
（三）模型方案设计 6
（四）模型功能模块设计 7
（五）模型功能模块设计 8
四、结论 8
参考文献 10
一、前言
如今，国际铁路货运的90%都是通过集装箱运输来完成的，可以说国际铁路物流的主要运输载体就是集装箱，作为如此大规模的、大范围的、国际性的货物流通载体，识别铁路集装箱的箱号、采集信息以及跟踪与监管铁路集装箱等工作大多是由人工手动完成。如果发生箱号识别错误，人工数据抄录不准确，信息传递延误等，就会造成整个供应链的数据紊乱。根据市场分析研究公司（ABI Research）的调查统计，目前铁路物流集装箱数据准确且做到实时的只有65%，而35%的信息存在丢失或者不准确的情况。由此可见，现代铁路集装箱物流运输急需一种智能化的RFID系统，实时记录汇总运输过程中的箱、货、流信息，以及相关的安全信息，结合网络实现集装箱物流的全程实时在线监控，由此来提高集装箱物流运输的安全性和透明度，实现基于RFID的可视化全程协同管理，提升集装箱物流的整体水平。
二、铁路集装箱运输管理及RFID概述
（一）铁路集装箱运输的定义
铁路运输是现代货运方式的重大变革也是大宗货物运输的理想方式。集装箱运输是目前标准程度较高的运输方式，受到许多企业的青睐，因为它具有很好的隐私性、较低的运输成本、较高的货物密度、无损包装以及很强的环保性。它已经成为现代运输的重要形式。近年来，集装箱运输在全球运输中所占份额持续增长。
集装箱运输已成为一种世界性的货物运输方式，大多数发达国家基本上都在实施铁路集装箱运输。铁路运输的发展促进了外贸发展，增加了对外开放，改善了经济结构和运输结构。随着物流产业的快速发展，铁路集装箱运输在物流组织中扮演着越来越重要的角色。
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图2.1 集装箱运输业务流程
（二）铁路集装箱运输的特点
铁路运输的各个方面都因集装箱运输的重大变化而发生了变化。与其他运输方式相比，现代铁路集装箱运输具有以下特点:
1.可以提高货物处理效率
集装箱运输方法是将主要的各种货物打包在一个集装箱内，从而减少了相互重复的货物装卸，从而降低了工人的劳动强度，提高了运输效率。此外，由于集装箱运输不受气候影响，可以进一步提高了运营效率和经济效益，因此集装箱运输也提高了企业的运输能力。
2.防止货物损坏和不良货物
由于集装箱运输是以集装箱为运输单位，因此在运输过程中，将在整个集装箱内进行各种装载和仓储工作，并在整个过程中将货物包装在集装箱内。更高的强度和更好的密封可在保护货物方面发挥更好的作用，因此使用集装箱运输可以减少由于各种原因对货物造成的损坏。
3.促进综合运输规划
集装箱运输的逐步发展使各种运输工具的运输范围一致地满足了集装箱作为标准运输工具的需求。
4.储存封装和预检程序
集装箱是一种可重复使用的运输工具。与其他一次性包装方法相比，虽然一次性投资相对较高，但每一个货物运输单位的包装成本投资却非常低。由于集装箱是相对强大的运输工具，因此可以节省高昂的其他包装成本。
5.降低营运成本
由于使用了统一的运输装置，因此可显著提高对于集装箱的跟踪效率，并降低货物加装和卸载成本。同时，集装箱货物的安全运输性能大大提高。因此，使用集装箱运输可以有效地降低平均运输成本。
（三）铁路集装箱运输存在的不足
1.运输质量和货物安全得不到保障
1.不能保证货物的质量和安全
仔细研究铁路集装箱运输过程可以看出集装箱离开堆场后，中断了对集装箱的实时监控。管理方只能知道集装箱目前在火车上，却不知道集装箱的具体车厢位置和编号。集装箱运输不仅涉及单一客户，还需要和多个成员，包括制造商、铁路和运输公司等共同执行各种复杂的程序和流程。当集装箱被用作国际多式联运时，它将变得更加复杂，需要以多种运输方式（如公路、铁路、水路等）重新装载。因此，如果供应链中的所有企业都无法获得有关可运输集装箱的信息，则无法保证运输质量和货物的安全。
2.传统的识别率很低
集装箱运输过程中，集装箱编号是集装箱的唯一标识，也是集装箱交货标准。传统的集装箱手动检测精度不高。除了收集数据中的错误外，它还需要相当长的时间。abi researchin的查询统计数据显示，35%的传统识别方法接收到的数据不精确或不实时，而且无法及时跟踪，集装箱识别的精度低直接影响整个供应链的循环效率。
3.安全与高效有冲突
无限射频识别(RFID)是一种非接触式自动识别技术，其主要原理是利用射频信号及其传输特性来自动识别被识别的物体数据。基本的RFID系统分为三部分:电子标签、读取器和服务器。
每个电子标签都是使用唯一的电子代码编写的，用于识别目标对象。您可以将读取器设计为手持设备或固定类型，用于读取或写入电子标签中的数据。服务器配有天线，用于在标识符和读取器之间传输无线电频率信号。RFID系统工作流程如图2.2所示。
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图2.2 RFID工作原理
RFID系统的基本工作流程是:当阅读器被打开时，特定的天线通过无线电频率信号发送，当电子标签进入阅读器的工作区域时，它会触发电源，并激活电子标签。输入的代码和其它信息通过标签上的发送天线发送；当阅读器接收天线接收到电子标签的信号、解调和解码后，信号被发送给后台服务器的主机，系统执行相关处理；对于不同的设置，主系统根据逻辑功能进行评估，执行相应的处理并发送命令信号。
（四）将RFID技术应用于铁路集装箱运输管理的必要性
RFID技术在物流追踪中的应用已经不计其数，但铁路运输及其供应链管理却相对较少。自从911事件以来，美国率先提出了“智能集装箱”和“绿色通道”的概念。因此，在集装箱供应链中应用RFID技术受到了广泛关注，而在集装箱运输领域应用RFID技术也是不可阻挡的。
在当前的国际环境中，必须使用RFID技术来满足开放式集装箱运输和安全的国际贸易运输要求，以确保集装箱供应链的安全。中国政府和企业也要准确把握发展方向和趋势，坚持国际物流产业发展，对集装箱运输安全进行产业革命。本文在背景下提出铁路集装箱运输迫切需要RFID技术。
三、RFID在铁路集装箱运输管理中的应用模型研究
（一）基于RFID应用的铁路集装箱运输管理系统的基本目标
1.在整个过程中进行实时安全监控
目前，应用RFID技术提高铁路集装箱物流安全已成为研究机构和物流企业的共识。RFID技术的应用可以使集装箱运输适应铁路运输和国际多式联运的许多复杂过程和环境；同时，应用RFID技术可以解决集装箱的快速识别、庭院管理、运输安全以及供应链的顺利运行等问题。第二，建立基于电子标签的集装箱物流信息系统，将RFID技术同时应用于铁路运输管理系统，提高海关申报效率，加强监管，并对所有环节进行无缝跟踪。
2.提供强大的集装箱物流服务
集装箱物流的效率包括“时间效率”和“空间占用率”，即每条运输链之间的最短时间和最短距离。先进的运输组织形式:完整的流程可视化管理，包括运输方法、运输工具、运输节点和操作链接之间的连接和协作，主要依靠RFID技术实现整个流程的实时性在运输时间外(例如中途转运)，集装箱物流信息将实时在线监控，以确保集装箱的安全、准确和快速的本地运输，并在预定时间到达指定地点。
（二）基于RFID技术的铁路集装箱运输管理系统的模型
在许多较早的集装箱运输管理系统中，RFID技术只是自动收集集装箱静态数据的一种方法。如果现代通信、计算机和互联网技术的发展速度不快，那么将RFID技术应用于铁路货运始终处于数据收集阶段，而且对集装箱物流也没有多大的经济效益，更不用说集装箱运输的进步了。由于RFID应用系统不能只使用一种技术，因此它必须与无线数据传输系统配合使用，并且必须通过后台服务器和管理软件来支持，才能构成完整、成熟的应用程序系统，实现集装箱快速自动检测和集装箱运输的可视化管理。
完整和成熟的集装箱RFID系统在概念上应由三层以下组成:电子标签自动识别系统；无线数据传输系统和后端集装箱数据实时交换系统。如图3.1所示:
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图3.1 基于RFID的集装箱运输管理系统的概念模型
1.电子标签自动识别系统
集装箱运输路径关键节点上的射频识别系统和集装箱箱自动识别和收集每个集装箱的位置和状态信息，然后将其发送到后台服务器的实时交换系统。因此，适用于铁路运输的自动标签识别系统是整个应用系统的基础，主要用于集装箱数据的自动识别和实时收集。
2.无线传输系统
无线数据传输系统主要负责将从自动检测系统中收集的电子标签数据远程发送到后台实时数据交换系统，以进行后台数据交换和处理，并提供正确的后台处理结果和说明
3.实时集装箱数据交换系统
实时的集装箱数据交换不仅负责完成集装箱数据的实时处理和管理，还负责在来源和目的地之间实现实时的集装箱数据交换，完成后台和互联网之间的数据交换，以及相关业务部门之间的电子数据交换还必须通过提供实时查询集装箱数据来实现。
（三）模型方案设计
铁路运输管理模型是以RFID技术为基础，它是对GPS系统进行实时定位的一种补充，从而建立起完整、成熟的集装箱运输管理系统。将RFID标签粘贴到铁路集装箱中，在关键节点(如走廊、港口、码头等)上安装接入点类型的RFID读取器。，然后将它们安装到集装箱吊运设备。安装移动RFID读卡器，并通过数据接口、GSM / GPRS、互联网等技术与集装箱数据实时交换系统进行通信。具体如图3.2所示：
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图 3.2 模型方案设计结构
铁路运输管理系统可分为以下四个级别:
1.设备层
它由RFID标签，RFID阅读器，GPS定位系统组成。主要负责自动收集和写入集装箱数据，与集装箱装载和卸载系统协作，执行自动装载和卸载和处理功能，以及实时跟踪集装箱和货物的位置和状态。
2.通信层
包括各种传输协议、以太网传输设备、无线LAN设备、GSM / GPRS传输网络等。它主要是将设备的移动RFID识别设备读取的实时数据无缝地集成到后台实时数据传输系统中。
3.数据层
它主要由每个主要传输节点的中央数据库组成，可执行实时数据跟踪、分类、处理和存储。它不仅可以与通信层保持实时数据交换，还可以为应用程序层分析和处理提供基础。
4.应用程序层
应用程序层实际上是一个宽带网络系统，它集成了各种局域网系统的数据，对集装箱运输进行实时监控，并为海关和其他政府部门的活动提供查询和监控界面。管理员和运输代理可以访问PDA设备，例如实时车辆、集装箱和货物跟踪。支持跨平台和系统集成。它不仅可以实现集装箱和货物运输的监控管理，还可以为海关和其他职能部门和运输代理提供查询和应用接口。
（四）模型功能模块设计
完成实时集装箱数据收集和整个集装箱视觉跟踪与管理是基于RFID技术的集装箱运输管理的核心业务。要完成此任务，此模型必须包含一系列功能模块，包括设计和提交、系统管理、设备管理、文档管理、计费管理、运输监控、用户管理、加载和卸载管理，以及每个模块的协同管理。具体功能模块如下图3.3所示。
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图3.3 集装箱运输管理模型功能模块
（五）模型功能模块设计
RFID系统的应用对各种集装箱运输企业的影响也不尽相同。对于铁路集装箱频识别(RFID)标签，当到达车站和每个节点并离开该区域时，可以及时获得相关信息，从而提高集装箱管理效率。在运输过程中，RFID标签的每一次读取和写入都意味着责任的转移。例如，当空的集装箱从仓库运出时，即意味着当集装箱发生事故时，责任人可以立即通过实时信息系统进行识别、调查和处理。同时，金融服务公司也能追踪集装箱，提供客户更精确及更早的资讯，提升服务水准，提升企业竞争力，并提升市场占有率。
对于发送者和接收者来说，系统可用于及时了解集装箱的状况，并为正确和及时处理集装箱做好准备。
四、结论
近年来，铁路集装箱运输越来越多地成为国际货运的主要运输发生。发展铁路运输不仅能促进世界经济和贸易，还能改善世界的交通结构。随着铁路集装箱运输行业的发展，对货物运输的实时性和可追溯性的要求也在不断提高。但是，目前的集装箱运输系统难以满足实时操作、集装箱位置实时确定和实时货物状况感知的要求。因此，加强对国际集装箱运输各个方面的监管已成为提高运输效率和安全的重要措施。本文构建的RFID技术铁路运输模型是基于RFID的铁路运输管理系统的概念模型的具体实现，介绍了先进的信息技术和系统的实现方法，完成了模型设计。
本研究成果对于应用先进的物流技术和现代观念，改善我国铁路货运业的集装箱运输问题具有十分重要的现实意义，对推动传统集装箱物流向现代集装箱物流转变具有一定的促进作用当然，铁路货运业的RFID技术的变革是一项广泛的系统工程，需要政府、社会和企业的共同努力。对于这一领域的理论、方法和政策的进一步研究还有很多工作要做。希望本文的研究对促进他人的研究具有一定的作用，并为下一步的研究提供参考。
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