2011年lO月
第10期(总157)
铁道工程学报
JOURNALOFRAILWAYENGINEERINGSOCIETY
0ct20ll
NO．10(Ser．157)
文章编号：1006—2106(2011)10一0115—04
物联网技术在铁路交通中的应用研究·
张荣新p·刘子轶1郭景武2
(1．天津职业大学，天津300410；2．铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300142)
摘要：研究目的：伴随着互联网的发展，物联网技术在生产生活中得到广泛应用。在城市交通中，物联网技术
为解决城市拥堵、降低能耗发挥了重要作用，在铁路交通中，物联网技术在设备安全系统和客货运输服务系统
领域也已经得到初步应用。随着我国大规模铁路建设和物联网技术的迅猛发展，物联网技术在铁路系统推广
必然有广阔的发展前景，因此本文对其在铁路交通中的应用进行研究。
研究结论：结合物联网关键技术在智能交通中的应用情况，通过分析目前我国铁路系统推广和应用物联
网技术具备的充分条件，研究了物联网技术在铁路系统的自动售检票系统、列车跟踪与定位系统、站车信息共
享系统、综合安防预警系统、货物管理系统、仓库管理系统等方面进行广泛推广和应用的可能性，阐明了铁路
交通智能化的发展方向。
关键词：物联网；RFID；智能交通；铁路；发展方向
中图分类号：U29—39文献标识码：A
ResearchonApplicationofInternetofThingsTechnologyinRailway
Transportation
ZHANGRong—xinl。LIUZi—yil，GUOJing—Will2
(1．TianjinProfessionalCollege，Tianjin300410，China；2．TheThirdRailwaySurveyandDesignInstituteGroup
Corporation，Tianjin300142，China)
Abstract：Researchpurposes：AlongwiththeInternetdevelopment，theInternetofThingstechnologyisappliedwidely
inindustryandlivelihood．TheInternetofThingstechnologyplaysanimportantroleinsolvingtheproblemofurban
transportationcongestionandreducingenergyconsumption，andfortherailwaytransportationitalsohasbeen
preliminaryappliedinthedevicesecuritysystemandthepassenger／freighttransportationserviceareas．Withthelarge—
scalerailwayconstructionandrapiddevelopmentofIntemetofThingstechnology，theIntemetofThingstechnologymust
havewidedevelopmentprospectsinrailwaysystem．ThispaperresearchestheapplicationoftheIntemetofThingsin
railwaytransportation．
Researchconclusions：CombinedwiththeapplicationoftheIntemetofThingsintheintelligenttrafficandthrough
analyzingthesufficientconditionofpopularizingandapplyingtheInternetofThingstechnologyinChinarailwaysystem
currently，theresearchisdoneonthepossibilityofwideapplicationoftheInternetofThingstechnologyinautomaticfare
collectionsystem，traintrackingandpositioningsystems，stationtraininformationsharingsystem，integratedsecurity
earlywarningsystem，cargomanagementsystemandwarehousemanagementsystemetcandthedevelopmentdirectionof
InternetofThingstechnologyinrailwaytrafficisexpounded．
Keywords：InternetofThings；RFID；intelligenttransport；railway；developmentdirection
随着Intemet互联网突飞猛进的发展，人类社会的生活和生产方式都产生了巨大的变化，瞬间拉近了
·收稿日期：201l—08一19
·’作者简介：张荣新，1973年出生，女，副教授。
万方数据
116铁道工程学报2011年10月
人与人之间的距离，改变了人们的思维方式，甚至引起
了社会结构的变革……。伴随着信息存在形式、信息传
递方式以及人类处理和利用信息的改革所带来的变化，
信息领域正发生着由互联网到物联网的新一轮技术革
命。从人到人的通信发展到人与物以及物与物(M2M)，
并逐渐趋向于从纵向的局部物物相连过渡到横向的跨
应用、跨地域的物联网(IntemetofThings，lOT)。在城
市交通中，物联网技术正在被大规模地采用，为解决城
市拥堵、降低能耗发挥着越来越重要的作用。
1物联网的基本概念
“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其
用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息
交换和通信的一种网络概念。物联网是指物品通过各
种信息传感设备如射频识别(RFID)、红外感应器、全
球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协
议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通
讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种
网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，
方便识别和管理。
2物联网的关键技术
物联网的实现原理如下：首先对物体属性进行标
识。物体詹眭分为静态属性和动态属性，静态属性一
般直接存储在RFID(RadioFrequencyIDentification)标
签中，而动态属性需要先由传感器进行实时探测，然后
再存储在RFID标签中。其次进行信息读取和转换。
物联网中需要特定的识别设备完成对物体属性的读
取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式。中央
信息处理系统完成信息计算。将物体的信息通过网络
传输到信息处理中心，中央信息处理系统完成物体通
信的相关计算。
从实现原理可以看出，实现物联网所涉及的关键
技术有：RFID、传感技术、纳米技术、智能嵌入技术、云
计算、IPv6等。
2．1射频识别技术
射频识别即RFID技术，又称电子标签、无线射频
识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目
标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间
建立机械或光学接触。它是一种非接触式的自动识别
技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数
据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。
RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标
签，操作快捷方便。
作为一套完整的RFID系统，其基本组成部分包
括标签(Tag)、阅读器(Reader)和应用软件系统。其
基本的工作原理：标签进入磁场后，要么接收解读器发
出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存
储在芯片中的产品信息(这一类标签我们称之为被动
标签)，要么主动发送某一频率的信号(这一类标签我
们称之为主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至
中央信息系统进行有关数据处理。RFID技术与互联
网、通信等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与
信息共享。
2．2传感技术
传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信
息技术的三大支柱。从仿生学观点，如果把计算机看
成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信
息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。
传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处
理(变换)和识别的一门多学科交叉的现代科学与工
程技术，它涉及传感器(又称换能器)、信息处理和识
别的规划设计、开发、制／建造、测试、应用及评价改进
等活动。
所以说传感器是机器感知物质世界的“感觉器
官”，用来感知信息，采集点的环境参数；它可以感知
热、力、光、电、声、位移等信号，为物联网系统的处理、
传输、分析和反馈提供最原始的信息。随着电子技术
的不断进步，传统的传感器正逐步实现微型化、智能
化、信息化、网络化；同时，我们也正经历着一个从传统
传感器到智能传感器再到嵌人式Web传感器不断发
展的过程。
2．3纳米技术
当物质到达纳米尺度时，会展现出特殊物理特性。
例如：用铁钴合金做成20～30nm大小的物体，其磁性
要比原来高1000倍。纳米技术的发展，使得我们可以
制造更微型的电子标签，用以跟踪和监测小型物体或
者分子级别的信息变化。
2．4智能嵌入技术
智能嵌入技术是采用Internet接入和嵌入式Inter-
net安全技术将信息处理部件嵌入到应用系统中的一
种技术，将硬件系统和软件系统固化到一起，能快速地
与外界实现信息交换，从而使具备信息计算功能和网
络接人的智能物品可以随时与物品的主人和其他物品
快速地进行信息交互。在物联网的时代，一个个具备
信息计算功能和网络接人的智能物品可以随时与物品
的主人和其他物品进行信息交互。
2．5云计算
云计算是将大量用网络连接的计算资源统一管理
和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务，是一种
万方数据
第10期张荣新刘子轶郭景武：物联网技术在铁路交通中的应用研究117
能够满足海量数据处理需求的计算模型，具有超强的
数据处理和存储能力。之所以说云计算是物联网发展
的基石，一是因为云计算具有超强的数据理和存储能
力，二是因物联网无处不在的信息采集活动，需要大范
围的支撑平台以满足其大规模的需求。
2．6口v6技术
随着互联网的发展，目前采用的IPv4定义的有限
网络地址即将被耗尽，无法满足物联网大量的地址需
求，IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，
而IPv6采用128位地址长度，几乎可以为地球上每一
粒沙子分配一个IP地址。在物联网中，人们试图构造
一个任意物体之间的网络互联，所以每一个物体都需
要一个IP地址，因此大力发展IPv6技术是实现物联
网的网络基础条件。
3物联网在智能交通中的应用
物联网用途广泛，可广泛运用于智能交通、城市公
共安全、工业安全生产、环境监控、智能家居、公共卫
生、健康监测等多个领域。基于物联网技术的智能交
通系统(ITS，IntelligentTransportSystem)是将RFID技
术、传感技术、云计算等运用于整个交通运输管理体系
中，从而建立起实时的、准确的、高效的交通运输综合
管理和控制系统。
智能交通系统是利用先进的信息化技术将汽车、
驾驶者、道路以及相关的服务部门相互连接起来，使道
路与汽车的运行、调度、控制和事故处理都能够实现智
能化，从而使公众能够高效方便地使用公路交通设施
和能源。系统的基本原理如下：通过RFID技术、传感
技术系统采集到各种道路交通及服务信息，发送到交
通管理中心，管理中心通过云计算对采集的大量信息
进行集中处理后，根据不同需求将相关信息传送到连
接到系统的出行用户、管理部门和运输调度部门。出
行用户可以进行实时的交通方式和交通路线的选择，
交通管理部门可以自动进行交通疏导、控制和事故处
理，运输部门可以根据实时掌握的交通动态情况，进行
合理调度指挥。这样，路网上的交通就可以保持最佳
状态，在路由资源不增加和出行用户不受限的情况下
动态保持路面资源利用的合理性，从而改善交通拥挤
状况，最大限度地提高路网的通行能力及机动性、安全
性和出行效率。
目前在北京、上海等一些比较发达的城市正逐步
建立智能交通系统，主要包括以下几个方面：先进的交
通信息服务系统、先进的交通管理系统、先进的公共交
通系统、先进的车辆控制系统、先进的运载工具操作辅
助系统、先进的交通基础设施技术状况感知系统、货运
管理系统、电子收费系统和紧急求援系统。
4物联网在铁路交通中的应用现状和
发展前景
目前，物联网技术在我国铁路交通的设备安全系
统和客货运输服务系统中已经得到初步应用。基于物
联网技术的铁路车号自动识别系统(ATIS)，实现了对
列车车次、车号的自动识别、实时跟踪和故障车辆的准
确预报、动态管理等主要功能，具有强大自检及自诊断
功能，支持远程浏览及访问，极大地方便了维修人员对
设备的维护保养，确保了设备的高稳定性、高识别率，
同时大大提高了车辆利用水平和运输组织效率。基于
物联网技术的第四代铁路红外线轴温探测系统将红外
线对运行的铁路车辆探测结果传送到信息中心，利用
数据库和网络智能化技术，实现列车全过程跟踪监控
及时发现车辆热轴，各级管理部门通过网络查询实时
掌握轴温数据，进行统计分析，指导红外线运用工作。
基于物联网技术的铁路售票系统，实现了全国车站的
联网，将售票网络延伸到大型商场、居民小区等公共场
所，极大方便了乘客的购票需求，提高了铁路客运的经
营水平和服务质量。
随着大规模铁路建设和物联网技术的迅猛发展，
对铁路信息化水平的要求越来越高，铁路信息网络也
正朝着数据化、宽带化、移动化和多媒体化的方向发
展，我国铁路系统也具备了物联网技术在铁路交通中
广泛推广和应用的充分条件：一是铁道部信息中心已
具备铁路客户服务中心网站、中铁商务网站、中铁采购
网站等初级物联网信息资源；二是中国铁通是全国统
一的IT网络，可建设提供远程支持的数字通信网络；
三是具备条件向各中小企业提供私有云计算平台和虚
拟信息中心平台；四是具备电子查询、电子支付、电子
理赔等6E为核心的信息管理技术手段；五是具备光
纤传感技术、红外探测技术等构建铁路传感网络的技
术基础。基于物联网技术在智能交通及其他领域的应
用启发，笔者认为，物联网技术在铁路交通的以下几个
方面可以得到广泛应用：
4．1自动售检票系统
在法国、日本等高铁系统中，自动售检票系统都已
成功应用。在我国的城市轨道交通领域，自动售检票
系统也已经得到广泛应用。在近年开通运营的京津城
际铁路、京沪高速铁路等铁路交通中，自动售检票系统
也得到初步试用。如果在铁路交通中广泛采用RFID
电子客票，根据乘客需求采用无人售票机进行售票，在
自动检票机中设定特定的读写器可以读出电子芯片中
的数据，辨别车票的真伪，将会节约大量人力资源，同
万方数据
118铁道工程学报2011年10月
时为乘客带来方便。
4．2列车跟踪与定位系统
目前在国内外高速铁路中广泛采用基于轨道电路
和基于查询／应答器的列车定位方法，但存在列车定位
精度较低和基站设置投资成本较大等不足。基于
RFID技术的列车跟踪与定位系统，由RFID天线、
RFID阅读器、RFID标签、列车定位处理单元、线路数
据存储器、车载数据阅读／发送器、地面数据阅读／发送
器、司机数据卡和信息共享平台组成，可以实时、精确、
高效地确定列车在线路上的位置、速度、车次等信息。
4．3站车信息共享系统
目前虽然实现了铁路车站售票系统之间的联网，
但车上补票仍独立操作，导致车站预留车票与车上补
票之间的脱节，造成旅客列车资源的浪费。如果利用
RFID技术的网络信息共享性，将车站售票系统与车上
补票系统联网，车站可以准确掌握无票上车人员的情
况，根据实际情况确定车票的预留，车上也可以准确掌
握列车预留情况，方便为旅客补票，从而可以充分利用
列车资源，同时便于车上进行检票。
4．4综合安防预警系统
为提高列车运行的安全，可以安装基于物联网技
术的综合安防预警系统，包含周界报警、入侵感应报
警、视频报警、声音报警、火灾报警和紧急按钮报警等
子系统，实现烟雾、客流、测温、消防、定位为一体的多
模式报警感应机制。
4．5货物管理系统
目前铁路行李托运或集装箱货物运输都是采用人
工登记方式进行，效率低下、出错率高。如果采用
RFID技术在货物或集装箱上贴上电子标签，使它们成
为会“说话”的物体，可以随时监控到它们在运输途中
的状态，防止丢失或损坏，从而提高货物运输的安全性
和运输效率。
4．6仓库管理系统
物联网技术在智能物流仓储领域已经得到比较广
泛的应用，也可以广泛应用到铁路仓库管理领域。在
每一件货物上贴上电子标签，利用RFID技术穿透性、
惟一性的特点，借助嵌在货物电子标签上记录的商品
序号、日期等各项目的信息，让工作人员不用开箱检查
就知道里面有几样物品，同时也可以防止货物在仓库
被盗、受损等情况的发生。
5结论
物联网是一次技术的革命，借助于RFID技术、嵌
入式技术和微纳米技术的发展，物联网将世界上的物
体从感官上和智能上连接到一起，物联网的研究将带
动整个产业链或者说推动产业链的共同发展。铁路交
通系统是国民经济的重要产业，具有良好的发展环境
和基础。近年来，随着我国高速铁路、重载铁路、综合
交通枢纽建设的快速实施，铁路的信息化水平要求越
来越高，铁路通信信息网络也逐步实现了宽带化、数据
化、移动化和多媒体化，具备了发展铁路交通智能化的
基础条件，物联网技术在铁路系统中推广应用已经蓄
势待发。我们相信，随着“智慧地球”概念的提出和互
联网技术的飞速发展，在不远的将来，铁路交通智能化
程度一定会迎来质的飞跃。
参考文献：
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(编辑曹淑荣)
万方数据
浅谈物联网技术在铁路交通中的应用研究
作者：张荣新，刘子轶，郭景武，ZHANGRong-xin，LIUZi-yi，GUOJing-wu
作者单位：张荣新,刘子轶,ZHANGRong-xin,LIUZi-yi(天津职业大学,天津,300410)，郭景武,GUOJing-wu(铁道第
三勘察设计院集团有限公司,天津,300142)
刊名：铁道工程学报
英文刊名：JournalofRailwayEngineeringSociety
年，卷(期)：2011(10)
参考文献(7条)
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5.吕炳潮物联网中关于实时信息理论和实时信息获取问题的研究2010
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_tdgcxb201110022.aspx
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