一种基于轨道交通的二义性路径仲裁方法与流程

本发明属于轨道通信技术领域，具体涉及一种基于轨道交通的二义性路径仲裁方法。

背景技术：

轨道交通的线网和高速公路的路网，都存在环状结构，导致了二义性路径问题。通常情况下，在公路的收费系统中采用“最短路径法”处理公路的二义性问题。但是，“最短路径法”没有尊重车辆行驶的事实，对不同的公路管理者而言存在一定的不公平性。因此，有必要对车辆的具体行驶路径进行有效的跟踪和记录，以真实的反映车辆的行驶状况。

在城市轨道交通中，也存在同样的情况。当乘客乘坐轨道交通工具出行时，也会出现“二义性路径”问题。目前，在轨道交通路网同样采用“最短路径法”处理二义性问题。但是，“最短路径法”缺少乘客具体换乘车站节点的有效数据，无法反应乘客的真实换乘状况。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种基于轨道交通的二义性路径仲裁方法，通过采用射频识别技术（Radio Frequency Identification, RFID）实现二义性仲裁的方法，对轨道交通中携带票卡的乘客在轨道交通清分系统中的换乘节点进行仲裁判断，为构造乘客的整个路径提供准确的仲裁信息, 保证联网收费的准确拆分。

本发明实施例提供了一种基于轨道交通的二义性路径仲裁方法，所述方法包括：

在所述二义性路径的仲裁单元的墙体、和/或隔离栏上，安装射频识别RFID天线，通过所述RFID天线对所述仲裁单元内通过的乘客的票卡进行识别。

上述方案中，所述通过所述RFID天线对所述仲裁单元内通过的乘客的票卡进行识别，进一步为：

RFID天线发射识读命令，所述票卡读取所述识读命令，并以射频的方式输出票卡的信息；

所述RFID天线接收携带所述票卡信息的射频信号，并将所述票卡信息传递给识读设备；

所述识读设备将所述RFID天线的位置信息和票卡信息发送给清分中心；

清分中心根据所接收的信息确定所述乘客的支付额度。

上述方案中，所述仲裁单元的墙体涂覆金属反射涂料。

上述方案中，所述安装射频识别RFID天线进一步包括：每两根天线作为一组，面对面安装在墙体、和/或隔离栏上。

上述方案中，所述二义性路径的仲裁单元至少包括两组平行设置的RFID天线。

上述方案中，所述RFID天线为全向天线，所述全向天线方向夹角为60°；所述全向天线在1~20cm的幅度范围内、以1~10次/分钟的频率横向移动。

上述方案中，所述RFID天线为超高频RFID天线，所述票卡为超高频票卡和高频票卡的复合卡。

上述方案中，所述通过所述RFID天线对所述仲裁单元内通过的乘客的票卡进行识别，进一步为：

超高频RFID天线发射识读命令，所述复合卡中的超高频票卡读取所述识读命令，并输出超高频票卡的信息；

所述超高频RFID天线接收所述超高频票卡的信息，并将所述超高频票卡的信息传递给识读设备；

所述识读设备将所述超高频RFID天线的位置信息和超高频票卡的信息发送给清分中心；

清分中心根据所接收的信息确定所述乘客的支付额度。

上述方案中，所述方法还包括：

清分中心通过复合卡的高频票卡收取所述支付额度相应的票款。

本发明实施例所提供的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法，在所述二义性路径的仲裁单元的墙体、和/或隔离栏上，安装射频识别RFID天线，通过所述RFID天线对所述仲裁单元内通过的乘客的票卡进行识别。进一步的，在仲裁单元的墙体上涂覆金属反射涂料，以增加墙体的反射能力，增强所反射的射频信号强度。并将每两根天线作为一组，面对面安装在墙体、和/或隔离栏上，至少包括两组平行设置的RFID天线；RFID天线为全向天线，所述全向天线方向夹角为60°；所述全向天线在1~20cm的幅度范围内、以1~10次/分钟的频率横向移动，改变辐射模式和场域，形成交变磁场，动态覆盖盲区，提高识读成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通廊道仲裁单元系统结构示意图；

图2是现在技术中基于轨道交通的二义性路径仲裁方法单组识别模式示意图；

图3是本发明实施例一的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法双组识别模式示意图；

图4是本发明实施例二的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通楼梯间仲裁单元系统结构示意图；

图5是本发明实施例三的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通弧顶通廊仲裁单元系统结构示意图；

图6是本发明实施例四的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通弧顶通廊仲裁单元系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提供的一种基于轨道交通的二义性路径仲裁方法，通过采用射频识别技术（Radio Frequency Identification, RFID）, 围绕二义性路径仲裁的技术环节，对轨道交通中携带票卡的乘客在轨道交通清分系统中的换乘节点进行仲裁判断，为构造乘客换乘的整个路径提供准确的仲裁信息, 保证联网收费的准确拆分。

通常情况下，在城市轨道交通中，乘客在换乘车站进行换乘。在换乘车站的通廊或过道，客流密度与乘客的行进速度成反比关系, 客流密度越大时, 行进速度越慢，换乘廊道客流密度最大为4人/平方米。正常情况下，在换乘车站的通廊或过道，当客流密度小于2人/平方米，客流以自由流方式通过，客流的行进速度不变；当客流密度达到2人/平方米时,乘客的行进速度极其缓慢, 速度小于0.4米/秒；当客流密度低于0.8人/平方米时,乘客可以自由行进,速度最大为1.2米/秒。例如，北京地铁1号线复兴门站站台集散区的出站客流密度达到最大值0.82人/米时，乘客的行进速度仅为0.44米/秒。

因此，对于换乘高峰的客流，二义性路径的仲裁需要克服射频屏蔽及射频盲点，才能实现票卡100%的识读，当票卡为超高频票卡时同样需要克服射频屏蔽及射频盲点。对票卡的识读，分为两种模式，即单组识别模式和双组识别模式。下面结合附图及具体实施例，对本发明做进一步的详细说明。

图1是本发明实施例一的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通廊道仲裁单元系统结构示意图。

如图1所示，本实施例基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通廊道仲裁单元系统结构包括：墙体101，高度2.1米，两侧墙体之间的宽度3米，墙体101为水泥墙面，并涂刷树脂油漆。墙体101采用金属反射涂料，增强射频信号的反射能力。每侧墙体101各安装2个射频识别（Radio Frequency Identify, RFID）天线102，两侧共计4个，RFID天线101平均安装高度1.5米，纵向间隔0.5米，天线使用8dB全向天线，识读设备发射功率30dB。

本实施例的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法，包括：在所述二义性路径的仲裁单元的墙体101上，平行安装两组射频识别RFID天线102，通过所述RFID天线102对所述仲裁单元内通过的乘客的票卡进行识别。每组RFID天线102包括两根面对面设置的天线。

所述通过所述RFID天线对所述仲裁单元内通过的乘客的票卡进行识别，进一步为：

RFID天线发射识读命令，所述票卡读取所述识读命令，并以射频的方式输出票卡的信息；所述RFID天线接收携带所述票卡信息的射频信号，并将所述票卡信息传递给识读设备；所述识读设备将所述RFID天线的位置信息和票卡信息发送给清分中心；清分中心根据所接收的信息确定所述乘客的支付额度。进一步的，清分中心通过相应的票款收取媒介，对乘客的票卡收取与所述支付额度相应的票款。

优选的，所述二义性路径的仲裁单元至少包括两组平行设置的RFID天线。这里设置成至少两组平行RFID天线，所形成的射频识别模式即为双组识别模式。当设置两组以上的平行的RFID天线时，可形成多种双组识别模式的组合。图2和图3是对现有技术中的单组识别模式和本实施例的双组识别模式的对比。对本实施例进行完整分析后，通过图2和图3对两种识别模式进行对比分析。

优选的，所述RFID天线为为全向天线，所述全向天线方向夹角为60°；所述全向天线在1~20cm的幅度范围内、以1~10次/分钟的频率横向移，以改变辐射模式和场域，形成交变磁场，动态覆盖盲区，提高识读成功率。

优选的，所述乘客的票卡为双拼票卡，即由高频卡和超高频卡复合组成，其中高频卡保持高频票卡的方式，实现乘车费用的支付；超高频卡用于远距离采集乘客的换乘车站节点信息。通常情况下，高频指3MHz~30MHz，超高频指860MHz~960MHz。

采用本实施例的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法，对持有双拼票卡的乘客进行二义性路径仲裁时，首先利用双拼票卡中超高频卡的远距离识读特性，具体为：两根面对面设置的天线，发射识读命令，乘客携带的双拼票卡中的超高频卡根据识读命令输出超高频卡的信息，超高频天线采集超高频卡的信息，并传递给识读设备；识读设备将天线位置信息和乘客超高频卡的信息一起发送给清分中心，清分中心根据所接收的信息通过乘客的双拼票卡中的高频票卡实现乘车费用的支付。

本实施例的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法，通过采用射频识别技术（Radio Frequency Identification, RFID）实现了乘车路径的二义性仲裁，对轨道交通中携带票卡的乘客在轨道交通清分系统中的换乘节点进行准确的仲裁，为构造乘客的整个路径提供了准确的仲裁信息, 保证联网收费的准确拆分，为安全部门提供指定可疑份子的行踪，为换乘站点提供实时的客流数量统计。

图2是现在技术中基于轨道交通的二义性路径仲裁方法单组识别模式示意图。

现有技术常采用单组识别模式进行票卡的识别。如图3所示，在单组识别模式中，由横排4人、竖排4人共计16人组成方队，通过识读区域。301代表一个人所占据的空间。密度达到2人每平方米，一组天线间隔3米，16人方队通过识读区域需要5秒钟。301和302两个天线安装在两侧，每个天线都是全向天线，天线的方向夹角为60°。人员两侧采用金属反射屏蔽室，试验测试无法100%识读全部的16位乘客票卡。乘客票卡采用双拼票卡，经常有1-2个双拼票卡无法识读，调整天线的位置、角度之后，这1-2个双拼票卡被识读出来，但是又有另外1-2个双拼票卡无法识读。统计分析软件分析，未能识读的双拼票卡集中在中间的Ⅰ区域，其中乘客6、7、10、11识读的概率88%-94%。按照高介质介电常数分析，此处的双拼票卡处于盲点。盲点具有不确定性，会根据天线角度、位置、射频强度发生改变。因此， 无法100%识读乘客票卡。

图3是本发明实施例一的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法双组识别模式示意图。

如图3所示，本实施例的双组识别模式中，区域扩大为2m×4m的空间，乘客人员为横排4人竖排8人共计32人通过识读区域，其中308代表1个人的俯视所占空间。双组仲裁模式，盲点具有不确定性，改变天线的位置，盲点也会发生改变。采用双组平行对放射频天线，每个天线都是全向天线，天线的方向夹角为60°。301、302、303、304天线同时横向局部移动，移动幅度为10cm，移动频率为每分钟5次。天线横向局部移动改变辐射模式和场域，形成交变磁场，动态覆盖盲区。区域扩大为2米×4米的空间，乘客人员为32人，通过时间为10秒。305和307为盲区1和盲区2，306由305的盲区转换为识别区。双组识别模式，10秒内可以完全识读集聚双拼票卡，而且10秒之后的识读成功率100%，有效的提高了识读成功率。

图4是本发明实施例二的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通楼梯间仲裁单元系统结构示意图。

本实施例的仲裁单元是基于楼梯间的，这里的楼梯间，主要是指两条不同城市轨道换乘的楼梯间。如，北京地铁2号线转1号线时必须经过两条楼梯间。在楼梯间一般设置有隔离栏。

如图4所示，本实施例的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通楼梯间仲裁单元系统结构，隔离栏209和墙体之间的距离为1.13米，楼梯间高度3.15米。在两侧墙体和隔离栏209上部署射频识别天线，乘客从墙体和隔离栏中间经过。天线201为左侧上面部署方向的天线，天线202为左侧下面部署方向的天线，天线203为隔离栏209左侧上面部署方向的天线，天线204为隔离栏209左侧下面部署方向的天线，天线205为隔离栏209右侧上面部署方向的天线，天线206为隔离栏209右侧下面部署方向的天线，天线207为右侧墙体上面部署方向的天线，天线208为右侧墙体下面天线部署方向。天线203、204、205、206四根天线安装在隔离栏内部，天线201、202、207、208四个天线安装在墙上。下端天线平均高度在0.5-1.0米，上端天线平均高度在1.0-1.5米。天线201和天线203两个天线面对面，相隔间距为1.13米。所棕天线为8dB全向天线，识读设备发射功率30dB。

本实施例的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法中，对票卡的识读过程与实施例一的识读过程相同，所不同的是，实施例一所基于的仲裁单元，是普通的交通廊道，而本实施例所基于的仲裁单元，是轨道交通的楼梯间。由于仲裁单元的不同，天线的布置也不同。在如实施例一所述的对票卡的识别基础上，对RFID天线根据不同的仲裁单元进行不同的布置，如本实施例的楼梯间的天线布置方式所构成的双组识别模式，从而将仲裁盲区转换为仲裁识别区，进一步提高仲裁准确率，保证了联网收费的准确拆分。

图5是本发明实施例三的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通弧顶通廊仲裁单元系统结构示意图。本实施例的仲裁单元是基于带有两个隔离栏的弧顶通廊的。

如图5所示，本实施例的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通弧顶通廊仲裁单元系统中，通廊中间增加两个隔离栏，即隔离栏513、514。在两侧墙体、弧顶墙体和隔离栏513、514上部署射频识读天线，乘客从隔离栏中间经过。如，北京地铁复兴门地铁站是1号线和2号线的换乘站点，1号线到2号线是左右两条通路，每条通路都有一段50米长的弧顶通廊。在本实施例中，弧顶通廊主体长50米，宽4.05米，弧顶总高3.22米，地面到弧顶边缘2.15米。天线501位于通廊左侧墙体上部，天线502位于通廊左侧墙体下部，天线503位于左侧隔离栏513左侧的上部，天线504位于左侧隔离栏513的下部，天线505位于左侧隔离栏513右侧的上部，天线506位于左侧隔离栏513右侧的下部，天线507位于右侧隔离栏514左侧的上部，天线508位于右侧隔离栏514的下部，天线509位于右侧隔离栏514右侧的上部，天线510位于右侧隔离栏514右侧的下部，天线511位于右侧墙体上部，天线512位于右侧墙体下部。天线503、504、505、506、507、508、509、510总共8个天线安装在隔离栏513、514内部，天线501、502、511、512四个天线安装在墙上。下部天线平均高度在0.5-1.0米，上部天线平均高度在1.0-1.5米。天线501和天线503两个天线面对面，相隔间距为1.5米。天线505和天线507两个天线面对面，相隔间距为1.5米。天线509和天线511两个天线面对面，相隔间距为1.5米。天线为8dB全向天线，识读设备发射功率30dB。天线515、516、517、518四个天线安装在通廊的弧顶。

本实施例的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法中，对票卡的识读过程与实施例一的识读过程相同，所不同的是，实施例一所基于的仲裁单元，是普通的交通廊道，而本实施例所基于的仲裁单元，是轨道交通的带有两个隔离栏的弧顶通廊。由于仲裁单元的不同，天线的布置也不同。在如实施例一所述的对票卡的识别基础上，对RFID天线根据不同的仲裁单元进行不同的布置，如本实施例的带有两个隔离栏的弧顶通廊的天线布置方式，从而将仲裁盲区转换为仲裁识别区，进一步提高仲裁准确率，保证了联网收费的准确拆分。

图6是本发明实施例四的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通弧顶通廊仲裁单元系统结构示意图。本实施例的仲裁单元是基于带有两个隔离栏的弧顶通廊的。

如图6所示，本实施例的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法所基于的轨道交通弧顶通廊仲裁单元系统中，通廊宽8米，中间增加4个隔离栏621、622、623、624，形成1号通道629、2号通道630、3号通道631、4号通道632、5号通道633，客流通道的宽度为1.55米。在两侧墙体、弧顶墙体和隔离栏部署射频识读天线，乘客从隔离栏与墙体形成的5个通道经过。弧顶通廊主体长50米，宽8米，弧顶总高3.22米，地面到弧顶边缘2.15米。天线601位于1号通道629左侧墙体的上部，天线602位于1号通道629左侧墙体下部；天线603位于1号通道629右侧隔离栏621左侧的上部，天线604位于1号通道629右侧隔离栏621左侧的下部；天线605位于2号通道630左侧隔离栏621右侧的上部，天线606位于2号通道630左侧隔离栏621右侧的下部；天线607位于2号通道630右侧隔离栏622左侧的上部，天线608位于2号通道630右侧隔离栏622左侧的下部；天线609位于3号通道631左侧隔离栏622右侧的上部，天线610位于3号通道631左侧隔离栏622右侧的下部；天线611位于3号通道631右侧隔离栏623左侧的上部，天线612位于3号通道631右侧隔离栏623左侧的下部；天线613位于4号通道632左侧隔离栏623右侧的上部，天线614位于4号通道632左侧隔离栏623右侧的下部；天线615位于4号通道632右侧隔离栏624左侧的上部，天线616位于4号通道632右侧隔离栏624左侧的下部；天线617位于5号通道633左侧隔离栏624右侧的上部，天线618位于5号通道633左侧隔离栏624右侧的下部；天线619位于5号通道632右侧墙体上部，天线620位于5号通道633右侧墙体下部。

天线603、604、605、606、607、608、609、610、611、612、613、614、615、616、617、618总共16个天线安装在隔离栏621、622、623、624内部，天线601、602、619、620四个天线安装在墙上。下部天线平均高度在0.5-1.0米，上部天线平均高度在1.0-1.5米。天线601和603两个天线面对面，相隔间距为1.55米。天线605和607两个天线面对面，相隔间距为1.55米。天线609和611两个天线面对面，相隔间距为1.55米。天线609和611两个天线面对面，相隔间距为1.55米。天线613和615两个天线面对面，相隔间距为1.55米。天线617和619两个天线面对面，相隔间距为1.55米。天线为8dB全向天线，识读设备发射功率30dB。625、626、627、628四个天线安装在通廊的弧顶。

本实施例的基于轨道交通的二义性路径仲裁方法中，对票卡的识读过程与实施例一的识读过程相同，所不同的是，实施例一所基于的仲裁单元，是普通的交通廊道，而本实施例所基于的仲裁单元，是轨道交通的带有四个隔离栏的弧顶通廊。由于仲裁单元的不同，天线的布置也不同。在如实施例一所述的对票卡的识别基础上，对RFID天线根据不同的仲裁单元进行不同的布置，如本实施例的带有四个隔离栏的弧顶通廊的天线布置方式，从而将仲裁盲区转换为仲裁识别区，进一步提高仲裁准确率，保证了联网收费的准确拆分。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤和模块可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，如可编程逻辑控制器PLC、中央控制器CPU等；该程序可以存储于计算机可读存储介质中，存储介质可以包括存储器、磁盘或光盘等，如CD-ROM或CD-RAM。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。