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        地鐵正線門禁系統(tǒng)施工設(shè)計分析

        2022-09-07 06:38:20田智愚
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2022年25期
        關(guān)鍵詞:設(shè)備施工系統(tǒng)

        楊 桐,田智愚

        (1.蘭州工業(yè)學(xué)院,蘭州 730050;2.中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司,西安 710043)

        “全自動運行”和“智慧車站”技術(shù)的應(yīng)用,加快了地鐵的智慧化發(fā)展進(jìn)程的同時,也提高了其運營效率及系統(tǒng)整體的自動化水平[1]。由于自動化區(qū)域劃分,通常在行車延遲中,乘客進(jìn)入站臺軌行區(qū)或干擾該區(qū)域的人為因素約占72%,由此更突出門禁系統(tǒng)與相關(guān)專業(yè)的聯(lián)動,完成無人駕駛區(qū)域的防護至關(guān)重要。此外在設(shè)計階段,門禁系統(tǒng)設(shè)計無論是在監(jiān)控對象方面,還是在安全等級方面都不能完全套用傳統(tǒng)線路的設(shè)計準(zhǔn)則;在施工布線階段,為避免各專業(yè)間管線的交叉碰撞風(fēng)險,在安裝門禁設(shè)備和敷設(shè)管線時,智慧施工尤為重要。因此,根據(jù)門禁系統(tǒng)施工設(shè)計需求,分析用于非全/全自動運行線路門禁系統(tǒng)設(shè)計與施工布線要點,發(fā)掘工程中的重難點及薄弱環(huán)節(jié),將對提升以門禁系統(tǒng)為代表的弱電工程在設(shè)計質(zhì)量、施工效率及運維經(jīng)濟性等方面都有著十分重要的借鑒作用。

        1 門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計流程分析

        1.1 門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        門禁系統(tǒng)(Access Control System,ACS)是管理人員進(jìn)出受控區(qū)域的自動化系統(tǒng),其是集計算機、網(wǎng)絡(luò)和控制等技術(shù)為一體的自動化安全管理系統(tǒng),通過系統(tǒng)設(shè)定實現(xiàn)人員權(quán)限、區(qū)域管理和時間控制,自動采集數(shù)據(jù),自動統(tǒng)計、產(chǎn)生報表等[2]。在地鐵中,門禁全線系統(tǒng)圖如圖1 所示,其由門禁線網(wǎng)授權(quán)系統(tǒng)、中央級系統(tǒng)、車站級系統(tǒng)、就地級設(shè)備、門禁卡及傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。范圍涵蓋線網(wǎng)指揮中心、控制中心、車站、車輛段及綜合維修基地和主變電所。一般門禁系統(tǒng)工程設(shè)計的中央級系統(tǒng)獨立設(shè)置,單獨設(shè)置服務(wù)器及管理工作站,而車站級系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián),則不設(shè)置獨立的工作站。

        圖1 門禁全線系統(tǒng)圖

        (1)中央級門禁系統(tǒng)由中央服務(wù)器、授權(quán)工作站、管理工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及打印機等組成,設(shè)置在控制中心。門禁線網(wǎng)授權(quán)系統(tǒng)及中央級系統(tǒng)的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等在機柜內(nèi)安裝,工作站和打印機在計算機工作臺上安裝。其能實現(xiàn)對各車站級系統(tǒng)內(nèi)所有門禁設(shè)備的監(jiān)控,滿足系統(tǒng)全線授權(quán)管理,實現(xiàn)對全線門禁設(shè)備的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集,統(tǒng)計分析,生成各種報表。同時利用臺式讀卡器,車站控制室工作人員可實現(xiàn)對鄰近通道門的開門控制。

        (2)車站級門禁系統(tǒng)設(shè)備由主控制器、網(wǎng)絡(luò)交換機及就地級設(shè)備等組成,設(shè)置在各車站和停車場。其能實現(xiàn)對該管轄范圍內(nèi)的就地級設(shè)備的監(jiān)控,以及門禁設(shè)備的監(jiān)控,采集終端設(shè)備的狀態(tài),下發(fā)中央級授權(quán)信息,自動生成各種報表。

        (3)就地級門禁系統(tǒng)設(shè)備主要由就地控制器、讀卡器、門磁、門鎖、緊急開門按鈕、出門按鈕及可視對講等組成[3],其表現(xiàn)為具體動作的執(zhí)行單元,主要安裝在管理范圍內(nèi)重要的設(shè)備用房、管理用房和特殊管理區(qū)域通道內(nèi),能接收車站級控制指令,實現(xiàn)對指定區(qū)域的出入控制。各監(jiān)控點的就地級設(shè)備類型及個數(shù)取決于該監(jiān)控點的安全等級。

        (4)門禁系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)包含控制中心至車站局域網(wǎng),以及控制中心至各車站(含停車場)通信傳輸網(wǎng),由綜合監(jiān)控專業(yè)負(fù)責(zé)組網(wǎng),通過骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)中心與車站的數(shù)據(jù)傳輸。

        1.2 設(shè)計流程

        門禁系統(tǒng)施工設(shè)計應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范,設(shè)計內(nèi)容涉及中央、車站和就地級設(shè)備布置,以及串接就地設(shè)備形成閉環(huán)的數(shù)據(jù)及控制回路,最終利用綜合監(jiān)控專業(yè)所提供骨干網(wǎng)組建完整的全線門禁系統(tǒng)[4],系統(tǒng)設(shè)備平面圖設(shè)計流程如圖2 所示。

        圖2 門禁系統(tǒng)設(shè)備平面圖設(shè)計流程

        (1)建筑底圖處理。熟悉線路分布特點,掌握建筑結(jié)構(gòu)、疏散通道和通道門等內(nèi)容,核實建筑附屬圖、跨層弱電電纜通道和預(yù)留孔洞狀態(tài),注意配合專業(yè)的互提資料的更新,最終清除與本設(shè)計無關(guān)的標(biāo)注示意內(nèi)容,以保證圖紙整體美觀。

        (2)設(shè)備數(shù)量核實。主控制器數(shù)量關(guān)乎該設(shè)備控制范圍和就地控制器的連接問題。因此,需根據(jù)招標(biāo)清單核實車站、控制中心、停車場及主變電站門禁系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)容,確定主控制器配置的模塊數(shù)量,以及模塊可管理的就地控制器數(shù)量[5]。

        (3)相關(guān)設(shè)備布置。門禁機柜中包含交換機、主控制器和門禁配電盤,放置在綜合監(jiān)控設(shè)備室,經(jīng)綜合監(jiān)控配電柜由配電盤為其送電。其余就地設(shè)備均放置在門禁監(jiān)控點處,安裝在限制區(qū)域的門內(nèi)、門外及門上。此外要注意系統(tǒng)間的互聯(lián),保證網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備安裝正確。

        (4)綜合施工布線。門禁系統(tǒng)布線主要針對電源流和數(shù)據(jù)流,一路指經(jīng)由門禁系統(tǒng)配電盤向各個就地設(shè)備供電的電源流;另一路指經(jīng)由門禁主控制器對就地控制器控制所形成的數(shù)據(jù)流,各線纜需按土建配合預(yù)留孔洞敷設(shè)到相應(yīng)的終端,避免與其他專業(yè)交叉[6],合理規(guī)劃回路至關(guān)重要。

        2 正線門禁系統(tǒng)設(shè)計要點分析

        2.1 傳統(tǒng)城市軌道交通線路

        (1)門禁監(jiān)控點及安全等級。門禁監(jiān)控點能實現(xiàn)對各專業(yè)用房和特殊通道門的出入進(jìn)行管控,存在“既監(jiān)又控”和“只監(jiān)不控”2 種情況。根據(jù)房間的功能屬性可將門禁點分為4 個安全等級,正線門禁監(jiān)控點及安全等級見表1。一級門禁點在主變電站和控制中心有涉及;二級門禁點有車站票務(wù)管理室等;三級門禁點有設(shè)備管理區(qū)直通隧道區(qū)間的通道門和直通公共區(qū)的通道門;四級門禁點有0.4 kV 設(shè)備用房、站長室管理用房和直通地面出入口通道門等。具體特殊通道門的門禁點位置如圖3 所示。

        圖3 特殊通道門的門禁點

        表1 正線門禁監(jiān)控點及安全等級

        (2)就地設(shè)備布置與安裝。就地控制器安裝在房間內(nèi)或設(shè)備區(qū)走廊吊頂下的安全區(qū)域,箱底邊距離裝修地面約2 400 mm。門套門時,在最外側(cè)門處設(shè)置門禁;當(dāng)房間內(nèi)有多個門時,只在其中一個常用門處設(shè)置門禁。

        讀卡器、出門按鈕及緊急開門按鈕安裝在距門扇300 mm 的墻面上,其底邊距離裝修地面約1 300 mm;門鎖分為磁力、電插、推杠和機電一體化鎖,一般在票務(wù)管理室、付費區(qū)與非付費區(qū)通道門和設(shè)備管理區(qū)直通公共區(qū)的通道門處設(shè)機電一體化鎖,其余門禁點設(shè)置磁力門鎖;門磁可用來監(jiān)視疏散通道上的防火門的開關(guān)狀態(tài),一個門磁對應(yīng)一扇門;出門按鈕除付費區(qū)與非付費區(qū)通道門、直通地面通道門、設(shè)備管理區(qū)直通公共區(qū)的通道門、軌行區(qū)通道門及票務(wù)管理室外,其余均一對一設(shè)置;緊急出門按鈕一般每個門禁點一對一設(shè)置。

        2.2 全自動運行線路

        全自動運行線路門禁系統(tǒng)是在傳統(tǒng)線路上增加對自動化區(qū)域(無人駕駛區(qū))的監(jiān)視,以及與人員檢修防護區(qū)域的人員防護開關(guān)(Staff Protection Key Switch,SPKS)聯(lián)動等內(nèi)容[7]。保證無人駕駛區(qū)檢修人員安全則是在當(dāng)下門禁系統(tǒng)必須考慮的內(nèi)容,可從監(jiān)控點安全等級和聯(lián)動控制方面考慮。

        (1)正線自動化區(qū)域包括正線、折返線、渡線、停車線及出入線,車站用站臺門隔離該區(qū)域,通過設(shè)置在室內(nèi)或軌旁的SPKS 防護該區(qū)域內(nèi)人工作業(yè)[8]。結(jié)合全自動線路一致性對安全管理的要求,采用門禁卡方式開門時,需要在信號系統(tǒng)提供SPKS 激活狀態(tài)后才能開門,同時防護分區(qū)內(nèi)行駛中的列車停車或保持靜止?fàn)顟B(tài),此時區(qū)段狀態(tài)為“未鎖閉”。

        (2)門禁監(jiān)控點。在傳統(tǒng)非全自動運行線路正線門禁監(jiān)控點及安全等級基礎(chǔ)上,新增與SPKS 聯(lián)動的門禁點,用來監(jiān)控軌行區(qū)端門,鎖具一般使用推桿鎖。軌行區(qū)端門的門禁點如圖4 所示,與SPKS 聯(lián)動的端門由信號與門禁系統(tǒng)雙授權(quán)管理。除門禁卡方式開門外還存在其他方式,當(dāng)外部電源中斷時仍可保持門鎖閉,此時可采用機械鑰匙打開該門或從軌行區(qū)側(cè)直接推開;為保證疏散,需保證從軌行區(qū)側(cè)打開時,可直接推開,無需任何門禁卡或鑰匙,也不需要SPKS 授權(quán)作為前置條件。

        圖4 軌行區(qū)端門的門禁點

        (3)接口與施工布線。門禁系統(tǒng)與綜合監(jiān)控、火災(zāi)自動報警、信號及站臺門等專業(yè)存在接口,在線纜敷設(shè)時應(yīng)符合聯(lián)絡(luò)文件和消防疏散要求,例如火災(zāi)時與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動,具備自動釋放功能,需在車控室的緊急控制盤面設(shè)置緊急開門按鈕;與信號的接口分界在信號設(shè)備室SPKS 分線柜外側(cè),同時與其關(guān)聯(lián)的電源線采用獨立供電,經(jīng)配電盤由弱電纜通道向其余層大小端傳輸。此外與信號系統(tǒng)聯(lián)鎖的門禁,綜合監(jiān)控系統(tǒng)對該門禁只監(jiān)不控。

        3 門禁系統(tǒng)施工布線要點分析

        3.1 施工布線注意事項

        施工布線是在設(shè)計階段完成設(shè)備位置布置、數(shù)據(jù)回路規(guī)劃、電源回路規(guī)劃和系統(tǒng)組網(wǎng)后,對現(xiàn)場回路所涉及的橋架和管道放線工作,是搭建完整門禁系統(tǒng)的最后環(huán)節(jié)。通常門禁系統(tǒng)控制電纜和網(wǎng)絡(luò)電纜布線可明敷,也可沿吊頂內(nèi)敷設(shè),穿越墻洞時要求加鋼管護套。明敷鋼管采用絲扣連接,線纜不得在中間駁接且分別穿鋼管,并有支架防護和金屬碼固定,間距小于1.5 m,公共區(qū)不允許裸露在裝修層外,同時注意防火保護措施。

        由于管線將穿越房間與過道,盡管本專業(yè)管線擬定了自身的安裝尺寸,但在實施階段,各平面圖并不能直觀表示管線實際布置的空間結(jié)構(gòu),若遇梁、柱、吊頂及墻面變化,僅依靠二維圖紙并不能高效地指導(dǎo)施工[9]。同時也會存在門禁系統(tǒng)與暖通、給排水和動照等專業(yè)間管線的碰撞風(fēng)險。尤其在面對與建筑裝修專業(yè)的互提資料變化情況時,當(dāng)涉及設(shè)備管理用房安裝門禁電子鎖的要求,以及工藝裝修、孔洞及壁坑預(yù)留等內(nèi)容更新時,就對門禁系統(tǒng)施工布線提出了更高的要求。

        3.2 施工布線發(fā)展趨勢

        伴隨多專業(yè)辦公協(xié)同性和建筑系統(tǒng)智能化水平提升,施工中各專業(yè)的矛盾點逐步減少。門禁系統(tǒng)作為弱電工程中的一部分,不免存在配線的高復(fù)雜度問題,一方面由于線纜敷設(shè)和外觀裝潢,另一方面由于管線碰撞造成圖紙的低可視性,經(jīng)施工方反復(fù)整合核實圖紙后,整體的施工成本及建設(shè)周期會增加。由此基于建筑信息模型(BIM)技術(shù)建立的多專業(yè)系統(tǒng)設(shè)備和線纜的模型庫將高效指導(dǎo)施工,減少查圖校核時間,三維立體可視化設(shè)計輔助二維平面設(shè)計直至替代將成為必然趨勢。BIM 技術(shù)應(yīng)用施工布線流程如圖5 所示。

        圖5 BIM 技術(shù)應(yīng)用施工布線框圖

        在設(shè)計階段,各專業(yè)結(jié)合實際和需求,建立并完善自身模型庫,通過模型檢測實驗后,作為互提資料提供給配合專業(yè),預(yù)埋管線、預(yù)留孔洞的位置、高度及層數(shù)清晰明了,配合專業(yè)可在其基礎(chǔ)上合理地規(guī)劃設(shè)計,從而提高布線的精確度。在施工階段,施工人員根據(jù)三維設(shè)計的直觀感受,進(jìn)一步輔助加深其對平面圖紙中設(shè)備及線纜走向的空間結(jié)構(gòu)認(rèn)識。在驗收階段,驗收人員通過調(diào)看云平臺存儲的圖紙和相關(guān)設(shè)計資料,近距離多方位立體檢查施工概況,簡化審查流程。在運營維護階段,BIM 技術(shù)所倡導(dǎo)的項目工程全生命周期將發(fā)揮作用,通過故障精確定位,減輕運維人員工作負(fù)荷的同時為企業(yè)節(jié)省成本,這將是門禁系統(tǒng)施工布線的發(fā)展趨勢。

        4 結(jié)束語

        在數(shù)字化時代的發(fā)展進(jìn)程中,城市軌道交通領(lǐng)域系統(tǒng)工程正朝著智慧化方向快速發(fā)展。門禁系統(tǒng)作為全自動運行條件下的系統(tǒng)設(shè)計之一,由于接口及配線的復(fù)雜度提升,對其管轄范圍內(nèi)的監(jiān)控點及其安全等級提出了更高的要求。根據(jù)建設(shè)運維條件,通過對比分析全自動與非全自動運行線路門禁系統(tǒng)的設(shè)計要點,總結(jié)出了其在設(shè)計階段和施工布線階段的技術(shù)特點,明確利用BIM 技術(shù)輔助施工布線的發(fā)展需求,為進(jìn)一步提升弱電工程中多專業(yè)協(xié)同配合效率提供了良好的參考。

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