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。