地铁正线门禁系统施工设计分析

杨 桐，田智愚

（1.兰州工业学院，兰州 730050；2.中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043）

“全自动运行”和“智慧车站”技术的应用，加快了地铁的智慧化发展进程的同时，也提高了其运营效率及系统整体的自动化水平[1]。由于自动化区域划分，通常在行车延迟中，乘客进入站台轨行区或干扰该区域的人为因素约占72%，由此更突出门禁系统与相关专业的联动，完成无人驾驶区域的防护至关重要。此外在设计阶段，门禁系统设计无论是在监控对象方面，还是在安全等级方面都不能完全套用传统线路的设计准则；在施工布线阶段，为避免各专业间管线的交叉碰撞风险，在安装门禁设备和敷设管线时，智慧施工尤为重要。因此，根据门禁系统施工设计需求，分析用于非全/全自动运行线路门禁系统设计与施工布线要点，发掘工程中的重难点及薄弱环节，将对提升以门禁系统为代表的弱电工程在设计质量、施工效率及运维经济性等方面都有着十分重要的借鉴作用。

1 门禁系统结构与设计流程分析

1.1 门禁系统结构

门禁系统（Access Control System，ACS）是管理人员进出受控区域的自动化系统，其是集计算机、网络和控制等技术为一体的自动化安全管理系统，通过系统设定实现人员权限、区域管理和时间控制，自动采集数据，自动统计、产生报表等[2]。在地铁中，门禁全线系统图如图1 所示，其由门禁线网授权系统、中央级系统、车站级系统、就地级设备、门禁卡及传输网络组成。范围涵盖线网指挥中心、控制中心、车站、车辆段及综合维修基地和主变电所。一般门禁系统工程设计的中央级系统独立设置，单独设置服务器及管理工作站，而车站级系统与综合监控系统互联，则不设置独立的工作站。

图1 门禁全线系统图

（1）中央级门禁系统由中央服务器、授权工作站、管理工作站、网络设备及打印机等组成，设置在控制中心。门禁线网授权系统及中央级系统的服务器、网络设备等在机柜内安装，工作站和打印机在计算机工作台上安装。其能实现对各车站级系统内所有门禁设备的监控，满足系统全线授权管理，实现对全线门禁设备的监控和数据采集，统计分析，生成各种报表。同时利用台式读卡器，车站控制室工作人员可实现对邻近通道门的开门控制。

（2）车站级门禁系统设备由主控制器、网络交换机及就地级设备等组成，设置在各车站和停车场。其能实现对该管辖范围内的就地级设备的监控，以及门禁设备的监控，采集终端设备的状态，下发中央级授权信息，自动生成各种报表。

（3）就地级门禁系统设备主要由就地控制器、读卡器、门磁、门锁、紧急开门按钮、出门按钮及可视对讲等组成[3]，其表现为具体动作的执行单元，主要安装在管理范围内重要的设备用房、管理用房和特殊管理区域通道内，能接收车站级控制指令，实现对指定区域的出入控制。各监控点的就地级设备类型及个数取决于该监控点的安全等级。

（4）门禁系统传输网络包含控制中心至车站局域网，以及控制中心至各车站（含停车场）通信传输网，由综合监控专业负责组网，通过骨干传输网络可以实现中心与车站的数据传输。

1.2 设计流程

门禁系统施工设计应严格遵守相关规范，设计内容涉及中央、车站和就地级设备布置，以及串接就地设备形成闭环的数据及控制回路，最终利用综合监控专业所提供骨干网组建完整的全线门禁系统[4]，系统设备平面图设计流程如图2 所示。

图2 门禁系统设备平面图设计流程

（1）建筑底图处理。熟悉线路分布特点，掌握建筑结构、疏散通道和通道门等内容，核实建筑附属图、跨层弱电电缆通道和预留孔洞状态，注意配合专业的互提资料的更新，最终清除与本设计无关的标注示意内容，以保证图纸整体美观。

（2）设备数量核实。主控制器数量关乎该设备控制范围和就地控制器的连接问题。因此，需根据招标清单核实车站、控制中心、停车场及主变电站门禁系统设备内容，确定主控制器配置的模块数量，以及模块可管理的就地控制器数量[5]。

（3）相关设备布置。门禁机柜中包含交换机、主控制器和门禁配电盘，放置在综合监控设备室，经综合监控配电柜由配电盘为其送电。其余就地设备均放置在门禁监控点处，安装在限制区域的门内、门外及门上。此外要注意系统间的互联，保证网络交换设备安装正确。

（4）综合施工布线。门禁系统布线主要针对电源流和数据流，一路指经由门禁系统配电盘向各个就地设备供电的电源流；另一路指经由门禁主控制器对就地控制器控制所形成的数据流，各线缆需按土建配合预留孔洞敷设到相应的终端，避免与其他专业交叉[6]，合理规划回路至关重要。

2 正线门禁系统设计要点分析

2.1 传统城市轨道交通线路

（1）门禁监控点及安全等级。门禁监控点能实现对各专业用房和特殊通道门的出入进行管控，存在“既监又控”和“只监不控”2 种情况。根据房间的功能属性可将门禁点分为4 个安全等级，正线门禁监控点及安全等级见表1。一级门禁点在主变电站和控制中心有涉及；二级门禁点有车站票务管理室等；三级门禁点有设备管理区直通隧道区间的通道门和直通公共区的通道门；四级门禁点有0.4 kV 设备用房、站长室管理用房和直通地面出入口通道门等。具体特殊通道门的门禁点位置如图3 所示。

图3 特殊通道门的门禁点

表1 正线门禁监控点及安全等级

（2）就地设备布置与安装。就地控制器安装在房间内或设备区走廊吊顶下的安全区域，箱底边距离装修地面约2 400 mm。门套门时，在最外侧门处设置门禁；当房间内有多个门时，只在其中一个常用门处设置门禁。

读卡器、出门按钮及紧急开门按钮安装在距门扇300 mm 的墙面上，其底边距离装修地面约1 300 mm；门锁分为磁力、电插、推杠和机电一体化锁，一般在票务管理室、付费区与非付费区通道门和设备管理区直通公共区的通道门处设机电一体化锁，其余门禁点设置磁力门锁；门磁可用来监视疏散通道上的防火门的开关状态，一个门磁对应一扇门；出门按钮除付费区与非付费区通道门、直通地面通道门、设备管理区直通公共区的通道门、轨行区通道门及票务管理室外，其余均一对一设置；紧急出门按钮一般每个门禁点一对一设置。

2.2 全自动运行线路

全自动运行线路门禁系统是在传统线路上增加对自动化区域（无人驾驶区）的监视，以及与人员检修防护区域的人员防护开关（Staff Protection Key Switch，SPKS）联动等内容[7]。保证无人驾驶区检修人员安全则是在当下门禁系统必须考虑的内容，可从监控点安全等级和联动控制方面考虑。

（1）正线自动化区域包括正线、折返线、渡线、停车线及出入线，车站用站台门隔离该区域，通过设置在室内或轨旁的SPKS 防护该区域内人工作业[8]。结合全自动线路一致性对安全管理的要求，采用门禁卡方式开门时，需要在信号系统提供SPKS 激活状态后才能开门，同时防护分区内行驶中的列车停车或保持静止状态，此时区段状态为“未锁闭”。

（2）门禁监控点。在传统非全自动运行线路正线门禁监控点及安全等级基础上，新增与SPKS 联动的门禁点，用来监控轨行区端门，锁具一般使用推杆锁。轨行区端门的门禁点如图4 所示，与SPKS 联动的端门由信号与门禁系统双授权管理。除门禁卡方式开门外还存在其他方式，当外部电源中断时仍可保持门锁闭，此时可采用机械钥匙打开该门或从轨行区侧直接推开；为保证疏散，需保证从轨行区侧打开时，可直接推开，无需任何门禁卡或钥匙，也不需要SPKS 授权作为前置条件。

图4 轨行区端门的门禁点

（3）接口与施工布线。门禁系统与综合监控、火灾自动报警、信号及站台门等专业存在接口，在线缆敷设时应符合联络文件和消防疏散要求，例如火灾时与火灾自动报警系统联动，具备自动释放功能，需在车控室的紧急控制盘面设置紧急开门按钮；与信号的接口分界在信号设备室SPKS 分线柜外侧，同时与其关联的电源线采用独立供电，经配电盘由弱电缆通道向其余层大小端传输。此外与信号系统联锁的门禁，综合监控系统对该门禁只监不控。

3 门禁系统施工布线要点分析

3.1 施工布线注意事项

施工布线是在设计阶段完成设备位置布置、数据回路规划、电源回路规划和系统组网后，对现场回路所涉及的桥架和管道放线工作，是搭建完整门禁系统的最后环节。通常门禁系统控制电缆和网络电缆布线可明敷，也可沿吊顶内敷设，穿越墙洞时要求加钢管护套。明敷钢管采用丝扣连接，线缆不得在中间驳接且分别穿钢管，并有支架防护和金属码固定，间距小于1.5 m，公共区不允许裸露在装修层外，同时注意防火保护措施。

由于管线将穿越房间与过道，尽管本专业管线拟定了自身的安装尺寸，但在实施阶段，各平面图并不能直观表示管线实际布置的空间结构，若遇梁、柱、吊顶及墙面变化，仅依靠二维图纸并不能高效地指导施工[9]。同时也会存在门禁系统与暖通、给排水和动照等专业间管线的碰撞风险。尤其在面对与建筑装修专业的互提资料变化情况时，当涉及设备管理用房安装门禁电子锁的要求，以及工艺装修、孔洞及壁坑预留等内容更新时，就对门禁系统施工布线提出了更高的要求。

3.2 施工布线发展趋势

伴随多专业办公协同性和建筑系统智能化水平提升，施工中各专业的矛盾点逐步减少。门禁系统作为弱电工程中的一部分，不免存在配线的高复杂度问题，一方面由于线缆敷设和外观装潢，另一方面由于管线碰撞造成图纸的低可视性，经施工方反复整合核实图纸后，整体的施工成本及建设周期会增加。由此基于建筑信息模型（BIM）技术建立的多专业系统设备和线缆的模型库将高效指导施工，减少查图校核时间，三维立体可视化设计辅助二维平面设计直至替代将成为必然趋势。BIM 技术应用施工布线流程如图5 所示。

图5 BIM 技术应用施工布线框图

在设计阶段，各专业结合实际和需求，建立并完善自身模型库，通过模型检测实验后，作为互提资料提供给配合专业，预埋管线、预留孔洞的位置、高度及层数清晰明了，配合专业可在其基础上合理地规划设计，从而提高布线的精确度。在施工阶段，施工人员根据三维设计的直观感受，进一步辅助加深其对平面图纸中设备及线缆走向的空间结构认识。在验收阶段，验收人员通过调看云平台存储的图纸和相关设计资料，近距离多方位立体检查施工概况，简化审查流程。在运营维护阶段，BIM 技术所倡导的项目工程全生命周期将发挥作用，通过故障精确定位，减轻运维人员工作负荷的同时为企业节省成本，这将是门禁系统施工布线的发展趋势。

4 结束语

在数字化时代的发展进程中，城市轨道交通领域系统工程正朝着智慧化方向快速发展。门禁系统作为全自动运行条件下的系统设计之一，由于接口及配线的复杂度提升，对其管辖范围内的监控点及其安全等级提出了更高的要求。根据建设运维条件，通过对比分析全自动与非全自动运行线路门禁系统的设计要点，总结出了其在设计阶段和施工布线阶段的技术特点，明确利用BIM 技术辅助施工布线的发展需求，为进一步提升弱电工程中多专业协同配合效率提供了良好的参考。