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轨道交通门禁系统的应用及方案优化探讨

来源:万方期刊网  时间:2018-05-14 08:53:21  点击:

  (上海申通地铁集团有限公司,上海,徐汇,201102)

  【摘 要】主要研究轨道交通门禁系统应用及其方案优化,介绍了门禁系统的主要设备功能和结构形式,并提出了一些方案优化建议。

  【关键词】轨道交通;门禁系统;研究

  现阶段,城市交通成为城市进一步发展面临的最大挑战,轨道交通凭借其高效、安全、通行量大的优势,作为一种城市公共交通工具,能够有效缓解城市交通紧张的问题,现阶段,城市轨道交通已经发展成为网络化、智能化、信息化的现代轨道交通体系,采用了自动化的门禁系统,因此进一步研究城市轨道交通门禁系统,对轨道交通综合监控系统的建设有着重要意义。

  一、门禁系统概述

  (一)门禁系统

  现阶段,城市轨道交通多采用两级调度模式,将门禁系统分为中央级门禁系统和车站级门禁系统两类,主要用于实现控制中心楼层办公室门、通道门、车站办公管理用房和设备用房的开闭管理和安全管理。中央级门禁系统是应用了门禁服务器进行集中管理的门禁系统,一般门禁服务器都设置在控制中心综合监控机房,采用两台服务器双机热备工作方式,两台服务器均具有全部功能,但是相同时刻只能有一台可以发出指令,集中控制地铁沿线车站门禁联网系统。

  车站级门禁系统也被称为分管中心,一般在车站站长室内设置门禁工作站,实时监控管理车站内的独立防护体,进行站内门禁系统的管理、监控与维护。车站级门禁系统的就地控制是基于门禁控制器的总线式结构,智能门禁控制器直接连接专用网上的服务器,形成实时双向数据通信,全部数据通信都经SSL协议进行数据加密,将该门禁控制器上的所有活动都上传给服务器进行监控、存储,同时接收服务器发出的控制指令,予以执行。

  轨道交通门禁系统同样采用了权限管理策略,不同级别的操作员有着相对应的权限范围,直接显示在门禁工作站终端上,每一个智能门禁控制器都能够控制几条总线,和多个就地控制器相连接,而现场读卡器、电锁、门磁等设备都接入就地控制器。考虑到轨道门禁控制中心和车站地理分布位置情况,门禁系统的通信传输面临着距离远、传输环境干扰源多、终端数量多的问题,因此采用三层网络结构形式,集控中心和车站、大楼弱电井的连通为光纤宽带,车站内区域门禁控制器为五、六类网络电缆,现场设备连接为总线传输方案,通过这三种网络传输形式,适应不同环境下网络数据通信的需要,应用先进的TCP/IP数据通信协议,提高数据传输的效率和安全性,提高轨道交通门禁系统的运行效率。

  (二)主要设备与功能

  1、集控中心

  (1)中央服务器

  是整个轨道交通系统门禁系统的大脑,存储全线门禁系统的所有运行数据,包括通行卡信息、人员进出、设备状态、维护记录、非正常报警等,实现全线门禁设备的管理、监控和维护。

  (2)授权工作站

  负责门禁系统的权限管理工作,控制门禁通信卡的使用全线,配合读卡器完成门禁通行卡的发放和销毁工作。

  (3)业务工作站

  负责进行门禁系统日常监控管理工作,进行全线门禁系统运行状态的全面监控,设置系统的运行模式,下达控制指令,同时兼顾信息查询、统计、报表等日常业务工作。

  2、站内控制系统

  (1)监控站

  监控站通过站内设置的机电设备监控系统实时监控站内门禁系统的运行情况,站内监控站能够清晰的显示站内所有门禁门的开关状态,显示门禁通行卡的信息,同时发出非法卡、强行闯入和开关故障警报,监控站内所有门禁系统设备的运行状态和人员记录,并具有相关信息统计和打印报表的功能。

  (2)网络控制器

  用于门禁就地控制器和集控中心中央服务器的通信,管理就地门禁控制器,将中央服务器发出的联动指令分配给就地控制器。就地控制器和上层网络数据传输失效,门禁网络控制器将转为独立工作状态,继续进行就地控制器的控制工作,不影响现场门禁通行功能,和中央服务器的连接恢复之后会自动完成中断通讯期间的数据上传工作。

  (3)站内控制室配置后备盘

  后备盘上设置有门禁系统紧急解锁按钮,出现火灾等紧急事故,需要按照预设的联动程序解锁相关区域门禁,或者应用后备盘上的紧急解锁按钮直接切断全站门禁系统工作电源,全站解锁,快速完成工作人员疏散。

  3、现场设备

  

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  图1 就地级设备结构形式

  (1)就地控制器

  就地控制器负责连接门禁读卡器、锁具、门磁、开关、紧急按钮等设备,对这些设备运行状态进行监控和管理,处理读卡器上传的门禁通行请求,判断是否给予解锁,一旦和中央网络失去连接,就地控制器将转入离线工作状态,不会影响门禁的识别与通行功能,通信恢复之后同样能够上传断线期间的数据信息。

  (2)读卡器

  识别门禁卡上的信息,采用非接触的工作形式,将门禁卡上的信息上传到就地控制器,根据制定提示“有效卡、无效卡、过期卡”,票务室等关键工作区域门禁采用了带密码盘的读卡器,要求读卡正确且输入密码正确的情况下才通过。

  (3)锁/门禁卡

  门禁锁具有电磁锁、机电锁、电插锁、电动锁扣等不同类型,一般根据安全防护级别和总体投资情况酌情选择。门上还安装有检测门扇开启关闭状态的门磁开关和解锁锁具的出门开关,分别用于报告门禁状态和出门解锁。门禁卡片一般为非接触式集成电路结构,要符合轨道交通门禁卡电路标准要求。

  (4)紧急出口按钮

  紧急出口按钮动作可直接切断对应门禁锁具的工作电源,实现解锁,同时将紧急解锁信号传递给就地控制器。发生紧急情况和设备故障,可敲碎紧急出口按钮上的防护玻璃打开按钮,及时疏散撤离工作人员。

  二、轨道交通对门禁系统的要求

  (一)可靠性高

  门禁系统直接影响工作人员正常工作通行,因此轨道交通门禁系统一定要在具有相当的安全性同时,保持非常高的可靠性,除了在硬件设备选用和方案设计方面追求性能和安全性,系统自身的可靠性也非常关键,在数据通信、数据库结构等方面也要做好长期稳定工作的准备,具有长时间无故障运行的能力,保证门禁系统能够正常运行,不影响工作人员的正常通行和安全防护功能的正常发挥。

  (二)可适应复杂的交通网络结构

  交通轨道线路较长,网络通信距离远,干扰辐射源多,而且是中央服务器-站内服务器-就地控制器之间的三级联动网络结构,属于复杂的交通网络功能,对网络数据通信的效率和数据传输的稳定性安全性要求很高,方案设计和实施过程中要格外注意保持网络通信的稳定性和数据库的安全性,为门禁系统的长时间无故障运行打好基础。

  (三)可满足多级管理

  门禁系统的通信结构为复杂的三级结构,不同层级之间的数据通信形式有所差别,给门禁系统的综合管理工作带来了很大的困难,而且轨道交通作为复杂的城市公共交通系统,工作人员多,管理层次复杂,站点众多,工作量巨大,不同级别管理部门要具有相对应的管理权限,同时还要形成相互之间的联动协作,因此在门禁系统中要形成严密的权限划分和管理体系,实现全线的统一协调。

  (四)系统具有兼容性与开放性

  门禁系统属于轨道交通统一管理工作的一部分,因此门禁系统要将管理信息及时上传到上一级管理单位进行统一管理,同时根据上位系统的指令进行门禁系统的调整联动,对门禁系统的对外通信功能提出了要求,门禁系统不能是独立、封闭的内部网络系统,而应该是开放的,能够提供一个和其他系统对接的工业控制接口,完成数据交换,其数据接口则应该是标准化的,避免不同系统对接产生的兼容性问题。

  三、门禁系统相关优化策略

  (一)车站级应急授权功能的实现

  如果控制中心授权工作站出现故障,或者控制中心和车站门禁控制系统之间网络中断,那么会出现门禁系统黑名单、白名单下发不及时的问题,造成安全隐患,同时也影响了工作人员的正常通行。因此车站内应该设置离线授权功能,如果控制中心无法进行正常授权,那么具有对应全线的操作人员可在站内监控工作站发送员工卡权限信息到门禁网络控制器和就地控制器,实现车站内门禁卡的离线授权,通信回复之后再进行黑名单、白名单的下发。

  (二)换乘车站门禁系统共享

  城市轨道交通持续发展,很多城市都有了2号线、3号线乃至4号线,建设了许多换乘车站,对于换乘车站,其门禁系统可以采用共享策略,首先形成1套门禁系统实现全站覆盖,后建线路可根据线路门禁保护区域实际情况,适当增加门禁就地控制器和其他就地控制设备,接入先建线路门禁控制系统即可,通过这样的方式减少门禁系统之间的数据接口,提高门禁系统的安全性,同时节省了新建线路门禁系统的投资,后期的运营管理工作也更加方便。

  (三)门禁系统网络集中授权

  门禁系统授权功能都集中在中央授权工作站上,如果员工工作范围涉及到多条线路,那么该员工就需要申请多个线路的授权,操作过于繁琐,可以通过建立所有线路门禁系统的网络集中授权体系,完成跨线路员工的快速授权。

  不同线路门禁通行卡均为相同技术标准下的轨道交通员工卡,通过建立线路门禁中央控制系统权限工作站的上层网络,在不同线路开放通信协议基础上,建立一个所有线路的集中授权工作站和服务器,就能够实现员工卡的全网集中授权,一次性完成员工工作范围涉及所有线路的授权。

  (四)综合运用不同类型的锁具

  门禁锁具有很多种类型,实际选用中一般根据安全防护级别和总体投资规模选择合适的锁具。

  机电一体锁进门和电磁锁类似,系统允许通行之后,旋转门外把手可直接开门,室内无门禁,可直接开门。机电一体锁有断电开为锁和断电为开两种类型,断电开,电源切断,门锁打开,锁舌闭合;断电锁,电源切断门锁关闭,失去电源仍然闭锁,门外可用钥匙解锁,旋转门内把手可直接解锁。机电一体锁无论是功能、性能和观感都优于电磁锁,但是价格是电磁锁的三到四倍,因此可以选择性的应用于财务、票务、警务等安防级别高的区域,常规业务区域可使用电磁锁,通过这样的搭配提高安全级别,同时降低投资规模。

  结语:

  城市轨道交通繁忙,通行量大,人流拥挤,对安全防护工作的要求很高,门禁系统作为一种安全可靠,管理方便的安全管理系统,在城市轨道交通中的应用能够明显提高轨道交通的安全性,保护工作人员和线路安全。

  参考文献:

  [1]王皓.城市轨道交通综合监控系统集成门禁系统方案研究[J].铁道勘测与设计, 2013(05).

  [2]田寅.城市交通智能感知与传感器网络技术研究[D].北京交通大学,2015.