轨道交通信号系统与门禁系统接口设计

轨道交通信号系统与门禁系统接口设计

汤梨园1,宋鹏飞2,王佳毓3

卡斯柯信号有限公司，上海，200435

摘要：门禁系统本身具有多级权限管理的功能，但是在与轨行区的接口门禁处，若没有与信号系统关联，仅依靠权限级别无法保证作业人员的安全，因此信号系统与门禁系统的接口在全自动运行系统中必不可少。本文详细阐述了全自动运行系统中信号系统与门禁系统的联动防护原理、接口方式，并针对不同类型的站设计了详细的接口电路，确保作业人员进入轨行区的人身安全。

关键词：信号系统；全自动运行；人员防护开关；门禁系统  

中图分类号：U284.48+2

1概述

随着城市轨道交通的发展，全自动运行项目越来越多。在全自动运行系统的地铁线路中，列车通常不配置司机。为了保证工作人员进入轨行区作业时的安全，在通向轨行区的位置通常需要设置门禁。当工作人员进入相应轨行区时，需要信号系统提供相应的防护功能，禁止列车通向作业轨行区域，达到防护工作人员安全的目的。

2信号系统与门禁系统联动防护原理

针对全自动运行系统的线路，信号系统将线路划分成SPKS防护区域，提供人员防护开关进行防护。信号系统与门禁系统之间的联动关系通过SPKS来实现的。

1、当工作人员需要进入SPKS防护区域时，需要激活相应的防护开关，即工作人员按压站台、综合后备盘或者按钮盘上的SPKS按钮，通常情况也可以设置成钥匙开关。

2、信号系统平常情况下采集到的SPKSJ处于励磁状态，当SPKS按钮按下后，SPKSJ电路断开，信号系统采集到的SPKSJ为落下状态。

3、信号系统采集操SPKSJ落下后，激活防护区域，使尚未进入防护区域的列车在防护区域外停车，使防护区域内正在运行或尚未启动的列车实施制动。

4、信号系统在确保列车已经停稳后输出SPKS激活成功继电器SK，通过SK的接点点亮SPKS的激活成功表示灯，同时沟通门禁系统的刷卡器电路。

5、工作人员刷相应的门禁卡进入SPKS防护区域进行相关作业。

6、作业完成后，工作人员恢复SPKS按钮状态，使SPKSJ重新励磁。

7、信号系统采集到的SPKSJ在励磁状态后，停止驱动SK信息，解除对列车的制动。

8、门禁系统的电路由于SK的落下而断电，工作人员无法通过刷门禁卡进入轨行区。

9、当SPKS防护区域存在多个SPKS按钮时，任何一个按钮被按下，都将使SPKSJ落下，触发信号系统激活SPKS防护；只有当所有的SPKS按钮均恢复时，信号系统才能恢复对应的SPKS为未激活状态。

SPKS设计原理图如图1，SPKS与门禁的联系电路在第4章节中详细阐述。

图1 SPKS设计原理图

SPKS原理图中相关缩写机含义如下表。

表1 SPKS相关缩写及含义

3接口方式

信号系统与门禁系统采用安全型继电接口方式，继电电路采用双断电路，电路的设计符合故障-安全原则。

信号系统与门禁系统接口电路中供电原则，采用谁采集谁供电的原则。

4接口设计方案

根据地铁线路的实际情况，正线设备集中站、非集中站、停车场/车辆段，与门禁系统的接口可能存在差异，下面分别阐述相应的接口设计方案。

4.1集中站信号系统与门禁系统接口

信号系统设备集中站包含了组合柜，即信号系统采集和驱动的继电器都放置在设备集中站，因此该场景下门禁系统可直接利用设备室的SK继电器接点。

接口分界设置在本集中站信号设备室分线柜的外侧。

门禁系统提供两路电，通过相应防护区域的SK继电器前接点沟通门禁系统刷卡器的电路，如图2。

图2 集中站信号系统与门禁系统接口电路示意图

4.2非集中站信号系统与门禁系统接口

设备非集中站通常不设置继电器，无法直接提供信号系统的SK状态，门禁系统需要通过集中站设备室内的SK继电器沟通本非集中站的刷卡器，通常可以有以下3中接口设计方案。

4.2.1 门禁系统直接通过集中站的SK继电器沟通刷卡器

接口分界设置在非集中站信号设备室分线柜外侧。

非集中站的门禁系统提供两路电，通过对应集中站设备室内相应防护区域的SK继电器前接点，直接沟通非集中站相应门禁系统的刷卡器，如图3。

设备集中站和非集中站距离比较远，压降比较大，门禁系统提供的站联电必须是可调电源。

图3 非集中站信号系统与门禁系统接口电路示意图一

4.2.2门禁系统设置SK复示继电器

接口分界设置在非集中站信号设备室分线柜外侧，门禁系统提供SK复示继电器。

非集中站的门禁系统提供两路电，通过对应设备集中站中相应防护区域的SK继电器前接点，沟通复示继电器SKF，最后通过SKF的前接点沟通相应门禁系统的刷卡器，如图4。

设备集中站和非集中站距离比较远，压降比较大，门禁系统提供的站联电必须是可调电源。该方案与4.2.1的方案类似。

图4 非集中站信号系统与门禁系统接口示意图二

4.2.3信号系统设置SK复示继电器

接口分界设置在非集中站信号分线柜外侧，信号系统提供SK复示继电器。

信号系统在非集中站设置SK的复示继电器，设备集中站直接提供两路电，经过对应的SK继电器前接点后沟通非集中站的SKF继电器。门禁系统提供两路电，通过非集中站信号系统的SKF继电器前接点沟通相应门禁系统的刷卡器，如图5。

相较于4.2.1、4.2.2章节描述的方案，从地铁建设总成本上考虑，每一个非集中站的SPKS防护区域可以减少了2根站间电缆，且站联电是信号系统提供，不要求门禁系统的电源可调。信号系统和门禁系统可以根据实际供货范围选择合适的接口方案。

图5 非集中站信号系统与门禁系统接口电路示意图三

4.3停车场/车辆段信号系统与门禁系统接口

停车场/车辆段由于整个站场均设置在地面，通过防护网以及对应的防护门来隔离轨行区，并且停车场/车辆段规模较正线站通常比较大，为了方便作业，一个SPKS区域可能设置多个间隔比较远的出入口，每个出入口均需设置门禁系统。为方便停车场/车辆段作业，在每一个出入口门禁处均设置SPKS现地按钮，即出现了多个SPKS按钮防护一个区域。

在该场景中停车场咽喉区在不同方位设置了A、B、C、D四个门禁，同时各个门禁边各设置一个SPKS按钮，当工作人员在A位置门禁处按压按钮后，经过信号系统检查并输出SK信息。若仅仅采用SK信息就授权门禁系统，则四处门禁均被授权，即其他未按压SPKS按钮处的门禁也被授权，存在被误刷而进入SPKS防护区域的可能。此时由于SPKS处在激活状态，即使误入也不存在危险情况；但当A处工作人员作业完毕，退出防护区域并恢复SPKS按钮A时，可能把其他误入的作业人员关在防护区域内，从而造成人员损伤。

停车场/车辆段信号系统与门禁系统的接口方案设计如下：

接口分界设置在停车场/车辆段信号分线柜外侧，信号系统需提供SK信息，同时提供现地SPKS按钮接点。

门禁系统提供两路电，先经过信号系统的相应防护区域的SK继电器前接点，再经过本门禁对应的SPKS现地按钮箱中对按钮的前接点，沟通本按钮对应的门禁系统刷卡器，实现授权仅对按下SPKS按钮处的门禁有效，如图6。

图6 停车场/车辆段信号系统与门禁系统接口电路示意图

该接口电路中，若其他门禁处有工作人员需要进入防护区域，需要单独按下对应的SPKS按钮B才能沟通门禁系统。而当先进入的工作人员A退出防护区域后，即使恢复了SPKS按钮A，SPKSJ也不会励磁恢复，确保了B处工作人员的安全。

若正线存在一个SPKS防护区域有多个出入口时，也可以采用该接口电路。

5结论

对于全自动运行系统，信号系统与门禁系统的接口是必要的。本文对正线集中站、非集中站、停车场/车辆段的信号系统和门禁系统接口进行了设计和研究，给出了可行的接口方案，可以为后续全自动运行系统地铁线路与门禁系统接口提供参考。

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