编者按：

随着物联网、云计算、边缘计算、移动互联网、大数据、人工智能等新技术的飞速发展，以及IT与OT技术的进一步融合，工业制造、城市交通、电力能源、农业等各大行业领域的智慧化发展已成为必然趋势。推进各领域向智慧化发展是一项复杂而庞大的系统工程，既需要单一技术与装备的突破应用，还需要系统化的集成创新。智慧系统解决方案是推广普及智能化技术的关键手段，是促进各行业智能化水平提升的核心。

为深化智慧产业发展，进一步提升智慧产业各领域系统解决方案应用水平，现由中国自动化学会、智能制造推进合作创新联盟、工业控制系统信息安全产业联盟、边缘计算产业联盟、中国仪器仪表行业协会主办，控制网（www.kongzhi.net）＆《自动化博览》承办的2021智慧系统解决方案征集活动已正式启动，面向全行业公开征集智慧系统解决方案。本刊特开设智慧系统解决方案专栏，刊发其中优秀的解决方案以飨读者。

1　目标和概述

目前智慧交通已在诸多城市轨道建设项目中有所应用，无人驾驶技术作为智慧车站建设中的重要一环，在许多城市轨道交通中已实现了推广应用，如香港的迪士尼线、上海地铁10号线，以及哥本哈根、巴黎、新加坡等城市的地铁线路。随着技术设备的革新，管理模式不断创新，大大提高了设备的可靠性和应急处置效率。因此无人驾驶得以成为城市轨道交通发展的一种趋势。无人驾驶的意义主要体现在以下三方面：

（1）大幅度提高运营服务质量：无人驾驶避免了工作人员操作失误（延误）、疲劳、伤病、罢工等人为因素对运营的干扰。

（2）降低运营成本：列车不需要司机驾驶，在人力资源成本较高的情况下节约了运营成本。

（3）促进乘客文明素质的提高：列车没有司机驾驶，乘客不再有对不文明乘车行为“人性化”操作的心理依赖，有利于促进乘客文明乘车习惯的养成和文明素质的提高。

纵使无人驾驶有诸多优点，但在实际运行过程中仍存在一定的安全隐患：

（1）无人驾驶可以大幅度提高运营服务质量，但如果乘客文明程度不高，运营服务质量非但不能提高，还会因缺乏司机的现场监控和处置而面临巨大的安全风险。例如乘客在无人值守的情况下非法进入轨行区或者乘客禁行区，又或是运维人员在列车通行期间进入了轨行区作业，影响列车正常运行，造成人身安全隐患。

（2）信号系统的安全、可靠是实现无人驾驶的重要基础。在正常情况下，信号系统会准确、及时地向列车发送运行、开关门、折返作业等指令。如果信号系统发生严重故障，无人驾驶只能被迫中断，因此涉及人身安全的重大防护区域，除了需配置高保障性的信号系统之外，还应增加强硬的门禁控制，以确保在列车通行期间防止任何人员进入。

本方案意在建设一套可联动无人驾驶与信号系统的门禁控制系统，通过相关管理规定，设定一系列的门禁逻辑控制，实现列车进出车站时，对站内及轨行区的相关通道门进行强制管控，确保人员无法进入防控区域给列车运行造成影响。

2　方案介绍

2.1　概述

门禁系统作为安全防范系统中极其重要的一部分，在轨道交通、机场等智慧交通领域起着越来越重要的作用。门禁系统与其他众多安防系统有所不同，根本原因是其改变了安防产品如闭路监控、报警等被动的安防模式，以主动控制替代了被动监视，通过对主要通道和出入口的控制大大防止了非法人员进出，并且可以在事件发生时通过对通道门和出入口的控制限制人员的活动范围，制止非法活动或减少损失/风险，同时在门禁与安全集成管理系统软件中包含了强大的数据库功能，可以处理更多更为复杂的现场情况。

爱克信门禁系统根据上述设计原则和主导思想，对实用性、可靠性、先进性、可持续发展性、经济性、开放性和扩展性等方面进行综合考虑，是可适用于多行业多场所的各种门禁控制应用。

爱克信门禁与安全集成系统运行于标准Windows系统，通过以太网络和现场总线，对门禁点、报警点进行控制。系统具备扩展功能，可以简单通过输入/输出点或TCP/IP协议方式，与行车信号系统、闭路监控、消防报警等实现联动和集成。该系统将安防门禁以及第三方系统应用等有机结合起来，充分发挥设备的功能，提高安防和智能化管理控制的效率。

2.2　系统架构

系统架构如图1所示。

图1 系统架构图

2.3　软硬件平台

（1）门禁系统服务器：用于安装部署门禁系统软件，完成对门禁设备的控制和数据处理。同时对接第三方系统（如行车系统、监控系统、报警系统等），实现一系列联动控制功能。

（2）门禁管理工作站：安装部署客户端管理软件，管理员通过此工作站可实现车站门禁的监视与控制、操作与管理。

（3）第三方系统平台：包括行车信号系统、综合监控系统等，通过相关接口与门禁系统对接集成，实现一系列联动控制功能。

（4）门禁系统管理软件及接口软件：包含门禁系统的服务器软件、用户端软件、第三方系统接口、操作系统、数据库软件等；主要完成门禁系统的运行管理和第三方系统的对接管理。

（5）门禁网络控制器：由爱克信网络主控制器组成，所有控制信息包括设置参数、持卡人记录、准入等级、准入时间表和所有其它与系统有关的操作数据均从服务器下载。控制器实时监控所有的通道通信，在与服务器通信中断时保存相关事件信息，通信恢复后自动上传到服务器。

（6）门禁读卡控制器：一个读卡控制器支持两个门禁点，用于连接终端设备如读卡器、密码键盘读卡器、人脸识别机、门磁、出门按钮、门锁以及报警信号I/O点等。

（7）读卡器：用于识别持卡人的感应卡，采用Wiegand格式将卡号发送给控制器，每个门禁点至少需要一个；可采用IC卡、CPU卡、二维码、蓝牙、人脸等识别设备。

（8）感应卡：采用感应识别技术（RFID），用于代表持卡人身份，每个员工需要一张卡。

（9）电控锁：控制门锁开关的电子装置，每个门禁点至少需要一把。

（10）出门按钮：用于触发开启门锁的按钮，每个单向刷卡的门禁点至少需要一个。

（11）门磁：用于探测门的开合状态，每个门禁点至少需要一个。

（12）网络通信设备：包括TCP/IP局域网/广域网、主控制器层网络、设备层网络，以及读卡器、输入输出设备等的线缆、交换机、接口等。

2.4　应用功能及数据流程

数据流程如图2所示。

图2 数据流程图

（1）读卡器在正常工作状态下，读取卡片内的人员数据信息（如图2流程1）；

（2）读卡器将获取的卡信息传送至门禁读卡控制器（如图2流程2）；

（3）门禁网络控制器在线状态下，读卡控制器将数据发至门禁网络控制器，由门禁网络控制器完成卡片信息的权限判断处理（如图2流程3）；网络控制器离线的情况下，根据事先下发至读卡控制器中的数据，独立完成卡片信息的权限判断处理；

（4）卡片信息验证通过后，由读卡控制器发送指令，打开门禁点电锁（如图2流程4）；

（5）门禁网络控制器将门禁刷卡记录上传至门禁系统服务器（如图2流程5）；门禁系统服务器通过TCP/IP方式，下发门禁数据至门禁网络控制器；

（6）如遇列车进站，行车信号系统将预警信号（I/O信号）发送至门禁读卡控制器（如图2流程6），或通过TCP/IP网络接口协议发送至门禁系统服务器（如图2流程7），此时门禁系统将端门等关键区域的门锁切换至闭锁状态，同时拒绝所有刷卡开门响应操作；当报警信号撤销时，系统恢复至正常工作状态。

2.5　安全措施

将行车信号系统集成至门禁系统中，加以逻辑控制，可有效防止人员非法进入轨行区造成行车影响和人身危险。对轨行区关键出入口的门禁进行行车信号联动，当有列车即将进站时，行车系统向门禁系统发送预警信号，门禁系统设备通过接收预警信号并自动关闭关键区域的出入口门禁，禁止人员进出轨行区。当列车出站后，行车预警信号撤销，门禁系统恢复至智慧系统解决方案正常运行状态，有权限的人员可通过刷卡进出。

本系统方案可从实际应用上解决无人值守车站的关键区域人员进出管控问题，系统使用人员需根据各车站的轨行区相关出入口位置，配合管理规定，提前设定好所有相关门点的联动规则，以确保系统可达到最大的安全性与便利性。同时，在设定联动规则时，应对系统操作员进行合理的权限规划以及加密处理，以避免出现非法登录系统篡改设置影响系统使用。

3　代表性及推广价值

智慧交通无人驾驶相比有人驾驶更容易受到乘客的干扰，因为大部分工作将由设备自动完成，电脑很难进行类似司机那样的“人性化”操作，一旦受到干扰，要利用辅助设备远程处置或由车站人员前往处置，影响将会扩大。因此无人驾驶比有人驾驶更需要乘客的“呵护”。然而，无人驾驶在很多地区还是新鲜事物，乘客对无人驾驶的认知有一个过程，乘客既要了解无人驾驶的优点，消除不必要的担忧，逐步接受这种全新的运营模式，又要认识到无人驾驶的特殊性，更好地遵守运营规则。因此，在智慧车站推行的过程中，应充分考虑人员进出的各种情况，利用智能识别系统对重要出入口进行强制管控，防止意外情况影响列车正常运行。

在轨道交通运营管理规定中，轨行区作为列车通行的区域，在列车通行期间是严禁任何人员进入的，因此在各车站内对轨行区的关键出入口（端门、屏蔽门、设备区往轨行区通道门等），势必会进行严格的安全防护和进出管理。

传统的轨道交通在运营管理过程中，对行车区域的关键出入口均采用人工值守方式来管控，如需进入轨行区作业，需要运维人员提前向车控中心请检，然后现场保安呼叫中心确认是否有列车进站，在确保轨行区安全的情况下再由值守保安打开端门放行，整个管理流程对人力资源投入需求较大。

采用无人驾驶技术配合门禁逻辑控制之后，对轨行区关键出入口的门禁进行联动设置，当有列车即将进站时，行车系统向门禁系统发送预警信号，门禁系统通过接收行车信号并自动关闭关键区域的出入口门禁，此时即使有权限的运维人员也无法通过刷卡进出轨行区，当列车出站后，门禁系统再根据行车信号将出入口门禁状态恢复正常，此时运维人员即可刷卡进出完成巡检排查工作。

从地铁建设安全及运营成本角度考虑，采用“智能化”的逻辑控制，不仅免去了庞大的人力投入，还有效避免了人为疏忽所带来不可预见的风险。

摘自《自动化博览》2021年9月刊