随着国民经济和生活水平的提高，城轨（城市轨道）交通建设受到很大重视，建设规模在不断扩大，建设速度也在加快推进，随之而来人们对城轨交通的软硬件技术水平的要求也在逐步提高与完善。城轨交通的软件意指城轨的运营管理模式与服务水平，它的硬件意指区间隧道、车站建筑与装修、以及城轨配套的各个相关机电系统设施。在城轨交通硬件的建设中，近年来新增的安防系统已成为城轨交通运营需求的重要系统之一，是城轨交通正常运营的安全保障设施，因此本文就安防系统在城轨中的设计做系统介绍和说明。

一、安防系统介绍

城轨安防系统的主要架构由视频监控子系统、周界防范报警子系统和系统网管组成，范围主要涉及城轨交通的车辆段和停车场。

1.1 视频监控子系统

1.1.1 系统功能

1）周界监视功能

通过在车辆段及停车场内周界、重要场地、咽喉区等设置摄像机，实施对车辆段及停车场围墙周界、段内道路、各单体建筑出入口进行24小时监控。安防值班员通过视频控制台实现对本段（场）的视频监视操作，具体实现以下功能：

(1).本控制台对所设置显示器上的显示图像，编程设置自动循环监视模式（可对全部及已设置的固定组合监视区域进行自动循环监视）。

(2).本控制台利用控制软件对车辆段及停车场内任意摄像机进行选择和确认，并进行人工单选监视。

(3).本控制台可实现对设置在车辆段及停车场内的任意一体化球形摄像机进行PTZ遥控。

2）生产监视功能

通过对车辆段/停车场的运用库、检修库、联合车库、物资库等车间作业区设置摄像机，进行实时监视，从而能随时查看生产情况。

车辆段及停车场运用库值班室设置监视器，能够监视段场内运用库、检修库、联合车库、物资总库以及段场咽喉区等的生产作业情况。值班员可选择生产监视区内的任一摄像机的图像在监视器上显示，既可设置各种组合自动循环切换，也可由值班员手动切换。

1.1.2 应用技术

A、模拟视频监视技术（矩阵互连方案）

它是一种基于视频切换矩阵的模拟视频解决方案，从前端视频采集设备（摄像机）、视频分配、视频传输、视频切换控制及监视显示设备均为模拟设备。其中最主要的设备是模拟视频切换矩阵，监控值班员通过控制视频矩阵的输出选择所需要的图像进行监视。

B、数字视频监视技术（全数字方案，摄像机除外）

数字视频监视系统是一种基于计算机技术、视频采集技术和数字压缩处理技术为一体的智能化数字监视系统。在设备机房设置数字视频编码设备，所有前端的摄像机采集的模拟视频信号均接入视频编码器。监控值班员利用监控软件，以软解码的方式即可在控制台上完成车站一级的监视。

数字视频监视技术具有组网简单、规模不受限制，系统变化更灵活，易于存储和图像处理，还便于与其它系统（如综合监控）实现联动等优点，目前在地铁监视系统上已大多采用此监视技术。

1.2 周界防范报警子系统：

1.2.1 系统功能

1）基本功能：

(1).阻止与威慑：周界系统应能清楚明了地标示出的防区边界及范围，防止轻易进入。

(2).探测：当入侵情况确实发生时，室外周界探测系统能够对发生的非法入侵提供早期告警。

(3).延迟：探测处理器应具备合理的延迟，在入侵者接近禁触物体的延迟时间做出正确的分析。

(4).分析：报警信息被处理识别是否为有效报警。

(5).响应：以分析为基础，采取适当的行动。

2）报警联动功能

报警主机接收周界探测设备上传的报警信息后，以电子地图的方式显示报警位置。与此同时，报警联动控制器通过报警主机发出的报警信息后，触发联动视频监控系统以对报警位置进行确认和记录。

(1).根据联动控制要求向视频监控系统及其它报警系统发出控制指令。

(2).视频监控系统收到控制指令后切换矩阵，控制摄像机指向报警位置。

(3).视频监视器接收和显示报警位置的图像。

(4).存储报警时段的图像，需要时回放视频录像。

(5).生成告警系统的报警记录报表。

(6).保存和查询告警系统的报警记录。

采用电子地图方式显示车辆段及停车场的周界设备探测情况，当出现状态变化或设备故障时，能在屏幕上准确、实时地显示。显示终端能够根据周界探测设备状态或故障等级不同而显示不同画面、发出声音及给出报警信号，值班员即可通过专用操作器控制摄像机、门禁终端设备、紧急告警器等。

1.2.2 技术指标

——探测概率（PD）

PD以百分比表示，即探测器在防区探测到出入侵者的概率。

——漏报（VD）

漏报意味着探测器对入侵行为没有进行报警。

——错报率（FAR）

错报是指由不明原因引发的错误报警。

——误报率（NAR）

误报是指非入侵事件引发的错误报警，误报率的大小依赖于技术、实际应用和场地条件。根据不同场所的安全需求，选择可接受的探测误报率。

在实际应用中，因任何周界报警设备都不可能达到零误报率，故需要借助视频监视设备远端监控探测器对入侵行为的现场实况，以提高周界报警系统的可靠性和准确性，实现所监视区域（如车辆段及停车场）智能化、多方位、全天候的现代化先进管理，以确保地铁生产基地安全、有序地作业生产，从而保障地铁部门的正常运营。

1.2.3 应用技术

1）埋地电缆

这一类型的探测器在预埋的收发两根泄漏同轴电缆周围产生电磁场，形成一个椭圆形的电磁场探测区（在于地面及地下），探测器使用VHF波段，根据入侵者和车辆的数量、速度和传导率等的特性进行综合分析探测，从而使电子电路触发报警。此探测器可以排除小动物活动的影响以及环境影响，探测范围大，应用外围广，可以安装在沙石、泥土、沙砾、冻土、沥青及混凝土等多种类型的地面上。

在防区内流动的地表水和移动的金属物体会引起误报。此类探测器在现有的探测技术中，漏报率最低。

设备特点属于主动型、隐蔽型（埋入式）、依附地形、立体覆盖探测，投资较高，轨道交通中无应用实例。

2）围栏探测

围栏探测器有多种形式，包括振动感知（颤动），音频感知以及光纤感知，实物有振动电缆和振动光缆类型，所有这类探测器都安装在围栏架构上，一旦外界有切割、攀爬或提拉围栏的企图，不可避免地会引起围栏的震动，这种振动传递给绑定在围栏上的震动探头，震动探头检测出震动后就会触发报警。

音频感知型和光纤感知型成本较低但误报率较高；而振动感知型的成本虽高但误报率较低。这种探测设备的必要条件是物体需与围栏有良好的接触。

设备特点属于被动型、可见型、依附柔性围栏（软围栏，如铁丝网等）、覆盖单个平面防区，投资较高，轨道交通中有应用实例。

3）红外对射

红外对射探测器由红外发射机和接收机两部分组成，相对安装在要防区的周界两端，开机后红外发射机发出红外线束，与它相对的红外接收机收到红外线束后立即处于警戒状态，当有人从这中间通过，阻断了红外线束即发出报警信号。

在防区，一般应用多光束元件（双束或四束）来降低小动物和鸟类引起的误报。如果要达到垂直高度的探测覆盖，可以将几个元件堆叠置于防护罩中。

红外对射探测器的探测率受到天气条件的影响，如大雪、暴雨、雾、扬沙、动物、鸟群、空中飞扬的碎片和落叶、物体光亮表面的反光等，要降低侦测距离，还会引起误报。

设备特点属于主动型、可见型、瞄准线型、独立式，覆盖单个平面防区，投资较低，轨道交通中有应用实例。

4）电子围栏（通电栅栏）

电子围栏由一组平行绝缘电缆组成，当入侵者碰触电缆时，会受到电击。与此同时，警报被触发。电缆可以安装在围栏上，也可以独立装配。在特殊应用场合（例如监狱）电击可以设置为致命的。这一系统有很强的威慑作用，但无法阻拦有经验的入侵者，关键是它可能不在所有场合下都能得到合法使用。

这种技术的误报率较高且误报一般是由于动物或鸟类偶然碰触栅栏，或雨、雪、闪电等原因造成的。

设备特点属于被动型、可见型、依附钢性围栏（硬围栏，如金属栏杆等）和独立式、覆盖单个平面防区。投资较低，轨道交通中有应用实例。

5）张力钢丝

张力钢丝探测器将周界屏障技术与探测器结合在一起。一组平行拉紧的钢丝连接各个探测器。这些探测器可以是接点闭合开关，压电探测器或应变量规。探测器通过侦测外界的切割、攀爬、分离钢丝的企图来探测入侵。这些钢丝（可带刺）可以安装在现有的围栏结架上，也可以安装在独立式立柱上。

在所有探测技术中，张力钢丝的误报率最低。设置时一般结合混凝土工事，防止打通地道避开探测。钢丝的张力每年需要检测一次。这种技术应用时要考虑一种漏报，因为探测区较低的防护有被跨越的可能性。

设备特点属于被动型、可见型、依附围栏型、覆盖单个平面防区。投资较高，轨道交通中无应用实例。

此外还有微波、压感探测、磁场探测、地面震动等周界探测技术，不过这些设备装置不适合于城轨交通的安装环境。

周界防范报警系统的效果好坏，关键在于选择适合实际情况的探测技术，即根据地铁的实际场地特性选择各类周界报警装置，同时管理控制好误报率/错报率，努力使系统处于一个良好的工作状态。

1.3 系统网管

在车辆段及停车场安防设备室分别设置1套系统网管设备（包括安防系统网管服务器及各种软件等）。

1.3.1 系统功能

网络管理服务器通过管理软件对本系统所有设备参数进行配置和集中在线管理，完成自动检测、遥控检测、故障定位、故障报警及远端维护等，出现故障时能够发出声音报警。包括：摄象机和存储设备的IP设置、图像输出端口设置、视频数据码流设置、视频组播组设置、模拟信号（亮度、对比度、色调）设置，优先权限设置的管理等，可实现以下基本功能：

1） 配置管理功能

对系统中各种设备属性、参数及界面信息进行配置，具体有以下形式：

——对车辆段（及停车场）摄像机顺序切换或组合切换等实时监控和录像功能的设置；

——对监视器的数量设置；

——对摄像机和监视器字符的设置；

——对用户密码和控制优先级设置。

2）日志管理功能

对操作、故障报警、存储报警等各类日志进行管理，收集相关信息。

3）故障管理功能

监测车辆段及停车场视频监视系统各种设备的运行状态，实现系统自动检测、遥控检测、故障分类、故障定位、故障记录等功能，车辆段及停车场视频设备的故障报警、设备输出参数应能通过点击该操作平台上在网管监视器上看到。系统出现故障时，网管系统应能够发出声光报警。

4）系统管理功能

与系统选用的切换矩阵控制设备配套使用，所有视频切换及系统各控制功能能在网管实时监视。监视过程用文件方式记录并保存，该文件可查看、打印。

网络管理用户登录网管系统时，系统提示输入密码，并核检其正确性，通过后用户才可登录，否则给出提示信息。

5）时钟同步功能

安防系统可接收时钟系统所发来的标准时间信号，使该系统的定时设备同步于标准时间信号。

1.3.2 网管平台

(1) 系统网管软件采用模块化结构，支持分级分域的管理方式，用户界面，直观、简单、易操作。

(2) 系统网管配置防病毒软件，具有防火墙功能，有效防止黑客攻击和入侵，实时防护、自动升级。

(3) 系统网管有自愈能力，当意外掉电、网络中断等故障排除后，系统可自动恢复到故障发生前的状态继续运行。

(4) 系统具备良好的可扩展性和开放性，可根据监控范围的扩大实现系统的平滑扩容。

1.3.3 存储系统管理

 (1) 配备录像存储管理中心软件，对车站、车辆段及停车场所有录像存储设备的工作状态在网管终端上显示。

(2) 网管软件应有如下功能：控制车站、车辆段及停车场录像状态的开启和停止；提供录像存储设备的各种故障报警信息等；可实现录像存储设备的死机告警，开启实时录像、开启移动侦测录像、提高录像画质等。

二、安防系统运用

2.1 硬性围栏结构的安防系统

例举西安地铁1#的安防系统模式。西安地铁1#车辆段及停车场的围栏为钢管立柱+钢管横竖档，属于硬结构围栏设施，周界报警系统采用的是主动红外对射探测器报警方式设备。

西安地铁1#在车辆段及停车场设置安防系统，主要由视频监视、周界防范报警、系统网管及系统电源等部分组成，负责车辆段及停车场内的人身财产安全和生产基地的防盗、防破坏监控管理。根据地铁运营的需求，监视范围设为车辆段周边、段内关键点（如出入口）、运用库、检修库、物资总库等，停车场的周边、场内关键点（如出入口）、运用库等。

2.1.1 系统构成

1）视频监视部分：

包括车辆段及停车场周边及段场内设置的各类摄像机、室外监视红外灯，安防设备室及控制室设置的视频机柜、视频交换机、视频存储设备及监视器、控制器等相关设备。

2）周界防范报警部分：

包括车辆段及停车场周边设置的周界防范报警设备，即周界红外对射探测器、报警主机和设备连线。

3）系统网管及系统电源部分

包括在车辆段及停车场安防设备室设置的安防系统网管设备（包括连线）和UPS电源设备（包括蓄电池组及电源连线）。

2.1.2 系统构成图 

附图—1 西咸车辆段安防系统构成图

2.2 软性围栏结构的安防系统

例举广州地铁5#的安防系统模式。广州地铁5#车辆段的围栏为钢管立柱+金属扩展网，属于软结构围栏设施，周界报警系统采用的是振动电缆（围栏探测）设备。

广州地铁5#在车辆段设置安防系统，主要由视频监视、周界防范报警以及UPS电源部分联合组成，用于负责车辆段段内的人身财产安全和生产基地的防盗、防破坏监控管理，通过该系统设备的设置，以实现车辆段的智能化、多方位、全天候的现代化先进管理，以确保地铁车辆段正常、有序地作业生产。监视范围设定为车辆段周边、段内关键点（如岔群、出入口）等。

2.2.1 系统构成

1）视频监视部分：

包括车辆段周边及段内关键点设置的摄像机，安防监控室设置的视频机柜、视频矩阵、硬盘录像机、视频监视器和操作台等设备。

2）周界防范报警部分：

包括在车辆段周界需要设防区段设置的振动感应电缆、振动的感应器（室外前端处理单元）和振动电缆连接器（室外串接单元），安防监控室设置周界防范报警中心终端接收处理单元、周界报警联动控制器和系统管理等。

3）系统电源部分

包括在车辆段安防监控室设置的安防系统UPS电源设备（包括蓄电池组及电源连线）。

2.2.2 系统构成图

附图—1鱼珠车辆段安防系统构成图

参考文献

1，GB 50348-2004 安全防范工程技术规范[S]. 北京：中国计划出版社，2004。                              

2，GB 50394-2007 入侵报警系统工程设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2007。 

3，GB 50395-2007 视频安防监控系统工程设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2007。

4，中铁二院工程集团有限责任公司 西安地铁1号线安防系统招标文件[G]，西安 2011。

5，美国西南微波周界报警系统介绍说明，2003。