摘要：本文在对地铁综合后备盘（IBP）授权开关原有的设计基础上进行优化，设计开发一款授权保护器，消除了由于IBP盘意外停电造成授权开关被锁死，指令元件（按钮、旋转开关等）无法操作的安全隐患，在整个系统处于非正常状态（断电等）的情况下，由于紧急情况和车站监控系统故障而造成无法通过监控系统进行监控操作时，通过相关人员依据具体情况及相应的操作规程操作指令按钮，实现对地铁各个子系统的紧急控制的目标，提升了地铁运营的可靠性和安全性。
关键词：地铁、授权保护器、IBP
IBP Authorized Protector Optimization Design
Abstract：This paper optimizes the original design of the subway integrated backup disk（IBP）authorization switch，designs an authorized protector.Eliminates the safety hazard that the authorization switch is locked due to an unexpected power failure of the IBP disk so that the command component（button，rotary switch，etc.）can’t be operated.In the case that the whole system is in an abnormal state（power failure，etc.），due to the emergency situation and the station monitoring system failure，the monitoring operation can’t be performed by the monitoring system，and the relevant personnel operate the command button according to the specific situation and the corresponding operation procedure.Achieve the goal of emergency control of each subsystem of the subway.Improve the reliability and safety of subway operations.
Key words：railway；authorized protector；IBP
一、引言
随着综合监控系统目前在国内城市轨道交通领域广泛的应用，综合后备盘（Integrated Backup Panel，简称IBP）开始大量出现在轨道交通车站中。IBP盘是一种人机接口装置，满足应急、备份和直接的操作要求，紧急情况下由相关人员根据具体情况及相应的操作规程进行处置。目前，我国地铁在IBP的设计方面已经趋向于成熟，但任具有一定的优化空间，程畅[1]，何晶[2]，洪利群[3]，唐靓[4]等在研究IBP盘性能及布局的基础上，对IBP盘进行了一定程度的优化，但在设计授权开关系统时，考虑的不是非常严谨；当外部电源跳闸或IBP盘电源保险丝熔断，造成IBP盘停电时，无论授权开关切换到什么位置，IBP盘上的指令元件（如按钮、旋转开关等）都不会起作用，作为综合监控的最后一道防线，这个隐患必须予以消除。
本文以研究上海地铁10号线车站IBP盘授权开关工作原理为基础，通过对10号线IBP盘授权开关的优劣性进行分析，提出一种针对IBP盘授权开关的优化设计思路，并将成果应用到实际工作中。
二、IBP授权开关优化
IBP盘上有各个子系统紧急控制的按钮和关键设备的状态显示，在车站监控系统故障，而无法通过监控系统进行监控操作时，通过IBP盘仍能控制主要的监控对象，并为乘客的紧急疏散提供必要的条件，是车站监控系统中的重要后备操作手段。
为了防止错误操作，上海地铁10号线IBP盘设计了授权开关，仅当授权开关切换到“允许”位置时，IBP盘上的指令元件才会起作用，当授权开关切换到“禁止”位置时，IBP盘上的指令元件不会起作用，这样的设计提高了操作的安全性。但一旦IBP盘失去电源，无论授权开关切换到什么位置，IBP盘上的指令元件都无法起作用，这样对地铁车站的运营构成了极大的安全隐患。
为了解决上述问题，本文设计开发一种线路简洁，成本较低的车站车控室设置综合后备盘授权保护器，在不改变或稍微改变IBP盘原有线路结构的基础上，通过加装或替换盘内个别的元件，来消除IBP盘因意外停电造成授权开关被锁死，从而导致指令元件无法操作的安全隐患。
为达到上述目标，授权保护器应具有以下功能：
（1）试灯功能
该功能允许检修时通过按压IBP盘试灯按钮，点亮所有的信号指示灯，从而方便判断信号指示灯的损坏情况以及系统线路的故障情况。
（2）有源无源切换功能
该功能允许用户使用跳线帽切换每个回路的电源来源，通过选择电源来源是外部供给还是内部供给，扩大IBP盘授权保护器的使用范围，方便现场工作。
由于IBP盘几乎涉及了轨道交通领域的所有专业，各种设备的接口形式多样，因此在授权保护器的电路设计以及印刷线路板的布线中要考虑以下几点：
（1）外形尺寸要尽量小巧轻便，方便在IBP盘上安装和维护。
（2）要考虑到不同设备接口的多样性，使之能够适应无源触点、直流回路、交流回路等多种情形。
（3）要充分考虑到设备的电磁干扰，避免对周围设备产生影响，影响到其他设备的正常使用。
为解决上述技术问题，本文的技术方案是设计一种综合后备盘授权保护器，包括输入模块及输出模块，外部设备通过输入模块产生相应的响应信号，由输出模块对外部设备进行控制。
输入模块产生的响应信号输入端口串接整流电路，整流电路的输出端连接响应中间继电器的输入端，由响应中间继电器选择将两个状态信号指示灯中的一个与控制盘内信号灯电源连通，控制盘内信号灯电源经由预检按钮连接预检继电器的输入端，预检继电器具有与状态输出电路数量相同的输出端，可以对状态信号灯进行预检。
输出模块中的控制盘电源通过由钥匙控制的操作权限开关连接操作权限继电器，操作权限继电器具有与外部设备数量相同的输出端，每个输出端在操作权限开关的控制下或截止或与各自的控制按钮连通，每个控制按钮串接一个控制信号输出接口，每个控制信号输出接口连接一个外部设备的控制信号输入端，对外部设备进行控制。
技术路线图如图1所示。
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图1 技术路线图
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三、工程实例
在上海地铁10号线图书馆站IBP盘上安装授权保护器，如图2所示，达到以下技术指标：
（1）IBP盘上的原有试灯功能正常；
（2）IBP盘上原有信号灯显示正常；
（3）当授权保护器开关打到“禁止”时，无论IBP盘是否通电，相关的指令开关操作均无效；
（4）当授权保护器开关打到“允许”时，无论IBP盘是否通电，相关的指令开关操作均正常；
（5）IBP盘授权保护器尺寸大小适中，结构形式简单，容易进行维修与更换。
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图2 授权保护器应用实例图
Figure1 Authorization Protector Application Example Picture
同时，安装的授权保护器还具有以下技术特点：
（1）线路简洁，之前的授权保护器采用了大量的继电器，布置了复杂的线路，将检查和维修的手续变得非常繁琐，现在将电路的排布进行了优化，使线路更加简洁明了；
（2）维修简便，现在将整个授权保护器的电路集合成了一个板卡，当板卡或线路发生损坏时，只要直接更换板卡即可，缩短了设备的维修时间；
（3）成本低廉，由于授权保护器拥有自主知识产权，不需要再依赖国外设备，因此减少了许多维护设备的费用与预算。
通过在车站的实际运用，该设计提供了一种在整个系统在非正常状态（断电等）中，作为紧急情况下和在车站监控系统故障造成无法通过监控系统进行监控操作时，满足应急和直接的操作要求，由相关人员根据具体情况及相应的操作规程操作指令按钮，实现对电力监控系统（PSCADA），综合监控系统（ISCS），环境与设备监控系统（BAS），火灾报警系统（FAS），屏蔽门（PSD）或安全门（SD）系统，门禁系统（ACS）；信号（SIG）系统，自动售检票（AFC）系统，闭路电视（CCTV）系统，广播（PA）系统，乘客信息（PIS）系统，车载信息与安全防灾系统等的紧急控制，接受现场控制器的接收指令的反馈信息及执行结果信息和设备运行状态的反馈信息，有最大的可靠性和安全性。
四、结论
本文在研究分析上海地铁10号线车站IBP盘授权开关工作原理的基础上，设计出了一种线路简洁、维修简便、成本低廉的授权保护器，通过现场工程的实例应用，该设备消除了IBP盘因停电造成授权开关锁死，从而使指令元件无法操作的安全隐患。授权保护器提升了地铁车站运营中紧急控制的可靠性，为车站的正常运行提供了安全保障，给车站综合监控的“最后一道防线”的迅速响应、安全工作机制提供了强大支撑，对整个地铁线路安全运营形成了巨大的无形效益。
五、参考文献：
[1]程畅，刘启.地铁综合后备盘的优化设计[J].城市轨道交通研究，2015，18（10）：137-139.
[2]何晶，江开雄，吴泰峰，肖小峰.基于大尺寸触摸屏的电子综合后备盘设计与实施[J].城市轨道交通研究，2017，20（07）：99-103.
[3]洪群利.基于人机工程学的地铁综合后备盘（IBP）结构设计[J].价值工程，2016，35（23）：182-185.
[4]唐靓.智慧地铁-车控室IBP盘性能提升设计[J].科技风，2019（28）：9.
[5]余斌.地铁综合监控系统联合调试目标设计与管理[D].华中科技大学，2014.
[6]朱丽娟.地铁车控室综合后备控制盘（IBP）功能需求分析[J].现代城市轨道交通，2013（03）：34-37.
[7]刘晓军.吉荣燕.马筱燕.综合后备控制盘（IBP）设计问题的探讨[J].都市快轨交通，2007（02）：44-46.
论文作者:严如珏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/14
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