Rádiové spojenie v tuneloch na území Slovenska

Rádiové spojenie v tunelových stavebných objektoch na území Slovenskej republiky je z pohľadu platných európskych noriem neoddeliteľnou súčasťou technologickej výbavy stavieb. Jeho potreba vyplynula z dlhodobých skúseností z prevádzkovania stavieb v Európe. Dôvodom je predovšetkým zabezpečenie komunikácie záchranných a bezpečnostných zložiek a technickej údržby stavby.

Rádiokomunikačné služby
Rádiokomunikačné systémy v uzavretých priestoroch umožňujú koordináciu činností zasahujúcich zložiek, a to medzi pracovníkom v tuneli a vzdialeným dispečerským centrom. Je samozrejmosťou, že rádiokomunikačný systém umožňuje túto komunikáciu uskutočňovať obojsmerne, t. j. od pracovníka v tuneli k dispečerovi a opačne. Prevádzkovateľ tunelovej stavby je v zmysle platných európskych noriem povinný zabezpečiť rádiovú službu pre tieto zložky:

• cestné tunely: HaZZ SR (Hasičský a záchranný zbor Slovenskej republiky),PZ SR (Policajný zbor Slovenskej republiky), ZZS (Záchranná zdravotná služba), NDS (Národná diaľničná spoločnosť, a. s.), SRO1 (Slovenský rozhlas 1), GSM (komerční prevádzkovatelia mobilných sietí) – voliteľná služba,
• železničné tunely: HaZZ SR (Hasičský a záchranný zbor Slovenskej republiky), PZ SR (Policajný zbor Slovenskej republiky), ZZS (Záchranná zdravotná služba), ŽSR (Železnice Slovenskej republiky, a. s.), SOE (trakčná údržba železničnej trate), GSM (komerční prevádzkovatelia mobilných sietí) – voliteľná služba.

Frekvenčný plán
Podľa typu stavby (cestný alebo železničný tunel) sa v úvodnom štádiu projektovania rádiokomunikačného systému určia jednotlivé frekvencie a príslušné počty rádiových kanálov pre jednotlivé zložky. Každá zložka, ktorá využíva rádiové spojenie, má individuálne nároky na počet kanálov, ktoré budú potrebné pri danej stavbe (napríklad NDS využíva na koordináciu svojej činnosti dva rádiové kanály samostatne, z toho jeden je určený cestnej údržbe tunela a priľahlých komunikácií a druhý slúži pracovníkom technickej údržby tunela na zabezpečenie chodu technológie stavby). Samotný výber jednotlivých frekvencií musí byť konfrontovaný s dodávateľom technológie, ktorý posúdi požadované parametre komunikácie z hľadiska odstupu frekvencií, šírky kanálov, VF výkonu atď. Dodávateľ technológie odsúhlasuje konečný frekvenčný plán pre danú stavbu, čím zabezpečí, že počas prevádzky rádiokomunikačných zariadení nenastanú rušivé vplyvy (interferencie, rušenie, hvizdy atď.).

Meranie signálu
Základným kameňom návrhu rádiokomunikačného systému v tuneloch je uskutočnenie merania intenzity rádiového poľa na portáloch tunela, kde sa predpokladá umiestnenie anténnych systémov. Účelom anténnych systémov na portáloch tunela je príjem a vysielanie rádiových signálov do priestoru pred tunelom a k vzdialeným dispečerským centrám. Je pravidlom, že kvalita rádiového signálu na anténnych systémoch sa prenesie do kvalitného rádiového spojenia v samotnom tuneli. Zhotovovateľ rádiokomunikačného systému na základe meraní určí typ stožiara, jeho výšku a smerovanie jednotlivých antén.

Rádiokomunikačný systém
Rádiový signál sa z anténnych systémov vedie pomocou nízkoútlmových koaxiálnych káblov do rádiokomunikačného zariadenia. Rádiová technológia býva v prípade kratších stavieb umiestnená v portálových objektoch tunela, v prípade dlhších stavieb je umiestnená v technologických objektoch vnútri tunela, líniovo pozdĺž trasy. V prípade dlhších stavieb je nutnosťou prepojenie jednotlivých rádiokomunikačných systémov v technologických objektoch optickým vedením, ktoré zabezpečuje synchronizáciu vysielania a príjmu v celej dĺžke tunela. Samotný rádiokomunikačný systém pozostáva z troch základných častí:

1. súbor filtračných obvodov na zlúčenie frekvenčného spektra do vyžarovacieho systému tunela,
2. aktívna technológia simplexných a duplexných prijímačov a vysielačov s optickým rozhraním na pripojenie vzdialených technologických uzlov,
3. napájacie obvody rádiových zariadení, ktoré musia spĺňať prísne požiadavky parazitného vyžarovania (EMC) a čistoty napäťovej zložky. Treba si uvedomiť, že akékoľvek rušenie zdrojových obvodov môže viesť k znefunkčneniu alebo obmedzeniu prevádzky rádiových služieb.

Rádiokomunikačný vyžarovací systém tunela
Po spracovaní rádiového signálu rádiokomunikačným systémom tunela je signál vedený cez sústavu kombajnerov do vyžarovacieho systému tunela. Vo svojej podstate je to koaxiálny anténny systém, ktorý distribuuje rádiové pole po celej dĺžke tunela. Výberom vyžarovacieho kábla vhodného z hľadiska potrebného frekvenčného spektra a celkového útlmu sa dosahuje potrebná kvalita (úroveň) rádiového signálu v tuneli. Táto podmienka je platná pri príjme aj vysielaní do vyžarovacieho kábla. Nesprávny návrh spôsobí nehomogénnosť rádiového poľa v priestoroch tunela, čo sa odrazí na zhoršených parametroch komunikácie (šum, praskanie, výpadky). Pri výbere vyžarovacieho koaxiálneho vedenia je nutné zohľadniť požiarnu odolnosť materiálov, z ktorých je kábel vyrobený. Štandardne sa využívajú koaxiálne vedenia, ktoré majú retardujúce účinky na horenie. Na zvýšenie požiarnej odolnosti možno použiť koaxiálne vedenia s prídavnou nehorľavou vrstvou, aby v kritických situáciách pri požiari nenastal skrat medzi vonkajším elektrickým plášťom a vnútornou žilou kábla.

Rádiokomunikačný vyžarovací systém únikových ciest
Rádiový signál treba distribuovať aj do únikových ciest tunela. Vo väčšine prípadov sa to rieši pasívnymi odbočovacími obvodmi z hlavnej vyžarovacej trasy tunela. Ak projektant vyžaduje zvýšenú požiarnu odolnosť rádiokomunikačného systému v únikovej ceste, je nevyhnutné do priestorov únikovej cesty inštalovať samostatný rádiokomunikačný systém. Z neho sa následne distribuuje rádiový signál do samostatného vyžarovacieho systému únikovej cesty. Rádiokomunikačný systém umiestnený v únikovej ceste musí byť prepojený optickou trasou s hlavným rádiokomunikačným systémom tunela (Master). Týmto spôsobom je zabezpečená koordinácia jednotlivých aktívnych prvkov technológie rádiokomunikačného systému. Aj v prípade požiaru pred únikovou cestou bude v priestoroch únikovej cesty rádiové spojenie funkčné v celom rozsahu.

Uvedenie do prevádzky
Po dobudovaní opisovaných častí je nevyhnutné znovu vykonať jednotlivé merania rádiových služieb na anténnych systémoch tunela, ďalej na vyžarovacom systéme tunela a až následne sa začne proces ladenia rádiokomunikačného systému a jeho postupné uvedenie do prevádzky. Dielo sa považuje za funkčné len v prípade, že po úplnom vyladení systému sa odskúšajú jednotlivé rádiové služby so zložkami, ktoré ich budú využívať. Neoddeliteľnou súčasťou odovzdania funkčného diela je protokol o funkčných skúškach podpísaný jednotlivými užívateľmi rádiových služieb v tuneli.

Záver
Dôležitosť využitia rádiokomunikačného systému v krízových situáciách zdôrazňuje dôsledný výber dodávateľa celého rádiokomunikačného systému, t. j. takého, ktorý má relevantné skúsenosti s technologickou výbavou a návrhom jednotlivých častí systému. Zníženie rizika poruchových situácií možno dosiahnuť okrem dobrého návrhu a kvalitného rádiokomunikačného systému aj pravidelnými profylaktickými prehliadkami zásadných častí rádiokomunikačnej technológie.

TEXT: Peter Štefanec
FOTO: LUCOM Technologies

Peter Štefanec je projektový manažér v spoločnosti LUCOM Technologies, s. r. o.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske Stavby/Inženýrské stavby