Technologické vybavenie cestných tunelov a diaľnic

Najmodernejšie trendy v oblasti technologického vybavenia a riadiacich systémov sa odzrkadľujú aj pri budovaní cestných stavieb. Najviditeľnejší progres v technologickom zabezpečení cestných stavieb je zrejmý v cestných tuneloch, ktoré si vyžadujú použitie vyspelého technologického vybavenia na zaistenie maximálnej spoľahlivosti a bezpečnosti. Prostredie v tuneloch je špecifické aj zvýšenou korozivitou, znečistením a vlhkosťou, čomu sa musia prispôsobiť použité materiály a zariadenia.

Technológia cestných tunelov
Prejazd tunelom sa bežnému vodičovi javí ako jazda cez dieru v kopci, kde svieti niekoľko svietidiel a nejaké značky. Skutočnosť je však omnoho komplikovanejšia. Za bezproblémovým prejazdom tunela sa skrýva rozsiahla technológia, ktorá zabezpečuje kompletný chod tunela a bezpečnosť ľudí, ktorí ním prechádzajú. Riadenie celej technológie tunela a dopravy zabezpečuje výkonný centrálny riadiaci systém, ktorý sa rozsahovo približuje riadeniu väčšej výrobnej prevádzky. Na tunel nepretržite dozerajú operátori v operátorskom pracovisku s vizuali­záciou technológie a videodohľadom. Keďže v tuneli je nevyhnutné prioritne zaistiť bezpečnosť ľudí, veľký dôraz sa kladie na bezpečnostné zariadenia potrebné na zaregistrovanie mimoriadnej udalosti, ale aj napomáhajúce pri evakuácii osôb. Jednotlivé technologické celky a zariadenia tunela všeobecne predstavíme ďalej. Na zabezpečenie názornosti budeme uvádzať niektoré konkrétne príklady z najnovšieho tunela Bôrik, kde kompletnú technológiu dodávala spoločnosť PPA Controll, a. s. Dvojrúrový diaľničný tunel Bôrik s dĺžkou asi 1 km je súčasťou diaľnice D1 v úseku Mengusovce – Jánovce.

Technologické vybavenie tunela Bôrik
Prvoradé pri prevádzke tunela je zabezpečenie elektrickej energie, bez ktorej by prakticky nič nefungovalo. Štandardne sa napájanie rieši dvoma nezávislými 22 kV linkami. Pripojená je len jedna linka. V prípade jej výpadku sa uskutoční automatický záskok na záložnú linku, bez zásahu operátora. Operátor je o operácii informovaný a sleduje správnosť prepnutia. Ak by zlyhali obidve napájacie linky, automaticky sa naštartuje zálohový dieselový generátor. Aby bol prechod na napájanie dieselovým generátorom bezvýpadkový, je použitá UPS batériového alebo rotačného typu, ktorá zabezpečí potrebné napätie počas nábehu dieselového generátora. Rotačná UPS má namiesto batérií rotujúci zotrvačník, ktorý poháňa generátor napätia. Dieselový generátor zabezpečuje napájanie prevažnej časti technológie tunela. Dôležité zariadenia sa napájajú káblami, ktorú sú funkčné aj počas horenia. Ďalej sú použité káble odolné proti šíreniu plameňa a káble v bezhalogénovom vyhotovení s nízkou hustotou dymu pri horení.

Vetrací systém
Z hľadiska bezpečnosti v prípade požiaru je dôležitý vetrací systém tunela. V kratších tuneloch ho zabezpečuje pozdĺžne vetranie prúdovými ventilátormi umiestnenými pod stropom tunela. V tuneli Bôrik je nainštalovaných osem axiálnych ventilátorov v každej rúre. V prípade požiaru treba odviesť dym mimo evakuovaných osôb a zabezpečiť prevetrávanie únikových ciest. Ventilátory pracujú v prípade požiaru bez blokád obmedzujúcich ich činnosť v bežnej prevádzke. V bežnej prevádzke sa ventilátory na základe informácií zo snímačov kvality ovzdušia v tuneli automaticky zapínajú a prevetrávajú tunel. Sníma sa obsah CO v ovzduší a opacita – miera nepriesvitnosti prostredia. Na základe vyhodnotenia intenzity odrazu vyslaného lúča sa určuje stupeň znečistenia (dym, prach, hmla atď.) ovzdušia v tuneli. Operátor má informácie aj o aktuálnom smere a intenzite prúdenia vzduchu v tuneli, ktorá sa sníma ultrazvukovými snímačmi umiestnenými na protiľahlých stenách pod uhlom 45°. Takto zachytávajú prúdenie v celej šírke tunelovej rúry.

Elektrická požiarna signalizácia monitoruje všetky priestory tunela. Technologické miestnosti sú strážené opticko-dymovými hlásičmi požiaru, priestory s VN napätím sú vybavené odsávacími systémami, umožňujúcimi vykonávať revízie EPS bez odstavenia VN napájania. Tlačidlové hlásiče sú inštalované v únikových cestách a SOS kabínach. Dopravný priestor tunela Bôrik je vybavený špeciálnym lineárnym optickým teplotným senzorom, ktorý vie pomocou analýzy šírenia svetla v optickom kábli určiť miesto vzniku požiaru. Výstup z ústredne EPS majú priamo k dispozícii operátori a hasiči. Ústredňa EPS priamo komunikuje s centrálnym riadiacim systémom tunela, ktorý v prípade zistenia požiaru automaticky aktivuje schválené scenáre činnosti zariadení, uzatvára tunel a spúšťa požiarne vetranie.

Osvetlenie tunela
Ďalším podstatným celkom je osvetlenie tunela. Osvetlenie vjazdových úsekov tunela sa reguluje vo viacerých stupňoch podľa intenzity slnečného jasu v okolí tunelových portálov. Reguláciou je zabezpečená zraková pohoda vodičov, ktorí vchádzajú z vonkajšieho prostredia do tmavšieho priestoru tunela tak, aby sa oči plynulo prispôsobili zmeneným svetelným podmienkam. Súčasťou osvetľovacieho systému tunela je aj osvetlenie únikových chodieb, LED značenie únikových ciest, označenie okrajov vozovky a vonkajšie osvetlenie predportálových úsekov.

Dopravu v tuneloch riadi svetelné premenné dopravné značenie. V súčasnosti sa aplikujú dopravné značky a cestná svetelná signalizácia na báze LED. Premenná dopravná značka obsahuje rôzne symboly, ktoré sa prepínajú prostredníctvom centrálneho riadiaceho systému. Operátor má k dispozícii preddefinované a schválené dopravno-prevádzkové stavy, ktoré mu umožňujú uzavrieť celý tunel alebo jednotlivé jazdné pruhy, prípadne znížiť maximálnu rýchlosť. Značky sa neprepínajú jednotlivo, ale po skupinách v zmysle časových prechodov definovaných dopravným inžinierom. Treba pripomenúť, že tunel je neoddeliteľnou súčasťou diaľnice, preto sa pri jeho uzavretí automaticky odkláňa doprava na najbližších križovatkách z diaľnice. Na diaľnici sú použité svetelné značky na báze LED technológie a mechanické značky na princípe rotujúcich trojbokých lamiel s reflexnými polepmi, ktoré sa používajú ako smerové dopravné značky.

SOS kabíny
SOS kabíny slúžia na komunikáciu osôb v tuneli s operátorom. Sú vybavené telefónom, prenosnými hasiacimi prístrojmi so snímačom odňatia a snímačmi vstupu osôb. Pri vstupe do kabíny sa automaticky znižuje rýchlosť v tuneli, rozbliká sa výstražný blikač, osvetlenie sa zapína na maximálnu úroveň a systém automaticky prepne obrazy z kamier do okolia konkrétnej SOS kabíny. Operátor má tak prehľad o situácii ešte pred samotným nadviazaním telefonického hovoru. Podobný automatický scenár prebehne aj pri vstupe osoby do únikovej cesty.

Operátor môže dávať pokyny osobám v tuneli prostredníctvom evakuačného rozhlasu. Má k dispozícii prednahraté hlásenia v rôznych jazykoch.

Bezdrôtové spojenie zabezpečuje šírenie signálov vysielačiek záchranných zložiek, polície, údržby tunela a mobilných operátorov. Šíri aj vysielanie Slovenského rozhlasu 1, do ktorého môže operátor lokálne vstúpiť s hláseniami pre vodičov.

Videodohľad
Videodohľad (uzavretý televízny okruh) predstavuje veľmi dôležitý systém, z ktorého operátori získavajú okamžité informácie o dianí v tuneli a jeho okolí v reálnom čase. Tunelový priestor, ako aj únikové cesty sú kompletne monitorované sústavou kamier. Ako videodohľad v tuneli Bôrik slúži 39 kamier inštalovaných v tunelových rúrach, troch únikových cestách a dvoch núdzových zálivoch. Ďalšie štyri otočné kamery poskytujú prehľad na oboch vjazdoch do tunelových rúr a na úseku pred vjazdom do tunela na východnom aj západnom portáli. Obraz operátori vidia na monitoroch aj na veľkoplošnej zobrazovacej stene. Tri vybrané monitory sa zvyčajne definujú ako alarmové – automaticky sa na nich prepína obraz z miesta vzniku mimoriadnej udalosti. Obraz získaný z kamier sa analyzuje systémom videodetekcie, ktorý z obrazu kamier dokáže identifikovať mimoriadne udalosti v doprave, ako sú vozidlo v protismere, stojace vozidlo, chodci, kolóna, zadymenie atď. Okrem toho je schopný detegovať vozidlo s nebezpečným nákladom a kontrolovať dodržiavanie maximálnej povolenej rýchlosti v celom úseku tunela.

Centrálny riadiaci systém
Centrálny riadiaci systém kompletne riadi technológiu a dopravu v tuneli. Architektúra je riešená ako distribuovaná s centrálnou riadiacou jednotkou v redundantnej konfigurácii (hot stand-by). Redundantná konfigurácia znamená zdvojenie kľúčových zariadení. Zdvojené zariadenia pracujú paralelne a nezávisle, v prípade výpadku jedného z dvojice riadenie okamžite preberá druhé záložné zariadenie. Všetky komunikácie sú takisto zdvojené a zálohované kruhovou architektúrou sietí. Komunikačné káble v tuneli sú riešené ako optické. Riadiaci systém prijíma informácie zo senzorov a z jednotlivých technologických celkov, vyhodnocuje ich a vykonáva priame automatické zásahy. Operátor pomocou vizualizácie sleduje funkčnosť zariadení a v prípade potreby vykonáva manuálne zásahy. Na prevádzku tunela Bôrik nepretržite dozerajú dvaja operátori, ktorí majú k dispozícii dve operátorské stanice, každú so štyrmi LCD monitormi, kde sa zobrazuje kompletná technológia tunela a riadenie dopravy na celom príslušnom diaľničnom úseku. Okrem toho sú na operátorskom stole umiestnené počítače EPS, evakuačného rozhlasu, SOS centrály, videodohľadu, dotykový ovládací panel a komunikačné zariadenia.

Informačné systémy diaľnic
Na otvorených diaľničných úsekoch sa používa riadiaci systém, ktorý monitoruje aktuálny stav a vykonáva riadenie. V okolí tunelov komunikuje s nadradeným systémom tunela a vykonáva jeho riadiace povely, najmä pri premenné dopravné značenie, ktoré zakazuje vjazd do tunela a odkláňa dopravu v prípade mimoriadnej udalosti. Informačný systém diaľnice zvyčajne zbiera údaje z meteostaníc a sčítačov dopravy, ktoré prenáša do lokálneho operátorského pracoviska v príslušnom stredisku správy a údržby diaľnice. Kamerový dohľad poskytuje aktuálny prehľad o dianí na diaľnici. Do informačného systému diaľnice bez tunelov sú zahrnuté riadené výstražné blikače, prípadne aj dopravné značky. Na údržbu je dôležité rádiové spojenie, ktoré sa šíri v okolí diaľnice a umožňuje spojenie s lokálnym dispečingom.

TEXT: Ing. Igor Jamnický
FOTO: Ing. Marek Ivan

Igor Jamnický je vedúci oddelenia riadiacich systémov v spoločnosti PPA INŽINIERING, s. r. o., Bratislava, dcérskej spoločnosti PPA CONTROLL, a. s.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.