Technológie v cestných tuneloch

Jedným z hlavných preventívnych a ochranných opatrení zaisťujúcich bezpečnosť osôb v cestných tuneloch je technologické vybavenie tunela. Pri jeho návrhu treba zohľadniť množstvo faktorov, ktoré ovplyvnia celkovú koncepciu riešenia. Medzi základné údaje patria dĺžka tunela, profil tunela, predpokladané dopravné zaťaženie, jednosmerná alebo obojsmerná premávka, predpokladané požiarne riziko, kategória tunela a podobne. Každý z uvedených faktorov výrazne ovplyvní návrh technologického vybavenia, preto sa v tomto článku zameriame konkrétne na cestný tunel Šibenik.

Spoločnosť Deltech realizuje dodávku kompletnej technológie tunela Šibenik, ktorý sa nachádza na úseku novobudovanej diaľnice Jánovce – Jablonov. Tunel je navrhnutý ako dvojrúrový s jednosmernou premávkou v každej tunelovej rúre. Každá tunelová rúra bude mať dva jazdné pruhy s maximálnou dovolenou rýchlosťou 100 km/h. Dĺžka oboch tunelových rúr je 588 m, medzi nimi je jedno priečne prepojenie a tri SOS výklenky v každej tunelovej rúre. Z požiarnobezpečnostného hľadiska je tunel zaradený do I. kategórie. Vrchol výškového polygónu sklonu jednotlivých úsekov vozovky je približne v strede tunela, čo takisto výrazne ovplyvňuje celkovú koncepciu technologického vybavenia, najmä vetranie tunela. Jadrom celého technologického vybavenia je centrálny riadiaci systém, ktorý zaisťuje úplnú kontrolu nad všetkými procesmi technologického vybavenia tunela a vytvára funkčné, prehľadné a ergonomické rozhranie človek – systém. Jeho súčasťou je prehľadná diagnostika a systém archivácie meraných dát. Pomocou softvérového vybavenia zabezpečuje koordinovaný chod jednotlivých prevádzkových celkov tunela, ako sú energetické systémy, ventilácia, osvetlenie, EPS (elektrická požiarna signalizácia), EZS (elektronický zabezpečovací systém), informačný systém, videodohľad, premenlivé dopravné značenie a podobne. Systém je navrhnutý ako redundantný na viacerých funkčných úrovniach. Redundancia je duplikácia určitých kritických častí systému (technológie, komunikácie, procesu riadenia atď.) na zvýšenie jeho spoľahlivosti. Primárny (hlavný) systém pracuje nepretržite a ďalší – sekundárny záložný systém – je pripravený okamžite pri zlyhaní hlavného systému prevziať jeho funkcionalitu v plnej miere bez akýchkoľvek výpadkov.

Napájanie elektrickou energiou
Ďalším podstatným technologickým celkom je napájanie tunela elektrickou energiou. Pri väčšine tunelov sa hlavné napájanie rieši dvoma nezávislými prípojkami na 22 kV z verejnej siete na oboch koncoch tunela a náhradným zdrojom elektrickej energie na zabezpečenie funkčnosti pri výpadku napájania z verejnej siete. Vzhľadom na pomerne malú dĺžku tunela Šibenik a možnosti distribučnej sústavy verejnej siete v jeho okolí sa napájanie rieši iba z jednej nezávislej prípojky VN. Celá napájacia sústava tunela Šibenik (systém centrálneho napájania – SCN) sa skladá z dvoch hlavných transformátorov (jeden transformátor je rezervný), kompenzácie účinníka, záložného dieselgenerátora a centrálneho záložného zdroja na permanentné neprerušené napájanie. Vybrané technologické celky majú navyše aj vlastné záložné zdroje UPS. Podstatná zmena oproti projektu na stavebné povolenie (aj projektom v súčasnosti tendrovaných tunelov) je aj v architektúre distribučnej sústavy. Podľa nových technických podmienok a noriem musí napríklad SCN tunela využívať sústavu TN-S (5 vodičov) namiesto doteraz používanej TN-C (4 vodiče). SCN tunela nenapája len technológiu tunela, ale aj budovu s požiarnou nádržou a informačný systém diaľnice pred tunelom. Neoddeliteľnou súčasťou napájacej sústavy je aj uzemňovacia sústava a ochrana pred bludnými prúdmi, ktorá je pri technológii tunela veľmi dôležitou časťou napájacej sústavy tunela.

Systém vetrania
V prípade požiaru je najdôležitejším technologickým celkom vetranie tunela. Systém vetrania je súhrnom všetkých elektromechanických zariadení potrebných na pokrytie koncepcií vetrania pre všetky príslušné scenáre. Z vykonaných výpočtov vetrania v tuneli Šibenik vyplynulo, že v čase bežnej premávky bude tunel dostatočne vetraný prirodzeným vetraním. Návrh vetrania tunela ovplyvňuje množstvo faktorov, ako sú dĺžka tunela, kategória tunela, výber vhodného vetracieho systému, dopravné prognózy, maximálna rýchlosť v tuneli, rýchlosť vetra, ročný priemer barometrického tlaku, vonkajšia teplota, klimatické podmienky, drsnosť stien v tuneli, sklon tunela a podobne. A práve posledný uvedený vplyv výrazne ovplyvnil celkový návrh vetrania tunela Šibenik. Ako sme už v úvode uviedli, z pohľadu sklonových pomerov ide o tunel s vrcholom výškového polygónu približne v strede tunela. Z uvedeného dôvodu treba vynaložiť oveľa viac energie na prekonanie tlaku uvoľneného požiarneho tepla ako pri tuneloch s jednotným sklonom. V tuneli Šibenik je navrhnuté pozdĺžne vetranie s prúdovými ventilátormi umiestnenými pod stropom tunelovej rúry. V jednej tunelovej rúre sú navrhnuté tri skupiny ventilátorov a dva detektory rýchlosti a smeru prúdenia vzduchu. Na efektívne využitie výkonu prúdových ventilátorov musia byť vzdialenosti medzi dvoma skupinami ventilátorov minimálne 80 m a vzdialenosti medzi ventilátorom a detektorom prúdenia vzduchu tak­isto minimálne 80 m. Navyše, zlyhanie prúdových ventilátorov jednej skupiny musí byť na 100 % kompenzované prúdovými ventilátormi na iných miestach, takže jedna skupina ventilátorov musí byť rezervná. Ďalším vetracím systémom v tuneli je vetranie únikových ciest, čo je v prípade tunela Šibenik jedno priečne prepojenie a nezasiahnutá tunelová rúra. V priečnom prepojení treba vytvoriť pretlak v porovnaní s tlakovými pomermi v požiarom zasiahnutej rúre a určitý pretlak je potrebné vytvoriť aj v nezasiahnutej rúre, a to vo vzťahu k priečnemu prepojeniu. Na rozmiestnenie takéhoto veľkého počtu zariadení s odstupom 80 m bola paradoxne malá dĺžka tunela nepriaznivým faktorom.

Detekcia núdzovej situácie
Aby bolo možné prijať opatrenia zaisťujúce bezpečnosť v prípade núdzovej situácie, treba najskôr takúto situáciu zistiť. Na detekciu núdzovej situácie v tuneli slúžia rôzne technologické celky. Napríklad na detekciu požiaru slúži elektrická požiarna signalizácia s tepelným lineárnym hlásičom umiestneným pod stropom tunela. Vo vybraných priestoroch tunela sú umiestnené aj tlačidlové hlásiče a bodové hlásiče EPS. Nepriamo môže na detekciu požiaru slúžiť aj niektorý detektor merania fyzikálnych veličín alebo kamerový systém s videodetekciou. Núdzový stav môže byť signalizovaný aj otvorením dvier v SOS výklenku, manipuláciou s hasiacim prístrojom, automatickou detekciou dopravného incidentu v tuneli a podobne. Automatická detekcia incidentov v tuneli je jednou z funkcií kamerového systému tunela. Pre operátora je kamerový systém jedným z najdôležitejších systémov na zistenie aktuálnej situácie v tuneli a jeho okolí. Umožňuje sledovať nielen samotnú premávku, ale informuje obsluhu aj o incidentoch v tuneli. Medzi základné situácie, ktoré dokáže videoanalýza detekovať, patria napríklad jazda v protismere, stratený náklad, stojace vozidlo, pomalá jazda, chodec a zadymenie tunela.

Premenné dopravné značenie a osvetlenie tunela
Na zabezpečenie komunikácie v tuneli slúžia telefóny núdzového volania umiestnené v SOS výklenkoch a pred portálom tunela, ako aj systémy na zabezpečenie signálu mobilných operátorov, rádiové spojenie integrovaného záchranného systému, príjem rozhlasových staníc v tuneli, tunelový rozhlas a v neposlednom rade aj premenlivé dopravné značenie. Riadenie dopravy prostredníctvom premenných dopravných značiek (PDZ) znamená významné opatrenie z hľadiska bezpečnosti premávky. Premenné dopravné značky slúžia na riadenie a reguláciu dopravy v nadväznosti na dopravno-prevádzkové stavy tunela, ktoré sú výsledkom riešenia podmienok a požiadaviek na riadenie dopravy v tuneli. Napríklad v tuneli Šibenik sú PDZ okrem tunelovej rúry umiestnené aj na príjazdových komunikáciách na diaľnicu D1 a odklonových komunikáciách z trasy do tunela v križovatkách Levoča a Spišské Podhradie. Premenné dopravné značky sú usporiadané tak, aby v prípade rôznych dopravno-prevádzkových stavov tunela boli schopné spomaliť, regulovať alebo zastaviť dopravu. Na priľahlých križovatkách Levoča a Spišské Podhradie sú umiestnené premenné dopravné značky informujúce o cieľoch dopravy a výškovom obmedzení, keď je tunel otvorený, a o odklone dopravy a zákaze vjazdu, keď je tunel uzavretý. Riadenie dopravy v tuneli je riešené ako otvorený systém, ktorý umožňuje operátorovi povolené zásahy. Súčasťou dopravného značenia v moderných tuneloch je aj zvýraznenie vodorovného dopravného značenia prostredníctvom aktívnych dopravných gombíkov. Svetelné body (LED dopravné gombíky) sa inštalujú na chodník pozdĺž celého tunela, pričom využívajú induktívnu väzbu na prenos energie, teda nie je potrebné realizovať galvanické prepojenie medzi svietiacimi bodmi a zdrojom energie. Na bezpečnú evakuáciu osôb a jednoznačnú orientáciu v zadymenom tuneli slúžia informatívne dopravné značky na označenie únikových ciest. Označenie vstupov do priečnych prepojení je realizované podsvietenými značkami, označenie vzdialenosti k únikovým východom môže byť riešené dvoma spôsobmi. Prvým je vyhotovenie značky z fotoluminiscenčných materiálov, druhým vyhotovenie presvetlených značiek s vnútorným svetelným zdrojom. Ak sa používajú podsvietené značky označujúce smer a vzdialenosť k najbližšiemu únikovému východu, možno ich za určitých podmienok zlúčiť s požiarnym osvetlením tunela. Požiarne osvetlenie tunelovej rúry slúži v prípade požiaru ako núdzové osvetlenie nechránených únikových ciest pre unikajúce osoby a ako požiarne osvetlenie pre zasahujúcich hasičov. Inštaluje sa na strane núdzového východu vo výške 0,8 až 1 m nad povrchom chodníka. Okrem požiarneho osvetlenia sa v tuneli inštaluje aj osvetlenie únikových a zásahových ciest a dopravné osvetlenie. Spravidla môže funkciu osvetlenia zásahových ciest plniť aj časť dopravného osvetlenia po splnení všetkých požiadaviek kladených na zariadenia na zásahové cesty. Druhou funkciou dopravného osvetlenia je zabezpečiť zrakovú pohodu vodičov pri vjazde do tunela. Riadenie adaptačného osvetlenia sa ovláda na základe merania jasu pred portálmi tunela. Rozhodujúcim faktorom adaptačného osvetlenia za portálmi tunela je skutočná hodnota jasu približovacieho pásma. V noci je približovacie pásmo osvetlené verejným osvetlením vo vzdialenosti 150 m. Skutočná dĺžka osvetlenia pred tunelom a adaptačného osvetlenia v tuneli závisí od maximálnej povolenej rýchlosti. Osvetlenie je po vetraní druhým energeticky najnáročnejším technologickým celkom tunela. Všetky uvedené technológie možno ovládať z dispečingu strediska správy a údržby diaľnic, ako aj zo záložného pracoviska v portálovej budove tunela. Tunel Šibenik je monitorovaný na spoločnom dispečingu s tunelom Branisko v SSÚD Beharovce. Oba riadiace systémy tunelov a priľahlých úsekov diaľnic budú zobrazované na spoločnej zmodernizovanej monitorovej stene.

TEXT: kolektív autorov spoločnosti DELTECH, a. s.
FOTO: DELTECH

Článok bol publikovaný v čaqsopise Inžinierske Stavby/Inženýrské stavby