Technologiczna dziura w ziemi

Jakiś czas temu zabrałem Cię, Drogi Czytelniku, na wycieczkę po rozdzielnicy zakładu przemysłowego (tutaj). Pokazałem i omówiłem przykładowe rozwiązania i osprzęty użyte w rozdzielni. Opisałem pokrótce zasadę działania falownika, sterownika PLC, wyłącznika przemysłowego itp.
Poniższy artykuł oprócz słowa „wycieczka” nie będzie miał z poprzednim nic wspólnego. Tym razem skupię się na technologicznych rozwiązaniach, sposobie funkcjonowania poszczególnych systemów i postaram się wytłumaczyć po co to wszystko w dziurze zwanej tunelem drogowym.

Większość nie zdaje sobie sprawy z użytych wewnątrz tunelu technologii. Do tunelu wjeżdża się samochodem po to by po chwili z niego, po drugiej stronie, wyjechać.
Cóż takiego może się w nim znajdować?
Czy oprócz wykopania dziury, zalania betonem i włączenia światła coś jeszcze trzeba robić w tunelu przed oddaniem go do ruchu? 🙂
Hm, dość powiedzieć, że tylko w kwestiach związanych z automatyką, systemami bezpieczeństwa i komunikacją w tunelu, przez co najmniej kilka miesięcy, pracuje w sumie kilkunastu inżynierów.

Pokrótce zatem opiszę każdy system, każdy element składający się na całość sterowania, monitoringu i organizacji ruchu w tunelu. Zrobię to na przykładzie otwartego kilka dni temu tunelu w Gliwicach. Nie jest tego mało, także zrób sobie kawę, zrelaksuj się w fotelu i podziwiaj „widoki” 🙂 .

Tytułem wstępu

Tunel drogowy w Gliwicach ma długość niespełna 500m i posiada dwie nawy. Ruch drogowy w danej nawie odbywa się tylko w jednym kierunku. W każdej nawie od strony wschodniej są dwa pasy ruchu, natomiast od strony zachodniej tych pasów jest 3. Jest to możliwe dzięki tzw. łącznicom. Z centrum miasta można bezpośrednio wjechać/wyjechać do/z tunelu w centralnej jego części.

Oświetlenie

Wewnątrz tunelu znajdują się trzy rodzaje oświetlenia:

• Przejazdowe
• Wjazdowe
• Ewakuacyjne

Oświetlenie przejazdowe i oświetlenie wjazdowe

Oba typy oświetlenia znajdują się na suficie. Dla obserwatora z zewnątrz niczym się nie różnią z prostego powodu, ich oprawy wyglądają identycznie 🙂 .

Kluczową różnicę stanowi rozmieszczenie lamp i ich moc. Oprawy oświetleniowe wchodzące w skład „przejazdówki” rozmieszczone są w regularnych odstępach na całej długości tunelu. Tu nie ma żadnej filozofii, oświetlenie to jest załączone non-stop i ma zapewnić minimalny dopuszczalny poziom natężenia oświetlenia.

Oświetlenie wjazdowe to zupełnie inna historia. Po pierwsze każdy pas ruchu oświetlony jest niezależnie. Po drugie. Oprawy rozmieszczone są nieregularnie. Przy wjeździe do tunelu położne są bardzo blisko siebie (co 1-2m), a w miarę przesuwania się w głąb „rury”, odstępy pomiędzy kolejnymi oprawami są coraz większe, aż do momentu zakończenia strefy oświetlenia wjazdowego, której długość wynosi ok. 300m.
Dlaczego tak? Oświetlenie wjazdowe ma za zadanie zmniejszenie szoku wynikającego ze zmiany poziomu oświetlenia z zewnętrznego na wewnętrzne. Kierowca wjeżdżając do środka stopniowo oswajany jest ze zmniejszonym natężeniem światła, aż do punktu gdzie pozostają tylko oprawy oświetlenia przejazdowego. Gdyby tego typu oświetlenia nie było w tunelu, to podczas słonecznego dnia kierowca miałby wrażenie, że wjeżdża w czarną dziurę, a zanim oko by się przyzwyczaiło do ciemności, przejechałby niechybnie „na ślepo” kilkadziesiąt metrów.

Ok. Skoro to oświetlenie odpowiada za zmniejszenie szoku, to nie może świecić w takim samym stopniu, gdy jest noc, pochmurny dzień i gdy dzień jest pogodny. Natężenie oświetlenia musi być dopasowane do aktualnych warunków pogodowych. Czyli im jaśniej jest na zewnątrz, tym więcej lamp musi się świecić. I tak właśnie jest. Ilość załączonych opraw i poziom natężenia oświetlenia każdej oprawy wynika bezpośrednio z tzw. pomiaru luminancji przed portalem (początek tunelu). Kamera luminancji, która mierzy poziom oświetlenia wybranego wycinka drogi, przekazuje informację do systemu sterowania, a ten na tej podstawie decyduje ile lamp załączyć. Liczba załączonych lamp jest ściśle określona dla danej wartości luminancji. W sumie jest zdefiniowanych 8 stopni oświetlenia + całkowite wyłączenie oświetlenia wjazdowego.

To jeszcze nie wszystko 🙂 . Na dokładkę, wewnątrz tunelu znajduje się kolejna kamera luminancji, która sprawdza poziom natężenia światła w punkcie znajdującym się kilkadziesiąt metrów od portalu. Konieczność zastosowania dodatkowej kamery wewnątrz zweryfikowało życie. Teoretycznie mamy zdefiniowaną zależność poziomu światła na zewnątrz do ilości załączonych lamp w tunelu, ale przecież oprawy lubią się brudzić w miarę upływu czasu, przez co świecą coraz ciemniej. Jest to sygnał dla sterownika, że powinien zaświecić więcej lamp niż początkowo przewidział, żeby osiągnąć poziom natężenia światła komfortowy dla kierowcy. Jest to również sygnał dla dyspozytora, że najwyższy czas pomyśleć nad wezwaniem ekipy, która te oprawy wyczyści.

Możesz się zastanawiać  „skoro jest oświetlenie wjazdowe, to czemu nie ma oświetlenia wyjazdowego? W końcu przy wyjeździe z tunelu ludzkie oko też doznaje szoku”. Otóż oko dużo krócej przyzwyczaja się do zmiany poziomu oświetlenia z niskiego na wysoki i w związku z tym „normodawcy” uznali, że przy wyjeździe z tunelu nie ma potrzeby instalować dodatkowych opraw i systemów pomiarowych.

Oświetlenie ewakuacyjne

 

Na całej długości tunelu, co kilkadziesiąt metrów umieszczone są piktogramy z informacją jak daleko jest do najbliższego przejścia ewakuacyjnego lub do końca tunelu. W przypadku niebezpieczeństwa w jednej nawie, można uciec przejściem ewakuacyjnym do nawy drugiej, a stamtąd wydostać się na zewnątrz tunelu.
„Hipek” na piktogramie wskazuje kierunek do najbliższego wyjścia ewakuacyjnego.

Jak nietrudno się domyślić, piktogramy podświetlone są, dla bezpieczeństwa, cały czas.

Oprawy oświetlenia ewakuacyjnego umieszczone na ścianie, w której są przejścia ewakuacyjne do drugiej nawy, posiadają dodatkową lampę załączaną na czas zagrożenia (najczęściej pożarowego, gdy są kłęby dymu) w celu doświetlenia chodnika i drogi ucieczkowej.

Monitoring Video

„Permanentna inwigilacja!”. Tym znanym skądinąd stwierdzeniem, można określić ilość i rozmieszczenie sprzętu tzw. telewizji przemysłowej (CCTV). Kamery są wszędzie i widzą wszystko 🙁 . Nie tylko wewnątrz, ale i w obrębie tunelu.

Kamery obrotowe i standardowe CCTV

Podstawowym sprzętem do monitoringu przemysłowego są kamery obrotowe 360°. Operator ma możliwość szybkiego ustawienia obiektywu kamery pod dowolnym kątem i obserwowanie wybranego punktu. Mało tego, 32-krotny zoom optyczny zapewnia możliwość podejrzenia każdego szczegółu. Obraz żyleta (oczywiście jeśli tylko AutoFocus zadziała poprawnie 🙂 ).

Kamery te nie czekają jedynie na interwencję operatora. W wolnych chwilach patrolują okolicę, a w przypadku wystąpienia zdarzenia, przykładowo:

• otwarcia drzwi przejściowych z jednej nawy do drugiej
• wyciągnięcia gaśnicy
• wywołania rozmowy za pośrednictwem interkomu
• naciśnięcia Ręcznego Ostrzegacza Pożarowego itp.

wybrane kamery automatycznie ustawiają się w kierunku zdarzenia (i wykonują zbliżenie). Nawet jeśli coś operatorowi umknie, obraz jest nagrywany i przechowywany na dyskach twardych przez co najmniej 30 dni.

Kamery wideodetekcji

Obecnie kamery wideodetekcji instalowane są wszędzie. Na pewno zauważyłeś niejedną, patrzącą wysoko z góry, stojąc na skrzyżowaniu ze światłami drogowymi. Dzięki nim można optymalizować ruch na skrzyżowaniu. Być może nie raz dzięki niej szybciej „dostałeś” zielone światło (albo czerwone 🙂 ).

W każdej nawie zainstalowanych jest 18-22 sztuk kamer wideodetekcji. Kamery dedykowane do rozwiązań tunelowych posiadają następujący zestaw wykrywanych zdarzeń:

• Pojazd zatrzymany
• Przeciwny kierunek ruchu pojazdu
• Nagłe zmniejszenie prędkości
• Dym
• Człowiek (poza pojazdem)
• Spadający obiekt

Ponadto kamery te generują szereg statystyk m.in. wykrywają zajętość każdego pasa ruchu z osobna, prędkości ostatnich pojazdów, średnią prędkość w danym okresie czasu oraz gęstość ruchu.

Jest to bardzo fajna zabawka niestety nie pozbawiona wad. Dobrze ustawiona kamera ma wysoką skuteczność wykrywania zdarzeń, jednak nie ma opcji, żeby była ona stuprocentowa. W tunelu warunki do wideodetekcji również nie rozpieszczają, ze względu na nagłe zmiany poziomów oświetlenia i refleksy.

System wentylacji

W tunelu drogowym bardzo często występuje ruch powietrza ze względu np. na różne nasłonecznienie i różnice ciśnień po obu stronach tunelu. Dodatkowo istotnym elementem wprawiającym w ruch powietrze w tunelu są pojazdy (w szczególności ciężarówki), które wtłaczają powietrze zgodnie z kierunkiem ruchu.

Bywa jednak i tak, że powietrze w tunelu jest nieruchome: gdy na dworze jest szaruga, albo z różnych przyczyn w tunelu utworzy się zator i pojazdy stoją. W tym ostatnim przypadku istnieje szczególne ryzyko, że poziom stężeń tlenku węgla (CO) i tlenku azotu (NO) będzie rosnąć.

Do wykrywania:

• stężenia CO
• stężenia NO
• przejrzystości powietrza

wykorzystywane są urządzenia pomiarowe (zdjęcie powyżej) przypominające wycelowane w siebie lufy mini-działka przeciwlotniczego 😉 . Oceniana jest jakość powietrza znajdująca się pomiędzy oboma elementami czujnika pomiarowego. W każdej nawie tunelu znajduje się kilka sztuk tego typu urządzeń.

Jako, że przekroczenie pewnego progu stężeń jest niebezpieczne dla ludzkiego organizmu, w przypadku, gdy zostanie przekroczony poziom ostrzegawczy (który jest dużo mniejszy niż poziom stanowiący realne zagrożenie) uruchamiane zostają wentylatory wprawiające powietrze w tunelu w ruch.

W każdej nawie znajduje się kilkanaście sztuk wentylatorów. Umieszczone są parami (po lewej i prawej stronie) przy suficie. Są to niemałe silniki. Każdy wentylator podczas normalnej pracy pobiera 40A prądu na każdej z trzech faz (a przy rozruchu ponad 200A).
Ale wracając do rzeczy, gdy zostanie przekroczony poziom ostrzegawczy stężeń lub przejrzystości, zostaje załączona jedna para wentylatorów w nawie. Jeśli poziom stężenia nie będzie spadać, sukcesywnie załączone zostają kolejne pary  wentylatorów. Załączenie wszystkich urządzeń generuje całkiem niezły cug w tunelu rzędu 6-8 m/s, także zmniejszenie poziomu stężeń to powinna być kwestia chwil, przynajmniej w tak krótkim tunelu 🙂 .

Poza eliminacją niebezpiecznych stężeń, wentylatory służą do wydmuchiwania dymu w przypadku powstania pożaru w tunelu, ale o tym za chwilę.

Nagłośnienie i radio

   

Na całej długości tunelu rozmieszczone są głośniki. Muzyki z nich nie usłyszysz, natomiast pełnią bardzo ważną funkcję ostrzegawczą. Operator ma możliwość nadania komunikatu głosowego do wybranej strefy (obszaru) w tunelu lub globalnego ogłoszenia słyszalnego nie tylko w tunelu, ale i w jego okolicy.

W przypadku wykrycia pożaru i wywołaniu tzw. procedury pożarowej, komunikat nadawany jest samoczynnie i nawołuje do jak najszybszego opuszczenia tunelu.

Dodatkowym gadżetem w tej całej instalacji jest możliwość nadawania na wybranych (najpopularniejszych w danej okolicy) częstotliwościach radia FM. Wtedy zamiast muzyczki w radio, usłyszymy komunikat, że coś się dzieje i to bardzo blisko nas.

Znaki zmiennej treści

Nie tylko w samym tunelu, ale także przed wjazdem do niego jak i po jego opuszczeniu (w danym kierunku) rozmieszczone są tzw. znaki zmiennej treści. Są one przeróżnej konstrukcji i funkcjonalności.

Znaki w pełni „programowalne” tj. potrafiące wyświetlić dowolną grafikę. Najczęściej jest to znajdujący się pośrodku tekst + jeden lub dwa znaki ruchu drogowego. Choć wyświetlić można na nich wszystko, to nie są to znaki służące do wyświetlania dowolnych bitmap czy – o zgrozo – reklam. Mają za zadanie poinformować kierowcę możliwie jak najwcześniej o zamkniętym tunelu lub o innych utrudnieniach w jego obrębie.

Znaki tekstowo – graficzne. Posiadają pewne ograniczone pole, najczęściej kwadratowe w celu wyświetlenia dowolnego znaku ruchu drogowego. Oprócz tego szerokie pole do wpisania dowolnego komunikatu tekstowego.

Znaki predefiniowane posiadające pewien ograniczony zestaw zaprogramowanych (i fizycznie wytłoczonych) znaków. Tutaj już nie ma pełnej dowolności, ale z drugiej strony nie ma takiej potrzeby. Znak ograniczający prędkość będzie zawsze wyświetlany, różnica będzie tylko w prędkości do jakiej będzie ograniczał. Pula znaków ostrzegawczych również jest ograniczona dla danego punktu trasy. Najczęściej kilka podstawowych znaków ostrzegawczych typu „Zator”, „Roboty drogowe”, „Uwaga niebezpieczeństwo”, „Wypadek” wystarczy.

Uzupełnieniem tych znaków są „strzałki” znajdujące się w kilku newralgicznych punktach nad każdym pasem ruchu. Znak ten pomoże w określeniu czy można poruszać się danym pasem ruchu, czy też trzeba zmienić pas (strzałki wskazują wtedy kierunek lewo lub prawo).

Znaki specjalne również są bardzo istotne dla użytkowników ruchu. W obrazowy sposób pokazują np. że tunel jest zamknięty i nie ma sensu jechać w kierunku portalu.

Oprócz zamknięcia tunelu, jest też kilka znaków podobnych gabarytów, sygnalizujących zwężenie na danym pasie ruchu wraz z orientacyjną informacją jak daleko jest do zwężenia.

Ostatnimi znakami są klasyczne znaki niezmiennej treści, które nie tracą ważności bez względu na sytuację drogową wokół tunelu. O! Tutaj np. mamy zakaz wjazdu pojazdów posiadających materiały wybuchowe lub łatwopalne. Także jedyne cysterny jakie mogą wjeżdżać, to te wypełnione mlekiem 🙂 .

W sumie znaków zmiennej treści w obu kierunkach jest niemal 200 sztuk.

Sygnalizatory świetlne i szlabany

Czym byłoby życie kierowcy bez możliwości przejechania na „pomarańczowym”? 😉
Światła drogowe nie ominęły instalacji tunelowej. Oprócz świateł drogowych zamontowanych bezpośrednio na portalach, bezpośrednio zakazujących lub pozwalających na wjazd do tunelu, kilkadziesiąt metrów przed jego wjazdem również usytuowane są grupy „świateł”.

Umieszczenie sygnalizatorów oddalonych od wjazdu do tunelu, ma na celu umożliwienie kierowcom wybranie objazdu zanim dojadą do portalu, gdzie w trakcie jakiegoś zdarzenia przy czerwonym świetle można jedynie zatrzymać się i czekać. Sygnalizatory tunelowe to proste elementy automatyki:

• Tunel otwarty -> zielone
• Tunel zamknięty -> czerwone

Wyjątek stanowią sygnalizatory umieszczone przed drogą objazdową. Gdy tunel jest zamknięty, na 3 pasach ruchu przed sygnalizatorami „na czerwonym” stoją pojazdy, a droga pozwalająca ominąć tunel ma tylko jeden pas. „Światła” zezwalają na ominięcie tunelu sukcesywnie grupie pojazdów stojących na prawym, środkowym i lewym pasie (i tak w kółko).

Elementem wspomagającym sygnalizatory są szlabany, które najczęściej zamykają się w ciągu kilku sekund po tym jak na sygnalizatorach zapali się czerwone światło. Nie oszukujmy się, czasem kierowcy jadą „na autopilocie”, nie każdy reaguje na czerwone światło na drodze „szybkiego ruchu” (choć teoretycznie nią nie jest). Szlaban pozwoli takiego kierowcę obudzić i dać mu szansę na reakcję 🙂 .
To nie są jakieś teoretyczne wymysły, bo autentycznie najczęściej wymienianym elementem podczas obsługi tunelu są właśnie szlabany.

Pętle indukcyjne

Pętla indukcyjna w tematyce komunikacji drogowej to zatopiony w asfalcie (ew. betonie) kawałek drutu, który wykrywa obecność żelastwa stojącego na asfalcie. Najczęściej pojazdu 🙂 .
Samo wykrycie pojazdu z pojedynczej pętli nie daje zbyt wielkich możliwości. Można dzięki temu zliczyć ilość pojazdów przejeżdżających przez tunel. W celu zwiększenia funkcjonalności pętli, postanowiono umieścić je parami na tym samym pasie ruchu w odstępie kilku-kilkunastu metrów. Ten zabieg pozwala już na wyznaczenie prędkości pojazdu poprzez pomiar czasu w jakim pokonał on drogę od jednej pętli do drugiej.

Ostatecznie dzięki pętlom oprócz ww. wskaźników można wyznaczyć zajętość pasa ruchu, gęstość natężenia ruchu oraz wspomóc dyspozytora, gdy np. cały czas przychodzi sygnał z pętli. Oznacza to, że nad nią jest obecny pojazd, i system sterowania może dojść do wniosku, że albo pojedynczy pojazd się zatrzymał, albo jeśli sytuacja ma miejsce również na innych pętlach indukcyjnych, w tunelu powstał zator.

Na podstawie tych wszystkich danych tworzone są statystyki, które operator / analityk otrzyma w formie raportu.

System przeciwpożarowy

Jest to najważniejszy system w całej instalacji tunelowej. Podporządkowane są jemu wszystkie inne systemy i nie ma ważniejszego sygnału niż „POŻAR!” wygenerowany w centralce pożarowej.

Wydaje się (bardzo) grubą kasę „tylko” po to, żeby pożar został szybko wykryty, a użytkownicy mogli bezpiecznie opuścić tunel w trakcie powstania pożaru.

Pierwszym, najważniejszym elementem tej pożarowej układanki jest system pomiaru temperatury. Widoczny obok na obrazku kabel prowadzony wzdłuż opraw oświetleniowych to nie jest kabel zasilający, to jest czujnik. A w zasadzie cała masa czujników. Co kilka metrów (8 jeśli mnie pamięć nie myli) wewnątrz tego kabla umieszczony jest czujnik temperatury. Biorąc pod uwagę, że cały system jest zdublowany (w każdej nawie prowadzone są dwa takie kable) i doliczając łącznice czyli wjazd i wyjazd pośrodku tunelu, czujników temperatury jest ok. 300 szt.

Co nam to daje? Umożliwia precyzyjne określenie w którym miejscu doszło do zdarzenia pożarowego. Ale wracając do czujek, a w zasadzie kontrolerów odpowiedzialnych za te czujki.

Nie tylko jest wykrywane przekroczenie zadanej temperatury, ale przede wszystkim przyrost temperatury w czasie (gradient). Jeśli w ciągu 30 sekund temperatura wzrosła o 10°C tzn. że coś (prawdopodobnie) się pali.

Kolejnym elementem mogącym wykryć pożar są standardowe czujki dymu i trochę bardziej nowoczesne opisywane wcześniej kamery wideodetekcji.
Jeśli mowa o płomieniach, użytkownicy ruchu drogowego mają do dyspozycji dwa narzędzia:

• Ręczne Ostrzegacze Pożarowe (ROP)
• Gaśnice

Oba elementy rozlokowane są w wielu miejscach na całej długości tunelu.
    

Zarówno wyciągnięcie gaśnicy, naciśnięcie ROPa, wykrycie skoku temperatury jak i zadziałanie czujki dymu, spowoduje poinformowanie o tym fakcie dyspozytora i podjęcie pewnych działań przez system sterowania tunelem.

Przykładowo zadziałanie czujki temperatury jest zgłaszane dyspozytorowi wizualnie i za pomocą dźwięku. Ma on 30 sekund na reakcję (jedną z reakcji jest wydłużenie czasu reakcji do 3 minut :-)). Jeśli nie zareaguje w tym czasie lub jeśli potwierdzi pożar to:

• tunel jest automatycznie zamykany do ruchu drogowego,
• rozpoczyna się nadawanie komunikatu głosowego,
• uruchamiają się doświetlacze przy piktogramach i koguty przy wejściach ewakuacyjnych,
• załączają się wentylatory, które mają za zadanie wydmuchać dym z tunelu
• automatycznie informowana jest straż pożarna, która w ciągu kilku minut zjawia się na miejscu zdarzenia (jest to ćwiczone przed oddaniem tunelu do ruchu).

Wróćmy tutaj do wentylatorów. Tunel jest podzielony na kilkanaście wirtualnych stref pożarowych. Wirtualnych bo nie są od siebie w żaden sposób odseparowane. Jeśli czujki temperatury wykryją, lub dyspozytor na podstawie widoku z kamer wybierze pożar w danej strefie pożarowej, następuje załączenie algorytmu sterowania wentylatorami dla pożaru w tej właśnie strefie. Co to oznacza:

• Algorytm sterujący wentylatorami od przekroczenia stężeń zostaje wyłączony
• Wentylatory w strefie w której jest pożar nie załączą się nigdy
• Pozostałe wentylatory starają się wydmuchać dym z tunelu. Wydmuchać, a nie zassać. Zasysanie dymu jest zjawiskiem niekorzystnym, ze względu na to, że dym przechodzi przez wirniki wentylatora i robi się kłębowisko.

Tym niemniej, kluczowym parametrem pracy algorytmu pożarowego wentylatorów jest prędkość strumienia powietrza w tunelu. Nie może być ona zbyt mała (dym musi zostać usunięty z tunelu), ani zbyt duża (ucieczka z tunelu może być utrudniona). W efekcie wygląda to tak, że odpowiednie wentylatory załączają się i wyłączają starając się utrzymać zadaną prędkość.

Taka ciekawostka. Wentylatory posiadają zabezpieczenia, zarówno przed przegrzaniem, jak i przed zbyt dużymi wibracjami. Podczas pożaru nie są one jednak brane pod uwagę. W skrócie, jak się pali to wentylatory pracują do czasu, aż spłoną doszczętnie.

Nad całością systemu pożarowego czuwa centralka pożarowa, która skrzętnie notuje i drukuje wszystkie wykryte zdarzenia.

Cały zapis przebiegu pożaru będzie zatem nie tylko w postaci nagrań z monitoringu, ale również na papierze.

Interkomy

W 10 miejscach w obszarze tunelu znajdują się nisze lub budki sygnalizacyjne. Są to niewielkie pomieszczenia z interkomem na którym jest tylko jeden przycisk. Jeśli go naciśniesz, będziesz miał okazję porozmawiać z dyżurnym dyspozytorem. W przypadku jakiegokolwiek zdarzenia warto z tego skorzystać. Dyspozytor doskonale zna tunel i trasę na której tunel się znajduje i będzie potrafił skutecznie zareagować, ograniczyć prędkość w tunelu, zamknąć pas, a nawet cały tunel i wezwać odpowiednie służby.

Na powyższych obrazkach mamy przedstawione (od lewej):

• Interkom dyspozytora, z możliwością nawiązania połączenia z dowolną niszą sygnalizacyjną nawet jeśli nikt nie nacisnął przycisku.
• Budka sygnalizacyjna SOS przypominająca klasyczną budkę telefoniczną
• Wkomponowana w ścianę „budka sygnalizacyjna” (brak miejsca na zamontowanie regularnej budki)

Jeśli nastąpi jakieś zdarzenie i użytkownik ruchu drogowego nie będzie wiedział jak zareagować, dyspozytor może go próbować przywołać do niszy przy pomocy „koguta” podwieszonego pod oznaczeniem niszy sygnalizacyjnej SOS (rysunek powyżej).

Na koniec informacja, która w dzisiejszych czasach nie powinna nikogo zdziwić. Wszystkie rozmowy prowadzone za pomocą tej gorącej linii są nagrywane.

Monitoring sieci zasilającej

Patrząc na zdjęcie można pomyśleć, że jest to standardowa szafa zasilania. I rzeczywiście tak jest 🙂 .
W tunelu, ze względu na duże rozproszenie różnorakich szaf i skrzynek rozdzielczych, duży nacisk kładziony jest na monitoring osprzętu zasilającego.

Jeśli wyłącznik nadmiarowo-prądowy „spadnie”, zasilacz ulegnie uszkodzeniu, zostanie wykryte doziemienie (czyli połączenie przewodu fazowego z ziemią) itp. to dyspozytor będzie o tym poinformowany.

Na zdjęciu obok widoczne są również tzw. przekładniki prądowe (sześciany koloru czerwonego po lewej), które mierzą ilość prądu płynącego w poszczególnych obwodach i przekazują informację do systemu sterowania. Pomiar poboru prądu jest istotny nie tylko dla celów statystycznych, ale również jest używany do wykrywania spalonych żarówek w tunelu. Jeśli nagle pobór prądu przez obwód oświetleniowy zmniejszy się o określoną wartość, to z bardzo dużym prawdopodobieństwem można stwierdzić, że co najmniej jedna żarówka jest do wymiany.

Sieć ethernet

Jak na dzisiejsze czasy, wewnętrzna sieć ethernet w żadnym wypadku nie szokuje, ani długością, ani ilością elementów w nią wpiętych.

Jak na warunki przemysłowe jednak, ponad 300 węzłów (elementów, które posiadają adres IP) to dość sporo. Całość jest dodatkowo podzielona na 7 tzw. ringów światłowodowych, czyli zamkniętych pętli ethernetowych, dzięki którym np. uszkodzenie światłowodu w jednym miejscu, nie odcina elementów znajdujących się za uszkodzeniem (po prostu dla sygnału istnieje droga alternatywna).

Dodatkowym „urozmaiceniem” sieci jest komunikacja bezprzewodowa na wypadek takiego uszkodzenia ringu, że nie będzie połączenia z węzłem. Zdaje się, że jest to trochę przerost formy nad treścią, ale w taki sposób zostało to zaprojektowane.

Całość sieci ethernet jest monitorowana. Jeżeli nastąpi utrata komunikacji z dowolnym węzłem w sieci, system to zarejestruje i poinformuje dyspozytora.

System sterowania

System sterowania oparty jest oczywiście o sterowniki swobodnie programowalne (PLC). Sterowników w sumie jest 42 sztuki i rozmieszczone są na całej trasie.

W tunelu istnieją 2 sterowniki nadrzędne, pozostałe są to tzw. wyspy czyli podrzędne sterowniki.
Sterowniki nadrzędne muszą zebrać od pozostałych sterowników w sumie ok. 1500 sygnałów binarnych i 400 analogowych. Do tego dochodzą sygnały pobierane przy użyciu przemysłowych protokołów komunikacyjnych i sieci ethernet (z 5000 sygnałów się uzbiera).

Całość tych danych kotłuje się w sterowniku głównym, który podejmuje samodzielne decyzje, lub przekazuje je na ręce dyspozytora za pomocą systemu SCADA.

Sterowniki, podobnie jak sieć ethernet i zasilanie tunelu, są zdublowane. Nie można dopuścić do sytuacji (albo przynajmniej trzeba zminimalizować ryzyko), gdy większość lub wszystkie systemy sterowania, będą pozostawione samym sobie bez możliwości wysterowania, lub co gorsza przestaną w ogóle funkcjonować. W tym celu instaluje się tzw. sterownik redundantny, który po prostu czeka.
Czeka, aż główna jednostka ulegnie uszkodzeniu, utraci zasilanie, przestanie z jakiegoś powodu funkcjonować prawidłowo. Wtedy przejmuje rolę nadrzędną i tym samym sterowanie systemami i elementami w tunelu.

System SCADA

System SCADA pełni następujące funkcje:

• Zbieranie i wyświetlanie w przyjazny dla dyspozytora sposób sygnałów zebranych z wszystkich systemów należących do projektu tunelu, w tym:
  • Znaków zmiennej treści
  • Oświetlenia
  • Wentylacji
  • Systemu Ppoż
  • Czujników pomiarowych
  • Kamer klasycznych i wideodetekcji
  • Interkomów, radia i nagłośnienia
  • Diagnostyki zasilania
  • Diagnostyki sieci komunikacji
• Sterowanie wybranymi przez dyspozytora elementami (znakami, wentylatorami, oświetleniem, itp.)
• Generowanie raportów
• Wyświetlanie i obsługa alarmów, awarii urządzeń
• Zapisywanie danych historycznych i wyświetlanie ich w formie wykresów

Dzięki temu systemowi, dyspozytor widzi jak na dłoni np. stan każdego znaku zmiennej treści i diagnostykę jego działania, w którym miejscu wystąpił pożar, który czujnik zadziałał, które drzwi zostały otwarte, skąd została wyciągnięta gaśnica, z którego telefonu ktoś próbuje się dodzwonić itd.

System SCADA w przypadku tunelu drogowego to przede wszystkim możliwość wywołania określonych procedur i planów ruchu drogowego. Za pomocą jednego przycisku w tej aplikacji, można np. zamknąć tunel, co wiąże się ze zmianą wyświetlanego komunikatu w praktycznie wszystkich, wspomnianych we wcześniejszym rozdziale, znaków zmiennej treści w ciągu 1-2 sekund.  SCADA jako pośrednik pomiędzy człowiekiem a bezdusznym systemem sterowania, pomaga dyspozytorowi w podejmowaniu decyzji i automatyzuje je, co jest szczególnie istotne w stresowych, nieprzewidzianych sytuacjach.

The End

Cieszę się, że dotarłeś do końca wycieczki 🙂 . Mam nadzieję, że ocenisz ją jako ciekawą i kształcącą.

Jeśli będziesz mieć dodatkowe pytania odnośnie funkcjonowania tunelów drogowych, odezwij się w komentarzu, a ja, jeśli tylko będę miał wiedzę i nie będzie to informacja zastrzeżona, z pewnością odpowiem.