Referenzbericht Verkehr & Transport2012 - 2014. siemens.de/wincc-open-architecture Referenzbericht Verkehr & Transport HELiS – Tunnelsicherheit auf höchstem Niveau Technische Daten

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ReferenzberichtVerkehr & TransportHELiS – Tunnelsicherheit auf höchstem Niveau

HELiS – Tunnelsicherheit auf höchstem Niveau

Für Straßentunnel mit einer Länge von mehr als 400 m schreiben die„Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln“ (RABT)eine ständige Überwachung durch ausgebildetes Personal vor. Im BundeslandHessen wird diese anspruchsvolle Aufgabe durch die Disponenten derTunnelleitzentrale in Eschwege, im Auftrag von Hessen Mobil durchgeführt.Der geplante Ausbau der hessischen Tunnellandschaft, insbesondere imZusammenhang mit dem Bau der A44, machte eine Neugestaltung derÜberwachungssysteme in der Zentrale notwendig. Der bisherige Ansatz, fürjeden Tunnel ein eigenes Softwaresystem für Überwachung und Steuerungeinzusetzen, sollte durch eine einzige, tunnelübergreifende Lösung ersetztwerden, mit der letztendlich die Überwachung der über 30 bestehenden undgeplanten Tunnelbauwerke möglich sein soll. Die Geburtsstunde von HELiS(Hessen Einheitliches Leitsystem für Straßentunnel).

Aufgrund der Erfahrungen mit den bestehendenTunnelüberwachungssystemen wurden von Hessen Mobil zwei grundsätzlicheZiele für die Planung und Erstellung der neuen Lösung festgelegt. Zum einensollte die Bedienung für das Überwachungspersonal vereinfacht werden. Zumanderen sollte die Qualität der Softwarekomponenten im Bereich derTunnelautomatisierung prüfbar und damit sichergestellt werden.

In der Vergangenheit wurden die hessischen Tunnel von verschiedenenTunnelausrüstern jeweils mit eigenen Überwachungssystemen ausgestattet.Bis zu einem bestimmten Punkt ist das zwar praktikabel, mit steigender Anzahlder zu überwachenden Tunnel wird es für die Tunnel-Operatoren jedochschnell unübersichtlich und anfällig für Fehlbedienungen. Deshalb wird vonHessen Mobil eine einheitliche, hochverfügbare Sicherheitstechnik für alleStraßentunnel in Hessen eingesetzt und die bisherigen Insellösungen in derTunnelleitzentrale abgelöst.

Die große Herausforderung lag darin, dass die fertigen Einzellösungen fürverschiedene Tunnel für den Anwender im Tunnel und den Operator in derTunnelleitzentrale in der Visualisierung und Bedienung – „look and feel“ –immer gleich sein sollen. Das Visualisierungssystem sollte neutral und so offengestaltet werden, dass jeder Tunnelausstatter auf dieser Basis in der Lage ist,seine auftragsbezogene Tunnellösung zu realisieren.

Das Leitsystem, das diese Anforderungen erfüllen kann, stammt aus demHause Siemens. Das SCADA System SIMATIC WinCC Open Architecture (WinCCOA) wird als grundsätzliche, einheitliche Systemlösung für die Leitsysteme inallen Straßentunneln und der Tunnelleitzentrale in Hessen eingesetzt.

Knotenpunkt der Tunnelsicherheit in Hessen ist die Tunnelleitzentrale inEschwege. Eine bundesweit einmalige Einrichtung – Tunnelleitstelle,Rettungsleitstelle und Gefahrenabwehrzentrum befinden sich hier untereinem Dach. Rund um die Uhr werden von hier alle Sicherheitssysteme in den



hessischen Straßentunneln überwacht. Mit einer 24-Stunden-Rufbereitschaftder zuständigen Autobahn- und Straßenmeistereien sowie bei denTunnelausrüstern werden Störungen umgehend vor Ort beseitigt.

Im Ernstfall steuern Mitarbeiter der Tunnelleitzentrale dasNotfallmanagement: Mithilfe von HELiS wird innerhalb von Sekunden derTunnel gesperrt, Einsatzkräfte alarmiert und Verkehrsteilnehmer im Tunnel perVerkehrsfunk und Lautsprecheranlage informiert. Videokameras aus denTunneln projizieren Bilder der Einsatzstelle auf eine 32 Quadratmeter großeVideowand in der Tunnelleitzentrale, die von den Mitarbeitern überwachtwird.

Herzstück der Tunnelüberwachung ist die Automatisierungstechnik, währendsich das SCADA System auf die Visualisierung, Bedienung und Aufzeichnungvon Zuständen und Ereignissen beschränkt. Aufgabe derAutomatisierungstechnik mit SPS und den zugehörigen Peripheriegeräten ist,sämtliche Signale aus den Gewerken des Tunnels zu erfassen, dieseaufzubereiten, auszuwerten und mittels festgelegten Programmen dietechnischen Anlagen des Tunnels automatisch zu steuern.

Für Hessen Mobil steht hierbei die Sicherheit an erster Stelle; dieAutomatisierungstechnik muss im Ernstfall die Verkehrsteilnehmer im Tunnelvor Gefahren schützen. So muss beispielsweise ein detektierter Brandzuverlässig und schnell von der SPS erfasst und verarbeitet werden. Innerhalbkürzester Zeit müssen dann die erforderlichen Reaktionen – wie Tunnelsperren, Brandlüftung starten, automatischen Durchsagen – erfolgen.

Siemens verzichtete bei der Tunnelautomation aufgrund der hohenSicherheitsanforderungen auf rechnergestützte Automatisierungslösungenund setzte auf die bewährte redundante und hochverfügbare SteuerungSIMATIC S7-400-H. Mit diesem Ansatz ist die Siemens-Automatisierungstechnik im Tunnel einerseits unempfindlich gegenüberBedrohungen aus verschiedenen IP-Netzen, anderseits aufgrund derdeterministischen und zyklischen Programmbearbeitung echtzeitfähig undunterbrechungsfrei.

EndkundeHessen Mobil Straßen- und Verkehrsmanagement

SystemintegratorSiemens AG, Building Technologies, Region Ost Niederlassung Berlin, CoCTunnel

Realisierungszeitraum2012 - 2014



Technische DatenFür die Visualisierung, Überwachung und Bedienung der Tunnel wurde SIMATICWinCC Open Architecture im Tunnel sowie in der Tunnelleitzentrale alseinheitliches Leitsystem eingesetzt.

Aktuell sind in die Tunnelleitzentrale in Eschwege folgende Tunnel in HELiSeingebunden:

• B27 Tunnel Schürzeberg mit ca. 3.000 I/O‘s

• BAB A44 Tunnel Schulberg mit ca. 10.000 I/O’s

• BAB A66 Tunnel Neuhof mit ca. 15.000 I/O’s

Das Leitsystem besteht aus zwei Servern sowie Clients für die Bedienstationen undeinem Back-up-System. Fällt einer der beiden Server aus, wird automatisch undunterbrechungsfrei der zweite Server zum aktiven System und übernimmtsämtliche Aufgaben des Leitsystems. Nach Wiederkehr des ausgefallenen Serverserfolgt ein Abgleich aller Daten, die in der Zwischenzeit vom nochfunktionierenden Server erfasst wurden.

Dieses klar strukturierte Konzept garantiert den Operatoren auch bei Ausfall einesServers – egal ob im Tunnel oder in der Tunnelleitzentrale – die Tunnel und alleTechniken ohne Einschränkungen beobachten und bedienen zu können.

Zur Sicherheit werden alle anfallenden Tunneldaten im System gespeichert.Messwerte werden sekündlich aufgezeichnet und für 24 Stunden archiviert. Ausdiesen Werten werden Minuten- und Stundenwerte gebildet und dauerhaftarchiviert. Ereignisse werden mit der zugehörigen Zeit archiviert. Um möglichstschnelle und genaue Auswertungen der im System gespeicherten Ereignisse undMesswerte zu gewährleisten, erfolgt eine Parallelarchivierung in die lokalenArchiv-Datenbanken der Tunnel und in eine zentrale relationale Datenbank in derTunnelleitzentrale. Die Ablage an zwei Örtlichkeiten bietet eine höchstmöglicheSicherheit vor dem Verlust von Daten. Fällt die Verbindung vom Tunnel zurTunnelleitzentrale aus, dann werden alle in der Zwischenzeit angefallenen Datennach Wiederkehr der Verbindung automatisch nacharchiviert.



Schematischer Aufbau des SCADA Systems



Besondere Merkmale• Einsatz von WinCC OA Subprojekten zur Standardisierung der Bedienoberflächen

• Redundant verteiltes System

• Parallele Archivierung in History Datenbank und zentraler Oracle Datenbank

• Excel Report zur Auswertung von Betriebsstunden und Energieverbrauch

• Anbindung der Videoserver (Protokoll: XML-Moris) über einen eigens dafürentwickelten API-Manager

• Akustische Alarmierung beim Auftreten von Gefahrenmeldungen

Vorteile / NutzenDie Anforderungen bei der Auswahl der passenden Basissoftware für dieÜberwachungs- und Steuerungsebene (SCADA) sind im Tunnelbereich sehrhoch. Zum einen muss eine entsprechende Verfügbarkeit derÜberwachungsfunktion gegeben sein, und zusätzlich ist eine hoheSkalierbarkeit für den geplanten Ausbau der Tunnellandschaft erforderlich.Letztlich muss das SCADA System auch eine entsprechende Flexibilität in derEntwicklung und Programmierung der Oberflächen bieten, um eine moderne,sicher bedienbare Anwendung bereitstellen zu können. All diese Punktekonnten durch WinCC OA abgedeckt werden. Insbesondere die durchgängigeRedundanzfähigkeit, die hohe Skalierbarkeit und auch die guten Erfahrungenaus anderen Tunnelprojekten mit diesem System, waren für Hessen Mobil dieGrundlagen für die Auswahl dieses SCADA Systems.



Anlagenbilder

Screenshot Tunnel Schulberg – Betriebstechnik Betriebsgebäude West

Screenshot Tunnel Schulberg – Energie Notstromhauptverteilung



Screenshot Tunnel Schulberg – Leittechnik Betriebsgebäude West

Screenshot Tunnel Schulberg – Lüftung Haupttunnel



Screenshot Tunnel Schulberg – Löschwasser Betriebsgebäude West

Screenshot Tunnel Schulberg – Verkehr Haupttunnel



Screenshot Tunnel Schulberg – Verkehr Vorfeld Portal Ost

Alarm- und Gefahrenabwehrpläne



Monatsprotokoll Betriebsstunden Beleuchtung Tunnel Schulberg

Screenshot Tunnel Schulberg – Beleuchtung Haupttunnel



Screenshot geografische Gesamtübersicht

Videobilder

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