Referenzbericht Verkehr & Transport

Referenzbericht
Verkehr & Transport
HELiS – 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 Bundesland
Hessen wird diese anspruchsvolle Aufgabe durch die Disponenten der
Tunnelleitzentrale in Eschwege, im Auftrag von Hessen Mobil durchgeführt.
Der geplante Ausbau der hessischen Tunnellandschaft, insbesondere im
Zusammenhang mit dem Bau der A44, machte eine Neugestaltung der
Überwachungssysteme in der Zentrale notwendig. Der bisherige Ansatz, für
jeden Tunnel ein eigenes Softwaresystem für Überwachung und Steuerung
einzusetzen, sollte durch eine einzige, tunnelübergreifende Lösung ersetzt
werden, mit der letztendlich die Überwachung der über 30 bestehenden und
geplanten Tunnelbauwerke möglich sein soll. Die Geburtsstunde von HELiS
(Hessen Einheitliches Leitsystem für Straßentunnel).
Aufgrund
der
Erfahrungen
mit
den
bestehenden
Tunnelüberwachungssystemen wurden von Hessen Mobil zwei grundsätzliche
Ziele für die Planung und Erstellung der neuen Lösung festgelegt. Zum einen
sollte die Bedienung für das Überwachungspersonal vereinfacht werden. Zum
anderen sollte die Qualität der Softwarekomponenten im Bereich der
Tunnelautomatisierung prüfbar und damit sichergestellt werden.
In der Vergangenheit wurden die hessischen Tunnel von verschiedenen
Tunnelausrüstern jeweils mit eigenen Überwachungssystemen ausgestattet.
Bis zu einem bestimmten Punkt ist das zwar praktikabel, mit steigender Anzahl
der zu überwachenden Tunnel wird es für die Tunnel-Operatoren jedoch
schnell unübersichtlich und anfällig für Fehlbedienungen. Deshalb wird von
Hessen Mobil eine einheitliche, hochverfügbare Sicherheitstechnik für alle
Straßentunnel in Hessen eingesetzt und die bisherigen Insellösungen in der
Tunnelleitzentrale abgelöst.
Die große Herausforderung lag darin, dass die fertigen Einzellösungen für
verschiedene Tunnel für den Anwender im Tunnel und den Operator in der
Tunnelleitzentrale in der Visualisierung und Bedienung – „look and feel“ –
immer gleich sein sollen. Das Visualisierungssystem sollte neutral und so offen
gestaltet 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 dem
Hause Siemens. Das SCADA System SIMATIC WinCC Open Architecture (WinCC
OA) wird als grundsätzliche, einheitliche Systemlösung für die Leitsysteme in
allen Straßentunneln und der Tunnelleitzentrale in Hessen eingesetzt.
Knotenpunkt der Tunnelsicherheit in Hessen ist die Tunnelleitzentrale in
Eschwege. Eine bundesweit einmalige Einrichtung – Tunnelleitstelle,
Rettungsleitstelle und Gefahrenabwehrzentrum befinden sich hier unter
einem Dach. Rund um die Uhr werden von hier alle Sicherheitssysteme in den
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HELiS – Tunnelsicherheit auf höchstem Niveau
hessischen Straßentunneln überwacht. Mit einer 24-Stunden-Rufbereitschaft
der zuständigen Autobahn- und Straßenmeistereien sowie bei den
Tunnelausrüstern werden Störungen umgehend vor Ort beseitigt.
Im
Ernstfall
steuern
Mitarbeiter
der
Tunnelleitzentrale
das
Notfallmanagement: Mithilfe von HELiS wird innerhalb von Sekunden der
Tunnel gesperrt, Einsatzkräfte alarmiert und Verkehrsteilnehmer im Tunnel per
Verkehrsfunk und Lautsprecheranlage informiert. Videokameras aus den
Tunneln projizieren Bilder der Einsatzstelle auf eine 32 Quadratmeter große
Videowand in der Tunnelleitzentrale, die von den Mitarbeitern überwacht
wird.
Herzstück der Tunnelüberwachung ist die Automatisierungstechnik, während
sich das SCADA System auf die Visualisierung, Bedienung und Aufzeichnung
von
Zuständen
und
Ereignissen
beschränkt.
Aufgabe
der
Automatisierungstechnik mit SPS und den zugehörigen Peripheriegeräten ist,
sämtliche Signale aus den Gewerken des Tunnels zu erfassen, diese
aufzubereiten, auszuwerten und mittels festgelegten Programmen die
technischen Anlagen des Tunnels automatisch zu steuern.
Für Hessen Mobil steht hierbei die Sicherheit an erster Stelle; die
Automatisierungstechnik muss im Ernstfall die Verkehrsteilnehmer im Tunnel
vor Gefahren schützen. So muss beispielsweise ein detektierter Brand
zuverlässig und schnell von der SPS erfasst und verarbeitet werden. Innerhalb
kürzester Zeit müssen dann die erforderlichen Reaktionen – wie Tunnel
sperren, Brandlüftung starten, automatischen Durchsagen – erfolgen.
Siemens verzichtete bei der Tunnelautomation aufgrund der hohen
Sicherheitsanforderungen auf rechnergestützte Automatisierungslösungen
und setzte auf die bewährte redundante und hochverfügbare Steuerung
SIMATIC
S7-400-H.
Mit
diesem
Ansatz
ist
die
SiemensAutomatisierungstechnik im Tunnel einerseits unempfindlich gegenüber
Bedrohungen aus verschiedenen IP-Netzen, anderseits aufgrund der
deterministischen und zyklischen Programmbearbeitung echtzeitfähig und
unterbrechungsfrei.
Endkunde
Hessen Mobil Straßen- und Verkehrsmanagement
Systemintegrator
Siemens AG, Building Technologies, Region Ost Niederlassung Berlin, CoC
Tunnel
Realisierungszeitraum
2012 - 2014
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Technische Daten
Für die Visualisierung, Überwachung und Bedienung der Tunnel wurde SIMATIC
WinCC Open Architecture im Tunnel sowie in der Tunnelleitzentrale als
einheitliches Leitsystem eingesetzt.
Aktuell sind in die Tunnelleitzentrale in Eschwege folgende Tunnel in HELiS
eingebunden:
• 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 und
einem Back-up-System. Fällt einer der beiden Server aus, wird automatisch und
unterbrechungsfrei der zweite Server zum aktiven System und übernimmt
sämtliche Aufgaben des Leitsystems. Nach Wiederkehr des ausgefallenen Servers
erfolgt ein Abgleich aller Daten, die in der Zwischenzeit vom noch
funktionierenden Server erfasst wurden.
Dieses klar strukturierte Konzept garantiert den Operatoren auch bei Ausfall eines
Servers – egal ob im Tunnel oder in der Tunnelleitzentrale – die Tunnel und alle
Techniken 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. Aus
diesen Werten werden Minuten- und Stundenwerte gebildet und dauerhaft
archiviert. Ereignisse werden mit der zugehörigen Zeit archiviert. Um möglichst
schnelle und genaue Auswertungen der im System gespeicherten Ereignisse und
Messwerte zu gewährleisten, erfolgt eine Parallelarchivierung in die lokalen
Archiv-Datenbanken der Tunnel und in eine zentrale relationale Datenbank in der
Tunnelleitzentrale. Die Ablage an zwei Örtlichkeiten bietet eine höchstmögliche
Sicherheit vor dem Verlust von Daten. Fällt die Verbindung vom Tunnel zur
Tunnelleitzentrale aus, dann werden alle in der Zwischenzeit angefallenen Daten
nach Wiederkehr der Verbindung automatisch nacharchiviert.
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Schematischer Aufbau des SCADA Systems
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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 dafür
entwickelten API-Manager
• Akustische Alarmierung beim Auftreten von Gefahrenmeldungen
Vorteile / Nutzen
Die Anforderungen bei der Auswahl der passenden Basissoftware für die
Überwachungs- und Steuerungsebene (SCADA) sind im Tunnelbereich sehr
hoch. Zum einen muss eine entsprechende Verfügbarkeit der
Überwachungsfunktion gegeben sein, und zusätzlich ist eine hohe
Skalierbarkeit für den geplanten Ausbau der Tunnellandschaft erforderlich.
Letztlich muss das SCADA System auch eine entsprechende Flexibilität in der
Entwicklung und Programmierung der Oberflächen bieten, um eine moderne,
sicher bedienbare Anwendung bereitstellen zu können. All diese Punkte
konnten durch WinCC OA abgedeckt werden. Insbesondere die durchgängige
Redundanzfähigkeit, die hohe Skalierbarkeit und auch die guten Erfahrungen
aus anderen Tunnelprojekten mit diesem System, waren für Hessen Mobil die
Grundlagen für die Auswahl dieses SCADA Systems.
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Anlagenbilder
Screenshot Tunnel Schulberg – Betriebstechnik Betriebsgebäude West
Screenshot Tunnel Schulberg – Energie Notstromhauptverteilung
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Screenshot Tunnel Schulberg – Leittechnik Betriebsgebäude West
Screenshot Tunnel Schulberg – Lüftung Haupttunnel
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Screenshot Tunnel Schulberg – Löschwasser Betriebsgebäude West
Screenshot Tunnel Schulberg – Verkehr Haupttunnel
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Screenshot Tunnel Schulberg – Verkehr Vorfeld Portal Ost
Alarm- und Gefahrenabwehrpläne
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Monatsprotokoll Betriebsstunden Beleuchtung Tunnel Schulberg
Screenshot Tunnel Schulberg – Beleuchtung Haupttunnel
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Screenshot geografische Gesamtübersicht
Videobilder
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