Referenzbericht Verkehr & Transport

Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Gotthard-Basistunnel – Der längste
Eisenbahntunnel der Welt
Der Gotthard-Basistunnel in der Schweiz ist ein im Bau befindlicher
Eisenbahntunnel. Er verbindet Erstfeld im Urner Talboden mit Bodio bei Biasca im
Kanton Tessin. Nach seiner Fertigstellung wird er mit 57 km (Weströhre: 56 978 m,
Oströhre: 57 091 m) der längste Eisenbahntunnel der Welt sein. Mit allen Querund Verbindungsstollen werden insgesamt 153,5 km Tunnelstrecke angelegt.
Beide Röhren erhalten je ein durchgängiges Gleis.
Im Personenverkehr soll der Gotthard-Basistunnel in Verbindung mit dem
Ceneri-Basistunnel die Fahrzeit Zürich–Mailand um ca. eine Stunde verkürzen
(von 3 h 40 min auf ca. 2 h 40 min).
Insgesamt arbeiten 2200 Unternehmen am Gotthard-Basistunnel. Das Projekt ist
dem Zeitplan sogar etwas voraus – Die feierliche Eröffnung ist für den 1. Juni
2016 geplant. Der fahrplanmäßige Betrieb soll zum 11. Dezember 2016
aufgenommen werden.
Beim Bau des Gotthard-Basistunnels ist der WinCC OA Partner jm systems mit
umfangreichen Leistungen und Hardwareinstallationen in zahlreichen
Gewerken eingebunden. In insgesamt elf Teilprojekten werden neun
redundante Kopfrechnersysteme und fünfzehn unterlagerte Gruppenrechner
eingesetzt, die alle auf dem SCADA-System SIMATIC WInCC Open Architecture
(WinCC OA) basieren.
400 Scalance-Router S602 und 800 Scalance-Switches XB005/008
strukturieren das Ethernet-Netzwerk, worüber die ET200S-Peripheriemodule
angesteuert werden. Lokale Aufgaben werden durch eine SIMATIC S7-300
gesteuert. In der Bauphase überwachten rund 200 ET200S die Mittel- und
Niederspannungsschaltanlagen. Im definitiven Ausbau wurden die Anbindung
von Niederspannungsanlagen, Lasttransfermodulen, NoBreak-Anlagen,
Beleuchtung und Fluchtwegsignalisierung über 400 SIMATIC S7-Steuerungen
(ET200S)
installiert.
Hundert
weitere
Steuerungen
binden
die
Mittelspannungsschutzgeräte mit SIPLUS RIC ein. 2500 Interface-Module
(IM151-3) werden für diverse Remote-I/O‘s genutzt.
Mit der Bahn- und Tunnelleittechnik (TCC) kommuniziert das System über OPC
UA, mit dem Elektrizitätswerk über IEC60870-5-101/104 und mit den
Schutzgeräten auf der Mittelspannungsebene mit IEC60870-5-103/104. Die
Lasttransfermodule, die bei einem Stromausfall automatisch auf ein Ersatznetz
umschalten, werden über SNMP eingebunden, die Notstromdiesel über
Modbus TCP.
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Das Megaprojekt wurde in folgende Teilprojekte aufgeteilt:
• Stromversorgung 50 Hz (LP 44)
• Hebeeinrichtung (Los D)
• Bahntechnikgebäude Bodio (HTRB)
• Spurwechseltore (Los B3)
• Nothaltestellentüren (Los A)
• Querschlagtüren (Los A)
• Abschlusstore (Los B7)
• Türen und Tore (Los E)
• Einbaulüftung / Einbaukühlung (LP 21)
• Baustromversorgung (LP 22)
• Betriebslüftung (Los C)
• Kleinwasserkraftwerk Sedrun (Los K)
Endkunde
AlpTransit Gotthard AG
Die AlpTransit Gotthard AG ist Bauherrin der neuen Eisenbahn-Alpentransversale
Achse Gotthard mit den Basistunnels am Gotthard und Ceneri. 1998 gegründet,
beschäftigt die Tochtergesellschaft der SBB (Schweizerische Bundesbahnen) heute
am Hauptsitz in Luzern und an den Außenstellen in Altdorf, Sedrun, Faido und
Bellinzona rund 160 Mitarbeiter.
Systemintegrator
jm systems GmbH
jm systems Ist WinCC OA Premium Solution Partner in der Schweiz und sein
Hauptgeschäftsbereich besteht in der kundenspezifischen, objektorientierten
Planung, Programmierung und Inbetriebnahme von gebäudetechnischen und
industriellen Automatisierungssystemen. Hierzu zählen neben
klimatisierungstechnischen Steuerungs- und Regelungsanwendungen auch die
Integration von Fremdsystemen und -gewerken zur einheitlichen Bedienung
durch den Betreiber. Hinzu kommen eine Vielzahl von speziellen
Anwendungen, wie z.B. automatische Beleuchtungssteuerung,
Prüfstandsteuerung oder Zutrittskontrollsysteme.
Realisierungszeitraum
2008 – bis dato
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Technische Daten
Komplette Stromversorgung 50 Hz (LP 44)
Das Leitsystem besteht aus einem redundanten Hot-Standby Serversystem
WinCC OA mit mehr als 60.000 Datenpunkten, mit zwei räumlich getrennten
Kopfrechnern und 14 unterlagerten Gruppenrechnern sowie einem
Ersatzgruppenrechner, der die Funktion jedes beliebigen Gruppenrechners
ohne Betriebsunterbrechung garantiert.
Die PC-Systeme besitzen eine hohe Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit durch
redundante Netzteile, RAID5-Festplattensystem, redundante Gehäuselüftung,
redundante Netzwerkanbindung/Teaming sowie einer Einbindung in die Zentrale
IT.
Das System wurde styleguide-konform zum übergeordneten Tunnelleitsystem und
den Leitsystem-Standards der SBB (Schweizerische Bundesbahnen) erstellt. Dieses
System ist für den Normal-, Erhaltungs-, Ereignis-, Dauer- und Testbetrieb aller
Mittel- und Niederspannungsanlagen, NoBreak-Anlagen, Beleuchtungen,
Überwachung und Klimatisierung der Schaltschränke sowie
Fluchtwegsignalisierungen zuständig.
Mehr als 400 SIMATIC S7- Steuerungen sorgen für die Anbindung der
notwendigen Hardware. Weitere 100 SIMATIC S7-Steuerungen sind für die
Anbindung der Mittelspannungsschutzgeräte mit SIPLUS RIC, 2500 InterfaceModule für Remote I/O, 450 lokale HMI, 400 Scalance S602, sowie 800 Scalance
XB005/008 Switches zuständig.
Kommunikation:
• Tunnelleittechnik, Bahnleittechnik, an deren Kopfrechner und Unterstützung der
Tunnelreflexe angebunden über OPC UA AC
• Elektrizitätswerken Altdorf, Sedrun und AET angebunden über IEC 60870-5101/104
• Mittelspannung angebunden über IEC 60870-5-103/104
• Lasttransfer-Module angebunden über SNMP
• NoBreak Anlage angebunden über ModbusTCP
• Dezentrale I/O’s angebunden über Ethernet-(TCP/IP) und ProfiNet
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Einbaulüftung / Einbaukühlung (LP 21)
Das Leitsystem besteht aus einem redundanten Kopfrechner-System WinCC OA
mit zwei räumlich getrennten Serverstationen und mehr als 40.000
Datenpunkten.
Angebunden sind:
• 8 große Lüfterstationen
• 92 Wetterkühlmaschinen deren Standorte und Anbindungen nach Bedarf
kontinuierlich geändert werden
• 2 Rückkühlwerke und Kühlwasserregelung
• 4 große Spurwechseltore
• 4 Bahntunneltore
• 374 Querschlagstüren
• 100 Querschlagslüftungen
• Zahlreiche Schleusen, Wetterwände, Türen und Klappen
• Baustromversorgung LP 22
Die vollautomatische Steuerung der Lüftung im Ereignisfall (Brandfall) war
zwingende Bedingung der SUVA für den Betrieb der Baustelle.
Egal in welchem Bereich des Tunnels ein Ereignisfall eintritt, wird die gesamte
Belüftung vollautomatisch durch geeignete Zuschaltung und Drehrichtung der
Ventilatoren und angepasste Stellung vorhandener Tore, Türen, Luftschleusen und
Klappen gesteuert. So wird durch individuelle Luftüberdruckregelung in nicht
betroffenen Bereichen ein Ausbreiten gefährlicher Gase verhindert.
Hebeeinrichtung (Los D)
In der Multifunktionsstelle Sedrun gibt es ein überwachtes Hebe/Liftsystem durch
einen 800m tiefen Schacht an die Oberfläche. Es besteht aus einem redundanten
Kopfrechner mit WinCC OA mit ca. 200 S7-Datenpunkte und ist an das
übergeordnete Tunnelleitsystem angebunden.
Baustromversorgung (LP 22)
Integration und Visualisierung aller LP22 Anlagen im Leitsystem von LP21 sowie
Überwachung von mehr als 200 SIMATIC ET200S für die Steuerung und
Überwachung aller Mittelspannungs- und Niederspannungsanlagen (ca. 200 USVAnlagen und UV-Verteilungen in Querschlägen und Nebenstollen).
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Bahntechnikgebäude Bodio (Haustechnische Räume Bodio)
Die Gebäudeleittechnik im Bahntechnikgebäude in Bodio wurde mit einem
redundanten Kopfrechner mit WinCC OA mit ca. 200 BACnet-Datenpunkten als
BACnet-Gateway an das übergeordnete Tunnelleitsystem angebunden.
Betriebslüftung (Los C) + Kleinwasserkraftwerk Sedrun (Los K)
Für die Betriebslüftung und das Kleinwasserkraftwerk in Sedrun wurde eine
Klimaüberwachung für druckfeste Schaltschränke realisiert.
Querschlagtüren (Los A)
Jeder Querschlag dichtet mit zwei gesteuerten Türen die beiden Tunnelröhren
luftdicht gegeneinander ab. Würde jemand im falschen Moment eine der
Schiebetüren öffnen, würde er vom Luftdruck auf das gegenüberliegende
Gleisbett geblasen. Öffnet sich eine Türe, stoppt dies den Zugbetrieb
umgehend.
Das Leitsystem besteht aus redundanten Kopfrechnern mit WinCC OA mit ca.
7.000 Modbus TCP-Datenpunkten. Das System ist an das übergeordnete
Tunnelleitsystem und auch temporär an das Leitsystem LP21 angebunden.
Abschlusstore (Los B7)
Die druckbelasteten Abschlusstore in den Seitenstollen werden ebenfalls
überwacht, da sie für die Lüftungsziele relevant sind.
Das Leitsystem besteht aus redundanten Kopfrechnern mit WinCC OA mit ca. 300
Modbus TCP / S7-Datenpunkten und ist an das übergeordnete Tunnelleitsystem
angebunden.
Spurwechseltore (Los B3)
In den Multifunktionsstellen in Sedrun und Faido gibt es insgesamt vier große
Spurwechseltore, die über acht hochverfügbare redundante SIMATIC S7-400
Steuerungen gesteuert werden. Je Torflügel wird eine Steuerung verwendet.
Das Leitsystem besteht aus redundanten Kopfrechnern mit WinCC OA mit ca.
1.000 S7-Datenpunkten. Das System ist an das übergeordnete Tunnelleitsystem
und auch temporär an das Leitsystem LP21 angebunden.
Türen und Tore (Los E)
Die Türen, Tore und Schleusen werden ebenfalls überwacht, da sie für die
Lüftungsziele relevant sind.
Das Leitsystem besteht aus redundanten Kopfrechnern mit WinCC OA mit ca.
1.000 Modbus TCP / S7-Datenpunkten und ist an das übergeordnete
Tunnelleitsystem angebunden.
Nothaltestellentüren (Los A)
In den Multifunktionsstellen gibt es je zwei Nothaltestellenbereiche mit
gesteuerten Türen als Fluchtwege und für Lüftungsstrategien.
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Das Leitsystem besteht aus redundanten Kopfrechnern mit WinCC OA mit ca. 850
Modbus TCP-Datenpunkten. Das System ist an das übergeordnete Tunnelleitsystem
und auch temporär an das Leitsystem LP21 angebunden.
Besondere Merkmale
Lange vor dem Einbau der eigentlichen Leittechnik für den Tunnel realisierte jm
systems ein temporäres Leitsystem für die Belüftung und die Energieverteilung in
der Bauphase. Das Gestein in dieser Tiefe würde die Luft auf 50°C erhitzen.
Ventilatoren und sogenannte Wetterkühlmaschinen, groß dimensionierte
Klimaanlagen, kühlen die Luft auf ca. 30°C ab. Mittels gezielter Öffnung oder
Schließung von Toren, Schleusen oder Wetterwänden werden die Luftströme
bedarfsgerecht gelenkt.
Die gesamte Programmierung, sowohl der eingesetzten SPSen als auch der
Leitsysteme, erfolgt auf Basis einer gemeinsamen Datenbank. Das heißt, dass die
Steuerungsprogramme und die Leitsysteme eine gemeinsame Quelle haben.
Mittels selbstentwickelter Tools werden automatisiert die notwendigen
Programmbestandteile und Objekte, sowohl auf SPS, wie auch auf
Leitsystemebene, generiert. Ebenso werden aus dieser gemeinsamen Datenquelle
Arbeitsanweisungen erstellt und alle notwendigen Prüfverfahren und
Prüfdokumentationen generiert. Eine möglichst effiziente und fehlerfreie
Erstellung und Inbetriebnahme der Anlagen und Systeme ist dabei das angestrebte
Ziel.
Alle Lose setzen immer auf dem gleichen Standard-Projekt auf. In diesem
Standard-Projekt sind alle grundsätzlichen technischen Anforderungen realisiert
und implementiert. Lediglich die losspezifischen individuellen Anforderungen
werden getrennt von anderen Losen entwickelt.
Durch eine von jm systems entwickelte Lösung, einer Kombination aus SingleSign-On und Trusted Domains, ist es möglich, dass definierte Nutzer aus dem Netz
der SBB, bei Bedarf direkt bis auf die Anlagen des GBT durchgreifen können, ohne
sich nochmals gesondert zu legitimieren.
Ein weiteres Merkmal ist eine von jm systems entwickelte Lösung zur SMSBenachrichtigung, die sich eng an den Bedürfnissen des Betreibers orientiert.
Vorteile / Nutzen
Die übergeordnete Tunnelleittechnik und die gesamte schweizweite Überwachung
der SBB Anlagen wurden ebenfalls mit WinCC OA realisiert. Da die SBB späterer
Betreiber des Tunnels ist, war es naheliegend, ein System auszuwählen, was in
Handhabung und Optik bei der SBB bekannt ist. Somit war es möglich, dem
Kunden ein durchgängiges Look and Feel über alle Ebenen der Leittechnik zu
bieten. Notwendige Entwicklungen und Standards mussten so nicht für mehrere
Software-Produkte erarbeitet werden und jm systems wurde in die Erarbeitung des
projektspezifischen Styleguides, der für alle Lose gilt, eingebunden.
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Anlagenbilder
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Screenshots
Systemübersicht LP44
Übersicht WinCC OA System
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Tunnelübersicht LP44
Tunnelreflex Querbeziehungsübersicht LP44
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Übersicht Querschläge
Schaltschrank Querschlag
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Steuerung Rückkühlwerk Amsteg
Fluchtweg Faido
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Gebäudeübersicht LP44
Mittelspannung Übersicht LP44
siemens.de/wincc-open-architecture
Referenzbericht
Verkehr & Transport
Gotthard-Basistunnel
Nordabschnitt LP44
Niederspannung Querschlag
Quelle: Bilder Transtec Gotthard ©2015
siemens.de/wincc-open-architecture

Download Report