Γράφει ο Clive Kessell
Όποιος έχει ταξιδέψει τους σιδηροδρόμους της Ελβετίας θα γνωρίζει ότι οι σήραγγες αφθονούν στις αλπικές περιοχές. Οι περισσότεροι χρονολογούνται από τα τέλη του 1800 ή στις αρχές του 1900 και ήταν θαυμάσια επιτεύγματα της μηχανικής για εκείνη την χρονική περίοδο. Παρέχονταν πρωτίστως σε δρομολόγια βορρά-νότου που συνέδεαν τη χώρα κατά μήκος των Άλπεων, ήταν συχνά σπείρες μέσα στα βουνά προκειμένου να αποκτήσουν ύψος πριν από την τελική διασταύρωση κοντά στην κορυφή. Ως εκ τούτου, τα σιδηροδρομικά δρομολόγια ήταν περίεργα και οι χρόνοι ταξιδιού ήταν μακρύς.
Οι αρχές της Ελβετίας αποφάσισαν στις αρχές του εικοστού πρώτου αιώνα ότι απαιτείται ταχύτερη διέλευση των Άλπεων και ότι αυτό συνεπάγεται την κατασκευή νέων σηράγγων πολύ πιο βαθιά μέσα στα βουνά. Έτσι προέκυψαν τα έργα "Βασικής σήραγγας", τόσο για τη συντόμευση της διαδρομής όσο και για την επίτευξη πολύ υψηλότερων ταχυτήτων. Ξεκινώντας από τη σήραγγα Lötschberg μήκους 34,7 χλμ. Που ξεκίνησε το 2007, δημιουργήθηκε μια μεγαλύτερη πρόκληση με τη σήραγγα βάσης Gotthard που θα ήταν μεγαλύτερη και αναγκαία για τη μεταφορά υψηλών επιπέδων κυκλοφορίας.
Ένα άρθρο σχετικά με τα συστήματα ελέγχου και επικοινωνίας σε αυτή τη σήραγγα εμφανίστηκε στο τεύχος 146 (Δεκέμβριος 2016), λίγο πριν το άνοιγμα της σήραγγας, αλλά η διαχείριση των συνολικών εργασιών σήραγγας περιλαμβάνει πολύ περισσότερα από τον έλεγχο των κινήσεων των αμαξοστοιχιών. Ανεβαίνοντας από το Erstfeld στα βόρεια έως το Biasca στο νότο, είναι η μεγαλύτερη σιδηροδρομική σήραγγα στον κόσμο με μήκος 57 χιλιομέτρων και πρέπει να υπάρχουν προσεκτικές προσεγγίσεις για να εξασφαλιστούν οι καλύτερες δυνατές ρυθμίσεις ασφαλείας με διαδικασίες εκκένωσης που είναι κατάλληλες για σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης.
Η σύμβαση IRSE (Institution of Railway Signal Engineers) τον Μάιο του 2018 βασίστηκε αρχικά στο Λουγκάνο, από όπου δόθηκαν περιγραφές των τεχνολογιών και των επιτόπιων επισκέψεων στη σήραγγα. Το αποτέλεσμα ήταν μια συναρπαστική γνώση των παραγόντων που αποτελούν τη σύγχρονη διαχείριση σήραγγας.
Οι τρεις σημειακές σήραγγες της Ελβετίας.
Η κυκλοφορία σήραγγας βάσης Gotthard
Η διαδρομή από τη Ζυρίχη προς το Λουγκάνο είναι μέρος της κύριας εμπορικής αρτηρίας της βόρειας Ευρώπης, συμπεριλαμβανομένων των σημαντικών λιμένων της Αμβέρσας, του Ρότερνταμ και του Zeebrugge, μέσω της Ιταλίας και των κύριων βιομηχανικών κέντρων της. Η εξασφάλιση περισσότερης χωρητικότητας στη διαδρομή με μειωμένους χρόνους ταξιδιού έχει καταστεί ζωτικής σημασίας.
Η παλιά σήραγγα Gotthard, με τις κυκλικές και απότομες διαβάσεις της τόσο στη νότια όσο και στη βόρεια κατεύθυνση, είχε καταστεί εμπόδιο στην κυκλοφοριακή κίνηση, εξ ου και η ανάγκη κατασκευής και λειτουργίας της νέας σήραγγας.
Οι προδιαγραφές απαιτούσαν τη διαδρομή για έξι φορτηγά και δύο επιβατικές αμαξοστοιχίες κάθε ώρα προς κάθε κατεύθυνση, ταχύτητες για τις εμπορευματικές αμαξοστοιχίες 150 χλμ / ώρα και 250 χλμ / ώρα για επιβατικές αμαξοστοιχίες. Η επίτευξη αυτού του επιπέδου με το ETCS Επίπεδο 2 είναι σήμερα απλή και επομένως η παροχή αυτού του συστήματος με τον αντίστοιχο φορέα ραδιοσυχνοτήτων GSM-R υποστηρίζεται από τα αντίστοιχα καλώδια ακτινοβολίας.
Η οδήγηση των συρμών με τη μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα αποτελεί μέρος της δραστηριότητας σχεδιασμού της κυκλοφορίας, ώστε να είναι δυνατή η εισαγωγή πρόσθετων σιδηροδρομικών διαδρομών εάν χρειάζεται. Όχι μόνο τα τρένα είναι συχνότερα και ταχύτερα, αλλά και περισσότερο, επιτρέποντας τη μεταφορά μεγαλύτερων φορτίων.
Προσομοίωση πυρκαγιάς.
Διαχείριση της σήραγγας
Η σήραγγα βάσης Gotthard είναι στην πραγματικότητα δύο ενιαίες οπές γενναιόδωρων διαστάσεων που επιτρέπουν την πρόσβαση σε ένα διάδρομο στο επίπεδο της πόρτας της αμαξοστοιχίας για χρήση από το προσωπικό συντήρησης, καθώς και για το πλήρωμα αμαξοστοιχίας και τους επιβάτες σε περίπτωση που χρειάζεται εκκένωση. Δύο ενδιάμεσοι «Σταθμοί Ασφαλείας» στο ένα τρίτο και τα δύο τρίτα η απόσταση από τις πύλες παρέχεται σε τοποθεσίες γνωστές ως Sedrun και Faido. Αυτοί οι σιδηροδρομικοί διασταυρώσεις επιτρέπουν τη διέλευση των αμαξοστοιχιών από την αντίθετη σήραγγα, εάν απαιτείται μία μόνο γραμμή, η οποία είναι παρόμοια με τη σήραγγα της Μάγχης. Οι σταθμοί είναι, ωστόσο, πολύ περισσότερο από μια σιδηροδρομική μετάβαση.
Κάθε ένα έχει ξεχωριστή σήραγγα πρόσβασης βαρετή σε αυτό (περίπου 2 χλμ. Μήκος) από το εξωτερικό του βουνού, εξοπλισμένο με ένα ανεξάρτητο σύστημα εξαερισμού. Αυτό επιτρέπει την πρόσβαση (ή έξοδο) στη σήραγγα ανεξάρτητα από τις τελικές πύλες. Επιπλέον, διασταυρώσεις συνδέουν τις δύο τρέχουσες σήραγγες σε διαστήματα 325 μέτρων για να επιτρέπουν τη διαφυγή από τη μια σήραγγα στην άλλη σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, καθώς και την παροχή χώρου για εξοπλισμό στέγασης.
Ο μεγαλύτερος κίνδυνος είναι η πυρκαγιά τόσο σε επιβατηγά όσο και σε εμπορευματικά τρένα, ιδίως σε περίπτωση μεταφοράς επικίνδυνων εμπορευμάτων, ενώ οι σταθμοί ασφαλείας και οι διασυνοριακοί σταθμοί αποσκοπούν στην ασφαλή και όσο το δυνατόν ταχύτερη απομάκρυνση των ανθρώπων. Εντούτοις, τα μέτρα προφύλαξης από τη φωτιά εμπίπτουν πρώτα στις δραστηριότητες σχεδιασμού και περιλαμβάνουν:
Υψηλό επίπεδο αυτοματοποίησης όλων των συστημάτων σήραγγας, συμπεριλαμβανομένης της σηματοδότησης.
Ελαχιστοποίηση της ποσότητας του «ενεργού» εξοπλισμού στις σήραγγες, για τη σηματοδότηση υπάρχουν μόνο πακέτα και μετρητές αξόνων.
Εφεδρικά συστήματα τροφοδοσίας σε σχηματισμό δακτυλίων για την εξασφάλιση συνεχούς λειτουργίας του εξοπλισμού.
Τα εξελιγμένα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα που παρέχουν σταθερή και ραδιοφωνική επικοινωνία, τα οποία περιλαμβάνουν τόσο υπηρεσίες GSM-R όσο και δημόσιες υπηρεσίες 3G και 4G, όλα εξυπηρετούνται από ελαστικούς φορείς οπτικών ινών και IP, καθώς και καλώδιο ακτινοβολίας για τα διάφορα ραδιοσυστήματα.
Όλες οι αμαξοστοιχίες πρέπει να ελέγχονται πριν από την είσοδο στη σήραγγα.
Παρακολούθηση της ταχύτητας της αμαξοστοιχίας έναντι προγραμματισμένων και δυνατών
Διατήρηση καθορισμένης απόστασης μεταξύ των αμαξοστοιχιών.
Συγκέντρωση καπνού και καπνίσματος από περιοχές εκκένωσης.
Παροχή φορητών "θυρών" για σήραγγες, για να διαχωριστούν οι άνθρωποι από οποιοδήποτε περιστατικό και να ελαχιστοποιηθεί η μετατόπιση καπνού.
Η εκκένωση των επιβατικών αμαξοστοιχιών είναι η πιο δύσκολη, καθώς αυτό μπορεί να συμβεί προς οποιαδήποτε κατεύθυνση και μπορεί να συνεπάγεται την αναστροφή ενός τρένου. Τα σχέδια προβλέπουν μέγιστο χρόνο 90 λεπτών για να ολοκληρωθεί η εκκένωση, επομένως πρέπει να σχεδιασθεί περίφραξη της πυρκαγιάς γύρω από αυτόν τον στόχο.
Οι πύλες της σήραγγας Ceneri στο Camorino.
Έλεγχος σήραγγας και διαχείριση κυκλοφορίας
Η ανθεκτικότητα του εξοπλισμού είναι το κλειδί για τη συνεχή λειτουργία και τη διαχείριση της ασφάλειας. Το κύριο κέντρο ελέγχου για τη σήραγγα Gotthard βρίσκεται στο Biasca, κοντά στη νότια πύλη και είναι ένα σύγχρονο ασφαλές κτίριο. Παρόμοιο κέντρο υπάρχει στη βόρεια πύλη, για να εξασφαλιστεί το κατάλληλο επίπεδο πλεονασμού.
Ο πάγκος λειτουργίας μοιάζει με τους περισσότερους, με την πληθώρα των οθονών απεικόνισης, αλλά εστιάζονται κυρίως στην παρακολούθηση και τον έλεγχο των διαφόρων ηλεκτρικών και ηλεκτρομηχανολογικών συστημάτων σήραγγας, κυρίως εξαερισμού, ισχύος, φωτισμού και επικοινωνίας, καθώς και την παροχή των απαραίτητων πληροφοριών συντήρηση αυτών των συστημάτων.
Η «Ασφάλεια σήραγγας» βρίσκεται πάνω από τα κανονικά συστήματα εντολών και επικοινωνιών που απαιτούνται για τη λειτουργία μιας σιδηροδρομικής γραμμής και είναι διαρθρωμένη σε μια πολυεπίπεδη προσέγγιση, η οποία μπορεί να ανιχνεύσει άμεσα τα υποσυστήματα, εάν χρειαστεί. Στο υψηλότερο επίπεδο υπάρχει ένα Σύστημα Επείγουσας Ανάγκης, το οποίο θα τεθεί σε λειτουργία αν συμβεί κάποιο περιστατικό όταν θα γίνει το εργαλείο του κυβερνήτη των συμβάντων σε τέτοιες περιπτώσεις. Περιττό να πούμε ότι το κέντρο ελέγχου στελεχώνεται σε 24ωρη βάση.
Η διαχείριση της κυκλοφορίας βρίσκεται δίπλα στη σηματοδότηση του ETCS (κέντρα διασυνδέσεων και ραδιοκατασκευών) και παρέχει ένα πρόσθετο σύνολο κανόνων που εμποδίζουν τον υπεύθυνο σηματοδότησης να αναλάβει δράση που θα έβλαπτε τις απαιτήσεις ασφάλειας της σήραγγας για κινήσεις αμαξοστοιχιών.
Μια πρόσθετη διεπαφή γνωστή ως TAG κάθεται μεταξύ του TMS και του ελέγχου κίνησης σηματοδοσίας για να επιβλέπει συνεχώς την κυκλοφορία των τρένων. Αυτό έχει τη νοημοσύνη για να αναγνωρίσει ένα ακανόνιστο αναδυόμενο περιστατικό, ακολουθούμενο από μια ειδοποίηση προς τον χειριστή και τέλος να προτείνει μέτρα που πρέπει να ληφθούν για να αποφευχθεί οποιαδήποτε κλιμάκωση του προβλήματος. Η διαδικασία εστιάζεται στην: πρόληψη -> έγκαιρη ανίχνευση -> περιορισμό κινδύνου -> διαχείριση συμβάντων -> επιστροφή στο φυσιολογικό. Αυτό ακούγεται καλό, αλλά αναγνωρίζεται ότι η ακριβής πηγή ενός προβλήματος δεν είναι πάντοτε γνωστή. Ένα παράδειγμα θα ήταν η κίνηση της αμαξοστοιχίας με βραδύτερη ταχύτητα από την αναμενόμενη, η οποία μπορεί ή όχι να υποδεικνύει ένα πιθανό πρόβλημα.
Έλεγχος της σήραγγας βάσης Gotthard στο Biasca.
Σύστημα παρακολούθησης αμαξοστοιχίας Wayside (WTMS)
Έχει αναφερθεί ο έλεγχος των αμαξοστοιχιών προτού εισέλθουν στη σήραγγα για οποιεσδήποτε επικίνδυνες συνθήκες και να υπάρξει κατάλληλη παρέμβαση. Αυτό δεν είναι τόσο επαχθές όσο ακούγεται. Η διαδικασία έχει διαρκέσει 10 χρόνια για να αναπτυχθεί και δεν είναι μόνο για τη σήραγγα Gotthard αλλά είναι (ή θα είναι) εγκατεστημένη σε όλες τις τοποθεσίες σηράγγων βάσης. Το ένα στο Erstfeld, στη βόρεια πλευρά της σήραγγας Gotthard, είναι τυπικό.
Οι έλεγχοι πραγματοποιούνται με ταχύτητα γραμμής έως 250 km / h για επιβατικές αμαξοστοιχίες και περίπου 10.000 τεμάχια τροχαίου υλικού περνούν καθημερινά το σύστημα παρακολούθησης με αποτέλεσμα 25.000 μετρήσεις από τις οποίες συνήθως παράγονται 25 συναγερμοί. Το σύστημα ελέγχει:
Θερμά κιβώτια άξονα.
Έλεγχοι φορτίου τροχών, συμπεριλαμβανομένων τυχόν υπερφόρτωσης άξονα.
Ανίχνευση φωτιάς και εκρηκτικών αερίων.
Προφίλ αμαξοστοιχίας και ανίχνευση κεραίας, αναζητώντας φορτία εκτός του εύρους ή χαλαρή επένδυση.
Εξοπλισμός ολίσθησης;
RFID - αναγνώριση ραδιοσυχνοτήτων.
Πολλές από αυτές τις δοκιμές περιλαμβάνουν ιδιόκτητο εξοπλισμό που είναι διαθέσιμος εδώ και χρόνια, όπως ανιχνευτές θερμού κιβωτίου ταχυτήτων, οι οποίοι έχουν τέσσερις αισθητήρες, δύο έξω από την τρέχουσα και δύο μέσα.
Άλλοι είναι λιγότερο συνηθισμένοι. Οι μετρητές τάσης που είναι προσαρτημένοι στη σιδηροτροχιά θα ανιχνεύουν τα επίπεδα τροχών και τα κακά φορτωμένα βαγόνια. Οι τρισδιάστατες εικόνες που τραβήχτηκαν από την αμαξοστοιχία θα εξακριβώσουν τυχόν παρεμπόδιση των μετρητών, οι οποίες κωδικοποιούνται ερυθρά = σοβαρή και η αμαξοστοιχία να σταματήσει αμέσως και πράσινη = ασφαλής να προχωρήσει αλλά να εξετάσει την αμαξοστοιχία όταν σταματήσει. Στην ιδανική περίπτωση, οι έλεγχοι θα πρέπει να γίνονται αρκετά μακριά από τις πύλες για να σταματήσει η αμαξοστοιχία πριν εισέλθει στη σήραγγα
Εάν υπάρχει συναγερμός, παράγεται μια ανάλυση της κατάστασης για να προσδιοριστεί η σοβαρότητα της κατάστασης και αποστέλλεται ένα μήνυμα στην αμαξοστοιχία μέσω του ραδιοφώνου GSM-R. Ο χειριστής του κέντρου ελέγχου θα αποφασίσει εάν θα σταματήσει η αμαξοστοιχία, θα του δώσει οδηγίες να μειώσει την ταχύτητα ή να μην προβεί σε καμία ενέργεια. Οποιαδήποτε απαίτηση για τη μείωση της ταχύτητας θα πρέπει να συνιστάται πριν από την είσοδο της αμαξοστοιχίας στη σήραγγα, κάτι που γίνεται τόσο με προφορικό μήνυμα όσο και με αλλαγή της Αρχής Κινήσεως ETCS. Εάν η αμαξοστοιχία έχει εισέλθει στη σήραγγα με ανυψωμένο συναγερμό, τότε το κύριο μέλημα είναι να διατηρηθεί η κίνηση της αμαξοστοιχίας με μειωμένη ταχύτητα έτσι ώστε να εξέρχεται από τη σήραγγα.
Το ίδιο το σύστημα συναγερμού πρέπει να είναι αξιόπιστο, με το 97% επί του παρόντος να επιτυγχάνεται και με απόκριση υψηλής προτεραιότητας για τη διόρθωση τυχόν βλάβης. Η SBB έχει σχεδιάσει και κατασκευάσει τον εξοπλισμό WTMS εσωτερικά χρησιμοποιώντας εμπορικό εξοπλισμό για τα διάφορα εξαρτήματα.
Το οδογέφυρο της οδού Camorino Ceneri
Ολοκλήρωση της διαδρομής - τη σήραγγα βάσης Ceneri
Η οροσειρά Gotthard δεν είναι η μόνη αλπική σειρά στη διαδρομή Ζυρίχη - Λουγκάνο. Υπάρχει επίσης το Monte Ceneri στα νότια του Gotthard, όπου η σιδηροδρομική γραμμή διαθέτει επίσης σήραγγα μεγάλου υψομέτρου με διαδρομές προσέγγισης περιορισμένης ταχύτητας. Όχι τόσο δραματικό ούτε κυκλικό ως η παλιά διαδρομή Gotthard, είναι ωστόσο ένας περιορισμός και η κατασκευή μιας νέας σήραγγας βάσης Ceneri βρίσκεται σε καλό δρόμο. Αυτά θα είναι δύο 16 χλμ. Ενιαίας διάτρησης, ένα «Σταθμό Ασφάλειας» στο μέσο, το τελευταίο δεν περιλαμβάνει σιδηροδρομικό διασταύρωση και τακτικές διασταυρώσεις μεταξύ των δύο σηράγγων λειτουργίας.
Το "διάσπαση" της σήραγγας επιτεύχθηκε το 2016 και οι εργασίες προχωρούν για τον εξοπλισμό των σηράγγων με την τροχιά, τα τροφοδοτικά, την αλυσοειδή αλυσίδα, τα συστήματα τηλεπικοινωνιών και ασφάλειας, συμπεριλαμβανομένης της σηματοδότησης ETCS. Οι εργασίες εγκατάστασης θα ολοκληρωθούν έως τα μέσα του 2019, επιτρέποντας τη διεξαγωγή αυστηρών δοκιμών κατά τη διάρκεια του 2020 με άνοιγμα στο τέλος του έτους.
Το έργο είναι κάτι περισσότερο από τη νέα σήραγγα - οι διαδρομές νέας προσέγγισης και από τις δύο πλευρές απαιτούσαν την κατασκευή εντυπωσιακών τσιμεντοειδών οδογέφυρων, μεγάλων επιχειρήσεων από μόνα τους. Μόλις ολοκληρωθεί, θα είναι δυνατή μια διαδρομή 3 ωρών από τη Ζυρίχη στο Μιλάνο, καθώς και σημαντική αύξηση της χωρητικότητας.
Συνοπτικά, πρέπει να δοθεί συγχαρητήρια στις ελβετικές σιδηροδρομικές και κυβερνητικές αρχές για την κατοχή του οράματος, της δέσμευσης και της αποφασιστικότητας να καταλήξουν σε αυτά τα έργα. Θα πραγματοποιηθούν συγκρίσεις με τη σήραγγα της Μάγχης, όπου οι διαδικασίες ασφάλειας θα πρέπει επίσης να είναι αυστηρές. Η σήραγγα κάτω από ένα βουνό δεν απαιτεί την παροχή σήραγγας εξυπηρέτησης αλλά οι ενδιάμεσοι «σταθμοί ασφαλείας» εκπληρώνουν παρόμοιο ρόλο.
*Clive Kessell Πτυχίο CEng FIET FIRSE
Ο Clive Kessell εντάχθηκε στο British Rail ως πτυχιούχος μηχανικών το 1961 και αποφοίτησε μέσω ενός λεπτού μαθήματος σάντουιτς στην Ηλεκτρολογία από το City University του Λονδίνου. Έχει συμμετάσχει σε σιδηροδρομικές τηλεπικοινωνίες και σηματοδότηση για όλη του την επαγγελματική ζωή. Έκανε τις τηλεπικοινωνίες την πρωταρχική του εμπειρία και έγινε υπεύθυνος για την εκτόξευση του Cab Secure Radio και του Εθνικού Ραδιοφωνικού Δικτύου κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1970. Έγινε Μηχανικός Τηλεπικοινωνιών για τη Νότια Περιφέρεια το 1979 και για το σύνολο του BR το 1984.
Διορίστηκε Διευθυντής Μηχανικών του BR Τηλεπικοινωνιών το 1990, Clive μετακόμισε στο Racal το 1995 με την ιδιωτικοποίηση και έγινε Διευθυντής, Μηχανική Υπηρεσίες για Racal Fieldforce το 1999. Έφυγε από την ένταξη της απασχόλησης το 2001, αλλά εξακολουθεί να προσφέρει συμβουλευτικές υπηρεσίες στον κλάδο των σιδηροδρόμων μέσω Centuria Comrail Ltd.
Ο Clive ασχολήθηκε επίσης σε μεγάλο βαθμό με διάφορους φορείς της βιομηχανίας των σιδηροδρόμων. Διετέλεσε Πρόεδρος του Ινστιτούτου Μηχανικών Σιδηροδρόμων (IRSE) το 1999/2000 και πρόεδρος του Φόρουμ Μηχανικών Σιδηροδρόμων (REF) από το 2003 έως το 2007. Συνεχίζει ως μέλος της Διεθνούς Τεχνικής Επιτροπής IRSE και είναι επίσης Liveryman του Λατρευτική Εταιρεία Τεχνολόγων Πληροφορικής.
Ένας εξειδικευμένος μηχανικός, ο Clive παρουσίασε πολλά τεχνικά έγγραφα τα τελευταία 30 χρόνια και η μεγάλη του εμπειρία του επέτρεψε να γράψει για ένα ευρύ φάσμα θεμάτων για το Rail Engineer από το 2007.
Πηγή: railengineer.uk
