Tunel Višňové – inteligentné technológie, ktoré tvoria komplexný systém
Dlho očakávaný tunel Višňové sa stal skutočnosťou a slúži verejnosti už viac ako štvrť roka. V skupine PPA CONTROLL sme hrdí na to, že sme mohli významnou mierou prispieť k jeho úspešnému dokončeniu a uvedeniu do prevádzky v skrátenom termíne pred Vianocami 2025. Práve tento termín dokonale preveril pripravenosť a spoľahlivosť nami nasadených technologických systémov v symbióze s profesionálnou obsluhou prevádzkovateľa a naším technickým dohľadom.
Tunel Višňové nie je len stavebným dielom. Je to komplexný technologický systém, ktorý musí byť dostupný 24 hodín denne, v každom počasí a v každej prevádzkovej situácii. Kompletné technologické vybavenie tunela, ktoré navrhla a realizovala naša spoločnosť, pracuje spoľahlivo a každým dňom prispieva k maximálnej miere bezpečnosti cestnej premávky v tomto úseku diaľnice D1.
Tunel Višňové je v podstate „podzemnou inteligentnou diaľnicou“, vybavenou najmodernejšími technológiami, ktoré navzájom kooperujú a navonok tvoria jeden funkčný organizmus. Jeho pripravenosť a plná funkčnosť sa preverovali vo finálnej fáze výstavby náročným testovaním a následne ich preveruje samotná prevádzka s verejnosťou.
Reálny život však okrem bežnej prevádzky tunela priniesol aj situácie
označované ako mimoriadne. Išlo napríklad o dopravnú nehodu viacerých vozidiel na výjazde z tunela smerom na Martin, výskyt zvierat v tuneli alebo často sa vyskytujúce nepriaznivé poveternostné podmienky v blízkom okolí tunela.
Zodpovedne však môžeme konštatovať, že technologické vybavenie tunela a jeho prevádzkovateľ zvládli tieto výzvy úspešne a tunel Višňové tak môže plniť svoju funkciu s minimálnymi časovými obmedzeniami dopravy, čím výraznou mierou prispieva k riešeniu kritickej dopravnej situácie pod Strečnom a odľahčeniu dopravnej situácie v Žiline a jej širšom okolí.
Po úspešných realizáciách na tuneloch Branisko, Horelica, Bôrik, Považský Chlmec a Bikoš je práve tunel Višňové pokračovateľom série našich prác na významných tuneloch na Slovensku. Národná diaľničná spoločnosť (NDS) vyhlásila PPA CONTROLL ako víťaza tendra Technologické vybavenie tunela Višňové dňa 7. 8. 2023. Zmluvu sme podpísali 2. 10. 2023, o dva týždne neskôr sme prebrali stavenisko.
Predmetom zákazky bolo naprojektovanie a realizácia kompletného technologického vybavenia tunela Višňové a informačného systému diaľnice D1 Lietavská Lúčka – Višňové – Dubná Skala vrátane záručného servisu, a to v podmienkach žltej knihy FIDIC.
Cena nebola jediným kritériom súťaže. NDS kládla veľký dôraz aj na dĺžku záručnej lehoty a čas výstavby. Na tejto zákazke sme sa zaviazali preukázať našu odbornosť, zručnosť a šikovnosť a technológiu tunela a informačný systém úseku diaľnice zrealizovať a následne naň poskytovať záručný servis počas ôsmich rokov.
Tunel Višňové sa stal naším kľúčovým projektom na obdobie viac ako dvoch rokov.
Charakteristické parametre tunela
Ide o diaľničný dvojrúrový tunel s dĺžkou 7 445 m, ktorý je súčasťou diaľnice D1 a nachádza sa na úseku Lietavská Lúčka – Dubná Skala. Tento úsek ponúka motoristom 13,5 km novej diaľnice. Už z čísel vidieť, že samotný tunel tvorí viac než polovicu celej stavby a po sprevádzkovaní sa stal najdlhším cestným tunelom na Slovensku.
Pravá (južná) tunelová rúra je prepojená s ľavou (severnou) tunelovou rúrou spolu 29 priečnymi prepojeniami, z ktorých 19 je realizovaných ako úniková cesta pre peších a 10 umožňuje aj núdzový prejazd áut záchranných zložiek. Tieto priečne prepojenia sú navyše vybavené samostatnými miestnosťami elektrických rozvodní, odkiaľ je napájaná a riadená technológia tunela.
Úsek D1 Lietavská Lúčka – Dubná Skala je súčasťou plánovaného a komplexného prepojenia dvoch metropol Slovenska – Bratislavy a Košíc. Začína sa v križovatke Lietavská Lúčka, kde nadväzuje na predchádzajúci úsek diaľnice D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka. Za križovatkou trasa diaľnice postupuje smerom na východ, pretína katastre obcí Porúbka, Rosina a Višňové, až splynie s tunelom Višňové.
Tunel prechádza popod vrch Hoblík a po viac ako siedmich kilometroch vyúsťuje v križovatke Dubná Skala a napája sa na ďalšie pokračovanie D1 Dubná Skala – Turany. Otvorením tohto úseku diaľnice ušetria motoristi cestujúci do Tatier približne 20 minút a vyhnú sa úmorným zápcham pod Strečnom a v Žiline.
Technológia
Prejazd tunelom Višňové sa javí bežnému vodičovi ako jazda cez „nekonečnú“ dieru v kopci, kde svieti množstvo svietidiel, je veľa dopravných značiek a pod stropom visí veľa ventilátorov. Skutočnosť je omnoho komplikovanejšia. Za bezproblémovým prejazdom tunela sa skrýva rozsiahla technológia, ktorá zabezpečuje kompletný chod tunela a bezpečnosť ľudí, ktorí ním prechádzajú.
Riadenie celej technológie tunela a dopravy zabezpečuje výkonný centrálny riadiaci systém, ktorý sa rozsahovo približuje riadeniu veľkej výrobnej prevádzky. Na tunel nepretržite dozerajú operátori v operátorskom pracovisku s vizualizáciou technológie a videodohľadom. Keďže je nutné prioritne zabezpečiť bezpečnosť ľudí, kladie sa veľký dôraz na bezpečnostné zariadenia potrebné na zaregistrovanie mimoriadnej udalosti, ale aj napomáhajúce evakuácii osôb.
Zabezpečenie dodávky elektrickej energie
Zabezpečenie dodávky elektrickej energie je pre prevádzku tunela prvoradé, pretože bez nej by nefungoval prakticky žiadny systém. Napájanie je preto riešené dvomi nezávislými 22 kV prípojkami z distribučných rozvodní Lietavská Lúčka a Vrútky. Každá z týchto rozvodní je napájaná z nezávislých 110 kV uzlov distribučnej siete. Trvalo pripojená je vždy len jedna VN prívodná linka.
V prípade jej výpadku sa uskutoční automatický záskok na záložnú linku, bez zásahu operátora. Obsluha je o operácii informovaná a sleduje správnosť automatického premanipulovania. Nepretržité napájanie kľúčových technologických zariadení zabezpečuje systém UPS, ktorý má za úlohu preklenúť čas potrebný na premanipulovanie VN liniek.
Distribúcia elektrickej energie pozdĺž celého tunela je riešená prostredníctvom piatich VN rozvodní. Lokalizované sú v prevádzkovo-technologických objektoch pri oboch portáloch tunela, kde sú pripojené aj spomínané prívodné linky. Distribúcia VN napájania pozdĺž celého tunela je zabezpečená cez podružné VN rozvodne situované v technických miestnostiach priamo v priečnych prepojeniach (PP) tunela, konkrétne v PP7, PP16 a PP22.
V každej VN rozvodni sú dva redundantné transformátory (zdvojené: hlavný + záložný) na zabezpečenie NN napájania zariadení tunela.
Kabeláž systému napájania v tuneli musí spĺňať požiadavky na funkčnú požiarnu odolnosť, byť halogén-free (LSZH/LSOH), nešíriť plameň (flame-retardant) a vykazovať nízku dymovú toxicitu, čím zaisťuje bezpečnosť evakuácie a zachovanie funkcionality kritických systémov pri požiari. V tuneli Višňové bolo inštalovaných celkom 543 km NN a 16 km VN káblov.
Bezpečnostné zariadenia
Vzhľadom na to, že pri prevádzkovaní tunela je absolútnou prioritou bezpečnosť ľudí, veľký dôraz sa kladie na bezpečnostné zariadenia. Tie slúžia nielen na rýchle zaregistrovanie mimoriadnej udalosti, ale aj na podporu evakuácie osôb v prípade mimoriadnej udalosti a následnú minimalizáciu prípadných materiálnych škôd.
Aby bola reakcia systémov na incident čo najúčinnejšia, musí byť detegovaný čo najskôr. Preto je tunel vybavený hneď niekoľkými nezávislými technológiami, ktoré sú schopné signalizovať neštandardné stavy v priestore tunelových rúr. Kľúčovým technologickým objektom zameraným na detekciu vzniku požiaru je elektrická požiarna signalizácia (EPS), ktorá monitoruje všetky technologické priestory tunela a celú dĺžku tunelových rúr.
Technologické miestnosti sú strážené opticko-dymovými hlásičmi požiaru, priestory s VN napätím sú vybavené odsávacími systémami, umožňujúcimi vykonávať revízie EPS bez odstavenia VN napájania. Tlačidlové hlásiče sú inštalované v únikových cestách, rozvodniach a SOS kabínach. Dopravný priestor tunela je vybavený špeciálnym lineárnym optickým teplotným senzorom, ktorý dokáže určiť miesto vzniku požiaru pomocou analýzy šírenia svetla v optickom kábli, reagujúcom na zmenu teploty v inkriminovanej oblasti.
Ústredne EPS priamo komunikujú s centrálnym riadiacim systémom tunela, ktorý v prípade zistenia požiaru automaticky aktivuje schválené scenáre činnosti zariadení ostatných technologických celkov. Technológia EPS je ako nosný systém detekcie požiaru v tuneli funkčne zdvojená systémom dymových detektorov inštalovaných pozdĺž celej tunelovej rúry v rozstupoch do 150 metrov.
Ich signalizáciu spracúva nezávisle centrálny riadiaci systém, ktorý na základe definovaných algoritmov dokáže signalizovať vznik požiaru v príslušnej požiarnej zóne, resp. vznik pohybujúceho sa požiaru spôsobeného napríklad horiacim vozidlom idúcim cez tunel. Automatické upozornenie na vznik požiaru môže byť aktivované aj prostredníctvom kamerového dohľadu vybaveného systémom automatickej detekcie incidentov AID.
Videodohľad
Videodohľad (uzavretý televízny okruh) je kľúčový systém, ktorý slúži na detekciu incidentov a podporu pri následnom riešení mimoriadnych udalostí, pričom operátorom nepretržite poskytuje v reálnom čase aktuálne informácie o dianí v tuneli a jeho okolí. Tunelový priestor, únikové cesty v PP a technologické miestnosti sú kompletne monitorované sústavou 386 kamier.
Obraz je operátorom prezentovaný na monitoroch, ako aj na veľkoplošnej zobrazovacej stene. Vybrané monitory sú definované ako alarmové, na ktorých sa automaticky prepína obraz z miesta vzniku mimoriadnej udalosti. Obraz získaný z kamier sa takisto analyzuje systémom AID, ktorý dokáže identifikovať mimoriadne udalosti v doprave – ako napríklad vozidlo v protismere, stojace vozidlo, chodcov, kolónu, zadymenie a pod. Okrem toho je videodohľad schopný detegovať vozidlo s nebezpečným nákladom ADR a evidovať jeho vjazd do tunela a výjazd z neho.
Vzduchotechnika
Detekčné a dohľadové systémy sú doplnené technológiami určenými na udržanie bezpečného prostredia pre motoristov v tuneli v čase normálnej prevádzky či podporu pri evakuácii osôb z priestoru tunela v čase incidentu a na následnú minimalizáciu škôd na majetku. Hlavnú úlohu tu zastáva systém vzduchotechniky v tunelových rúrach, únikových cestách a technických miestnostiach.
Je kľúčovým prvkom pre bezpečnú prevádzku a ochranu osôb. Zabezpečuje kvalitu ovzdušia pri normálnej prevádzke tým, že udržiava emisie vozidiel (CO, NO2, častice) pod limitnými hodnotami a zabraňuje ich hromadeniu. Na základe informácií zo snímačov kvality ovzdušia v tuneli sa ventilátory automaticky zapínajú a prevetrávajú tunel.
V prípade požiaru alebo incidentu prechádza systém vzduchotechniky do požiarneho režimu, kde v prvom kroku maximalizuje čas potrebný na evakuáciu osôb zo zasiahnutého priestoru stratifikáciou dymu a následne odvádza dym a spaliny tak, aby bol zásah záchranných zložiek pri likvidácii požiaru bezpečný a efektívny.
Vzduchotechnika v technických miestnostiach chráni kritické systémy pred prehriatím či znečistením. Vzduchotechnika v PP zabezpečuje prevetrávanie únikových ciest. V tunelových rúrach je systém vetrania riešený pozdĺžnym vetraním prúdovými ventilátormi umiestnenými pod stropom tunela. Celkovo je v tunelových rúrach nainštalovaných 84 axiálnych ventilátorov.
Osvetlenie
Nemenej podstatným prvkom na vytvorenie bezpečných podmienok v priestore tunela je systém jeho osvetlenia. Osvetlenie vjazdových úsekov tunela je riešené reguláciou intenzity svietenia podľa aktuálneho slnečného jasu v okolí tunelových portálov.
Reguláciou osvetlenia je zabezpečená zraková pohoda vodičov, ktorí vchádzajú z vonkajšieho prostredia do tmavšieho priestoru tunela tak, aby sa oči plynulo prispôsobili zmeneným svetelným podmienkam. V tuneli Višňové je použité moderné LED osvetlenie s celkovým počtom 1 029 inštalovaných svietidiel. Poskytuje jasný, pre ľudské oko prirodzený a rovnomerný svetelný tok, čo zlepšuje viditeľnosť a zvyšuje bezpečnosť premávky.
Okrem toho, že je osvetlenie na báze LED energeticky efektívne a má dlhú životnosť, poteší hlavne motoristov prechádzajúcich týmto tunelom, pretože svetelné podmienky sú tu diametrálne odlišné od podmienok v ostatných slovenských tuneloch. Farebnému spektru LED zdrojov svetla bol prispôsobený aj svetlý náter ostenia tunela.
Osvetlenie je riadené pomocou automatizovaného systému, ktorý riadi intenzitu osvetlenia v celom tuneli. Na vstupe do tunela sú inštalované jasomery, ktoré zaznamenávajú svetelné podmienky pri vstupe. Vodič pri vjazde prechádza akomodačným pásmom, v ktorom sú svetelné podmienky prispôsobené tým vonkajším a oko sa postupne prispôsobuje podmienkam v tuneli. Vodič má tak neustále dokonalý prehľad o situácii pred sebou a dokáže včas reagovať na nepredvídateľné situácie.
Súčasťou osvetľovacieho systému tunela je aj osvetlenie únikových ciest v PP a technických miestností, LED značenie obrysov vstupu do únikových ciest, označenie okrajov vozovky – vodiace osvetlenie, osvetlenie vstupov do PP a vonkajšie osvetlenie predportálových úsekov.
Riadiaci systém dopravy
Priamu interakciu s vodičmi zaisťuje riadiaci systém dopravy prostredníctvom zariadení pre riadenie dopravy, ktoré aktívne ovplyvňujú a riadia dopravný prúd v danom diaľničnom úseku, ako aj v samotnom tuneli.
Umožňujú to predovšetkým najmodernejšie LED premenné dopravné značky v počte 66 kusov, ktoré sú plno maticové a dokážu zobraziť akýkoľvek grafický prvok alebo informáciu, ktorú vodič potrebuje v danej chvíli dostať. Operátori, ktorí nepretržite monitorujú tunel a priľahlé úseky diaľnice, dokážu okamžite reagovať na vzniknutú kolíznu situáciu a zo svojho pracoviska upraviť značenie, ktoré včas informuje vodičov o zmenenej dopravnej situácii.
Operátor má k dispozícii preddefinované a schválené dopravno-prevádzkové stavy, ktoré mu umožňujú uzavrieť celý tunel či jednotlivé jazdné pruhy a znížiť najvyššiu dovolenú rýchlosť. Značky sa neprepínajú jednotlivo, ale po skupinách v zmysle časových prechodov definovaných dopravným inžinierom.
Treba pripomenúť, že tunel je neoddeliteľnou súčasťou diaľnice, preto pri jeho uzavretí sa automaticky odkláňa doprava na najbližších križovatkách z diaľnice.
Na diaľnici sú použité aj svetelné značky na báze LED technológie a mechanické značky na princípe rotujúcich trojbokých lamiel s reflexnými polepmi, ktoré sa používajú ako smerové dopravné značky.
Ak na vás v tuneli Višňové zabliká svetelná značka s najvyššou dovolenou rýchlosťou, znamená to, že idete rýchlejšie, než je povolené.
Ak sa pred vami rozsvieti nápis DODRŽUJ ODSTUP/KEEP DISTANCE, znamená to, že ste nedodržali bezpečnú vzdialenosť od vozidla pred vami.
Presvetlené dopravné značky inštalované v počte 854 kusov upozorňujú vodičov na dôležité bezpečnostné prvky a vybavenosť v tuneli, ako sú SOS výklenky, núdzové zálivy, vstupy do únikových ciest a ostatné.
Hlasová komunikácia
Hlasová komunikácia s vodičmi môže byť nadviazaná zariadeniami inštalovanými priamo v tuneli. Ide predovšetkým o takzvané SOS kabíny, tunelový rozhlas a pokrytie priestorov tunela bezdrôtovým komunikačným signálom. V tuneli Višňové sa nachádza spolu 120 SOS kabín, 60 v každej rúre, v pravidelných rozstupoch 150 metrov. SOS kabíny slúžia na komunikáciu osôb v tuneli s operátorom.
Sú vybavené telefónom, EPS tlačidlovým hlásičom, prenosnými hasiacimi prístrojmi so snímačom odňatia a snímačmi vstupu osôb. Operátor môže dávať hlasové pokyny osobám v tuneli prostredníctvom tunelového rozhlasu. K dispozícii má aj prednahraté hlásenia určené pre rôzne typy incidentov.
Bezdrôtové spojenie zabezpečuje prenos signálov vysielačiek záchranných zložiek, polície, údržby tunela a najmodernejšieho 5G systému mobilných operátorov. Zároveň šíri vysielanie Slovenského rozhlasu 1, do ktorého môže operátor lokálne vstúpiť s hláseniami pre vodičov.
Centrálny riadiaci systém
„Mozgom“ celej mozaiky technológií je centrálny riadiaci systém tunela, ktorý monitoruje a riadi technológiu aj dopravu v tuneli. Jeho fyzické rozhranie spracováva celkom 14 000 vstupno-výstupných signálov. Architektúra je riešená ako distribuovaná s centrálnou riadiacou jednotkou v redundantnej konfigurácii (hot-standby) pre každú tunelovú rúru zvlášť, s dôrazom na maximálnu dostupnosť a kybernetickú bezpečnosť.
Redundantná konfigurácia znamená zdvojenie kľúčových zariadení. Zdvojené zariadenia pracujú paralelne a nezávisle, v prípade výpadku jedného z dvojice preberá riadenie okamžite druhé záložné zariadenie. Redundancia komunikačných kanálov je zabezpečená zdvojením kľúčových prvkov a kruhovou architektúrou sietí. Komunikačné káble v tuneli sú riešené ako optické, v celkovej inštalovanej dĺžke 143 kilometrov.
Operátor pomocou vizualizácie sleduje funkčnosť zariadení a v prípade potreby vykonáva manuálne zásahy. Na prevádzku tunela Višňové dozerajú nepretržite dvaja operátori, ktorí majú k dispozícii dve operátorské stanice – každú so 4 LCD monitormi, kde je zobrazená kompletná technológia tunela a riadenie dopravy na celom príslušnom diaľničnom úseku.
Text: Ing. Igor Jamnický, Ing. Peter Mariňák; PPA INŽINIERING, s. r. o.,
člen skupiny PPA CONTROLL
