Der Ceneri-Basistunnel schliesst die letzte Lücke

Es ist vollbracht! 73 Jahre nach der ersten Idee wurde die durchgehende Flachbahn durch die Alpen Realität. Das letzte fehlende Puzzlestück, der über 15 Kilometer lange Ceneri-Basistunnel ging mit dem Fahrplanwechsel am 13. Dezember 2020 offiziell in Betrieb. Siemens-Technologie sorgt bei diesem Hightech-Projekt für pünktliche Züge, einen effizienten Betrieb der Tunnelinfrastruktur und Sicherheit auf allen Ebenen. Das Know-how der Fachleute von Siemens Mobility, Smart Infrastructure und Digital Industries macht es möglich, dass die neue Bahnverbindung pünktlich eröffnet wurde. 

Der Basler Ingenieur und Verkehrsplaner Carl Eduard Grune hatte 1947 erstmals die Idee skizziert, wie sich die Alpen bezwingen liessen. Mit langen Tunnels könnte man ein Schweizer Schnellbahnsystem bauen und gleichzeitig eine durchgehende Flachbahn realisieren – von Holland, über Deutschland, unter den Schweizer Alpen hindurch bis nach Italien. Dass die Schweiz seine Vision dereinst umsetzen würde, hat wohl auch Grune selbst nicht geglaubt. Nach einer Bauzeit von zwölf Jahren war es nun aber am 13. Dezember 2020 soweit: Zusammen mit dem 2016 eröffneten Gotthard-Basistunnel, schliesst der Ceneri-Basistunnel die letzte Lücke und sorgt für einen Quantensprung im Bahnland Schweiz. Der 3,6 Milliarden Franken teure Tunnel besteht aus zwei Einspurröhren mit rund 40 Metern Abstand, die mit 48 Querschlägen verbunden sind. 

Mit dem Bauwerk wird die Kapazität im Güterverkehr erhöht und dank geringer Steigung benötigen Züge auf der Nord-Süd-Achse keine zusätzliche Lokomotive mehr. Dies spart Zeit und Geld. Möglich sind zudem längere Züge mit höherem Gewicht. Auch für Reisende wird es bequemer. Die Verbindung von Zürich nach Lugano verkürzt sich um bis zu 45 Minuten – die Reise dauert nur noch rund zwei Stunden. Und im Tessin rücken die Wirtschaftszentren für Pendler und Touristen viel näher zusammen. Neu beträgt die Fahrzeit von Bellinzona nach Lugano nur noch 15 Minuten, diejenige von Locarno nach Lugano verkürzt sich um rund 30 Minuten. 

Geballtes Know-how

Wie schon beim Gotthard-Basistunnel ist Siemens auch beim Ceneri massgeblich beteiligt. Fachleute von Siemens Mobility, Smart Infrastructure und Digital Industries haben Technologien und Lösungen entwickelt, um das Bauwerk rechtzeitig fertigzustellen und einen sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Zentrale Elemente sind die Tunnelleittechnik und die Bahnleittechnik, die auf Basis der Gotthard-Lösung erweitert wurden. Im SBB-Betriebszentrum Süd in Pollegio steuert und überwacht die SBB über das Siemens-Leitsystem Iltis N den gesamten Bahnverkehr von Arth-Goldau bis Chiasso. In langen Tunnels müssen die Bahn- und Tunnelleitsysteme direkt verknüpft werden, um die strengen Sicherheitsanforderungen erfüllen zu können. Die Tunnelautomatik übernimmt dabei viele komplexe Aufgaben: Im Bereich des Bahnbetriebs sind das z. B. die Überfüllverhinderung, Zuglaufverfolgung, Abstandhaltung oder die automatische Evakuation. 

Die technische Infrastruktur wird über das Siemens-Tunnelleitsystem angezeigt und bedient. Dort sind alle Zustände der rund 20 Subsysteme ersichtlich, zum Beispiel wenn eine Verbindungstür im Rettungsstollen nicht richtig schliesst, die Lüftung zu wenig Leistung bringt oder eine Deckenleuchte defekt ist. Das integrierte Einsatzleitsystem schlägt dem Personal bei einem Notfall die bestmöglichen Entscheidungsschritte vor.

Digitaler Zwilling erleichtert Planung

Von Siemens stammt auch die Betriebslüftungs- und die Entwässerungs-Steuerung. Die Betriebslüftung wurde in die Tunnelleittechnik eingebunden und ermöglicht es, über diese bedient oder von weiteren Systemen des Basistunnels angesteuert zu werden. Bei der Planung leistete ein digitaler Zwilling wertvolle Hilfe, denn mit diesem konnten die Ingenieure auf die aufwändigen Vor-Ort-Tests verzichten. Wollte man das Zusammenspiel der 50 riesigen Strahlungslüfter mit allen Steuerungen, Netzwerkkomponenten, Ventilatoren, Sensoren und Aktoren realitätsnah testen, würde man für den Aufbau eine riesige Halle benötigen. Mit dem digitalen Zwilling ging das bequem und virtuell am Computer. Zum Einsatz kamen die beiden Software-Lösungen «Simatic S7-PLCSIM Advanced» und «Simit». Damit konnten alle Szenarien komplett durchgespielt und allfällige Änderungswünsche rasch und einfach eingebracht werden.

Innovative Lösungsansätze

Bei der Montage vor Ort können trotzdem noch Hindernisse auftauchen. Bei einem speziellen Problem konnten die Siemens-Kollegen von Digital Industries (DI) weiterhelfen. So verursachten die Folgen eines Wassereinbruchs diverse Probleme bei der Wiederinbetriebnahme eines Belüftungssystems. Das dazugehörige Antriebssystem umfasst zahlreiche Bauteile für die Steuerung und die Leistungselektronik. Weil das 1 Megawatt starke Lüftungssystem aber nur temporär während fünf Monaten gebraucht wurde, offerierten die DI-Fachleute eine Performance-basierten Lösung auf Zeit: «Power as a Service». Dieser Service umfasst die Implementierung, Lieferung und Inbetriebnahme des Antriebssystems sowie eine 24/7-Bereitschaft für einen definierten Zeitraum von fünf Monaten.

Bei einem Projekt dieser Grössenordnung ist es nicht verwunderlich, dass riesige Datenmengen anfallen. Beim Gotthard-Basistunnel haben die Siemens-Ingenieure festgestellt, dass die Analyse von Fehlermeldungen und Störungen, welche dem Tunnelleitsystem gemeldet werden, eine grosse und zeitintensive Herausforderung darstellen. Also hat man für das Ceneri-Projekt, das rund 100 000 Datenpunkte umfasst, das Analyse-Tool DAMA entwickelt. Die webbasierte Lösung hilft, die Datenflut im Griff zu halten – und das Beste ist, künftig kann auch der fast viermal längere Gotthard-Basistunnel in diese Überwachung integriert werden. Vor dem Einspielen neuer Datenstände lassen sich fehlerhafte Projektierungen frühzeitig erkennen und effizient beheben.

Wichtige Betriebsgebäude

Für den Ceneri-Basistunnel wurden an den beiden Stollenportalen zwei Betriebsgebäude erstellt. Das eine befindet sich in Vigana (Gemeinde Camorino), das andere beim Südportal in der Ortschaft Vezia bei Lugano. Auch in diesen Bauten, die für den reibungslosen Betrieb des Basistunnels eminent wichtig sind, konnte Siemens verschiedene Gebäudetechniklösungen installieren. So stammen zum Beispiel die Brandmelde- und Löschsysteme wie auch die Evakuierungsanlagen von Smart Infrastructure. Über das Gebäudemanagementsystem Desigo PX und die leistungsfähigen Kopfrechner werden alle wichtigen Funktionen der beiden Betriebsgebäude gesteuert und von der Tunnelleittechnik aus überwacht, insbesondere die Kälteanlagen und die Lüftungssysteme.

14.12.2020