Raziskovalni laboratorij v predoru v merilu 1:1

Iz revije Hi!tech 2/22, september 2022

SCentrom na gori (nemško Zentrum am Berg oz. v nadaljevanju ZaB) je Univerza v Leobnu pred kratkim pridobila raziskovalni laboratorij za gradnjo predorov v merilu 1:1. Začetki ZaB segajo v leto 2007, ko se je oblikovala raziskovalna skupina okoli profesorja Roberta Gallerja ter s tem uradno začela projekt. K sodelovanju so hitro pritegnili različna avstrijska podjetja in institucije, med njimi ÖBB, ASFINAG in Wiener Linien. Po razjasnitvi vseh uradnih zahtev in financiranja se je gradnja laboratorija začela leta 2016. 

Zdaj dokončani podzemni raziskovalni center sestavljajo štiri predorske cevi, dolge od 40 do 403 metrov. Dve sta opremljeni kot cestni in dve kot železniški predor. Spekter raziskovalnih dejavnosti na Univerzi v Leobnu je raznolik in sega od temeljnih raziskav na področju geofizike in geotermalne energije do vidikov tehnologije materialov, ohranjanja virov, avtomatizacije in digitalizacije pri gradnji predorov ter varnosti predorov. Robert Galler: »Poleg različnih drugih varnostnih vprašanj je poudarek tudi na požarni varnosti. V predoru lahko na primer zanetimo požar in omogočimo usposabljanje gasilcev v realnih razmerah.« Tako se objekt uporablja za izobraževanje in usposabljanje v realnih podzemnih razmerah, na primer za operativno in vzdrževalno osebje ali enote civilne obrambe. Prve obsežne mednarodne vaje so že potekale. Načrtovan je tudi center za usposabljanje za protiteroristične operacije na postajah podzemne železnice, prav tako pa v predorih preučujejo tudi druga zelo aktualna vprašanja, kot so učinki podnebnih sprememb na podzemno rudarstvo.

Drugo obetavno področje raziskav je avtonomna vožnja avtomobilov. Robert Galler: »V okviru ZaB v realnih razmerah potekajo raziskave o tem, kako lahko avtonomna vožnja deluje v predorih, zlasti glede komunikacije avtomobilov z infrastrukturo predora.« S tem je tudi tesno povezano vprašanje kibernetske varnosti. »Vdiranje v signalizacijo predora in poseganje vanjo, na primer v semaforje in omejitve hitrosti v cestnih predorih ali signale na železnici, bi lahko imelo usodne posledice,« poroča Robert Galler. Širok raziskovalni portfelj laboratorija se nenehno širi, saj so raziskovalci vedno odprti za nove teme in vidike.

Univerza v Leobnu je tehnično opremo za ZaB naročila pri podjetju Dürr Austria GmbH iz Gleisdorfa na avstrijskem Štajerskem, ki je specializirano za predore in prometno tehniko. Kot partner pri projektu je Dürr posamezne dele projekta, kot so srednje- in nizkonapetostni sistemi, predorska in ulična razsvetljava, prezračevalni sistemi, sistemi za video nadzor in snemanje, sistemi za klic v sili, radijski sistemi, sistemi za požarni alarm ter sistemi za prenos in obdelavo informacij, združil v funkcionalno celovito sistemsko rešitev. Znanje na področju tehnične opreme za predore je torej obsežno - prav tako pa so obsežne tudi zahteve Univerze v Leobnu. Robert Galler pri tem še posebej poudarja nemoteno komunikacijo med varnostnim nadzornim centrom in vsemi senzorji v predoru ter dejstvo, da morajo biti vse komponente čim bolj razpoložljive, da se lahko v vsakem trenutku zagotovi varnost v predoru.

Dejstvo, da je podjetje Dürr lahko izpolnilo te zahteve - in še mnoge druge - temelji na že omenjenem znanju in izkušnjah iz številnih nacionalnih in mednarodnih projektov gradnje predorov ter na »prilagodljivem, partnerskem pristopu in dosledno visokih standardih kakovosti, tako v smislu vodenja projekta kot tudi uporabljenih izdelkov«, kot poroča direktor podjetja Dürr Andreas Christandl. Od leta 2019 naprej je podjetje Dürr za laboratorij ZaB izvedlo celotno načrtovanje tehnične opreme, celotno vodenje gradbišča ter namestitev in zagon vse obratovalne in varnostne opreme.  

Pri tem projektu se je podjetje Dürr prvič zaneslo na Siemens. »Siemensovi izdelki so nas prepričali z visoko tehnološko kakovostjo, kar je še posebej pomembno pri zagonu, konfiguraciji in komunikaciji sistemov, hkrati pa se ponašajo z zelo robustno in odporno konstrukcijo. Navdušujejo tudi s svojo visoko razpoložljivostjo,« dodaja Stefan Fuchs, vodja oddelka za tehnologijo avtomatizacije pri podjetju Dürr. Andreas Christandl in Stefan Fuchs vidita poseben izziv v tem, da je ZaB raziskovalni laboratorij, katerega tehnično opremo je treba nenehno spreminjati in prilagajati trenutnim raziskovalnim projektom. Novo nameščene komponente zahtevajo spremembe v avtomatizaciji, ki mora biti zato zelo prilagodljiva.

»Še posebej zato, ker gre za edinstven projekt, ki vključuje vidike raziskav, razvoja, izobraževanja in usposabljanja, ima Center na gori velik pomen za Siemens,« poudarja Robert Raffeiner, vodja oddelka za avtomatizacijo predorov pri Siemensu. Navsezadnje se Siemens šteje za vodilnega svetovnega proizvajalca tehnične opreme za predore. »ZaB uporablja naše izdelke zaradi našega znanja in izkušenj, mednarodnih referenc in vodilnega položaja na področju inovacij,« pojasnjuje Robert Raffeiner, a ne brez ponosa. To vključuje tudi znanje na področju digitalizacije in obsežen portfelj izdelkov in storitev. 

»Inovacije za nas pomenijo, da naredimo korak naprej in se vprašamo, kaj je pomembno za prihodnost opreme za predore. Primer tega je hitrejši zagon s pomočjo digitalnega dvojčka ter obsežnih predhodnih testov in smiselne simulacije. Ker prihranek časa pomeni tudi prihranek stroškov.«

ZaB tako vsebuje široko paleto Siemensovih izdelkov - od relejev do IPC, od omrežne tehnologije do kibernetske varnosti. Robert Raffeiner kot primer navaja frekvenčni pretvornik Sinamics G120X, ki poganja predorske ventilatorje: »To je dober primer industrijsko specifičnega razvoja, ki še posebej dobro izpolnjuje določene zahteve.« Kot že omenjeno ima kibernetska varnost bistveno vlogo, saj so predori del kritične infrastrukture. Siemens to rešuje s tristopenjskim varnostnim konceptom, ki ščiti pred napadi na različnih ravneh. Poleg zaščite tehničnih komponent ima pri gradnji predorov seveda bistveno vlogo tudi varnost človeških življenj. »S pomočjo naših stikal Scalance XR500 Layer 3 lahko zagotovimo, da se informacije za obvestila v sili zanesljivo preusmerijo prek meja omrežja in dosežejo predvideni cilj,« dodaja Benjamin Schrunner, prodajni strokovnjak za digitalno povezljivost in energijo pri družbi Siemens. Izdelki iz portfelja Scalance so še posebej primerni za uporabo v projektih gradnje predorov, saj so bili posebej razviti za težke okoljske razmere in imajo življenjsko dobo več kot deset let.

Robert Raffeiner izpostavi še en izdelek: preizkušen, dolgoročno razpoložljiv in razširljiv periferni sistem Simatic ET 200SP. »Na ta način smo lahko izpolnili zahtevo po komunikaciji prek protokola Modbus TCP.« Razvoj novega vmesniškega modula za več vodil je potekal v tesnem sodelovanju z Dürr Avstrija, s čimer se je bistveno skrajšal čas uvedbe na trg. Z novim modulom Simatic ET 200SP tako obvladuje tri na ethernetu temelječe protokole za področna vodila, in sicer Profinet, EtherNet/IP in Modbus TCP.

Tako kot drugi Siemensovi kupci na področju gradnje predorov tudi ZaB pripisuje velik pomen zanesljivosti tehnične opreme. Siemens lahko ponudi visoko razpoložljivo tehnologijo, ki se začne z nadzornim sistemom in se razširi na periferne naprave, ki jih je v največji meri mogoče prilagoditi ustreznim zahtevam naročnikov. »Za mnoge naše kupce sta dolgoročna razpoložljivost naših izdelkov in njihova združljivost z naslednjimi generacijami odločilnega pomena, kar daje naložbam potrebno varnost v prihodnosti,« zaključi Robert Raffeiner.