Vizualizace a ovládání tunelu Valík, prvního dálničního tunelu v České republice

Tunel Valík společně s přilehlým mostem přes Úhlavu je posledním úsekem dálničního obchvatu města Plzně a dálnice D5 z Prahy do Rozvadova. Řídicí systém určený pro tento první dálniční tunel v České republice byl realizován pomocí dvou tuzemských výrobků – SCADA/HMI systému Reliance, v němž bylo vytvořeno vizualizační softwarové vybavení pro dispečerská pracoviště, a řídicího systému Tecomat.

Řídicí systém má následující základní strukturu

hlavní dispečink je tvořen sítí počítačů na Policii ČR a Ředitelství silnic a dálnic (ŘSD) – Správa silnic a údržba dálnic (SSÚD) ve Svojkovicích
záložní dispečink je umístěn v provozním technickém objektu (PTO) u tunelu
řídicí systém tunelu je rozdělen na část dopravy v tunelu a na přilehlých předportálových úsecích tunelu a na část technologie tunelu tvořené sítí programovatelných automatů (PLC) Tecomat TC700

Dispečink Policie ČR a Správy silnic a údržby dálnic ve Svojkovicích

Hlavní dispečink ve Svojkovicích

Dispečink je vybaven dvěma plnohodnotnými počítačovými pracovišti s grafickou obrazovkou na Policii ČR, z nichž je ovládána doprava a technologie tunelu přes PLC Tecomat ze vzdálenosti
25 km. Monitorovací a ovládací funkce jsou vytvořeny ve SCADA/HMI systému Reliance.

Videostěna dispečinku je tvořena maticí 2 × 2 obrazovky 50", která umožňuje v několika režimech nepřetržitý videodohled až čtyřmi kamerami současně, doplněný o přehledné zobrazení dopravní situace, stavu technologie nebo informací z dálničního informačního systému včetně hlásek SOS (DIS SOS). V případě potřeby se přepíná pouze na videodohled se zvětšeným zobrazením. Videostěna je řízena obrazovým procesorem, který představuje samostatný speciálně vybavený PC.

Projekce hlavní vizualizace na promítací plátno

Specializovaný datový server s přímým redundantním přístupem do řídicího systému tunelu s aplikací Reliance Server je určen pro distribuci dat pro zobrazení na videostěně, pro komunikaci se vzdálenými a s nadřízenými úrovněmi datových sítí a pro archivaci.

Dispečink je rovněž vybaven

dvěma „nahlížecími“ pracovišti s PC bez práva zásahu, umístěnými v prostorách ŘSD v objektu SSÚD ve Svojkovicích, která využívají provozní technici ŘSD
samostatným pracovištěm videodohledu s vlastním přenosem videosignálu z tunelu; vzájemná interakce mezi systémem videodohledu a videodetekce je realizována přímým propojením ústředen a řídicího systému v PTO u tunelu
samostatným pracovištěm DIS SOS s vlastní komunikací se zařízením na dálnici a v tunelu
samostatným pracovištěm měření dopravních přestupků a měření úsekové rychlosti a měření hmotnosti vozidel s vlastní komunikací se zařízením v tunelu

Informační brána na příjezdu do tunelu

Přístupová práva

Přístup k jednotlivým částem řízení tunelu od pouhého nahlížení přes dispečerské zásahy až po servisní režim je hierarchizován. SCADA systém Reliance umožňuje nastavit přístupová práva jednotlivých uživatelů nejen k celým obrazovkám, ale i k jednotlivým objektům na obrazovce.

Řízení tunelu probíhá automaticky

Systém řízení se chová naprosto automaticky a zároveň maximálně podporuje práci dispečera. Řízení dopravy spočívá v přechodech mezi konečnou množinou dopravních stavů. Každý přechod má své přesně definované spouštěcí podmínky. Pokud nastanou, automaticky začne odpočítávání času, během něhož může dispečer na základě doplňujících informací rozhodnout jinak, nebo naopak může daný přechod spustit ihned. Příkladem může být potvrzení hlášení požáru pomocí elektronické požární signalizace (EPS) nebo videodetekce, kdy si dispečer ověří skutečný stav přes videodohled.

Mezi dopravní stavy patří například standardní režim 80 km/hod, snížená rychlost 60 km/hod nebo 40 km/hod, uzavření jednoho jízdního pruhu, plánované uzavření tunelové trouby nebo havarijní uzavření.

Přechod z jednoho stavu do druhého je vlastně předem naprogramovanou sekvencí mnoha dílčích změn, které se provedou na proměnném dopravním značení počínaje čtyřmi portály rozmístěnými necelý kilometr před tunelem a konče třemi portály s pruhovou signalizací uvnitř tunelu. Dopravní značení před tunelem i uvnitř tvoří jeden dopravní uzel. Je komunikačně připojeno po zdvojeném optickém kruhu a je přímo podřízeno řídicímu systému dopravního uzlu.

Informace o stavu tunelu a dopravních značek jsou předávány prostřednictvím sběrnice Profibus a přes paralelní vstupy a výstupy externímu systému DIS SOS provozovanému na dálnicích ČR, odkud jsou naopak přijímány zprávy o stavu mimoúrovňových křižovatek před tunelem a za ním včetně informací přicházejících z hlásek SOS v tunelu, jimiž může také být provoz v tunelu ovlivněn. Přímé ovládání jednotlivých značek je povoleno pouze v servisním režimu.

Dispečerská úroveň řídicího systému tunelu slouží k monitorování, archivaci dat, prezentaci dat vyšším úrovním a k interpretaci dispečerských zásahů jako dalších podmínek, se kterými řídicí systém tunelu ve své automatické funkci musí počítat.

Fotografie jedné z tunelových trub

Propojení a funkce řídicího systému tunelu

Dopravu v tunelu, včetně všech podpůrných technologií, řídí celkem sedmnáct PLC automatů Tecomat TC700. Osm z nich řídí dálniční portály (proměnné dopravní značení, textová informační tabule), dalších šest řídí vnitrotunelový portál (proměnné značení, sběr dopravních dat). Další PLC pak řídí dopravní technologie v tunelu, pomocné technologie a vzduchotechniky. Automat řídící dopravu v tunelu umožňuje přímé připojení senzorů a akčních prvků a přímou komunikaci s inteligentními zařízeními, jako jsou proměnné značky, videodetekce, měřiče dopravních dat apod. Zpracování úlohy probíhá v reálném čase.

Pro posílení pohotovosti systému v případě poruchy komunikačních tras nebo poruchy ve vlastním systému je navrženo redundantní zapojení. Dvě procesorové jednotky (CPU – Central Processing Unit) v samostatných rámech se samostatným napájením nepřetržitě synchronizují v režimu Hot-Stand-By veškerá stavová a řídicí data tak, aby záložní CPU mohla kdykoli převzít hlavní řídicí funkci. Vstupní a výstupní jednotky GIO jsou aktivní CPU převzaty do 3 ms.

Řídicí systém dopravy tunelu

Sériovou komunikací přes PLC Tecomat umístěný ve skříních MX je řídicím systémem dopravy ovládáno:

proměnné dopravní značení
zařízení pro provozní informace (textové informace pro řidiče)
snímače dopravních dat

Pomocí řídicího systému dopravy je také ovládán dálniční informační systém včetně hlásek SOS. Podstanice DIS SOS v provozním technickém objektu je připojena prostřednictvím sběrnice Profibus.

Systém řízení dopravy dále ovládá:

videodetekci CityLog pro příjem detekovaných událostí
ozvučovací zařízení
identifikaci dopravních přestupků, kamerový systém a předávaní dopravních stavů
sledování napájení a komunikací všech prvků dopravy včetně samotného systému

Řídicí systém technologie tunelu

Pro řízení technologie slouží v provozním technickém objektu u tunelu systém Tecomat s redundantní funkcí, který ovládá všechny technologické systémy uvnitř tunelu. Mezi ně patří elektrická požární signalizace, která sestává z následujících prvků:

ústředna EPS, připojena pomocí periferní jednotky přímo do hlavní a do záložní CPU
fibrolaser připojený přes sériovou linku, záložně přes ústředny EPS
tlačítka z hlásičů ve skříních SOS

Dále jsou řídicím systémem technologie ovládány:

elektrická zabezpečovací signalizace (EZS)
ventilace, připojena přes paralelní periferní jednotku k silovým rozvaděčům ventilátorů
akomodační a nouzové osvětlení tunelu připojené přes paralelní periferní jednotku k silovým rozvaděčům osvětlení

V rámci řízení technologie se provádí také měření fyzikálních veličin, které zajišťuje:

určování rychlosti a směru proudění a teploty vzduchu
měření opacity a koncentrace CO
detekce mlhy před tunelem
sběr údajů z jasoměrů
hlídání hladiny vody v požárních nádržích

Součástí řízení technologie tunelu je i monitoring napájení a komunikací všech prvků technologie včetně vlastního systému. K tomu jsou využívány snímače paralelně připojené k silovým prvkům všech rozvaděčů.

Kompletní řídicí systém byl nasazen, oživován a předán v souladu s harmonogramem stavby. V průběhu realizace byla prostřednictvím komunikačních protokolů připojena široká škála zařízení jiných výrobců a dodavatelů. Tato skutečnost včetně dosavadních zkušeností z provozu tunelu prokázala, že Tecomat a Reliance jsou zralou a flexibilní dvojicí PLC a systému SCADA, určenou pro nejnáročnější technická zadání automatizačních úloh.