Technologické vybavení tunelů na Pražském okruhu

Jihovýchodní část Pražského okruhu, uvedená do provozu na podzim loňského roku, se bezesporu řadí k nejvýznamnějším dopravním stavbám posledního desetiletí. Realizace tohoto úseku byla důležitá jak pro dopravní situaci v Praze, tak z pohledu celé České republiky. Nově otevřený úsek odklonil celostátní tranzitní dopravu ve směru východ – západ z Městského okruhu Prahy na okraj města, a to v podobě kapacitní čtyřpruhové rychlostní komunikace. Pozitivní dopad byl patrný již v prvních dnech, a to jak z podstatného snížení dopravního zatížení Městském okruhu, tak z plynulosti provozu na nově vybudované spojnicí mezi dálnicemi D1 a D5.

Nová část Pražského okruhu měří 23 km, ale s úsekem původní stavby 515, která prošla rekonstrukcí a byla doplněna novým technologickým vybavením, je jeho délka 30 km. Součástí stavby je 70 mostů v celkové délce téměř 7 km, přičemž nejdelší z nich Radotínský most, který překlenuje údolí Berounky a Vltavy, má délku přes 2 km. Na hladkém průjezdu Pražského okruhu se podílejí také dva tunely, o nichž bude řeč v tomto článku. Komořanský i Lochkovský jsou dvoutubusové tunely o délce 1 937 m, respektive 1 661 m. S ohledem na typ komunikace a očekávané vysoké zatížení byly tunely podle TP98 zařazeny do kategorie bezpečnosti TA, z čehož plyne vysoké riziko v případě mimořádné události. Zkušenosti totiž ukazují, že jakékoliv nestandardní stavy v tunelech, jako jsou kolony, zastavená vozidla nebo předměty na vozovce, mohou být zdrojem nehod s fatálními následky. Tunely jsou tedy vybaveny celou řadou technologií, které mají případná rizika snížit na minimum. Technologické vybavení obou tunelů je v podstatě shodné a liší se pouze v množství zařízení a jejich umístění.

Řízení provozu a technologií
Tunel jako takový je telematický celek, kde jsou všechny systémy integrovány do nadřazené úrovně, kterou je řídicí systém tunelu. Jako na většině tunelů v ČR, i zde je implementován systém Kerberus®, který je pro spolehlivost a omezení výpadků řízení navržen jako redundantní s možností nouzového ovládání z provozních pomocných technických objektů situovaných vždy na obou stranách tunelu.

Řídicí systémy obou tunelů i další telematické systémy na volné trase jsou ovládány z nového řídicího centra v areálu Střediska správy a údržby dálnice Rudná. Jde o pracoviště v přistavěném patře provozní budovy, na kterém jsou trvale přítomní čtyři operátoři. Dva dispečeři mají kompetence nad dohledem technologických částí, zejména tunelů, a dva jsou příslušníky Policie ČR, kteří bdí nad dopravou jak v tunelech, tak na volné trase. Odsud je ovládán také první systém liniového řízení dopravy v ČR a policisté mají kompetence měnit texty na Zařízení pro provozní informace (ZPI). Jejich působnost se týká nejen Pražského okruhu, ale také prvních 20 km dálnice D1. Dohledové centrum využívá moderní technologie (Blade architektura, vizualizace VMware ESX, redundance) a pro maximální přehlednost mají operátoři k dispozici přehledová schémata na velkoplošném zobrazení ve vysokém rozlišení. Jednotná vizualizace pro řízení tunelu i dálnice je vytvořena implementací systému Kerberus^® a po obvodu tohoto tabla je 26 monitorů pro sledování provozu z kamerových systémů. Mimo to má každý operátor na svém pracovišti čtyři obrazovky pro ovládání technologií a panel obsluhy dohledových kamer. Data ze všech systémů i úkony operátorů jsou archivovány pro další využití nebo vyhodnocení. Mimo integrace všech zařízení z dálnice a tunelů je systém propojen s Národním dopravním informačním centrem, pražskou Hlavní dopravní řídicí ústřednou a dalšími systémy.

Zdrojem elektrické energie pro tunely na Pražském okruhu jsou vždy dvě nezávislé trafo­stanice na každém portálu. V případě výpadku napájení z nezávislých rozvoden jsou tunely vybaveny rotačním UPS, který pokryje dodávky elektrické energie do doby náběhu diesel agre­gátů. Napájení tunelových tubusů je řešeno jako nezávislé pro požárně oddělené úseky.

Osvětlení v tunelech zajišťuje zrakovou pohodu řidičů tím, že při vjezdu a výjezdu přizpůsobuje světelné podmínky tak, aby si řidič zvykl na rozdílné osvětlení. Osvětlení je tak podstatně intenzivnější na vjezdu, respektive výjezdu a samozřejmostí je jeho přizpůsobení aktuálním světelným podmínkám vně tunelu. Jako bezpečnostní prvek slouží i nouzové osvětlení, které je po stranách tunelu ve výšce asi 1 m a v případě zhoršené viditelnosti za požáru má vyvést osoby nechráněnými únikovými cestami z tunelu nebo do nejbližších tunelových propojek.

Největší zařízení v tunelových tubusech a současně velmi náročné na spotřebu elektrické energie je vzduchotechnika. Smyslem hlavních ventilátorů je větrání v případě výskytu škodlivin a reakce na výskyt požáru. Ovládání je z řídicího systému na základě detekce požáru nebo exhalací. Pro účinné provětrávání tunelů při zvýšených exhalacích jsou permanentně měřeny hodnoty CO₂, NO_x a zjišťováno proudění vzduchu. Ventilátory jsou umístěny také v tunelových propojkách, kde zajišťují bezpečnostní požární větrání.

Kamery a proměnné dopravní značky
Kamery jsou očima řídicího systému i dispečerů. Jsou umístěny v tunelech i v těsné blízkosti před nimi tak, aby byly schopny pokrýt každé místo v tunelu, což znamená vzdálenosti mezi kamerami asi 70 m. Videosignál z kamer je analyzován distribuovaným videodetekčním systémem, který tvoří detekční karty. Toto řešení bylo zvoleno z důvodu možnosti sjednocení kamerového a detekčního systému v tunelových propojkách a minimalizace nákladů na kabeláž podél tunelů. Videodetekční systém je schopen detekovat celou řadu událostí, a to pomocí několika vrstev virtuálních smyček. Vyhodnocení je prováděno prostřednictvím speciálních algoritmů, které jsou založeny na sledování průběhu barevných změn v detekčních bodech podél smyčky, porovnávání odstínů, sledování těles o různých velikostech a ve vymezených oblastech, rychlosti i směru pohybu dopravy. Těmito postupy je možné rozpoznávat zastavené vozidlo, předmět na vozovce, chodce v tunelu, jízdu v protisměru, pomalu nebo rychle jedoucí vozidla nebo sbírat dopravní data s parametry intenzity, obsazenosti, rychlosti i klasifikace vozidel až do pěti tříd. Detekce kouře pak funguje na principu detekce celkového postupného zhoršení kvality obrazu. Celé zorné pole kamery je rozděleno do matice buněk a jednotlivé buňky jsou zvlášť vyhodnocovány algoritmy pro měření kvality a kontrastu obrazu.

Dohledové kamery rozmístěné v tunelu i na volné trase umožňují operátorům sledovat aktuální dopravní situaci a na základě toho řídit dopravu. Tyto kamery jsou zpravidla otočné a umožňují vícenásobné zvětšení obrazu (zoom až 35krát). Ovládat je mohou jak dispečeři technologie, tak dopravy z SSÚD Rudná.

Kamerové systémy s vysokým HDTV rozlišením slouží také ke čtení RZ v tunelech, jehož výstupů je následně použito pro výpočet dodržení nejvyšší povolené rychlosti vozidel. Na podobném principu funguje čtení ADR tabulek, vozidel přepravujících nebezpečný náklad, jejichž kód umožňuje identifikaci přepravované látky – v případě nehody v tunelu by tato informace byla velmi užitečná pro zasahující jednotky Hasičského záchranného sboru ČR.

Technologickým zařízení, které je v tunelech pro řidiče nejviditelnější, jsou proměnné dopravní značky. V Komořanském a Lochkovském tunelu i jejich okolí jsou použity proměnné dopravní značky na bázi LED technologie, které umožňují plynulou regulaci jasu nebo detekci poruch i na neaktivních symbolech. Nejpočetnější je dopravní značka se symboly signalizace jízdy v pruzích, kterých je v každém tunelu asi sto. Ty jsou v obou případech doplněny desítkami zákazových značek (zákaz vjezdu, nejvyšší povolená rychlost, zákaz vjezdu nákladních vozidel) a před každým vjezdem do tunelu informuje řidiče pomocí textu o mimořádných událostech zařízení pro provozní informace. V pravidelných odstupech jsou v tunelu umístěny prosvětlené značky C14a s textem Opusť tunel a nad každým SOS boxem je bezpečnostní značení zvýrazněné blikačem S7. Kromě uvedených značek jsou po asi 100 m na obou stranách každé tunelové trouby umístěna ještě dvoustavová návěstidla, která jsou aktivní při uzavření tunelu a doplňují proměnné dopravní značky. Z řídicího systému tunelu jsou ovládány také proměnné lamelové značky umístěné u křižovatek před tunely. Ty se používají při dlouhodobějších uzavírkách a pomocí symbolů velkoplošných informačních značek informují řidiče o uzavření komunikace a změně trasy k hlavním cílům. Systém dopravního značení v tunelu velmi úzce spolupracuje také se systémem liniového řízení dopravy, jehož řídicí řezy jsou v těsné blízkosti tunelu a případě vybraných stavů jsou použity pro snižování rychlosti. Naproti tomu je řídicí systém tunelu nastaven tak, aby se choval jako řídicí řez LŘD, tj. sbíral dopravní data a při splnění řídicích algoritmů také snižoval rychlost, popřípadě poskytoval varovné informace.

Bezpečnostní systémy
Poškození technologie nad vozovkou v tunelu brání systém měření výšky vozidel. Ten je dvoustupňový, což znamená, že projetím vozidla vyššího než 4,5 m je aktivována zákazová dopravní značka pro toto vozidlo (B16) spolu s příkazem k odstavení, a pokud není tento pokyn respektován, je po pozitivní detekci na druhém kontrolním místě uzavřen vjezd do tunelu. Detekce je prováděna vždy dvěma páry optických čidel umístěných vedle sebe v nejvyšší povolené výšce a vyhodnocována sofistikovanou řídicí jednotkou. Vzhledem k tomu, že se mezi tunely nachází složitá mimoúrovňová křižovatka Strakonická, jsou výškové detekční systémy i na třech místech jejich nájezdů. Zkušenosti ukazují, že maximální povolená výška vozidla 4 m, respektive 4,2 m, je poměrně často překračována, takže dochází k detekci, zastavování vyšších vozidel a ve výjimečných případech i k uzavírání tunelu. Toto opatření je sice velmi nepříjemné, ale je jediným řešením, jak ochránit technologická zařízení v tunelu i ostatní účastníky provozu.

Pro signalizaci požáru slouží detekční kabel FibroLaser®, který je veden po celé délce tunelových tubusů a rozpozná místo požáru. Tento systém je připojen na elektronickou požární signalizaci, stejně jako soustava tlačítkových a kouřových čidel. V případě poruchy, dopravní nehody nebo požáru v tunelu mohou účastnici provozu využít SOS boxy, které jsou vybaveny dorozumívacím zařízením spojeným s dispečinkem v Rudné a hasicím přístrojem. Tyto boxy jsou v tunelech rozmístěny ve vzdálenosti do 150 m. Řidiče přímo v prostoru tunelu má operátor možnost informovat dvěma způsoby. Prvním z nich je tunelový rozhlas, jehož reproduktory jsou rozmístěny v pravidelných rozestupech po ostění tunelu, nebo může vstoupit do radiového vysílání na frekvencích Českého rozhlasu 1.

Praxe podpořená vědou
Již při projektování těchto tunelů byla snaha navrhovat takové vybavení, které by zajistilo vysokou míru bezpečnosti s ohledem na přiměřené náklady. Vycházelo se ze zkušeností již realizovaných projektů, ale v neposlední řadě také z úzké spolupráce s Fakultou dopravní, ČVUT v Praze, která se problematikou tunelů dlouhodobě zabývá na vědecké úrovni.

V Komořanském i Lochkovském tunelu se tak podařilo uplatnit celou řadu nových řešení a současně zajistit, že systémy, zejména pak dispečink, jsou otevřené pro připojení dalších technologií z připravované severní a východní části Pražského okruhu.

TEXT: Ing. Miroslav Šůstek, Ing. Martin Škodáček
FOTO: ELTODO EG

Miroslav Šůstek je dopravní inženýr ve společnosti ELTODO EG, a. s.

Martin Škodáček je systémovým inženýrem ve společnosti ELTODO EG, a. s.

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.