Zpět na stavby

Tunelový komplex Blanka: zkoušky vybavení tunelů před uvedením do provozu

28. července 2016
Ing. Jiří Zápařka

V první polovině září letošního roku proběhla v tunelovém komplexu Blanka (TKB) poslední, třetí etapa komplexních zkoušek - tzv. komisionální vyzkoušení funkce technologického vybavení. Byla prověřena funkce technologické vybavenosti TKB a navazujících úseků Městského okruhu v Praze. Článek je věnován nejen návrhu a realizaci těchto zkoušek, ale i zkouškám, které jim předcházely v prvních dvou etapách komplexního vyzkoušení a které dokládají dosažení navržených parametrů. Poslední část popisuje cvičení koordinace integrovaného záchranného systému (IZS).


V první polovině září letošního roku proběhla v tunelovém komplexu Blanka (TKB) poslední, třetí etapa komplexních zkoušek - tzv. komisionální vyzkoušení funkce technologického vybavení. Byla prověřena funkce technologické vybavenosti TKB a navazujících úseků Městského okruhu v Praze. Článek je věnován nejen návrhu a realizaci těchto zkoušek, ale i zkouškám, které jim předcházely v prvních dvou etapách komplexního vyzkoušení a které dokládají dosažení navržených parametrů. Poslední část popisuje cvičení koordinace integrovaného záchranného systému (IZS).

Stručný popis stavby
Soubor staveb MO v úseku Malovanka - Pelc Tyrolka zahrnuje několik samostatných staveb, které po dokončení a zprovoznění 19. září 2015 představují jeden funkční celek - tunelový komplex Blanka. Stavba se skládá z cca 5,5 km dlouhé tunelové trasy a s přilehlými povrchovými úseky tvoří součást Městského okruhu. Celkový rozsah díla a dalších rozhodujících stavebních úprav na stávající komunikační síti má délku přesahující 7 km v hlavní komunikační síti v Praze.

Obr. 2. Příklad detekce zastavení vozidla v nouzovém zálivu

Délka celého tunelového komplexu je 5483 m v severní tunelové troubě a 5471 m v troubě jižní. Celková délka všech ražených tunelových trub dosahuje 5,54 km, celková délka všech hloubených tunelových trub je 6,56 km. Po zprovoznění tak vznikl nejdelší tunel pozemní komunikace v České republice, který překonal délku kterékoliv stávající tunelové stavby více než dvakrát. Jako zhotovitelé stavební části byly vybrány firmy Metrostav a.s., v části pak Eurovia CS, a.s., dodavatelem technologie byla firma ČKD Praha DIZ, a.s. Projektantem celého tunelového komplexu byly SATRA, spol. s r.o., PUDIS a.s. a METROPROJEKT Praha a.s., přičemž SATRA, spol. s r.o., byla zároveň koordinátorem celého souboru staveb tohoto úseku Městského okruhu.

Proč v případě Blanky hovoříme o tunelovém komplexu? Výjimečnost Blanky oproti ostatním tunelům pozemních komunikací spočívá ve faktu, že se člení na více dopravních úseků oddělených rampami mimoúrovňových křižovatek Městského okruhu s povrchovou komunikační sítí. V případě vzniku excesu (mimořádné události) v jednom dopravním úseku, který vyžaduje uzavření tohoto úseku (např. z důvodu nutnosti zásahu integrovaného záhranného systému), tak mohou zůstat v provozu sousední úseky, čímž je minimalizován dopad excesu do okolní komunikační sítě. Z hlediska řízení silničního provozu, ale i z hlediska např. navigace jednotek záchranných služeb na místo excesu je tedy důležité rozlišovat jednotlivé dopravní úseky komplexu. Z tohoto důvodu jsou jednotlivé dopravní úseky nazývány tunel Brusnice, tunel Dejvice a tunel Bubeneč. Název TKB by měl zůstat pouze v souvislosti se správou tunelů, kterou bude po skončení zkušebního provozu pověřena Technická správa komunikací hl. m. Prahy, a.s. - stejně jako u navazujících tunelů Městského okruhu v Praze (Strahovský, Mrázovka, Zlíchovský). Základním předpokladem pro provozování tunelového komplexu podle výše uvedeného je realizace příslušné technologické vybavenosti a zajištění vazeb a rychlých reakcí mezi jednotlivými zúčastněnými organizacemi podílejícími se na eliminaci případného excesu.

Obr. 3. Zastavení jednotlivých vozidel v jízdních pruzích v jednom kamerovém úseku způsobí neprůjezdnost celého jízdního pásu

Bezpečnost provozu v tunelech
Otázka bezpečnosti silničního provozu v tunelech obecně je stejně tak jako na ostatních úsecích pozemních komunikací stále aktuálním tématem. Základní parametry pro bezpečný provoz tunelových staveb jsou dány již návrhem trasy a základního konstrukčního řešení stavby, které jsou uzpůsobovány okolnímu terénu a návazné síti komunikací. Stanovuje se příčný profil tunelu, poloměr směrových a výškových oblouků, procenta stoupání či klesání vozovky. Tunely jsou však vybaveny i řadou technologických zařízení. Jedná se především o systémy osvětlení, vzduchotechniky, řízení dopravy, kamerový dohled s detekcí nestandardních situací, systémy radiového spojení i SOS kabiny pro poskytnutí pomoci řidičům při nepředvídaných událostech.

Obr. 4. Předpokládané místo a možný pohyb vozidla otáčejícího se do protisměru

Při řešení mimořádných událostí v tunelech (zastavení vozidla, nehoda, požár apod.) je důležitá včasná reakce a správný postup řešení mimořádné události nejen ze strany obsluhy tunelu (operátoři dopravy, dispečeři technologie) a případně jednotek IZS, ale především ze strany účastníků provozu. Např. při požáru vozidla v tunelu - specificky uzavřeném prostředí, ve kterém se teplo a kouř charakteristicky a rychle šíří - může při nedodržení pravidel chování účastníky provozu nebo při selhání dohledu dojít k mnohem vyšším ztrátám na životech než při stejně intenzivním požáru vozidla na povrchové pozemní komunikaci. Vzhledem k možnému riziku vzniku nehody a následně i požáru se proto v tunelech za mimořádnou událost považuje i pouhé zastavení vozidla např. z důvodu nedostatku pohonných hmot nebo poruchy (četnost výskytu těchto událostí je mimo jiné ovlivněna hodnotami podélného sklonu vozovky). Podélný sklon samozřejmě ovlivňuje i rychlost a směr šíření kouře při požáru v tunelu, kdy při vyšších hodnotách (v tunelu je dovoleno maximálně 5 %) se šíří rychleji. Je třeba poznamenat, že vzhledem k předpokládanému zákazu přepravy nebezpečných nákladů a celkovým omezením těžké nákladní dopravy v tunelovém komplexu je pravděpodobnost výskytu katastrofické události podobné těm alpským (v tunelech Mont Blanc, Tauern, Gotthard) výrazně nižší. I přesto musí být v tunelech s přihlédnutím ke všem uvedeným faktům kladen na bezpečnost provozu ještě větší důraz než u povrchových úseků pozemních komunikací.

 Obr. 5. Zkouška detektorů kouře a vyhodnocovacího algoritmu pomocí pohybujícího se zdroje kouře

Po sérii velkých požárů v alpských tunelech se v ?tunelové Evropě? zvedla vlna tlaku na legislativní sjednocení minimálních požadavků na konstrukční, technologické a provozní parametry tunelů pozemních komunikací tak, aby bylo riziko opakování těchto požárů minimalizováno. Výsledkem bylo přijetí směrnice Evropského parlamentu a Rady č. 54/2004/ES o minimálních bezpečnostních požadavcích na tunely delší než 500 m na transevropské silniční síti (TERN) [1]. S požadavky směrnice byly následně uvedeny do souladu i české technické normy a předpisy (ČSN 73 7507 [2], TP 98 [3], TP 154 [4]), které ovšem už v předchozích vydáních požadovaly v řadě parametrů ještě přísnější hodnoty než směrnice. Poupravené znění směrnice bylo do české legislativy zahrnuto nařízením vlády č. 264/2009 Sb. z 20. července 2009 o bezpečnostních požadavcích na tunely pozemních komunikací delší než 500 metrů [5], (které oproti směrnici rozšiřuje své požadavky na všechny tunely PK delší než 500 m, tzn. i na tunelový komplex Blanka, ačkoli není součástí TERN).

Obr. 6. Tunel Bubeneč B - rozložení kouřové vlečky v klesání -5 % během zásahu HZS (15. až 90. minuta). Fialová izoplocha znázorňuje teplotu 60 °C při tzv. návrhovém požáru o tepelném výdeji HRR = 30 MW, který je ekvivalentem hořícího nákladního vozidla.

I když tunelový komplex Blanka je z hlediska řešení mimořádných situací stavebně a technologicky vybaven podle výše uvedených požadavků (bližší popis zásadního technologického vybavení je uveden v následující kapitole), hlavním faktorem pro dosažení vysoké bezpečnostní úrovně tunelu zůstane prevence vzniku mimořádných událostí, a pokud k nim již dojde, i správný postup řešení takových událostí (v prvních okamžicích jsou důležité hlavně reakce účastníků provozu). Zde sehrává důležitou roli především informovanost veřejnosti o pravidlech chování v tunelu v běžném provozu a o správném chování v případě výskytu závažnější mimořádné události, např. při požáru vozidla. I když požár vlastního vozidla je jistě pro řidiče stresovou situací, při které ne každý zachová chladnou hlavu, může předchozí znalost základních pravidel chování zabránit katastrofickému rozvoji události. Chování řidičů a způsob jejich informování o pravidlech chování v tunelu je předmětem diskuzí i na mezinárodní úrovni ([6], [7]).

Obr. 7. Stejná situace jako na obr. 5, v prostorovém pohledu

Stručný popis technologické vybavenosti
Systémem, který sjednocuje činnost technologického vybavení jak z hlediska řízení dopravy, tak z hlediska řízení provozní technologie, je řídicí systém (dále ŘS). Vybavení tunelu pro pozemní komunikace (dále jen tunelu) se všeobecně člení na provozní celky popsané dále.

  • Světelná signalizace.
  • Vzduchotechnika (větrání tunelů v standardním, zvláštním a mimořádném stavu, větrání pomocných prostor). Hlavní větrání je řízeno na základě vyhodnocení aktuálního proudění a dalších parametrů v tunelu podle algoritmů samostatným ŘS TKB pro VZT (tzv. expertní regulátor, který zajišťuje ekonomický provozní větrání), jenž pak předává do ŘS TKB povely pro řízení zařízení vzduchotechniky. Hlavní větrání rovněž slouží pro požární větrání.
  • Dopravní zařízení a značky.
  • Zařízení pro automatiku provozu (ŘS - řídicí systém, měření NO, NO2, rychlosti větru a opacity, dopravní měření, uzavřený televizní okruh, bezpečnostní systém - SOS kabiny, místní rozhlas).
  • Silnoproudá technologie (energetika, osvětlení).
  • Slaboproudá technologie (EZS, EPS, sdělovací zařízení, měření a regulace, videodohled a videodetekce, anténní zařízení).
  • Technologie trafostanic (energetika).
  • Technologie vodního hospodářství.

Během provozu zajišťuje dohled a řízení dopravy Policie ČR na hlavní dopravní řídicí ústředně (HDŘÚ) Na Bojišti a řízení technologie zajišťuje Technická správa komunikací hl. m. Prahy na velínu Strahov.

 Obr. 8. Šíření kouře po vzniku požáru v klesajícím tunelu. Podélné proudění v tunelu unáší kouř ve směru jízdy zleva doprava. Proudění zajišťují buď vyjíždějící vozidla, nebo režim předvětrání, který zajišťuje směr a minimální rychlost podélného proudění ve směru jízdy vozidel.

Obr. 9. Stejná situace v 5. minutě po vzniku požáru během 1. fáze požárního větrání, kdy je třeba vytvořit podmínky pro únik z obou stran požáru. Pro vytvoření těchto podmínek je v klesajícím tunelu podélná rychlost proudění regulována na u = 1,6 m/s a kouř je z tunelu odsáván jednou vyústkou před a jednou za požárem. Vyústky jsou od sebe vzdáleny 80-90 m. Výkon odvodu kouře je 180 m3/s.

Obr. 10. V 10. minutě od vzniku požáru dosahuje návrhový požár nominální hodnoty 30 MW. Vztlakové síly požáru tlačí vlečku kouře proti proudění.

Obr. 11. Rozložení kouřové vlečky návrhového požáru ve stoupajícím tunelu v 10. minutě. Vztlakové síly požáru působí ve směru proudění. Optimální podélná rychlost proudění pro podmínky pro únik je u = 1,1 m/s. Parametry odvodu kouře z tunelu jsou stejné jako v klesání.

Komplexní vyzkoušení

Předmětem komplexního vyzkoušení (KV) souboru staveb tunelového komplexu Blanka, ve smyslu § 555 zákona č. 513/1991 Sb., bylo prověření funkčnosti technologického vybavení jednotlivých staveb souboru staveb MO v úseku Malovanka - Pelc Tyrolka, tunelového komplexu Blanka (TKB) jako celku, dále vyzkoušení nových nebo modernizovaných prvků dispečerských pracovišť na HDŘÚ i na velínu Strahov a jejich návaznosti na stávající systémy tunelů, které jsou k datu zprovoznění souboru staveb z uvedených dispečinků provozovány.

Zkoušky se sestávaly ze tří etap:

  • 1. etapa - zkoušky zařízení a prvků (vyzkoušení ručního ovládání, zpětných hlášení poruch a stavů všech zařízení a prvků připojených do řídicího systému);
  • 2. etapa - zkoušky dispečerské automatiky (zkoušení automatického řízení a hromadných povelů jednotlivých technologických celků, ověřování správnosti navrženého algoritmu řízení ve vazbě na kontrolu dosažení parametrů předepsaných v projektové dokumentaci);
  • 3. etapa - zkoušky vazeb mezi provozními celky (ověření komplexního fungování všech systémů, zejména reakcí řídicího systému na mimořádné stavy jak v dopravě, tak v rámci technologického vybavení).

První a druhá etapa zkoušek byly postupně prováděny v průběhu instalačních a dokončovacích prací na tunelovém komplexu. Základním předpokladem pro zahájení 3. etapy komplexního vyzkoušení je dokončení předchozích dvou etap (zkoušky zařízení a prvků a zkoušky dispečerské automatiky) a odstranění poruch/závad zjištěných v těchto etapách. V první polovině září letošního roku 2015 proběhla poslední, 3. etapa komplexních zkoušek - tzv. komisionální vyzkoušení funkce technologického vybavení.

Obr. 12. Vizualizace odsávání klapkou pomocí horkého kouře

Cílem 3. etapy komplexních zkoušek bylo ověření správné reakce řídicích systémů tunelů a jimi ovládaných technologických celků (a návazných pozemních komunikací) na detekci mimořádné události v tunelu, respektive ověření způsobu reakce vybraných detektorů potřebných pro optimální sledování a řízení silničního provozu z hlediska bezpečnosti a plynulosti. Technologickými celky se nazývají ucelené logické celky technologie, které obsahují akční členy (např. ventilátory, čerpadla, stykače, proměnné dopravní značení) a senzory (měření rychlosti a směru větru, měření napětí a proudu, dopravní detektory) nezbytné pro řízení tohoto logického celku. Členění souboru staveb na provozní soubory často tomuto logickému dělení neodpovídá. Z toho důvodu jsou některé provozní soubory spojené (např. VN a NN) a některé rozdělené a připojené k jiným celkům (např. slaboproud, fyzikální měření).

Obr. 13. Zkouška studeným kouřem ukazuje skutečný sací účinek. Na rozdíl od teplého kouře nestoupá do odvodních vyústek přirozeně, ale pouze vlivem sání.

Ve 3. etapě bylo celkem provedeno 63 scénářů zkoušek. Výběr ověřovaných situací v rámci 3. etapy vycházel především ze specifikace mimořádných události, u kterých je předpoklad, že by se mohly v tunelech TKB během provozu vyskytnout, respektive ze zkušeností s výskytem těchto typů událostí v již provozovaných tunelech.

V rámci zkoušek se ověřovaly scénáře reakce na následující typové události:

  • požár v dopravním prostoru tunelu;
  • neprůjezdný dopravní úsek;
  • vozidlo jedoucí v protisměru;
  • osoba v tunelu;
  • dopravní kolona na výjezdu z tunelové trouby;
  • jízda/zastavení vozidla s nebezpečným nákladem;
  • požár v technických prostorách;
  • výpadek akomodačního osvětlení na vjezdu do tunelové trouby.


Vzhledem k tomu, že je tunelový komplex členěn na více tunelů, respektive dopravních úseků, které lze provozovat samostatně a zároveň umí z hlediska technologie a řízení dopravy reagovat na situaci v navazujících úsecích, byly tyto typové události zkoušeny vždy v každém dopravním úseku. Polohy událostí byly voleny v místech, kde bylo možné výskyt událostí předpokládat, nebo v místech, kde byly z hlediska technologie ztížené podmínky detekce (videodetekce) nebo reakce (požární větrání). Každý scénář byl iniciován tak, aby měl pokud možno stejný průběh, jaký by měla vzniklá mimořádná událost v reálném provozu.

Pro každou zkoušku bylo nutné specifikovat polohu, nároky na materiální a lidské zdroje, nároky na výchozí nastavení technologických systémů a požadavky na zajištění vnějšího okolí tunelu. Tunelový komplex je systémem proměnného dopravního značení a světelného signalizačního zařízení (SSZ) provázán jak s navazujícími částmi Městského okruhu, tak s povrchovými komunikacemi, na které ústí rampy komplexu. V průběhu zkoušek musel být tunelový komplex fyzicky zabezpečen proti zavedení, vpuštění běžného silničního provozu do tunelů - proti vjezdu vozidel z okolních povrchových komunikací. Zároveň muselo být proměnné dopravní značení na okolních komunikacích, které mělo reagovat na stavy Blanky při zkouškách, pokud možno řešeno tak, aby neovlivňovalo silniční provoz na okolních komunikacích (tj. zakryto, případně zneplatněno).

V rámci komplexních zkoušek byla ověřena vzájemná funkční návaznost a reakce jednotlivých technologických celků v řídicím systému (ŘS), ve vizualizaci příslušných částí ŘS (TKB, TKBA a TKBB) a ve vlastních dopravních a technologických prostorách TKB. V této etapě byly ověřeny návrhové předpoklady reakce technologického vybavení tunelového komplexu na události, které mohou vzniknout po jeho zprovoznění (jde o automatické reakce ŘS na mimořádné události vyplývající především ze silničního provozu tunelů).

Obr. 14. Nahřívání liniového teplotního hlásiče

Zkoušky mimořádných dopravních událostí
Jak bylo popsáno v kapitole zabývající se bezpečností provozu v tunelech, sebemenší exces v silničním provozu se může rozvinout v krizovou situaci. Cílem celého telematického systému je tyto události umět detekovat, informovat o detekovaných událostech personální obsluhy tunelu zobrazením alarmové výzvy a reagovat na detekované události buď automaticky, nebo umožnit provedení snadné reakce obsluze tunelu. V následujícím textu jsou přiblíženy některé události v silničním provozu, které umí detekovat technologická vybavenost tunelů a které byly předmětem komplexního vyzkoušení. Rozhodující úlohu v detekci mimořádných událostí sehrává systém videodetekce, který vyhodnocuje obrazové záznamy získané sítí videokamer pokrývajících svými záběry dopravní prostory tunelových trub. Obraz každé kamery je rozdělen do několika segmentů (jednotlivé jízdní pruhy, nouzové chodníky, eventuálně nouzové zálivy), ve kterých následně videodetekční software vyhodnocuje uvedené události. Videodetekční systém umí nativně detekovat následující události v provozu: stojící vozidlo, předmět na vozovce, pomalu jedoucí vozidlo, vozidlo v protisměru, dopravní kolona, detekce kouře, chodec.

Obr. 15. Aktivace detektoru kouře

Neprůjezdný dopravní úsek
V silničním provozu může nastat řada mimořádných situací, které svými následky mohou zablokovat celý jízdní pás. Může se tak stát v důsledku dopravní nehody, kdy vozidla (nebo jejich trosky) v koncových polohách zasahují do více jízdních pruhů, dále může dojít např. k pádu nákladu z vozidla na vozovku, k detekci kombinace více takových událostí v úseku apod. V těchto případech se následně mohou tvořit fronty vozidel před místem události. Vozidla stojící ve frontě nejenže mohou produkovat zvýšené množství emisí, ale zároveň mohou vytvářet nečekanou překážku v provozu pro další přijíždějící vozidla a zvyšovat tak riziko vzniku následné nehody. Z hlediska řízení provozu v tunelu je tak důležité co nejdříve zamezit příjezdu vozidel do oblasti zasažené událostí a dopravní proud přijíždějící k dopravnímu úseku s událostí přesměrovat na objízdnou trasu. Na základě detekce různých událostí videodetekčním systémem následně řídicí systém vyhodnocuje kombinaci detekovaných událostí (zda kombinace splňuje podmínky neprůjezdnosti úseku). Následně spouští odpovídající automatickou reakci přenastavením proměnného dopravního značení, kterou se pozastaví provoz v dopravním úseku s událostí, současně před vjezdem do inkriminovaného tunelového úseku odklání přijíždějící dopravu na povrchové komunikace.

Scénáře těchto zkoušek byly provedeny s využitím tří vozidel, která postupně zastavovala vedle sebe na určených místech v tunelových troubách. Zastavení vozidel postupně iniciovalo automatické reakce (přestavení proměnného dopravního značení v rozsahu od lokálního uzavření jízdního pruhu - tzv. plovoucí uzávěra až po dopravní uzávěru celého úseku). Polohy zastavování vozidel byly stanoveny tak, aby se zároveň ověřila schopnost detekce jednotlivých kamer v místech překryvu záběru sousedních kamer.

Obr. 16. Aktivace detekce kouře pohybujícím se zdrojem

Vozidlo jedoucí v protisměru
Vozidlo jedoucí v protisměru představuje nebezpečnou situaci s vysokou pravděpodobností vzniku nehody s vážnými následky včetně rizika vzniku požáru. Videodetekční systém dokáže s vysokou mírou přesnosti takové vozidlo rozpoznat. Na základě detekce této události videodetekčním systémem následně řídicí systém spouští odpovídající automatickou reakci přenastavením proměnného dopravního značení, kterou se pozastaví provoz v dopravním úseku s protijedoucím vozidlem, zároveň před vjezdem do inkriminovaného tunelového úseku opět odklání přijíždějící dopravu na povrchové komunikace. Scénáře zkoušek detekce protijedoucích vozidel do protisměru byly situovány do míst, kde lze takové situace očekávat - např. v místě rozpletu hlavní trasy a výjezdové rampy nebo v místě nouzového zálivu.

Detekce a reakce při zkouškách proběhly podle předpokladů, nicméně faktem zůstává, že mezi fyzickým průjezdem vozidla detekčním úsekem videokamery, vyhodnocením této situace videodetekčním systémem a zobrazením alarmové výzvy obsluze tunelu zůstává značná časová mezera (cca 15 s). Může tak docházet k situacím, kdy se obsluze tunelu zobrazí alarm o detekci vozidla v protisměru na určité kameře, ale vozidlo mezitím ujede značnou vzdálenost a bude se pohybovat již na obrazu dalších kamer. Obsluze tak může trvat déle, než získá přehled o aktuální situaci a poloze vozidla (mezitím se mohlo vozidlo otočit do správného směru). Obsluha tunelu by uvítala zkrácení doby mezi vyhodnocením události; nicméně cenou by bylo zvýšení nepřesnosti detekce a tím zvýšení počtů falešných alarmů, což vzhledem k návazné automatické reakci v podobě pozastavení provozu v úseku není z celkového pohledu žádoucí.

Osoba v tunelu
Tunely Brusnice, Dejvice a Bubeneč tvoří součást Městského okruhu v Praze a stejně jako na ostatních již provozovaných úsecích okruhu (místní komunikace I. třídy) je režim silničního provozu na této komunikaci stanoven dopravní značkou IP 15a - silnice pro motorová vozidla. Ta na okruhu povoluje jen provoz motorových vozidel a jízdních souprav pro veřejnou hromadnou dopravu, jejichž nejvyšší povolená rychlost není nižší než 65 km/h, ostatním účastníkům provozu na pozemních komunikacích je zakázán vstup, chůze a jízda po této komunikaci. Ke vstupům osob do městských tunelů dochází poměrně často, většinou z důvodu zkrácení cesty. Obsluha tunelů v takovém případě žádá o zásah hlídku PČR, která danou situaci řeší na místě. Videodetekční systém v tunelu dokáže vstup nebo pohyb osob (ale i zvířat) v tunelové troubě detekovat a následně na něj reagovat. Reakce spočívá především v omezení nejvyšší povolené rychlosti na dopravní značce z pohledu směru jízdy předcházejícím poloze kamery, která detekovala událost. Během komplexních zkoušek byly ověřovány scénáře vstupu osoby do tunelu portálem tunelové trouby.

Dopravní kolona na výjezdu z tunelové trouby
Fronty vozidel čekajících před křižovatkami světelného signalizačního zařízení (SSZ), do kterých ústí rampy tunelu, na signál ?volno? mohou v případě silného provozu a vzdutí fronty z rampy do tunelu do oblasti průpletu odbočovacího pruhu rampy s hlavní trasou Městského okruhu zapříčinit vznik kolizních situací. Z toho důvodu je účelné v tunelu takovým situacím z důvodu bezpečnosti a plynulosti silničního provozu předcházet. Pro detekci kolon se opět slouží kamery videodetekčního systému. Při detekci kolony na výjezdové rampě videodetekčním systémem následně řídicí systém reaguje povelem ke změně aktuálního signálního programu v řadiči světelného signalizačního zařízení křižovatky, do které ústí výjezdová rampa z tunelu. Výsledkem změny je prodloužení doby zelené fáze pro směr z tunelu. Konkrétní doba prodlužení pak závisí na dopravním řešení daného SSZ, ve kterém se musí zohledňovat i další vlivy, jako např. požadavky na preferenci MHD apod. Při komplexních zkouškách byly ověřeny vazby mezi videodetekčním systémem, řídicím systémem tunelů a řadiči SSZ. Vzhledem k obecně problematickému způsobu predikce dopravních kolon jsou dále detekce a reakce na tvorbu kolon předmětem sledování a odlaďování během zkušebního provozu tunelového komplexu.

Jízda/zastavení vozidla s nebezpečným nákladem
Přeprava nebezpečných nákladů (NN) silničními tunely s sebou nese zvýšenou míru nebezpečí (výbuchy, toxické látky, požáry). Evropská dohoda o mezinárodní silniční přepravě nebezpečných věcí (ADR) [8] ve snaze sjednotit přepravní podmínky NN na celé evropské komunikační síti zavedla od roku 2007 kategorizaci silničních tunelů podle míry hrozícího nebezpečí. Kapitola 1.9.5 dohody ADR, týkající se omezení průjezdu tunely, ukládá příslušnému správnímu orgánu označit silniční tunel jednou z kategorií A, B, C, D nebo E. Toto rozlišení na podkategorie přináší kromě sjednocení přepravních podmínek pro NN v evropských tunelech především možnost na základě analýzy rizik povolit přepravu alespoň vybraných druhů nebezpečných věcí silničními tunely místo striktního zákazu. Kategorizace umožňuje při přepravě nebezpečných věcí dosáhnout vyšších celospolečenských ekonomických úspor (v podobě úspory času, ujetých kilometrů, s tím souvisejícím menším množstvím emisí) za podmínky přijetí celospolečensky přijatelné míry rizika. Při stanovení kategorie musí být vzaty v úvahu charakteristiky tunelu, odhad rizika, včetně možnosti a vhodnosti alternativních tras a způsobů a řízení provozu. V současnosti je přeprava nebezpečných nákladů provozovanými tunely na Městském okruhu v Praze zakázána - kategorie E podle dohody ADR. I přes tento zákaz může ke vjetí vozidla s nebezpečným nákladem do TKB dojít. Vzhledem k rizikům vyplývajícím z povahy vlastního nákladu je žádoucí, aby obsluha tunelů měla v rámci možností přehled o přítomnosti vozidel jedoucích v režimu ADR v tunelu. Z tohoto důvodu je severozápadní část MO na hlavní trase vybavena systémem pro čtení tabulek ADR zepředu.

Na trase nových tunelů MO se v každém směru nachází šest profilů měření úsekové rychlosti (MÚR), na kterých zároveň probíhá detekce průjezdu vozidla v režimu ADR. Při prvním průjezdu vozidla s ADR profilem MÚR (jehož základním vybavením je kamerový systém) je informace o průjezdu zobrazena v aplikaci ?ADR klient? na displeji operátora (tzn. že se zobrazí místo detekce = příslušný jízdní pruh a dále snímek tabulky ADR).

Řídicí systém poskytuje informace nejen o vjezdu vozidla s nebezpečným nákladem do TKB, ale vyhodnocuje i to, zda vozidlo nezůstalo stát v tunelové troubě a zda TKB opustilo. Pokud vozidlo neprojede úsek mezi dvěma profily MÚR za stanovený časový limit, obdrží operátor alarmovou výzvu. Během provádění zkoušek byla ověřena vysoká míra spolehlivosti detekce tímto systémem.

Výpadek akomodačního osvětlení na vjezdu do tunelové trouby
Akomodační (adaptační) osvětlení slouží pro adaptaci zraku motoristů na náhlou změnu jasových poměrů při vjezdu do tunelu. Adaptační osvětlení je asymetricky rozvrženo do tří až čtyř ovládacích skupin tak, aby zrak řidičů plynule přecházel z venkovního do tunelového prostředí a aby před tunely, cca 100 m před portály, neměli řidiči v denním režimu pocit, že vjíždějí do tmy. Během zkoušek byla ověřena reakce na výpadek akomodačního osvětlení v oblasti vjezdového portálu, která spočívá ve snížení rychlosti před vjezdem a v portálové oblasti tunelové trouby (tak, aby motoristé měli při nižší rychlosti více času na adaptaci zraku).

Zkoušky mimořádných událostí s výskytem požáru
Cílem zkoušek bylo ověření požárně-bezpečnostního vybavení při požáru. Předpokladem úspěšných komisionálních zkoušek - 3. etapy komplexního vyzkoušení, bylo ověření algoritmu vyhodnocování polohy zdroje kouře v tunelu a důsledné prověření jednotlivých stavů požárního větrání.

Zkoušky systému detekce a lokalizace požáru
Požár v TKB je detekován pomocí liniového teplotního hlásiče, kamer videodetekce a detektorů kouře. Při rozvíjejícím se požáru je nejčastěji nejprve detekován kouř. V případě detekce kouře v tunelu je upozorněna obsluha tunelu, která vyhodnotí událost, ověří polohu požáru a vyhlásí požár. Aby bylo možné odsát kouř co nejblíže požáru, je potřeba přesně lokalizovat detekční úsek, ve kterém se požár nachází. V praxi se často stává, že do tunelu vjede kouřící vozidlo a zastaví v tunelu až po projetí jeho části. Při průjezdu jsou tak aktivovány detektory v jednotlivých úsecích. Součástí řídicího systému je algoritmus, který situaci vyhodnocuje, a v okamžiku zastavení nabídne obsluze k potvrzení příslušný detekční úsek. K ověření funkce detekce kouře bylo třeba provést sérii zkoušek s pohybujícím se zdrojem kouře. Během zkoušek byly použity různé zdroje kouře (dýmovnice, aerosol) i různá množství produkovaného kouře.

Zkoušky systému požárního větrání
Koncepce požárního větrání je založena na regulaci rychlosti podélného proudění a na odvodu kouře z tunelu. Směr a požadovaná hodnota podélného proudění se dosahují pomocí proudových ventilátorů umístěných po celé délce tunelu. Při požáru jsou přednostně spouštěny ventilátory před požárem a nejsou spouštěny ventilátory v kouřové vlečce. Požadovaný výkon proudových ventilátorů se v různých částech tunelu liší. Největší požadavky na výkon systému větrání jsou v klesajícím tunelu pod Letnou. Při podélném sklonu tunelu -5 % působí vztlakové síly požáru výrazně proti směru proudění.

  • Dimenzování požárního větrání - podmínky pro zásah IZS

Podle požadavku normy je potřeba vytvořit podmínky pro zásah integrovaného záchranného systému. Proudové ventilátory musí zajistit tzv. kritickou rychlost podélného proudění, při které se veškerý kouř šíří pouze na jednu stranu požáru a vznikne tak bezpečný přístup přetlakově chráněnou částí tunelu (viz obr. 6 a 7). V klesajícím tunelu je třeba vyvinout podélnou rychlost 3,6 m/s, pro dosažení stejných podmínek jako ve stoupajícím tunelu zajišťuje rychlost 2,2 m/s při stejném odsávaném množství 280 m3/s.

V tunelu nelze provést zátěžové zkoušky, jako se provádějí například u mostů, vzhledem k teplotám při návrhovém požáru, které by poničily vybavení tunelu. V současné době se při projektování standardně využívá matematicko-fyzikální 3D modelování požárů v tunelu, které umožní ověření potřebných hodnot i vizualizaci šíření kouře při návrhovém požáru. Modely byly nejprve verifikovány v devadesátých letech 20. století pomocí dat ze série zkoušek ve vyřazeném tunelu Memorial ve Spojených státech, kde byly instalovány a proměřovány různé systémy odvodu kouře při požárech v rozsahu od 20 do 100 MW.

Návrhové parametry byly prověřovány měřením na jednotlivých odvodních ventilátorech i v tunelu a následně byly vyhodnocovány jednotlivé stavy z hodnot zaznamenávaných řídicím systémem. Vzhledem k délce a složitosti tunelu, kdy vlivem prostorového omezení musely být voleny různé způsoby odvodu kouře, v důsledku napojení vjezdových a výjezdových ramp a také měnícího se příčného průřezu a podélného sklonu tunelu bylo prověřování dosažených parametrů časově velmi náročné a muselo být provedeno v několika krocích. Kromě prověření výkonových parametrů bylo třeba v této fázi také ověřit pomocí kouře návrh geometrie odsávacích štěrbin a sekvenci otvírání klapek. Na závěr byla prověřena spolehlivost funkce náběhu a chodu požárního větrání.

  • Šíření kouře v prvních minutách po vzniku požáru - podmínky pro evakuaci

Návrhový požár, tj. požár, na který je systém dimenzován, je definován tepelným výdejem HRR = 30 MW, který narůstá lineárně z 0 na 30 MW během prvních deseti minut požáru. V přímé závislosti na růstu HRR (heat release rate) roste množství produkovaného kouře z 0 na 80 m3/s. Během těchto prvních přibližně 10 minut, kdy požár sílí, probíhá záchrana osob bez zásahu IZS. V tunelech, kde se vyskytují kolony a může být omezen výjezd vozidel za požárem ve směru jízdy (směru proudění vzduchu), je podle normy třeba zajistit nízkou rychlost proudění do 2 m/s. Cílem je vytvoření podmínek pro stratifikované proudění a udržení kouřové vlečky pod stropem tunelu. Obr. 8 až 10 znázorňují vývoj kouře a hranici teploty 60 ºC (fialová izoplocha) v klesajícím tunelu a na obr. 11 je pro porovnání rozložení kouřové vlečky v 10. minutě ve stoupajícím tunelu.

  • Ověření návrhu geometrie odsávacích štěrbin pomocí kouře

Během zkoušek 2. etapy se optimalizovala sekvence otevřených klapek během vývoje požáru. Během evakuace (prvních cca 10 minut)
jsou otevřeny dvě klapky. Jedna před a jedna za požárem. V okamžiku spuštění 2. fáze větrání - pro zásah HZS - se klapka před požárem zavírá a kouř odvádí tři klapky za požárem.

U kouřových zkoušek pomocí dýmovnic nebo aerosolu je důležitá interpretace zkoušky. Nelze zaměňovat situaci při kouřových zkouškách za situaci odpovídající reálným podmínkám při návrhovém požáru. Oproti tepelném výdeji požáru HRR = 30 MW se při kouřové zkoušce jedná o HRR = 0,1-1 MW.
Charakter proudění se tak při řádovém rozdílu výrazně liší.

Komisionální vyzkoušení
Poslední etapa komplexních zkoušek se konala v první polovině září 2015. Předmětem zkoušek bylo dosažení jednotlivých stavů, prověření přechodů mezi těmito stavy. Detekce mimořádné události - požár - byla simulována několika způsoby (teplotní liniový hlásič, detektor kouře, videodetekce a tlačítko SOS). Ve vazbě se způsobem aktivace události souvisí reakce vybavení i obsluhy tunelu.

Požární větrání se spouští automaticky pouze v případě detekce požáru liniovým teplotním hlásičem. V dalších případech je potřeba potvrzení dispečera technologie. Po vyhlášení požáru probíhá celá sekvence plně automaticky: otevření klapek, spuštění odvodních strojoven, spouštění a následná regulace chodu proudových ventilátorů.

Druhou fázi požárního větrání, která zajišťuje bezpečný přístup k požáru, spouští vždy dispečer technologie. Po vyhlášení požáru probíhá celá sekvence plně automaticky: přestavění klapek, zvýšení výkonu odvodních strojoven, spouštění a následná regulace chodu proudových ventilátorů.

Pro záznam zkoušek vazeb mezi technologickými celky a chováním tunelu jako celku při jednotlivých provozních stavech byly vyplněny připravené zkušební protokoly.

Koordinační cvičení IZS
Ke spolehlivé funkci tunelu při požáru nestačí pouze ověření automatiky technologického vybavení, ale je třeba věnovat stejnou pozornost i školení obsluhy tunelu a koordinaci IZS. Dne 17. září 2015 proběhlo cvičení koordinace jednotlivých složek při požáru v tunelu. Cílem cvičení bylo ověřit akceschopnost a reakci složek integrovaného záchranného systému IZS (policie, HZS, záchranné služby) a obsluhy tunelu při mimořádné události s požárem. Během cvičení byly prověřeny způsoby nájezdu do tunelu podle výjezdových karet TKB a komunikace mezi operačními středisky složek IZS a tunelovými dispečinky dopravy a technologií.

Z důvodu vytvoření reálnějšího prostředí při požáru se při cvičení použil kouř. Cílem využití kouře bylo přiblížení podmínek v jednotlivých fázích požáru jak pro zasahující složky, tak i pro obsluhu.

Při cvičení se uplatnila řada technologických systémů, jako je systém videodetekce, detekce kouře, požárního větrání, nouzové únikové osvětlení, místní rozhlas, komunikační systémy pro IZS, sítě mobilních operátorů a další. Vzhledem k tomu, že veškerá vybavenost byla již prověřena při komplexních zkouškách, bylo možné provést úpravy nastavení požárního větrání pouze pro tuto kouřovou zkoušku, a to snížením požadované rychlosti podélného proudění tak, aby byl kompenzován chybějící tepelný výkon simulovaného požáru. Tak došlo během prvních minut cvičení ke zpětnému vrstvení kouře - proti směru proudění a proti zablokovaným vozidlům. V okamžiku, kdy tento kouř začne ohrožovat osoby proti směru proudění v tunelu, dispečer technologie spouští 2. fázi požárního větrání, která vytvoří podmínky pro zásah HZS.

Závěr
Během zkoušek bylo dosaženo očekávaných stavů a 19. září 2015 byl tunel uveden do zkušebního provozu. Zkušební provoz je plánován do konce roku 2016 a slouží k odladění automatiky dopravní a technologické vybavenosti TKB, spojené s průjezdem dopravy.

Použitá iteratura:

[1] Directive 2004/54/EC of the European Parliament and of the Council of 29 April 2004 on minimum safety requirements for tunnels in the trans-European road network. Official Journal of the European Union L 201/56 of 7th June 2004.

[2] ČSN 73 7507 Projektování tunelů pozemních komunikací, Český normalizační institut, Praha, 2013.

[3] Eltodo EG, a.s.: Technické podmínky TP 98-Z1 - Technologické vybavení tunelů pozemních komunikací. MD ČR, Praha, 2010.

[4] Eltodo EG, a.s.: Technické podmínky TP 154 - Provoz, správa a údržba tunelů pozemních komunikací. MD ČR, Praha, 2009.

[5] Nařízení vlády z 20. července 2009 o bezpečnostních požadavcích na tunely pozemních komunikací delší než 500 m. Sbírka zákonů 2009, částka 79, str. 3622, 2009.

[6] The World Road Association (PIARC), Technical Committee C3.3 Road Tunnel Operation: Human Factors and Road Tunnel Safety Regarding Users. 2008.

[7] International Tunnelling and Underground Space Association, Committee on Operational Safety of Underground Facilities (ITA-COSUF): Internal Workshop on ‘Safety Challenges’. Lyon, November 2009.

[8] Evropská dohoda o mezinárodní silniční přepravě nebezpečných věcí (ADR), aktuální vydání ve Sbírce mezinárodních smluv, částce 5, jako sdělení Ministerstva zahraničních věcí 11/2015 Sb.m.s., v platnosti od 1. ledna 2015.