Klein-SPS steuert Höhenkontrollsystem Freie Fahrt durch den Tunnel

In den Niederlanden ist das steigende Verkehrsaufkommen jeden Tag auf den Straßen spürbar. Deshalb hat das Land in den letzten Jahren viel Geld in die Infrastruktur investiert. Insbesondere die Autobahnen sind gut ausgebaut und um viele Tunnelanlagen erweitert worden, die den größten Kostenfaktor des Straßenbaus ausmachen. Jeder Zentimeter an zusätzlichem Bohrdurchmesser lässt die Investitionsausgaben anwachsen, sodass die Tunnel grundsätzlich nur so hoch gebaut werden, dass LKW mit Standardmaß ungehindert passieren können. Aufgrund steigender Frachtmengen sind jedoch immer mehr Fahrzeuge mit Überhöhe auf den Straßen und somit in Tunneln unterwegs, die dafür nicht ausgelegt wurden. Das beschädigt nicht nur die Bauwerke, sondern führt auch zu Staus. Beides kostet den Staat viel Geld, denn die Menschen, die ihre Arbeitsstätte nicht erreichen können, erwirtschaften auch nichts, was letztendlich Mindereinnahmen der öffentlichen Hand nach sich zieht. Vor diesem Hintergrund bemühen sich die verantwortlichen Stellen, Staus vor Tunneln zu unterbinden, deren Ursache in zu hohen LKWs liegt. Verschleißfreie Lösung senkt Wartungsaufwand Bisher wurden Fahrzeuge mit Überhöhe durch eine mechanische Sensorik erfasst, welche unter der Schilderbrücke aufgehängt ist. Die Signale werden dann an die nächste Brücke weitergeleitet. Dort zeigt ein Leuchtzeichen den Verkehrsteilnehmern an, dass ein LKW mit Überhöhe detektiert worden ist und der Tunnel daher teilweise oder komplett gesperrt werden muss. Die beschriebene Lösung erweist sich als unvorteilhaft, weil die mechanischen Sensoren anfällig für Verschleiß sind und folglich relativ häufig gewartet werden müssen. Die Wartung resultiert in einer Sperrung von mindestens einer der Fahrspuren der Autobahn. Das verursacht zusätzliche Kosten und möglicherweise sogar einen Stau. Aus diesem Grund suchten die Verantwortlichen nach einer verschleißfreien Lösung, die weniger Service benötigt und durch den Einsatz moderner Smart-Sensoren einen deutlichen Mehrwert bietet. Fündig wurde man bei der in Bodegraven ansässigen HIG Traffic Systems, einem auf die Verkehrsleittechnik spezialisierten Unternehmen. In den vergangenen 40 Jahren hat sich HIG Traffic Systems auf dem heimischen Markt als einer der wichtigsten Partner im Verkehrsbereich etabliert. Etwa die Hälfte seines Umsatzes generiert das Unternehmen aus der Bereitstellung entsprechender Produkte, die entweder auf Basis exklusiver Kooperationsverträge vertrieben oder selbst entwickelt werden. Außerdem setzt HIG Traffic Systems komplette Projekte um, fungiert als Systemintegrator und stellt sein Fachwissen und Dienstleistungen rund um die in der Verkehrserkennung genutzten Sensoren zur Verfügung. Das Produkt-Portfolio umfasst Signalleuchten, Fluchtwegebeleuchtung für Tunnel, Geschwindigkeitsanzeigen, Signalbrücken, Sensoren zur Fahrzeugerfassung, Geräte für die Achsgewichtsbestimmung beim Überfahren sowie Höhen- und Geschwindigkeitssensoren. Durch die Kombination von Kommunikationstechnologien wie GSM, GPRS, UMTS, HSDPA und Internet unterstützen die von HIG Traffic Systems gelieferten Lösungen ein dynamisches Verkehrs-Management in Echtzeit. Mehrstufiges Signalisierungssystem verhindert Sperrungen Das neue System zur Erfassung, Identifikation und Selektierung von LKW mit Überhöhe besteht aus Sensoren und Aktoren, die in einiger Entfernung vor dem Tunnel montiert werden. So lässt sich das jeweilige Fahrzeug aus dem Autobahnverkehr ziehen und umleiten, ohne das der Tunnel gesperrt werden muss. Dazu beinhaltet das Gesamtsystem mehrere vor dem Tunnel angeordnete Signalbrücken, wobei sich die erste Brücke je nach geografischer Gegebenheit bis zu 10km vom Tunnel entfernt befinden kann (Bild 2). Auf diese Weise wird eine rechtzeitige Reaktion des LKW-Fahrers auf die durch das System erzeugte Warnmeldung sichergestellt. Das am ersten Brückenkopf installierte patentierte Lichtschrankensystem Tirtl (The Infra-Red Traffic Logger) der CEOS Industrial Pty. Ltd., welches aufgrund der Bauform auch an eine Schildkröte erinnert, detektiert die Geschwindigkeit, Fahrspur und die Objekt-Abmessungen des zu hohen LKW (Bild 3). Das Messsignal wird darüber hinaus mittels in die Fahrbahn eingelassener Induktionsschleifen verifiziert. Ein intelligentes Kamerasystem generiert beim Überfahren der Schleifen ein Bild des Fahrzeugs, wertet es aus und stellt die Beschriftung auf dem Kennzeichen, die durch eine integrierte Bildverarbeitung ermittelt worden ist, zur Verfügung. Das Kamerasystem ist an einen Industrie-PC angekoppelt, während die Induktionsschleifen und Lichtschranken direkt mit der Steuerung kommunizieren. Ist das Messergebnis durch den Auswerte-Algorithmus als Fahrzeug mit Überhöhe erkannt, steuert die SPS ein auf der zweiten Signalbrücke angebrachtes Leuchtschild an. Dieses blendet eine Warnung mit dem Kennzeichen des zu hohen LKW ein, damit sich dessen Fahrer tatsächlich angesprochen fühlt. Nun kann er die Autobahn an der nächsten Ausfahrt verlassen und den Tunnel über eine Landstraße umgehen. Sollte der Fahrer dennoch nicht reagieren, kontrolliert das auf dem letzten Brückenkopf montierte System, ob sich sein LKW noch immer auf der Autobahn befindet. Ist dies der Fall, wird entweder eine Fahrspur oder der komplette Tunnel gesperrt. Kommunikative Kleinsteuerung fungiert als zentrales Bindeglied Als SPS hat sich HIG Traffic Systems für die Kleinsteuerung ILC 170 ETH 2TX von Phoenix Contact entschieden. In der Anlage dient der Controller als zentrales Bindeglied zwischen den Sensoren, der Bildverarbeitung, den Leuchtschildern und dem Leitsystem. Er erfasst die Daten der Sensoren, prüft diese auf Plausibilität und initiiert die Anzeige der fahrzeugspezifischen Warnmeldung. Ferner kommuniziert der ILC 170 ETH 2TX mit dem Leitsystem, sodass die ermittelten Daten dort gespeichert und zur weiteren Verarbeitung durch öffentliche Stellen verwendet werden können (Bild 4). Erwin Wagemans, Vertriebsmitarbeiter von HIG Traffic Systems, erzählt: \“Wir haben die Kleinsteuerung von Phoenix Contact aufgrund ihrer Kommunikationsfähigkeit sowie der einfachen Programmierung und flexiblen Erweiterbarkeit ausgewählt. Da alle Steuerungen des Blomberger Unternehmens über mindestens eine Ethernet-Schnittstelle verfügen und beliebig um Übertragungsstandards wie RS232, RS422, RS485, CAN oder Profibus ergänzt werden können, eignen sie sich insbesondere als zentrale Kommunikationseinheit\“. Überzeugt hat den niederländischen Verkehrstechnik-Spezialisten auch die Zuverlässigkeit der für den industriellen Einsatz konzipierten SPS, weil sich die Wartungsintervalle der Gesamtanlage deutlich senken lassen (Bild 5). Wagemans fährt fort: \“Die Kleinsteuerung bietet zudem die Möglichkeit, Parameter und Daten aus der Anwendung auf eine SD-Karte zu schreiben. So wird beispielsweise die Applikation auf der SD-Karte gespeichert, um im Bedarfsfall sofort per FTP darauf zugreifen zu können. Via FTP werden auch die aktuellen Betriebszustände der Anlage und die ermittelten Daten übertragen. Falls erforderlich können diese dann in der jeweiligen Verkehrszentrale archiviert und ausgewertet werden. Auf diese Weise lassen sich Anlagenausfälle und Probleme mit den Sensoren im Vorfeld erkennen und eine gezielte Wartung durchführen, was die Betriebskosten der Anlage senkt\“. Fazit Indem HIG Traffic Systems eine industrielle Steuerung nutzt, erweist sich das Gesamtsystem stabiler als in der Vergangenheit mit proprietären Lösungen. Der MTBF-Wert (Mean Time Between Failures) ist deutlich gestiegen, weshalb sich der Kosten- und Zeitaufwand für Wartungsarbeiten entsprechend reduziert. Durch die freie Programmierbarkeit unterstützt die Kleinsteuerung von Phoenix Contact außerdem nahezu alle gängigen IT-Protokolle. HIG Traffic Systems kann also die vom jeweiligen Anwender gewünschten IT-Standards einfach in der entsprechenden Applikation umsetzen. SPS/IPC/Drives: Halle 6, Stand 122