Fjölbreyttur rafbúnaður í jarðgöngum

3.4.2024

Þegar ekið er í gegnum jarðgöng velta fæstir því  fyrir sér þeim mikla búnaði sem þar er að finna. Hávarður Finnbogason, rafmagnstæknifræðingur á tækjabúnaðadeild Vegagerðarinnar, fjallaði um rafbúnað í jarðgöngum á morgunfundi Vegagerðarinnar 18. janúar 2024.

Hávarður fjallaði í erindi sínu um þær kröfur sem gerðar eru til nýrra jarðganga. „Við hönnun rafkerfa í jarðgöngum er horft til þess að uppfylla evrópsku reglugerðina um öryggiskröfur og einnig er stuðst við handbækur norsku Vegagerðarinnar,“ segir Hávarður og bendir á að langstærsti hluti rafbúnaðar og öryggiskerfa jarðganga sé ekki sýnilegur vegfarendum.

Stór hluti af stofnkostnaði

Jarðgöng eru hönnuð til hundrað ára en geta nýst mun lengur með góðu viðhaldi. Það kostar sitt að byggja jarðgöng en rafbúnaður er stór hluti af kostnaði, eða um 10 prósent af stofnfjárkostnaði við heildargerð jarðganga.

„Hins vegar er líftími rafbúnaðar mun skemmri en líftími jarðganga. Oft er miðað við að eðlilegur líftími rafbúnaðar sé um tíu til fimmtán ár og þótt það virðist vera stuttur tími þá er hann í raun langur á tímum örra tækniframfara,“ segir Hávarður. Þetta þýði að á tíu til fimmtán ára fresti megi gera ráð fyrir endurnýjun rafbúnaðar og rafkerfa í jarðgöngum. Talið er að slíkt kosti um 2 til 5 prósent af heildar stofnfjárkostnaði jarðganga. Hávarður tekur dæmi. „Tökum þau 12 jarðgöng sem eru í notkun í dag og miðum við að þau séu að jafnaði 5 km löng, öll tvíbreið og uppfylli allar kröfur sem gerðar eru til jarðganga í dag. Þá myndi kosta um 480-1200 milljónir á ári að viðhalda og uppfæra rafbúnað og rafkerfi í þeim.“

Tæknirýmum að fjölga og fara stækkandi vegna aukins búnaðar

Við hönnun jarðganga á undanförnum 10 til 15 árum hefur verið farin sú leið að fjölga tæknirýmum og stækka þau. „Með meiri  kröfum er sífellt verið að auka við þann búnað og það afl sem þarf að útvega í jarðgöngum. Með fleiri tæknirýmum verður öll rafdreifing auðveldari og rekstraröryggi eykst,“ útskýrir Hávarður. Hann bendir á að allir skápar í göngum utan neyðarsímaskápa séu inni í þessum tæknirýmum og aflfrekasti búnaðurinn sé hafður sem næst rýmunum.

Fjöldi tæknirýma ræðst einnig af lengd ganga. „Tæknirými eru venjulega á 1500 m fresti eða í þriðja hverju útskoti. Hvert tæknirými spennifæðir allan rafbúnað sem nær yfir 750 m svæði til sitt hvorrar handar út frá rýminu..“ 

Aflmikill búnaður, svo sem viftur og daglýsing, er hafður sem næst tæknirými að sögn Hávarðar. Vanalega eru tvö pör af viftum við hvert tæknirými og þannig tryggt að sem fæstir blásarar detti út ef eitt tæknirýmið verður óstarfhæft og sama á við um annan öryggisbúnað svo sem fjarskipti og neyðarsíma.

Fjarlægðin milli tæknirýma hentar einnig mjög vel fyrir fjarskiptadreifingu á borð við TETRA, GSM og FM. Endurvarpar eru í hverju tæknirými sem dreifa í sitthvora áttina.

Varaaflsbúnaður er til taks í öllum tæknirýmum ef það kemur til straumsrofs frá nærliggjandi rafmagnsveitu. Með því að dreifa búnaðinum milli rýmanna tryggir það virkni í göngunum þó til bilunar eða eldsvoða komi í eða við eitt tæknirýmið. 

Allur helsti netbúnaður ásamt stjórnkerfi eru í tæknirýmum.  Með netkerfi er átt við allan þann búnað sem þarf til að tryggja fullt samband á milli búnaðar sem þarf að tala saman.

Í jarðgöngum eru ýmis kerfi og má þar helst nefna rafdreifikerfi, fjarskiptakerfi og netkerfi.

„Rafmagn og fjarskiptabúnaður eru undirstaða þess að öryggiskerfi jarðganga virki. Til að tryggja öryggi eru öll nýrri jarðgöng tengd með tveimur aflfæðingum auk þess að vera tvítengd fjarskiptalega séð, inn í hvorn enda jarðganga. Rofni önnur leiðin eru miklar líkur á að hin leiðin geti tryggt virkni áfram,“ segir Hávarður. Rofni hins vegar báðar leiðir þannig að algert straumleysi verði, tekur við varaafl á rafgeymum í einn klukkutíma fyrir neyðarlýsingu en önnur kerfi svo sem öryggiskerfi, fjarskiptakerfi og stjórnkerfi hafa fjórfalt lengri endingartíma á varaafli sem tryggir neyðaraðilum meiri virknitíma á meðan björgunarstarf stendur yfir.

Lýsing og öryggi

Almyrkur er í jarðgöngum allan sólarhringinn og því mikilvægt að tryggja viðunandi lýsingu fyrir vegfarendur. Almenn, sílogandi lýsing er í göngunum en birtan er þó aðeins breytileg eftir staðsetningu í göngunum. „Á sólríkum dögum eða þegar sólin er lágt á lofti getur verið mjög erfitt fyrir ökumenn að venjast myrkrinu þegar ekið er inn í lítið upplýst jarðgöng og hætta er á að þeir blindist,“ lýsir Hávarður en til að tryggja að það gerist ekki er bjartari daglýsing fyrstu 100 metrana í göngunum sem dofnar jafnt og þétt eftir því sem innar dregur. Birtumyndavélar meta birtuna í umhverfinu utan við göngin og þannig ákvarðast birtustigið við gangamunnana.

Orkunotkun vegna lýsingar í göngum hefur aukist um 50 til 100 prósent undanfarin ár. Það er að sögn Hávarðar vegna þeirra breytinga sem orðið hafa á daglýsingu við enda ganganna en einnig vegna þess að ljósmagn almennrar lýsingar í jarðgöngum hefur fjórfaldast í þeim göngum þar sem umferð gangandi og hjólandi er leyfð, en slík umferð er leyfð í öllum göngum á landinu fyrir utan Hvalfjarðargöng.

Kantlýsing hefur verið sett upp í fjórum göngum og kemur í stað gömlu vegstikanna. „Þetta eru litlir lampar sem liggja ofan á gangstéttarkanti með um 25 metra millibili og enn þéttar við gangamunna. Ljósin þjóna líka sem flóttalýsing í neyðartilfellum.“

Loftgæði og loftræsing

Viftur eru dreifðar eftir endilöngum jarðgöngum en það er slökkt á þeim þegar umferð er lítil. Nemar sem skynja gasmengun frá bílum eru á kílómetra millibili í göngunum. Trekknemi gefur til kynna úr hvorri áttinni vindurinn kemur og hvað hann er sterkur. Þessar upplýsingar eru nýttar til að stýra viftunum og losna þannig við mengun.

Mengun í göngum getur verið mjög staðbundin eftir staðháttum og aðstæðum. „Þegar mengun fer upp fyrir ákveðið gildi er kveikt á einum til tveimur viftupörum sem eru næst mengunarpollinum til að koma honum af stað og síðan taka næstu viftupör og þarnæstu við þangað til búið er að blása menguninni út,“ lýsir Hávarður en brugðist er við á sambærilegan hátt  ef mikil rykmengun er í göngunum.

Viftur eru mjög mikilvægar í eldsvoða og skipta sköpum við að reykræsta jarðgöngin og til að stýra flæði og hraða reyks.

Viftur eru aflfrekasti búnaðurinn í jarðgöngum og nota um 80% af allri raforku jarðganga.

Neyðarsímaskápar og klefar

Um 125 metrar eru á milli neyðarsíma í jarðgöngum á Íslandi. 500 metrar eru á milli neyðarútskota en neyðarsími eða klefi er í hverju útskoti og  þrír neyðarsímar milli þeirra. Í öllum neyðarsímaskápum eru neyðarsími og tvö slökkvitæki.

Umferðastýring og eftirlit

Tvær eftirlitsmyndavélar eru við hvern gangamunna í jarðgöngum. Þær eru aðgengilegar á vef Vegagerðarinnar. Atvikamyndavélakerfi hefur verið  komið upp í Hvalfjarðargöngum, Dýrafjarðargöngum og Norðfjarðargöngum en unnið er að uppsetningu slíks kerfis í Almannaskarðsgöngum. „Kerfinu er ætlað að skynja öll óvenjuleg tilfelli á borð við hæga umferð, bílaraðir, gangandi vegfarendur og gefa til kynna ef upp kemur eldur. Þá fær starfsfólk vaktstöðvar Vegagerðarinnar viðvörun og getur skoðað betur hvað um er að vera í gegnum svokallaðar PTZ myndavélar. Þær hafa mikla aðdráttargetu og hægt að fjarstýra í 360 gráður,“ upplýsir Hávarður.  

Hraðamyndavélar eru í flestum jarðgöngum en á undanförnum árum hefur verið unnið að því að setja upp meðalhraðamyndavélar í jarðgöng.

Lokunarslár, rauðblikkandi ljós og upplýsingaskilti eru notuð til að loka jarðgöngum. Starfsfólk vaktstöðva getur fjarstýrt lokunum en einnig lokast göngin sjálfkrafa ef mengun fer yfir ákveðin mörk.

Fjarskiptakerfi

Vegagerðin rekur eigið fjarskiptakerfi í nær öllum jarðgöngum. Það samanstendur af GSM, TETRA og FM. Kerfið auðveldar samskipti milli rekstraraðila jarðganga, neyðarþjónustu og björgunaraðila í neyðartilvikum. „Ef þörf krefur er hægt að taka yfir FM útvarpssendingar til að útvarpa leiðbeiningum um rýmingu og mikilvægum tilkynningum,“ segir Hávarður en kerfin styðja einnig við umferðastjórnun í neyðartilvikum með því að veita notendum rauntímaupplýsingar.

Á döfinni

Starfsfólk Vegagerðarinnar fylgist vel með tækniframförum sem snúa að öryggi vegfaranda og hefur meðal annars skoðað eftirfarandi atriði sem þó hefur ekki verið tekin ákvörðun um að innleiða:

• Hátalarakerfi til að koma upplýsingum beint til fólks en ekki í gegnum útvarpið. Hljóðvist í jarðgöngum er hinsvegar slæm sem gæti verið vandamál við notkun slíks kerfis.
• Ljósleiðaraþráður sem segir til um hvar í göngunum nákvæmlega verður vart við hitastigsbreytingar gæti gert starfsfólki vaktstöðva viðvart.
• Með því að endurvarpa GPS merki inn á fjarskiptakerfið sem fyrir er í göngum væri hægt að staðsetja alla GSM og TETRA síma sem eru í göngunum og auðvelda þannig björgunaraðilum að nálgast viðkomandi einstaklinga.
• Til skoðunar er kerfi til að hjálpa og auðvelda fólki til að flýja rétta leið út úr göngunum, svo kallað Evacsound. Kerfið notar hljóð og ljós ásamt því að björgunaraðilar geta talað beint til viðkomandi á hverju svæði fyrir sig.

Auk alls sem hér hefur verið fjallað um er ýmis annar búnaður í og við göng á borð við veðurnema, umferðarteljara og upplýsingaskilti.

Almennt um jarðgöng á Íslandi

Á Íslandi eru í heild fjórtán jarðgöng. Ellefu þeirra tilheyra Vegagerðinni. Göngin um Oddskarð eru aflögð, jarðgöngin undir Húsavíkurhöfða tilheyra ekki vegakerfinu og Vaðlaheiðargöng eru rekin af sérstöku félagi. Elstu jarðgöngin eru frá árinu 1948, Arnarneshamar, en þau eru einnig stystu göngin, einungis 30 metra löng, þau lengstu eru Héðinsfjarðargöng sem eru þó tvískipt 7.100 m og 3.900 m.

Jarðgöng eru mismunandi eftir því á hvaða tíma þau voru byggð. Á vegakerfinu eru þrenn jarðgöng einbreið að hluta eða öllu leiti. Það eru göng undir Breiðdals- og Botnsheiði, Strákagöng og Múlagöng.

• Arnardalshamar 1948 30 m
• Strákagöng 1967 800 m
• Múlagöng 1990 3.400 m
• Göng undir Breiðdals- Botnsheiði 1996 9.120 m
• Hvalfjarðargöng 1998 5.770 m
• Fáskrúðsfjarðargöng 2005 5.900 m
• Almannaskarðsgöng 2005 1.300 m
• Bolungarvíkurgöng 2010 5.400 m
• Héðinsfjarðargöng 2010 11.000 m
• Norðfjarðargöng 2017 7.900 m
• Dýrafjarðargöng 2020 5.600 m
• Vaðlaheiðargöng 2018 7.500 m – einkarekin
• Oddskarðsgöng 1977 626 m – aflögð
• Jarðgöng undir Húsavíkurhöfða 2017 940 m – ekki fyrir almenna umferð

Ýmis búnaður miðað við 10 km löng göng

• Yfir 1000 lampa þarf til að lýsa upp göngin
• Yfir 800 kantlýsingar lampar
• Yfir 300 umferðaskilti
• 75 neyðarsímar
• 150 slökkvitæki
• Yfir 150 atvikamyndavélar
• Yfir 20 PTZ myndavélar
• 42 blásarar/viftur

Helsti rafbúnaður í jarðgöngum

• Lýsing og öryggi
• Loftgæði og loftræsing
• Neyðarsímaskápar og klefar
• Umferðarstýring og eftirlit
• Fjarskipti
• Brunaskynjun

Þessi grein birtist fyrst í   Framkvæmdafréttum 1. tbl. 2024, nr. 729. Áskrift að Framkvæmdafréttum er frí og hægt að gerast áskrifandi með því að senda póst á askrift@vegagerdin.is