Mit dem Zwilling sicher durch den Tunnel

Ruhige Nächte und Erholung im Park statt Lärm, Feinstaub und Abgase: Die Autobahn-Einhausung Schwamendingen verbindet die beiden Teile des Zürcher Kreis 12 und wertet das ganze Quartier auf. Siemens hilft mit, damit die Lüftung im Tunnel für alle Fälle gerüstet ist.

Der Zürcher Chronist Friedrich Vogel charakterisiert Schwamendingen im Jahre 1820: «Das Dorf Schwamendingen, welches etwa zwanzig Wohnhäuser zählt, liegt am linken Ufer der Glatt, über welche eine gedeckte Brücke, die sogenannte Aubrücke führt, an der grossen Strasse von Zürich nach Winterthur.» Schwamendingen war schon damals verkehrstechnisch von Bedeutung, täglich passierten 20 oder mehr Postkutschen das Dorf. Gelegen am Fusse des Milchbucks – der letzten grossen Steigung auf dem Weg in die Stadt Zürich – diente es den Fuhrleuten dazu, ihre Tiere nochmals ruhen oder neu beschlagen zu lassen.

Heute gehört das einstige Dorf als Kreis 12 zur Stadt Zürich, eingemeindet 1934. Mitten durch Schwamendingen führt seit 1980 die Autobahn A1 mit einem Verkehr von 120 000 Fahrzeugen pro Tag – der Autobahnabschnitt gehört somit zu den meistbefahrenen Strecken der Schweiz.

Die Schwamendinger Bevölkerung kämpft für mehr Lebensqualität

Lärm, Abgase und eine schier unüberbrückbare Trennung ihres Quartiers: In den 90er-Jahren hatten die verkehrsgeplagten Quartierbewohnerinnen und -bewohner genug. Sie sammelten 12 000 Unterschriften und reichten im März 1999 eine Volksinitiative ein mit der Forderung, die Autobahn teilweise zu überdecken.

Nach reiflichen finanziellen und städtebaulichen Überlegungen von Stadt und Kanton nahm das Projekt im Jahr 2004 Form an: Die Einhausung wird zwischen dem Autobahnkreuz Zürich Ost und dem Schöneichtunnel direkt an diesen anschliessen und ihn um 940 m auf insgesamt 1,7 km verlängern. Der bestehende Tunnel soll lüftungs- und sicherheitstechnisch saniert und auf den neusten Stand gebracht werden. Der Bund realisiert dieses Projekt, primär im Rahmen der Lärmsanierung. Stadt und Kanton Zürich beteiligen sich daran finanziell. 

Die Einhausung wird die zwei Teile Schwamendingens besser verbinden, die Anwohnerinnen und Anwohner vor Lärm und Luftverschmutzung schützen und ein ausgedehnter Hochpark auf der Überdeckung dient als Naherholungszone mitten im urbanen Raum.

Rauch muss rasch abgesaugt werden

Früher, als die Autos noch Dreckschleudern ohne Katalysator und Filter waren, trübten schon einmal die Abgase die Sicht im Tunnel. Die Tunnellüftung sorgte damals für klare Sicht und war so im täglichen Betrieb von grosser Bedeutung. Heute sind die Autos sauberer, nur selten lassen sich die Abgase visuell ausmachen.

So kommt der Tunnellüftung im Normalbetrieb eine immer unbedeutendere Rolle zu; doch im Ereignisfall kann sie lebenswichtig sein, wie Infernos im Gotthard-, Montblanc- oder Tauerntunnel zeigten. Brennt es im Tunnel, muss die Luftqualität mindestens so lange gewährleistet sein, bis sich die Tunnelnutzer und -nutzerinnen selbst zum nächsten Notausgang retten können. In der Regel ist die erste Viertelstunde nach Ausbruch eines Fahrzeugbrands im Tunnel entscheidend. Aber auch nach dieser Zeit muss der Rauch rasch abgeleitet beziehungsweise abgesaugt werden, damit die Einsatzkräfte ihrer Arbeit sicher und effizient nachgehen können.

Mit Siemens zum Projektzuschlag

Für diese komplexen Steuerungsaufgaben setzen die Projektverantwortlichen auf Siemens. Eine übergeordnete Simatic S7-1500 Steuerung und zehn Lokalsteuerungen sorgen für den optimalen Betrieb der Tunnellüftung. 52 ET200SP dezentrale Peripherien dienen dazu, den aktuellen Zustand im Tunnel mit Sensoren zu überwachen, zu erfassen und die Motoren sowie die Strahlventilatoren, die mit Frequenzumrichtern Sinamics G120X ausgerüstet sind, zu steuern.

Für die Automatisierung ist die Firma Autcomp Automation zuständig. Projektleiter Marcel Bachmann erinnert sich an die Anfangsphase des Projekts: «Siemens unterstützte uns sehr gut bei der Evaluierung des Steuerungskonzeptes. Der Preis ist bei einem solchen Projekt nicht vernachlässigbar – umso wichtiger war eine optimale Beratung bei der Auslegung der Lüftung.» So gelang es Autcomp, sowohl alle Anforderungen des ASTRA einzuhalten als auch ein preislich attraktives Angebot zu unterbreiten und den Zuschlag für das Projekt zu erhalten.

Es sei das Gesamtpaket, das sie immer wieder zu Siemens-Produkten greifen lasse: «Das Engineering und die Programmierung erfolgen bequem im TIA Portal und das webbasierte WinCC Unified View of Things ermöglicht einfache Vor-Ort-Visualisierungen direkt auf der S7-1500-Steuerung.»

Digitaler Zwilling statt Vollsperrung

Wird ein Tunnel saniert oder wie in Schwamendingen erweitert, ist die Inbetriebnahme der Lüftung eine grosse Herausforderung. Auf Herz und Nieren geprüft werden kann sie nur, wenn der Tunnel für den Verkehr gesperrt wird. Das verlangt von den Verkehrsplanern Höchstleistungen und von den Verkehrsteilnehmenden starke Nerven. Doch selbst bei einer Sperrung gibt es einige Szenarien, die besser nicht real durchgespielt werden: So möchte niemand ernsthaft den Brand eines Tanklastwagens herbeiführen, um zu sehen, ob die Lüftung korrekt reagiert.

Digitales Abbild schont das Material

Wie lässt sich nun sicherstellen, dass die Lüftung im Ernstfall einwandfrei funktioniert? HBI hat dazu einen Tunnel-Lüftungs-Simulator entwickelt, der bereits bei einer früheren Zusammenarbeit mit Siemens im Projekt Umfahrung Roveredo als «Proof of Concept» erfolgreich im Einsatz war. Der HBI-Simulator ermöglicht aufgrund seiner neuartigen Modellierung die Interaktion mit der Steuerung und die Echtzeit-Visualisierung der Ergebnisse. Als die Planung für das Projekt Einhausung Schwamendingen weiter fortschritt, zeichneten sich immer mehr die Vorteile ab, die der HBI-Simulator und die virtuelle Inbetriebnahme dem Projekt bringen würden. Das digitale Abbild schont das Material, die virtuell betriebenen Geräte – wie zum Beispiel Frequenzumrichter – können zu Testzwecken beliebig oft hoch- und heruntergefahren werden, ohne Schaden zu nehmen.