System monitoringu atmosfery w tunelu w Świnoujściu – rozwiązanie na teraz i na przyszłość

W zależności od zmierzonych wartości stężeń zanieczyszczeń oraz warunków ruchowych w tunelu automatycznie dobierane są parametry wentylacji, a przekroczenie granicznych wartości wymusza zamknięcie tunelu dla ruchu. Wymagania w tym zakresie reguluje rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z 2000 r., konkretnie jego nowelizacja z 1 sierpnia 2019 r. (tab. 1).

Zgodnie z par. 292 pkt 1 rozporządzenia wentylacja tuneli drogowych powinna być ustalona na podstawie wartości progowych stężeń tlenku węgla (CO) i ditlenku azotu (NO2) w powietrzu w tunelu oraz widoczności.

W punkcie 2 tego samego paragrafu napisano, że tunel drogowy z wentylacją mechaniczną powinien być wyposażony w urządzenia monitorujące jakość powietrza w tunelu i urządzenia służące do zamykania go dla ruchu w przypadku, gdy:

• 1) stężenie tlenku węgla (CO) przekroczy wartość 200 ppm,
• 2) stężenie ditlenku azotu (NO2) przekroczy wartość 4 ppm,
• 3) współczynnik absorbcji K przekroczy wartość 0,012 m-1,
• 4) wartość transmitancji światła S spadnie poniżej 30%.

I wreszcie ważny pkt 3: wentylacja mechaniczna w tunelach drogowych powinna być uruchamiania i sterowana automatycznie z czujników monitorujących jakość powietrza w tunelu.

Treść rozporządzenia jest zgodna z udowodnioną naukowo wiedzą o szczególnej szkodliwości  właśnie NO2, a nie NO i wymusiła zmiany w specyfikacji pomiarów. Widać je na przykładzie dwóch ostatnio oddanych do eksploatacji tuneli wyposażonych w system monitoringu atmosfery produkcji brytyjskiej firmy Codel International. Jeszcze niedawno w tunelu S2 w Warszawie pomiar NO2 został dodany na etapie realizacji, natomiast w tunelu w Świnoujściu od początku przewidziano go zgodnie z rozporządzeniem. Powszechne stosowanie pomiaru NO2 stało się możliwe dopiero w ostatnich latach, gdy mierniki elektrochemiczne uzyskały akceptację projektantów tuneli, wypierając dominujące wcześniej przyrządy optyczne w podczerwieni. Wcześniej pomiar NO2 możliwy był tylko przez unikatowy i bardzo drogi miernik optyczny w ultrafiolecie, również produkowany przez firmę Codel.

Mierniki zastosowane w tunelu pod Świną

Codel zaoferował dla tego tunelu swoje najnowsze rozwiązanie – kompaktowy miernik serii TunnelTech (TT) 900. Może on mierzyć do czterech gazów metodą elektrochemiczną, tu mierzy CO, NO i NO2. Ten sam przyrząd mierzy widoczność (przejrzystość powietrza). Jeszcze w niedalekiej przeszłości pomiar widoczności był realizowany metodą prześwietleniową – wiarygodną, ale mającą wady: złożoną konstrukcję składającą się z dwóch oddalonych od siebie elementów wymagających precyzyjnego osiowania czy podatność na zniekształcenie wskazań przez mgłę. Tych wad pozbawiony jest optyczny pomiar rozproszeniowy. Na rycinie 1 przedstawiono miernik TT serii 900 na ścianie tunelu.

Pomiar prędkości i kierunku przepływu powietrza jest realizowany metodą ultradźwiękową (z wykorzystaniem zjawiska Dopplera) na całej szerokości tunelu, co jest standardem w tunelach drogowych. Zastosowano miernik Codela TT801. Czujniki rozmieszczone są na przeciwległych ścianach tunelu pod kątem zazwyczaj 45° do osi tunelu. Na rycinie 2 pokazano jedną z głowic miernika.

Alternatywą dla pomiaru liniowego jest pomiar punktowy. Stosowany jest zazwyczaj w tunelach kolejowych lub tramwajowych, gdzie często przejeżdżające lub zatrzymujące się pociągi mogą przysłaniać ścieżkę fali ultradźwiękowej. W tabeli 2 przedstawiono zestawienie aparatury używanej w tunelu w Świnoujściu.

Zamiast tradycyjnych wyjść analogowych zastosowano tu szeregową transmisję danych w protokole Modbus, co umożliwia zdalną łączność diagnostyczną, a w konsekwencji ułatwia i przyspiesza ewentualne naprawy. Takie rozwiązanie powinno stać się standardem.

Co w przyszłości?

Systemy monitoringu atmosfery w tunelach nie doczekały się jeszcze kodyfikacji, jednolitej chociażby na obszarze Unii Europejskiej. W bólach rodzi się projekt normy EN 50545-2 Ogólne wymagania eksploatacyjne i metody badań dla pomiarów zanieczyszczeń gazowych i pochodzących z powietrza w tunelach, która będzie określać kryteria jakościowe dla przyrządów monitorujących i precyzować metody testów. Projekt normy wskazuje na zbliżającą się zmianę w filozofii pomiarów atmosfery w tunelach, manifestującą się zmniejszeniem znaczenia CO i widoczności przy jednoczesnym zwiększeniu znaczenia NO2 i cząstek stałych (PM). Nasz partner Codel będzie przygotowany na nadchodzące zmiany.

www.pentol.pl