Gotthardtunnel wordt voorzien van IoT-technologie

De Gotthard-basistunnel gaat gebruik maken van IoT-technologie. De tunnel gebruikt een verzameling onderling verbonden IoT-apparaten om de veiligheid van passagiers en voertuigen 24 uur per dag, 7 dagen per week, onder de moeilijke operationele omstandigheden te beheren.

Er zullen dagelijks, bij een snelheid van 250 km/u, ongeveer 9000 passagiers via de Gotthard-basistunnel door de Alpen worden vervoerd, daarnaast tot wel 260 goederentreinen, die veel langer en zwaarder zijn dan voorheen. 

Wanneer alle toegangstunnels en dwarsverbindingen worden meegeteld, dan hebben we het in feite over een gebied van ongeveer 152 km waarin goede verbindingen en voorzieningen nodig zijn. Dit gebied moet worden bediend door een buitengewoon betrouwbaar IP- netwerk. De geringste verstoring van het netwerk, door inefficiënte gegevensoverdracht of knelpunten in het gegevensverkeer, kan al tot vertragingen leiden en zelfs de veiligheid van passagiers en werklieden in gevaar brengen. 

Een aanzienlijk deel van de technologie is geautomatiseerd. Dit betekent dat er een uiterst stabiel en betrouwbaar netwerk nodig is om essentiële operationele datagegevens van en naar de tunnel te kunnen sturen. Een IoT-omgeving valt of staat met realtime communicatie op de IP-gebaseerde apparaten die onmisbaar zijn voor het verzamelen van actuele operationele gegevens, waarmee tunnelbeheerders over de benodigde informatie beschikken om te zorgen dat alle systemen in de tunnel soepel en veilig functioneren. 

Let op de deuren

De deuren zijn daarvan slechts één voorbeeld. Als één of meerdere deuren, die toegang verlenen tot de servicegebieden of toegangstunnels, open blijven, dan kan de druk die een hogesnelheidstrein veroorzaakt aanzienlijke fysieke schade aan de systemen in de tunnel aanrichten. Het op het IoT aangesloten tunnelsysteem bewaakt alle deuren 24 uur per dag, 7 dagen per week en stuurt automatisch waarschuwingen naar de meldkamer wanneer de deuren niet zoals vereist gesloten zijn.

Wanneer alle sensoren, bewakingscamera's, ventilatie- en drainagevoorzieningen, communicatie-, regel- en bewakingssystemen in de hele locatie worden meegeteld, welke allemaal in realtime gegevens verzenden en ontvangen, dan krijgt men een goed beeld van het belang van betrouwbare connectiviteit. 

Verbanden leggen

Het gegevensnetwerk - of beter gezegd de gegevensnetwerken, want er zijn aparte netwerken in elk van de twee parallelle tunnels - moet al deze op IP-gebaseerde eindpunten van het IoT aan elkaar koppelen en de gegevens naar het personeel in de meldkamers van de tunnel verzenden. Het moet robuust zijn en onafgebroken kunnen werken, ongeacht temperatuur of omgeving. Dit betekent dat er buitengewone dataswitches nodig zijn – die ontworpen zijn voor ononderbroken gegevensverkeer zonder enige communicatiefouten in misschien wel de moeilijkste werkomgevingen.

Vanwege de omvang van het tunnelcomplex en de afgelegen ligging van enkele servicegebieden moeten veel netwerkcomponenten gedurende lange perioden in het midden van de tunnel functioneren – met totaal andere omstandigheden dan in de beschutte omgeving van gegevenscentra met klimaatbeheersing. Het gaat echter niet alleen om de locatie. In delen van de tunnel kan de temperatuur oplopen tot wel 40 °C en de luchtvochtigheid zelfs tot 70%, wat niet te vergelijken is met de gebruikelijke locatie van een dataswitch.  

Metaalstof – kleine deeltjes, grote problemen 

En dan is er het stof. In normale bedrijfsomstandigheden kunnen stof en deeltjes in de lucht uiteindelijk tot problemen leiden, maar in de spoortunnel kunnen ze ernstige schade aan netwerkcomponenten toebrengen, omdat metaalstof met grote snelheid van de wielen van de trein wegschiet als er geremd wordt. Daarnaast is er elektromagnetische interferentie en trillingen die worden veroorzaakt door de dagelijkse werkzaamheden welke een omgeving creëren die de bruikbaarheidsduur van standaard schakelapparatuur danig zou beperken en mechanische storingen kan veroorzaken. 

De Gotthardtunnel vereist dus een specialistisch solide netwerk met robuuste onderdelen voor betrouwbaarheid en beveiliging. 

Solide netwerk

De Gotthardtunnel is het toonbeeld van een solide netwerk. Wat bedoelen we daarmee? In de eerste plaats wordt er gebruik gemaakt van switches, toegangspunten en routers met standaard ingebouwde beveiliging, dynamische tuning van de netwerkprestatie voor realtime levering van toepassingen en betrouwbare breedbandconnectiviteit op basis van IP-technologie. Dit moet allemaal gebouwd worden met netwerkhardware met vormfactoren voor industriële doeleinden. 

De ingenieurs van Alpiq InTec zijn belast met het ontwerp en de implementatie van het gegevensnetwerk en ze hebben meer dan 450 versterkte LAN-switches van het type Alcatel-Lucent OmniSwitch 6855 gebruikt als de ruggengraat van het gegevensnetwerk dat door de tunnel loopt. Minimaal preventief en correctief onderhoud is absoluut noodzakelijk voor een netwerk dat 2,3 km onder een berg wordt geïnstalleerd. Deze switches maken gebruik van koeling door convectie, die afhankelijk is van een koelelement in plaats van een ventilator, zodat het risico dat metalen deeltjes de eenheid binnendringen en de interne elektrische onderdelen beschadigen tot een minimum wordt beperkt.

Dankzij dit specialistische solide netwerk kan IoT-technologie worden toegepast in de Gotthardtunnel waar standaard netwerken dat niet kunnen - en dat garandeert een dienstverlening die nodig is voor de langste tunnel ter wereld - waar iedere dag 9000 passagiers veilig en comfortabel worden vervoerd zo meldt Alcatel-Lucent.