Gotthard Base - najdłuższy tunel kolejowy świata

Dziennie przez alpejski tunel Gotthard Base będą mogły przejechać pociągi pasażerskie przewożące około 9000 podróżnych z prędkością 250 km/h oraz maksymalnie 260 pociągów towarowych, których składy są znacznie dłuższe i cięższe niż przed laty. Budowę rozpoczęto jeszcze w 1993 roku (pierwsze wiercenia), aby sześć lat później rozpocząć prace. 15 października 2010 po godz. 14:00 ekipy wiercące tunel z dwóch kierunków spotkały się pod ziemią

Tunel został otwarty do testów 1 czerwca, ale dopiero teraz mogą podróżować nim pociągi z pasażerami. Jest to bez wątpienia wielki sukces inżynierii i ludzkiej pracy. Szwajcarzy pobili dotychczasowy rekord, jaki należał do Japończyków (tunel Seikan - 53,9 km). Natomiast tunel łączący Anglię z Francją ma 50,5 km długości. Udostępnienie Gottharda dla pasażerów nie byłoby możliwie, gdyby nie zadbano o odpowiednie technologie gwarantujące stałą łączność i zapewniające bezpieczeństwo.

Kiedy weźmiemy pod uwagę takie obszary jak tunele dostępowe i łącznikowe, okazuje się, że należy podłączyć do sieci i zabezpieczyć obszar o długości około 152 km. Obszar ten powinien być obsługiwany przez wyjątkowo niezawodną sieć IP. Nawet minimalne zakłócenia łączności sieciowej spowodowane zbyt mało wydajnym transferem danych lub powstawaniem wąskich gardeł mogą potencjalnie wywołać opóźnienia, a nawet zagrozić bezpieczeństwu obsługi i pasażerów.

Większość rozwiązań technicznych została zautomatyzowana. Pozwoliło to uzyskać sieć niezbędną do przesyłania ważnych danych operacyjnych z i do tunelu. Środowisko Internetu Rzeczy bazuje na komunikacji w czasie rzeczywistym między urządzeniami IP - "przedmiotami" - w celu natychmiastowego gromadzenia danych operacyjnych i zapewniania personelowi obsługi informacji potrzebnych do bezproblemowego i bezpiecznego działania wszystkich systemów w obrębie tunelu.

Drzwi to tylko jeden z przykładów. Jeśli jakiekolwiek drzwi prowadzące do obszarów serwisowych lub tuneli dostępu pozostałyby otwarte, ciśnienie spowodowane przemieszczaniem się ultraszybkiego pociągu pasażerskiego wystarczy, aby powstały znaczące uszkodzenia mechaniczne systemów w obrębie tunelu. Wszystkie drzwi w tunelu podłączonym do Internetu przedmiotów są monitorowane przez całą dobę. Jeśli któreś z nich nie są odpowiednio zabezpieczone, do sterowni wysyłane są automatyczne powiadomienia.

Jeśli weźmiemy pod uwagę wysyłanie i odbieranie danych w czasie rzeczywistym przez czujniki, kamery systemu wizyjnego, system wentylacji, infrastrukturę odprowadzania wody, system łączności, sterowania i monitoringu w całym obiekcie, wiemy już, dlaczego systemy niezawodnej łączności są takie ważne. Specjalna wzmocniona sieć umożliwia wdrożenie w tunelu Gotthard urządzeń IoT, gdzie standardowa sieć się nie sprawdzi, gwarantując poziom usług wymagany w najdłuższym, najbezpieczniejszym tunelu na świecie z najlepszymi systemami łączności, gdzie codziennie przewozi się 9000 pasażerów w komfortowych i bezpiecznych warunkach.

Podczas prac, ze względu na problematyczny układ geologiczny terenu, nie obyło się bez nietypowych sposobów usuwania mas skalnych. Jak czytamy w materiałach z budowy, musiały usunęły 13 mln m³ urobku (piramida Cheopsa ma objętość 2,6 mln m³). Jednym z największych wyzwań w trakcie budowy pokazały się być "pułapki geologiczne" -  drążony tunel często zawalał się, i trzeba było pracować od nowa. Innym problemem były podziemne cieki - inżynierowe musieli znaleźć sposób, aby ochronić ściany tunelu. Użyto warstwy izolacyjnej.

Aby wszystko działało prawidłowo, potrzebna była sieć do przesyłania danych - a raczej sieci do przesyłania danych, jako że w dwóch równoległych tunelach funkcjonują dwie osobne, niezależne sieci - aby połączyć wszystkie punkty końcowe IP Internetu przedmiotów i przesyłać informacje do operatorów centrów sterowania tuneli. Sieci te muszą być niezawodne i przystosowane do pracy przez całą dobę w dużym zakresie temperatur i we wszystkich rodzajach środowisk operacyjnych. Oznacza to zastosowanie przełączników bardzo się różniących od tych powszechnie stosowanych - przeznaczonych do pracy w najbardziej wymagających środowiskach o nieprzerwanym ruchu i gwarantujących brak błędów w komunikacji.

Zadanie opracowania i wdrożenia sieci do przesyłania danych zostało powierzone inżynierom z firmy Alpiq InTec, który użyli ponad 450 wzmocnionych przełączników LAN OmniSwitch 6855 Alcatela-Lucenta do stworzenia szkieletu sieci do przesyłania danych pracującej w obrębie tunelu. Minimum obsługi prewencyjnej i napraw jest niezwykle istotną kwestią podczas instalowania sieci pod nawet 2,3 km skały. Przełączniki te wykorzystują system chłodzenia konwekcyjnego, który bazuje raczej na radiatorach zamiast na wentylatorach, minimalizując zagrożenie płynące z zanieczyszczenia cząsteczkami metalu i uszkodzenia wewnętrznych elementów elektronicznych.

Wielkość całego kompleksu i oddalenie niektórych obszarów serwisowych oznaczają, że wiele komponentów sieci musi pracować w środku tunelu przez dłuższy czas - z dala od bezpiecznych centrów przetwarzania danych, gdzie warunki pracy są pod stałą kontrolą. Ale nie chodzi tu jedynie o lokalizację. W niektórych obszarach w tunelu temperatura może sięgać 40°C przy wilgotności względnej dochodzącej do 70 proc., co oznacza znaczne przekroczenie norm w porównaniu ze zwykłymi, domowymi środowiskami pracy przełączników.

I jeszcze ten pył. Nawet w zwykłych korporacyjnych warunkach pracy urządzeń zapylenie jest problemem, ale wewnątrz tunelu kolejowego może ono powodować poważne awarie komponentów sieci, ponieważ hamulce pociągów nieustannie wyrzucają w powietrze metalowy pył. Dodajmy do tego zakłócenia elektromagnetyczne i wibracje spowodowane codziennymi czynnościami i mamy środowisko, które poważnie ogranicza okres sprawności standardowych przełączników i powoduje ich uszkodzenia mechaniczne. 

Podróż przez tunel zajmuje 20 minut. Pierwsi pasażerowie, którzy w tym tygodniu mieli szansę odbyć tę podróż są bardzo zadowoleni. Dzieło stulecia - tak nazwał prezydent Szwajcarii Johan Schneider-Amman.