Konzeptionelle Entwicklung eines Tunnelfahrzeuges als integraler Bestandteil des Sicherheits- und Rettungskonzeptes ElbX

Abstract

In dieser Arbeit sind die konzeptionelle Entwicklung eines Tunnelfahrzeuges als integraler Be-standteil des Sicherheits- und Rettungskonzeptes ElbX sowie dessen Bedingungen und Fahr-zeugspezifikationen beschrieben. Das ElbX ist ein nicht ständig besetzter Versorgungstunnel von Höchstspannungsleitungen, welcher von dem Übertragungsnetzbetreiber TenneT TSO GmbH (TTG) im Zuge der Energiewende und des Netzausbauprogramms in Norddeutschland im Bereich der Elbe gebaut werden soll. Die Bachelorarbeit basiert auf dem Planungsstand vom 24.01.2020. In dieser Arbeit wird das Bauvorhaben ElbX ausführlich beschrieben und die Bedingungen erläu-tert, unter denen das Fahrzeug operieren soll. Dabei wird der Einsatz des Fahrzeuges in das Sicher-heits- und Rettungskonzept integriert. Hierbei wird ein besonderer Schwerpunkt auf die Arbeitssi-cherheit und vier Notfallereignisse gelegt: Betriebsstörung, Unfall, Brand und andere kritisches Ereignisse. Der Tunnel soll eine Länge von 4.630 Meter haben und an dessen Anfang und Ende Schachtbau-werke mit Notausstiegen besitzen. Ebenfalls hervorzuheben ist der Verzicht auf eine Feuerlösch-anlage zum Zeitpunkt der Planung. Betrieblich soll der Tunnel möglichst selten betreten werden und bedarf bei größeren Arbeiten einer Tunnelbesatzung von sechs Personen. Ein weiterer Bestandteil dieser Arbeit sind die mittels Anforderungsanalyse eruierten Fahrzeugspe-zifikationen. Ziel der Anforderungsanalyse ist die Ermittlung beziehungsweise die Befragung und Analyse der Anforderungsquellen. Dabei spielen das Arbeitsschutzgesetz, die Unfallverhütungs-vorschriften und Technischen Regeln für Arbeitsstätten sowie Anforderung von TTG eine überge-ordnete Rolle. Als zentrale Anforderung muss das Tunnelfahrzeug unbemannte Inspektionen durchführen können. Mess- und Kameratechnik wie beispielsweise eine hochauflösende Wärme-kamera und ein leistungsfähiges Informationsübertragungssystem ist dazu vonnöten. Außerdem muss es dem Personal die Möglichkeit bieten, Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten im Tunnel durchzuführen. Reparaturkabel und Verbindungsmuffen müssen dazu von dem Fahrzeug Tunnel-fahrtzeug transportiert und auf Arbeitshöhe gebracht werden. Als weiteren Schwerpunkt muss das Fahrzeug den Arbeitstrupps ein sicheres Flüchten und Retten aus dem Tunnel ermöglichen und soll deshalb über eine Löscheinrichtung und Mittel zur Erste-Hilfe sowie eine Rettungstrage für erkrankte und verletzte Personen verfügen. Die Anforderungen werden in einem Stufenmodell weiter detailliert und spezifiziert. Mittels eines ersten Entwurfes wurde eine Evaluation der Fahrzeugspezifikationen durchgeführt. Ein Großteil der Anforderungen wurde erfüllt. Im Bereich der Arbeitssicherheit sind einige Mängel aufgetreten. So konnte nicht schlüssig dargelegt werden, wie Ersatzkabel und -muffen in Monta-geposition gehoben werden sollen. Ein dynamischer Kranarm wurde schließlich als vorteilhaftere Lösung angeboten. Auch wies das Konzept für die Verletztentrage Schwächen auf, die diskutiert und für die Verbesserungsvorschläge erarbeitet wurden: Eine dem Rettungswagen angelehnte Va-riante, bei der Patienten von Hinten in das Fahrzeug geschoben werden, wird der ersten Entwurfs-variante vorgezogen. Da ein Brandereignis die größte Gefahr für Personen im Tunnel darstellt, ist während der Integration ein besonderes Augenmerk daraufgelegt. Filterselbstretter und ein abge-stimmtes Einsatzkonzept für das Tunnelfahrzeug reagieren auf diese Gefahr angemessen. Abgeschlossen wird die Arbeit mit einer ausführlichen Diskussion der Ergebnisse. Zusammenfas-send kann konkludiert werden, dass ein erfolgreiches ein Konzept in Bezug auf die Anforderungen entwickelt wurde. Die Defizite erster Modellierungen, insbesondere hin-sichtlich der Arbeitssi-cherheit, konnten erfolgreich ausgeräumt werden.

This work describes the conceptual development of a tunnel vehicle as an integral part of the safety and rescue concept ElbX as well as its conditions and vehicle specifications. The ElbX is a non-permanently manned supply tunnel for high-voltage lines in Northern Germany in the area of the Elbe river. Engineering planning has taken place under consideration of the energy transition to-wards the use of renewable energy and the german current network development plan.The bachelor thesis is based on the planning status of 24.01.2020. This paper describes the construction of the project ElbX in detail and explains the conditions under which the vehicle is planned to operate. A key structural key feature is the length of the tunnel of 4,630 meters. Its start and end are planned to include solid build structures with emergency exits. Also worthy of mention is the fact that at the time of planning no firefighting systems are planned to be installed. In operational terms, the tunnel is to be entered as seldom as possible and requires in the maximum case a tunnel crew of six people for major works. The use of the vehicle is inte-grated into the safety and rescue concept and places emphasis on occupational safety and four events: malfunction, accident, fire and other critical events. A further component of this work is the analysis of vehicle specifications determined by means of requirements. The laws and standards on occupational safety and health and the requirements of the transmission system operator TenneT TSO GmbH (TTG), play a superordinate role. As a cen-tral requirement, the tunnel vehicle must be able to perform unmanned inspections. Measurement and camera technology such as, for example, a high-resolution thermal camera and a strong infor-mation transmission system are required. In addition, it must enable the personnel to carry out maintenance and repair work in the tunnel. Repair cables and connecting sleeves must be trans-ported by the vehicle tunnel and brought to working positions. Another important priority ist he possibilitiy of escape and rescue in dangerous situations. Therefore the vehicle should be equipped with a fire extinguishing system and first aid equipment plus a rescue stretcher for sick and injured persons. The requirements will be further detailed and specified in a step-by-step model. A first draft model is also evaluated by means of the vehicle specifications. Most of the require-ments have been fulfilled. But in the area of work ergonomics deficiencies have been found. For example, it could not be described conclusively how spare cables and joints should be lifted into the assembly position. A dynamic crane arm is offered as a more advantageous solution. The con-cept for carrying the injured also showed weaknesses. A variant based on the ambulance, in which patients are slid into the vehicle from behind, is preferred to the first design variant. A fire event represents the greatest danger for people in the tunnel. Special attention is paid to this during inte-gration. Filter self-rescuers and a coordinated operational concept for the tunnel vehicle react to this danger appropriately. The work is concluded with a detailed discussion of the results. In conclusion it can be said that a sufficient operational concept has been successfully developed. Deficiencies in the first modelling in regard of occupational safety have been rationally ruled out.