14

Europa

Europe

Tunnel 3/2008

Neue alpenquerende Bahntunnel in Europa

New Cross-Alpine Rail Tunnels in Europe

Ch. Rudin, Dr. P. Reinke

Ch. Rudin, Dr. P. Reinke

Der folgende Beitrag gibt einen Überblick über die zurzeit aktuellen großen Bahntunnelprojekte in Europa. Es erfolgt eine Gegenüberstellung von bauwerks- und ausrüstungsspezifischen Merkmalen der neuen, die Alpen querenden Bahntunnel in Frankreich, Italien, Österreich und der Schweiz.

The following paper surveys the major rail tunnel projects in Europe today. Structural and equipment-specific aspects of the new Cross-Alpine rail tunnels in France, Italy, Austria and Switzerland are compared.

Zur Verlagerung des Gütertransportes von der Straße auf die Schiene und zur Verkürzung von Reisezeiten werden in Frankreich, Italien, Österreich und der Schweiz leistungsfähige Eisenbahnverbindungen geplant, gebaut oder schon genutzt. Das Kernstück dieser Verbindungen sind die langen, die Alpen querenden Basistunnel. Die Tunnel weisen je nach geologischen und umweltpolitischen Randbedingungen sowie verkehrstechnischen und sicherheitstechnischen Vorgaben bauwerksund ausrüstungsrelevante Unterschiede auf. Die wesentlichen Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Tunnel bezüglich der Systemwahl, der Trassierung, der baulichen und technischen Systemkonfiguration, der Tunnellüftung und des Sicherheitskonzepts werden im Folgenden beschrieben.

With the aim of getting freight off roads and onto the railways, and shortening travel times, high-capacity rail connections are being planned, constructed or are already in service in France, Italy, Austria and Switzerland. Core of these connections are the long CrossAlpine base tunnels. Depending on the specific geological and environmental conditions as well as traffic and safety requirements, the tunnels differ in respect of their structure and the equipment installed in them.

Christoph Rudin, Dipl.-Physiker, HBI Haerter AG, Bern/CH Dr. Peter Reinke, Dr. Dipl.-Ing. ETH, HBI Haerter AG, Bern/CH www.hbi.ch oder [email protected]

Einleitung Der Basistunnel Lyon–Turin (BLT) der Strecke Lyon– Turin, der Brenner Basistunnel (BBT) der Strecke München– Verona, der Gotthard-Basistunnel (GBT) der Strecke Zürich–Mailand und der Lötschberg-Basistunnel (LBT) der Bern–Lötschberg–Simplon–Linie sind Tunnelgroßprojekte, die wesentlich zur Verbesserung des europäischen Eisenbahnverkehrs in Nord-SüdRichtung beitragen. Sie sollen

1 Neue europäische Eisenbahntransitverkehrslinien in Nord-Süd-Richtung 1 New European rail transit lines in the north-south direction

The main common features of the tunnels and the differences between them with regard to system selection, line routing, structural and technical system configuration, tunnel ventilation and safety concept are described in the following.

Introduction The Lyon–Turin Base Tunnel (BLT) on the route from Lyon to Turin, the Brenner Base Tunnel (BBT) on the route from Munich to Verona, the Gotthard Base Tunnel (GBT) on the route from Zurich to Milan and the Lötschberg Base Tunnel (LBT) on the Bern–Lötschberg–Simplon– Line are major tunnel projects, which will make a major contribution to improving European rail traffic in the north-to-south direction. The aim of these tunnels is to get the transport of heavy goods off roads and onto the railway as well as an acceleration of passenger traffic (Fig. 1). Christoph Rudin, Dipl.-Physiker, HBI Haerter AG, Bern/CH Dr. Peter Reinke, Dr. Dipl.-Ing. ETH, HBI Haerter AG, Bern/CH www.hbi.ch or [email protected]

Tunnel 3/2008

eine Verlagerung des Schwerlastverkehrs von der Straße auf die Schiene und eine Beschleunigung des Personenverkehrs bewirken (Bild 1). Die Basistunnel weisen je nach geologischen und umweltpolitischen Randbedingungen sowie verkehrstechnischen und politischen Vorgaben bauwerks- und ausrüstungsspezifische Merkmale auf. Gemeinsamkeiten und Unterschiede werden im folgenden Artikel insbesondere hinsichtlich der Tunnelsysteme, der Tunnelkonfigurationen, der Lüftung und der Sicherheit ausführlich beschrieben und erläutert.

Systemübersicht Basistunnel Lyon/F – Turin/I Der 53,1 km lange Basistunnel besteht aus einem System mit 2 eingleisigen Tunnelröhren, die mit Querschlägen verbunden sind. Eine Rettungsstation befindet sich bei Modane-bis. Interventionsstellen befinden sich bei Saint Jean-de-Maurienne, La Praz und Venus. Die Rettungsstation und die Interventionsstellen beinhalten Nothaltestellen für die Rettung der Passagiere von havarierten Zügen. Die Rettungsstation und die Interventionsstellen sind jeweils durch einen befahrbaren Zufahrtstunnel erschlossen. Die Rettungsstation Modane-bis ist speziell für die Rettung von Passagieren eines havarierten Reisezuges ausgestattet und wird zusätzlich mit 2 Überholgleisen ergänzt (Bild 2). Der Haupttunnel befindet sich zurzeit in Planung. Das Vorprojekt für die Hauptbaumaßnahmen wurde 2006 fertig gestellt. Mit den Bauarbeiten des Haupttunnels wird voraussichtlich frühestens 2010 begonnen. Mit den Bauarbeiten an den Zugangsstollen La Praz,

New Cross-Alpine Rail Tunnels

2 Basistunnel Lyon–Turin 2 Lyon–Turin Base Tunnel

Modane und Saint-Martin-dela-Porte wurde bereits begonnen. Nach der geplanten Eröffnung des Tunnels im Jahr 2020 verkehren pro Tag 183 Züge (Reisezüge, Huckepackzüge und Güterzüge) durch den Tunnel. Die Kosten für den Bau des Basistunnels inkl. des Tunnels Bussoleno werden voraussichtlich ca. 7,6 Mrd. 7 betragen. Brenner Basistunnel Der 57 km lange Brenner Basistunnel besteht aus einem System mit 2 eingleisigen Tunnelröhren, die mit Querschlägen verbunden sind sowie aus einem um ca. 10 m tiefer liegenden, in der Mitte der beiden Haupttunnelröhren verlaufenden Entwässerungsstollen (Bild 3). Es sind 3 Rettungsstationen geplant und zwar Innsbruck, Steinach und Wiesen.

Depending on the geological and environmental conditions as well as traffic and political requirements, the base tunnels differ in respect of their structure and the equipment installed in them. In the following paper, common features and differences are described in detail and explained, especially in respect of the tunnel systems, the tunnel configurations, ventilation and safety.

System Overview Lyon/F – Turin/I Base Tunnel The 53.1-km-long base tunnel comprises a system with two single-track tunnel tubes, which are connected with crosspassages. A rescue station is located at Modane-bis. Intervention points are located at Saint Jean-de-Maurienne, La Praz and Venus.

3 Brenner Basistunnel (Planungsstand Dezember 2007) 3 Brenner Base Tunnel (Stage of planning December 2007)

15

The rescue station and the intervention points have emergency stops for the rescue of passengers from damaged trains. The rescue station and the intervention points can each be reached by a trafficable access tunnel. The Modane-bis rescue station is specially equipped for the rescue of passengers from damaged passenger trains and is additionally equipped with two passing loops (Fig. 2). The main tunnel is currently at the planning stage. The preliminary design project for the main structural work was completed in 2006. Construction of the main tunnel is likely to commence in 2010 at the earliest. Construction work on the access tunnels La Praz, Modane and Saint-Martin-de-la-Porte has already begun. Following the planned opening of the tunnel in the year 2020, 183 trains (passenger trains, piggyback and goods trains) will travel through the tunnel each day. The costs for the construction of the Base Tunnel including the Bussoleno Tunnel are likely to run to 7.6 bill. euros. Brenner Base Tunnel The 57-km-long Brenner Base Tunnel consists of a system with two single-track tunnel tubes, connected with crosspassages, as well as a drainage tunnel lying between the two main tunnel tubes, around 10 m deeper than these (Fig. 3). Three rescue stations are planned, that is at Innsbruck, Steinach and Wiesen. Located close to the rescue station south of Innsbruck are junctions with the connecting tunnels to the two-track Innsbruck Bypass Tunnel, which has been in operation since the 1990s. The rescue stations have emergency stops for the rescue of the passengers from damaged trains as well as equip-

16

Im Bereich der Rettungsstation südlich von Innsbruck befinden sich die Abzweigbereiche der Verbindungstunnel zur zweigleisigen Umfahrung Innsbruck, die seit den 1990-er Jahren in Betrieb ist. Die Rettungsstationen beinhalten Nothaltestellen für die Rettung der Passagiere von havarierten Zügen sowie Einrichtungen für den Betrieb und die Wartung. Die Rettungsstationen sind jeweils durch einen befahrbaren Zufahrtstunnel erschlossen. Die Rettungsstation Steinach wird zusätzlich mit 2 Überholgleisen ausgestattet. Der Tunnel befindet sich zurzeit in Planung. Die Erstellung der Einreichoperate für die Erwirkung der erforderlichen Genehmigungen für die Bauausführung in Italien und Österreich wurden 2006 abgeschlossen. Mit ersten Vorbereitungsarbeiten zur Baustellenerschließung und zum Bau des Erkundungsstollens wurde begonnen. Mit den Bauarbeiten des Haupttunnels kann frühestens 2009 begonnen werden. Nach der geplanten Eröffnung des Tunnels im Jahr 2018 verkehren pro Tag 264 Züge (Reisezüge, Huckepackzüge und Güterzüge) durch den Tunnel. Die Kosten für den Bau des Tunnels betragen voraussichtlich ca. 5 Mrd. 7. Gotthard-Basistunnel Der 57,1 km lange Gotthard-Basistunnel besteht ähnlich wie der Brenner Basistunnel aus einem System mit 2 eingleisigen Tunnelröhren, die mit Querschlägen verbunden sind. Je eine Rettungsstation ist in Sedrun und Faido geplant, die jeweils mit Überleitstellen ausgestattet werden (Bild 4). Die Rettungsstationen beinhalten Nothaltestellen für die Rettung der Passagiere von havarierten Zügen sowie

Europa

Europe

Tunnel 3/2008

opening of the tunnel in the year 2018, 264 trains (passenger trains, piggyback and goods trains) will travel through the tunnel each day. The costs for the construction of the tunnel are likely to run to around 5 bill. euros.

4 Gotthard-Basistunnel 4 Gotthard Base Tunnel

Einrichtungen für den Betrieb und die Wartung. Je 1 befahrbarer Zugangsstollen zum Tunnel befindet sich in Amsteg und Faido. Die Rettungsstation Sedrun ist über 2 vertikale Schächte erschlossen. Der Basistunnel befindet sich zurzeit in der Bauphase. 2/3 des Basistunnels sind ausgebrochen und mit der Ausführung der ersten bahntechnischen Einrichtungen wird demnächst begonnen. Die Eröffnung des Tunnels ist im Jahr 2017 geplant. Nach der Eröffnung des Tunnels verkehren pro Tag 322 Züge (Reisezüge, Huckepackzüge und

5 Lötschberg-Basistunnel 5 Lötschberg Base Tunnel

ment for operation and maintenance. The rescue stations can each be reached by a trafficable access tunnel. The Steinach rescue station also has two passing loops. The main tunnel is currently at the planning stage. Drafting of the plan for submission to obtain the necessary approvals for the construction work was completed in Italy and Austria in 2006. Preparatory work for the development of the construction site and construction of the exploratory tunnel has begun. Construction of the main tunnel can commence in 2009 at the earliest. Following the planned

Gotthard Base Tunnel Similar to the Brenner Base Tunnel, the 57.1-km-long Gotthard Base Tunnel consists of a system with two singletrack tunnel tubes, which are connected with cross-passages. One rescue station is planned in both Sedrun and Faido, each of which is equipped with crossovers (Fig. 4). The rescue stations have emergency stops for the rescue of the passengers from damaged trains as well as equipment for operation and maintenance. One trafficable access tunnel to the tunnel is located at both Amsteg and Faido. The Sedrun rescue station is accessed via two vertical shafts. The Base Tunnel is currently in the construction phase. 2/3 of the Base Tunnel have been excavated and work will soon start on the first rail installations. Opening of the tunnel is scheduled for the year 2017. Following the planned opening of the tunnel, 322 trains (passenger trains, piggyback and goods trains) will travel through the tunnel each day. The costs for the construction of the tunnel are likely to total around 5.4 bill. 7. Lötschberg Base Tunnel This project, which was originally planned as two-tube tunnel in the final stage, has only been realized to a certain extent on account of necessary savings and a lower traffic forecast. The current state of construction of the 34.6-km-long Lötschberg Base Tunnel essentially comprises one trafficable single-track tunnel from

Güterzüge) durch den Tunnel. Die Kosten für den Bau des Tunnels betragen voraussichtlich ca. 5,4 Mrd. 7.

Lötschberg-Basistunnel Das im Endausbau als zweiröhriger Tunnel geplante Projekt wurde im Rahmen von Einsparungen und einer verringerten Verkehrsprognose nur zum Teil realisiert. Der aktuelle Ausbauzustand des 34,6 km langen LötschbergBasistunnels umfasst im Wesentlichen einen befahrbaren Einspurtunnel von Frutigen bis Ferden und auf 1/3 der Gesamtlänge, von Ferden bis Raron, 2 befahrbare Einspurtunnel. Der Lötschberg-Basistunnel soll zu einem späteren Zeitpunkt zu einem durchgängig, mit 2 Einspurröhren betriebenen Tunnelsystem ausgebaut werden. Zwischen Frutigen und dem Fußpunkt des Zugangsstollens Mitholz verläuft nur 1 Tunnelröhre. Der parallel dazu verlaufende Dienststollen Kandertal (ursprünglicher Sondierstollen) dient als Sicherheitsstollen und zur Wasserableitung aus der Haupttunnelröhre. Die beiden Röhren sind durch Querschläge verbunden. Vom Fußpunkt Mitholz bis zum Fußpunkt des Zugangsstollens Ferden werden 2 Tunnelröhren erstellt, jedoch wird nur die östliche für den Bahnbetrieb ausgerüstet. Da beide Tunnel im gleichen Querschnitt erstellt werden, ist eine nachträgliche bahntechnische Ausrüstung der westlichen Röhre möglich. Vom Fußpunkt des Zugangsstollens Ferden aus bis zum Portal Raron wird der Basistunnel als System mit 2 richtungsgetrennten Einspurröhren gebaut und betrieben. Die beiden Bahnröhren sind ebenfalls durch Querschläge verbunden.

17

Neue alpenquerende Bahntunnel

Tunnel 3/2008

Tabelle 1: Lichtraumprofile Table 1: Clearance profiles Tunnel

Lichtraumprofil/Clearance profile

BLT

UIC GC, AF

BBT

UIC GC, RFI, AF, HL

GBT

UIC GC und/and EBV 4

LBT

UIC GC und/and Lötschberg Shuttle

Der Fensterstollen Steg dient in einer späteren Ausbauphase als Verbindungstunnel zur Autoverladestelle in Steg (Wallis, Bild 5). Eine Rettungsstation, bestehend aus Nothaltestellen für die Rettung der Passagiere von havarierten Zügen, befindet sich im Bereich der Überleitstelle Ferden. Die Bauarbeiten, der Einbau der bahntechnischen Einrichtungen und die Inbetriebnahme des Tunnels sind bereits erfolgt. Ab Mitte 2007 hat der reduzierte kommerzielle Betrieb begonnen. Die Aufnahme des fahrplanmäßigen Betriebs war im Dezember 2007. Nach der Aufnahme des fahrplanmäßigen Betriebs des Tunnels verkehren pro Tag 110 Züge (Reisezüge, Huckepackzüge und Güterzüge) durch den Tunnel. Die Kosten für den Bau des Basistunnels betragen voraussichtlich ca. 2,6 Mrd. 7.

Frutigen to Ferden, and over 1/3 of the total length, from Ferden to Raron, two trafficable singletrack tunnels. The Lötschberg Base Tunnel is to be extended at a later time to a tunnel system operated with two single-track tubes over the entire length. Only one tunnel tube runs between Frutigen and the basepoint of the Mitholz access tunnel. The Kandertal service tunnel parallel to this (originally the exploratory tunnel) is used as a safety tunnel and for water drainage from the main tunnel tube. The two tubes are connected with cross-passages. From the base-point at Mitholz to the base-point of the Ferden access tunnel, two tunnel tubes are constructed, but only the east tunnel is being equipped for rail operation. As both tunnels are being built with same cross-section, it will be possible to equip the west tunnel for rail operation later.

Tabelle 2: Freie Tunnelquerschnittsfläche und aerodynamischer Widerstand im Tunnel für eine Tunneldurchfahrt eines Reisezuges und einer ROLA, ausgedrückt in ‰ Tunnelneigung Table 2: Free tunnel cross-sectional area and aerodynamic resistance in the tunnel for the passage of a passenger train and a ROLA through the tunnel, expressed in ‰ in tunnel slope

From the base-point of the Ferden access tunnel up to the Raron Portal, the Base Tunnel is constructed and operated as a system with two directionallyseparated single-track tubes. The two rail tubes are also connected with cross-passages. In a later development phase, the Steg access tunnel will serve as a connecting tunnel to the car loading station in Steg (Wallis, Fig 5). A rescue station consisting of emergency stops for the rescue of passengers from damaged trains is located close to the Ferden cross-over. The construction work, the installation of the rail equipment and commissioning of the tunnel have already been completed. From mid-2007, reduced commercial operation began. Scheduled operation started in December 2007. With opening of the tunnel 110 trains (passenger trains, piggyback and goods trains) will travel through the tunnel each day. The costs for the construction of the tunnel are likely to run to around 2.6 bill. 7.

Descriptions of the Tunnel Systems System selection A tunnel system consisting of two single-track tunnels, with rescue stations, was chosen for all the tunnels. This system meets the relevant economic, safety, operational and ecological requirements. For safety reasons (maintenance work, incidences), the concept of a twin-tracked tunnel was rejected for all projects.

Widerstand/Resistance [‰] Tunnel

2

FAir [m ]

Reisezug Passenger train

ROLA

BLT

≥ 43.0

15.2

9.7

BBT

≥ 41.8

15.6

9.9

GBT

≥ 41.2

15.8

10.0

LBT

≥ 47.2

14.0

9.1

Routing All tunnels were routed according to the following basic principles: 왎 Design speed of a maximum of 250 km/h 왎 A maximum of 12.5 ‰ slope

18

Systembeschreibungen der Tunnel Systemwahl Für alle Tunnel wurde ein aus 2 Einspurtunneln bestehendes, durch Rettungsstationen ergänztes Tunnelsystem gewählt. Dieses System entspricht den wirtschaftlichen, sicherheitstechnischen, betrieblichen und ökologischen Anforderungen. Der Doppelspurtunnel wurde aus Sicherheitsgründen (Erhaltungsarbeiten, Ereignisfall) in allen Projekten ausgeschlossen. Trassierung Die Trassierung aller Tunnel erfolgte nach den folgenden Grundsätzen: 왎 Entwurfsgeschwindigkeit von maximal 250 km/h 왎 Der durch eine europäische Richtlinie („TSI“ – Technische Spezifikationen für Interoperabilität) im grenzüberschreitenden Hochgeschwindigkeitsverkehr spezifizierte Wert von maximal 12,5 ‰ Steigung 왎 Zulassung von Mischverkehr (Reise- und Güterzüge) Die Linienführung der Tunnel wird weiter durch geologische, hydrologische, baubetriebliche, sicherheitstechnische, umwelttechnische und wirtschaftliche Erfordernisse sowie durch die Erfordernisse der Lüftung und Instandhaltung bestimmt. Beschreibung der Linienführung Basistunnel Lyon–Turin Das Nordportal bei Saint Jean-de-Maurienne liegt auf einer Höhe von 541 m ü. M. Das Südportal bei Val Cenischia liegt auf einer Höhe von 570 m ü. M. Der Scheitelpunkt liegt auf einer Höhe von 750 m ü. M. Die Nordrampe hat eine maximale Neigung von 6,5 ‰ und die Südrampe hat eine maximale Neigung von

Europa

Europe

Tunnel 3/2008

Tabelle 3: Maximaler geforderter technischer Abstand der Querschläge mit bahntechnischen Einrichtungen

Around 1 km after the South Portal, the Bussoleno Tunnel, which consists of 2 single-track tunnel, extends over a length of 12.2 km with a maximum slope of 12.4 ‰.

Table 3: Maximum required technical distance between the cross-passages with rail equipment Tunnel

Maximale Distanz der Querschläge Maximum spacing between cross-passages

BLT

1600 m

BBT

2000 m

GBT

625 m

LBT

625 m

8,4 ‰. Der Abstand der Längsachse der Einspurröhren beträgt im Regelfall 30 m. Ungefähr 1 km nach dem Südportal erstreckt sich mit einer Länge von 12,2 km der aus 2 Einspurtunneln bestehende Tunnel Bussoleno mit einer maximalen Neigung von 12,4 ‰. Brenner Basistunnel Das Nordportal des Basistunnels, auf österreichischer Seite, liegt auf einer Höhe von 585 m ü. M. Das Südportal, auf italienischer Seite, liegt auf einer Höhe von 748 m ü. M. Der Scheitelpunkt liegt auf einer Höhe von 840 m ü. M. Die Staatsgrenze Österreich – Italien verläuft im Tunnel. Zirka 60 % des Tunnels verlaufen auf österreichischem Staatsgebiet. Die Nordrampe hat eine maximale Neigung von 7,4 ‰ (derzeit erfolgt eine Umplanung auf eine maximale Neigung von 6,7 ‰) und die Südrampe hat eine maximale Neigung von 5 ‰. Der Abstand der Einspurröhren beträgt im Regelfall 65 m.

for cross-border high-speed transport, as specified by an European directive (“TSI” – Technical Specifications for Interoperability). 왎 Approved mixed traffic (passenger and goods trains) The line routing of the tunnel is also determined by geological, hydrological, construction, safety, environmental and economic factors as well as by ventilation and maintenance requirements. Description of the line routing Lyon–Turin Base Tunnel The North Portal at Saint Jean-de-Maurienne is located at a height of 541 m above sea level. The South Portal at Val Cenischia is located at a height of 570 m above sea level. The apex is at a height of 750 m above sea level. The northern ramp has a maximum slope of 6.5 ‰ and the southern ramp a maximum slope of 8.4 ‰. The distance between the longitudinal axes of the single-track tubes generally measures 30 m.

Tabelle 4: Maximaler Abstand der Querschläge aufgrund der Erhöhung der Sicherheit Table 4: Maximum distance between the cross-passages for increased safety Tunnel

Maximale Distanz der Querschläge Maximum spacing between cross-passages

BLT

400 m

BBT

333 m

GBT

313 m

LBT

333 m

Brenner Base Tunnel The North Portal of the Base Tunnel, on the Austrian side, is located at a height of 585 m above sea level. The South Portal, on the Italian side, is located at a height of 748 m above sea level. The apex lies at a height of 840 m above sea level. The national border between Austria and Italy passes through the tunnel. Around 60 % of the tunnel is on Austrian territory. The north ramp has a maximum slope of 7.4 ‰ (at the moment there is a change of planning to a maximum slope of 6.7 ‰) and the south ramp a maximum slope of 5 ‰. The spacing of the single-track tubes is generally 65 m. Between the junction of the connecting tunnel and the Innsbruck Portal, the tunnel switches from left-hand traffic (Italy) to right-hand traffic (Austria). At the moment there is a change of planning the tunnel switch (now the tunnel switches from left-hand to right-hand traffic out of the tunnel very close to Innsbruck main station). The northern section of the Brenner Base Tunnel is split into one connection to Innsbruck Central Railway Station and one connection to the Innsbruck Bypass Tunnel. The southern section of the Brenner Base Tunnel is split into one junction at Franzensfeste for connection to the existing line and the approach to Franzens-feste Railway Station. Gotthard Base Tunnel The North Portal at Erstfeld is located at a height of 462 m above sea level. The South Portal

New Cross-Alpine Rail Tunnels

Tunnel 3/2008

Zwischen dem Abzweigbereich der Verbindungstunnel und dem Portal Innsbruck befindet sich der Tunnelwechsel von Linksverkehr (Italien) auf Rechtsverkehr (Österreich). Zurzeit erfolgt die Umplanung des Tunnelwechsels (neu erfolgt nun der Tunnelwechsel von Links- auf Rechtsverkehr außerhalb des Tunnels beim Hauptbahnhof Innsbruck). Der nördliche Abschnitt des Brenner Basistunnels teilt sich in eine Anbindung an den Hauptbahnhof Innsbruck und eine Anbindung an die bestehende Umfahrung Innsbruck auf. Der südliche Abschnitt des Brenner Basistunnels teilt sich in eine Abzweigung Franzensfeste für die Anbindung an die Bestandsstrecke und die Einfahrt in den Bahnnhof Franzensfeste auf. Gotthard-Basistunnel Das Nordportal bei Erstfeld liegt auf einer Höhe von 462 m ü. M. Das Südportal bei Bodio liegt auf einer Höhe von 313 m ü. M. Der Scheitelpunkt liegt auf einer Höhe von 550 m ü. M. Die Nordrampe

19

sists of two single-track tunnel, extends over a length of 15.4 km, with a maximum slope of 7 ‰.

6 Rettungsstation Modane-bis im Basistunnel Lyon–Turin 6 Modane-bis rescue station in the Lyon–Turin Base Tunnel

hat eine maximale Neigung von 4,1 ‰ und die Südrampe hat eine maximale Neigung von 6,8 ‰. Der Abstand der Einspurröhren beträgt im Regelfall 32 m. Im Anschluss an das Südportal erstreckt sich mit einer Länge von 15,4 km der aus 2 Einspurtunneln bestehende Ceneri-Basistunnel mit einer maximalen Neigung von 7 ‰. Lötschberg-Basistunnel Das Nordportal bei Frutigen liegt auf einer Höhe von 777 m ü. M. Das Südportal bei Raron liegt auf einer Höhe von 655 m ü. M. Der Scheitelpunkt liegt auf einer Höhe von 828 m ü. M. Die Nordrampe hat eine maximale Neigung von

7 Rettungsstation Ferden im Lötschberg-Basistunnel 7 Ferden rescue station in the Lötschberg Base Tunnel

at Bodio is located at a height of 313 m above sea level. The apex is at a height of 550 m above sea level. The northern ramp has a maximum slope of 4.1 ‰ and the southern ramp a maximum slope of 6.8 ‰. The space between the single-track tubes generally measures 32 m. After the South Portal, the Ceneri Base Tunnel, which con-

Lötschberg Base Tunnel The North Portal at Frutigen is located at a height of 777 m above sea level. The South Portal at Raron is located at a height of 655 m above sea level. The apex is at a height of 828 m above sea level. The northern ramp has a maximum slope of 8.3 ‰ and the southern ramp a maximum slope of 10.3 ‰. The space between the single-track tubes generally measures 30 m. After the south portal, the Simplon Tunnel, which consists of two single-track tunnel and in operation since the year 1921, extends over a length of 19.8 km, with a maximum slope of 7 ‰.

20

Europa

Europe

8,3 ‰ und die Südrampe hat eine maximale Neigung von 10,3 ‰. Der Abstand der Einspurröhren beträgt im Regelfall 30 m. Im Anschluss an das Südportal verläuft mit einer Länge von 19,8 km der aus 2 Einspurtunneln bestehende, seit dem Jahr 1921 in Betrieb stehende Simplontunnel mit einer maximalen Neigung von 7 ‰.

Konfiguration des Systems und bautechnische Aspekte Regelprofil Die Mindestabmessungen des Regelprofils müssen den Anforderungen der eisenbahntechnischen Lichtraumprofile, der Aerodynamik und des Tunnelklimas entsprechen und den Einbau der technischen Anlagen berücksichtigen. Aus Gründen der Interoperabilität wird in allen Tunneln das international vereinbarte Lichtraumprofil „UIC GC“ vorausgesetzt. Je nach Tunnel gelten zusätzliche spezifische Anforderungen (Tabelle 1). Die vorhandenen Einbauten in den Bahntunneln unterscheiden sich je nach technischem Ausbaustandard und tunnelspezifischen Eigenschaften. Die wesentlichen, den Regelquerschnitt bestimmenden technischen Einbauten sind neben der Fahrbahn und der Fahrleitung, die seitlichen Bankette, der Kabelraum und das Entwässerungssystem. Beim Basistunnel Lyon–Turin muss zusätzlich Platz für Kühlrohrleitungen zur Beherrschung des Tunnelklimas, für Luftkanäle zur Belüftung der technischen Einrichtungen in den Querschlägen berücksichtigt werden. Beim Basistunnel Lyon–Turin und beim Brenner Basistunnel ist genügend Platz für eine Wasserleitung für die geplante Feuerlöschanlage entlang des Tunnels vorzusehen.

8 Typische Rettungsstation im Brenner und Gotthard-Basistunnel 8 Typical rescue station in the Brenner and Gotthard Base Tunnel

Im Brenner Basistunnel werden Teile des Entwässerungssystems in den parallel zu den Hauptröhren darunter verlaufenden Entwässerungsstollen (ehemaliger Erkundungsstollen) ausgelagert. Der minimal erforderliche freie Tunnelquerschnitt, um den Luftwiderstand schneller Züge zu reduzieren, richtet sich einerseits nach dem medizinischen TSI-Grenzwert (≤10 kPa [1]) und ggf. den Anforderungen zum Druckkomfort [4] und andererseits wird die erforderliche Tunnelquerschnittsfläche durch die verfügbare Leistung der Zugantriebssysteme bestimmt. In der Tabelle 2 ist der aerodynamische Widerstand der jeweiligen Tunnel, ausgedrückt in ‰ Tunnelneigung, für einen Reisezug mit 200 km/h und einer rollenden Landstraße (ROLA) mit 120 km/h dargestellt. Der aerodynamische Widerstand im Tunnel ist bei dem Reisezug je nach Tunnel, ausgedrückt in ‰ Tunnelneigung ca. 9 ‰ und bei der rollenden Autostraße ca. 5 ‰ größer als in der freien Umgebung. Bei Zuggeschwindigkeiten von 250 km/h werden bei den heute typischen Zügen des Hochgeschwindigkeitsverkehrs die Grenzen der Antriebsleistung erreicht oder überschrit-

Configuration of the System and Construction Aspects Standard profile The minimum dimensions of the standard profile have to make provision for the requirements of the railway clearance profile, aerodynamics and tunnel climate and the installation of the technical facilities. For reasons of interoperability, in all tunnels the internationally agreed “UIC GC” reference clearance profile is a precondition. Depending on the tunnel, additional specific requirements must be met (Table 1). The installations in the rail tunnels differ depending on the standard of technical development and the tunnel-specific characteristics. Besides the track and the catenary, the main installations determining the standard cross-section are the hard shoulders, the cable room and the drainage system. In the Lyon–Turin Base Tunnel, additional space must be allowed for cooling pipelines for air conditioning in the tunnels as well as for air channels for ventilation of the technical facilities in the cross-passages. In the Lyon– Turin Base Tunnel and the Brenner Base Tunnel, sufficient space must be allowed for a water line along the length of the tunnel for the planned fire ex-

Tunnel 3/2008

tinguisher system. In the Brenner Base Tunnel parts of the drainage system are moved out to drainage tunnels that run parallel below the main tubes (former exploration tunnels). The minimum required free tunnel cross-section to reduce the air resistance of fast trains is oriented firstly to the medical TSI limit (≤ 10 kPa [0]) and, if appropriate, to the requirements for pressure comfort, while, on the other hand, the required tunnel cross-sectional area is determined by the available power of the train drive systems. Table 2 shows the aerodynamic resistance of the respective tunnels, expressed in ‰ tunnel slope, for a passenger train travelling at 200 km/h and a “rolling road” (ROLA) at 120 km/h. Depending on the tunnel, the aerodynamic resistance, expressed in ‰ tunnel slope, in the tunnel is around 9 ‰ for the passenger train and for the rolling road around 5 ‰ higher than in a free environment. For trains typical of highspeed transport today, the limits of the drive power are reached or exceeded at train speeds of 250 km/h. The higher demand for drive power is the result particularly of the high maximum speeds now targeted. For lower travelling speeds, the required drive power and the energy consumption for passage through a tunnel decrease considerably. For trains running same travel time, the energy demand during journeys over the new base tunnel routes is only a fraction of that in the existing apex tunnel routes. In the case of goods trains, enabling these to run at design speed combined the maximum possible loads for goods trains and at the same time high speeds with today’s rolling stock would have meant a massive enlargement of the standard profile and would have been uneconomic for the project.

Tunnel 3/2008

ten. Der erhöhte Bedarf für Antriebsleistung ist insbesondere das Ergebnis der angestrebten hohen Maximalgeschwindigkeit. Bei geringeren Fahrgeschwindigkeiten verringert sich die erforderliche Antriebsleistung und der Energieverbrauch für eine Tunneldurchfahrt erheblich. Bei gleicher Fahrtdauer beträgt der Energiebedarf bei Fahrten über die neuen Basistunnelstrecken nur einen Bruchteil im Vergleich zu den bestehenden Scheiteltunnelstrecken. Das Erreichen der Entwurfsgeschwindigkeit und der maximal möglichen Lasten bei Güterzügen und gleichzeitig hohen Geschwindigkeiten mit heutigem Rollmaterial hätte eine massive Vergrößerung des Regelprofils zur Folge und wäre unwirtschaftlich für das Projekt. Querschläge Die Querschläge haben folgende 2 Funktionen zu übernehmen: 왎 Fluchtverbindungen zwischen den beiden Tunnelröhren und 왎 Raum für die Installation der technischen Anlagen. Der Abstand der für die bahntechnischen Anlagen benutzten Querschläge gemäß Tabelle 3 wird durch die nachfolgenden Kriterien beeinflusst und variiert in den einzelnen Tunnelprojekten je nach der zugrunde liegenden Bahntechnik. 왎 Die Sicherungsanlagen (Zugfunk) fordern möglichst eine homogene Abschnittsteilung. 왎 Die strahlenden Kabel der Telecomanlagen limitieren die Distanz der Sender-/Empfängereinheiten. 왎 Der Spannungsabfall der 50-Hz-Stromversorgung begrenzt die maximalen Versorgungsdistanzen. In den Richtlinien [2] und [3] wird der sicherheitsrele-

21

Neue alpenquerende Bahntunnel

Tabelle 5: Bauwerksspezifische Merkmale der Rettungsstationen der jeweiligen Tunnelprojekte Table 5: Structural-specific features of the rescue stations in the respective tunnel projects Merkmale/Features

BLT

BBT

GBT

LBT

Modane-bis

Innsbruck, Steinach, Wiesen

Sedrun, Faido

Ferden

Max. Distanz zwischen Rettungsstationen bzw. zwischen Rettungsstationen und Portal Max. distance between rescue stations or between rescue stations and portal

29 km

19–24 km

20 km

23 km

Länge der Nothaltestelle Length of the emergency stop

750 m

450 m

450 m

473 m

Geschützter Aufenthaltsraum in der Station (unter Überdruck) Protected waiting room in the station (with overpressure)

ja yes

ja yes

ja yes

ja yes

Rettungsstation mit Straßenfahrzeugen erschlossen Rescue station accessible with road vehicles

ja yes

ja yes

ja yes

ja yes

Abstand der Fluchtwege in der Nothaltestelle Spacing of the escape routes in the emergency stop

50 m

90 m

90 m

86 m

Anzahl Fluchtwege in der Nothaltestelle Number of escape routes in the emergency stop

12

6

6

6

Gehwegbreite in der Nothaltestelle Width of the footpath in the emergency stop

3m

2,5 m

2,5 m

2,5 m

Modane-bis

Steinach

nein no

nein no

ja yes

ja yes

ja yes

ja yes

Rettungsstationen im Tunnel mit Nothaltestellen für Reisezüge Rescue stations in the tunnel with emergency stops for passenger trains

Überholgleise/Passing loops Überleitstellen/Crossovers

vante Abstand zwischen den Querschlägen mit max. 500 m vorgegeben. Aus Sicht der Personensicherheit darf die Länge der Fluchtwege zum nächsten Querschlag im Hinblick auf den Ereignisfall nicht zu stark variieren, damit eine allgemeine Behandlung möglich ist. Eine gegenüber den Richtlinien zusätzliche Verringerung der Querschlagdistanz ist aufgrund des damit verbundenen relativ geringen Sicherheitsgewinns bei einem relativ geringen Risiko eines Zugbrandereignisses im Tunnel außerhalb einer Interventionsbzw. Rettungsstation und den damit verbundenen Kosten nicht sinnvoll (gemäß einer Studie für den GBT). Unter Berücksichtigung der oben aufgeführten technischen und sicherheitsrelevanten Vorgaben wurden durch eine gleichmäßige Teilung der Dis-

22

tanz der technischen Querschläge die in Tabelle 4 dargestellten Distanzen der Querschläge projektspezifisch festgelegt. Rettungsstationen UIC-Richtlinien fordern, dass ein Eisenbahnwagen unter Vollbrand während 15 min lauffähig bleibt. Unter Annahme einer minimalen Geschwindigkeit eines brennenden Reisezuges von 80 km/h ergibt diese Notlaufeigenschaft einen Mindestabstand zwischen 2 Nothaltestellen bzw. zwischen Nothaltestelle und Tunnelportal von 20 km. Die projektspezifischen baulichen Merkmale, der in den jeweiligen Tunneln vorgesehenen Rettungsstationen sind in Tabelle 5 zusammengestellt. In Bild 6 bis 8 sind die tunnelspezifischen Gestaltungsmerkmale der Rettungsstationen veranschaulicht. Im Basistunnel Lyon–Turin sind neben der eigentlichen Rettungsstation Modane-bis zusätzlich in St-Martin-de-laPoste, La Praz und Venus von Aussen zugängliche und mit Sicherheitseinrichtungen ausgerüstete Interventionsstellen für den Halt havarierter Güterzüge vorgesehen. Damit verringert sich der Abstand der Haltestellen für die Züge im Tunnel auf ca. 10 km. Allerdings sind in einer Interventionsstelle die Rettungsbedingungen für einen Reisezug nicht gleich gut wie in der Rettungsstation Modane-bis. Bild 9 zeigt das Prinzip einer solchen Interventionsstelle.

Europa

Erhaltungsbetrieb während Erhaltungstätigkeiten im Bahntunnel bei einem vorübergehenden Betriebsunterbruch 왎 Ereignisbetrieb bei einem Zugunglück im Tunnel (insbesondere Zugbrandereignis oder Freisetzung gefährlicher Gase). Für die jeweiligen Tunnelprojekte sind die Lage der Tunnellüftungszentralen und die installierten Ventilatorenleistungen in Tabelle 6 zusammengestellt. Die in Tabelle 6 angegebenen Fördermengen erklären sich zum Teil aus Redundanzanforderungen. Nur ein Teil der angegebenen Leistung ist zeitgleich erforderlich. Zusätzliche Hilfsventilatoren befinden sich an den Portalen der Bahntunnel, in den technischen Räumen und in den Querschlägen. Für die Funktionsweise der Tunnellüftung sind zudem zahlreiche Klappen, Schleusen, Tore sowie Zu- und Abluftkanäle im Tunnel zur Steuerung der Luftverteilung erforderlich. Der Betrieb der Tunnellüftung erfolgt in der Regel ferngesteuert ab der Tunnelleitstelle. 왎

Aufgaben und Funktionsweise der Tunnellüftung Normalbetrieb Im Normalbetrieb ist ein sicherer und ausfallfreier Tunnel-

Europe

Cross-passages The cross-passages have the following two functions: 왎 As escape passages between the two tunnel tubes and 왎 As space for the installation of technical equipment. The spacing of the cross-passages used for rail equipment as listed in Table 3 is influenced by the following criteria and varies in the different tunnel projects depending on the rail technology used. 왎 The safety systems (train radio) require a uniform division of the section. 왎 The leaky cables of the telecom plants limit the distance of the sender/receiver units. 왎 The voltage drop of the 50-HZ power supply limits the maximum supply distances. In the guidelines [0] and [0], the safety-relevant distance between the cross-passages is specified as a maximum of 500 m. With regard to personal safety requirements, the length of the escape routes to the next cross-passage may not vary too widely in case of incidence, so that a general discussion of the base tunnels is possible in this context. An additional reduction in the cross-passage distance compared to the guidelines is not considered expedient (according to a study for the GBT) as the resulting additional safety would be relatively low, in view of the relatively low risk of a train fire in the tunnel outside an intervention point or

Tunnellüftung Allgemein An die Tunnellüftung werden vielseitige Anforderungen gestellt. Man unterscheidet 3 Betriebszustände der Tunnellüftung: 왎 Normalbetrieb während des regulären Zugbetriebs

Tunnel 3/2008

rescue station, and the associated costs would be too high. With allowance for the above-mentioned technical and safety-relevant requirements, based on an even spacing of the technical cross-passages, the distances between the cross-passages shown in Table 4 were defined specific to each project. Rescue stations UIC directives require that a railway coach or waggon should remain capable of running for 15 min during a blazing fire. Assuming a minimum speed of a burning passenger train of 80 km/h, this emergency running requirement results in a minimum distance of 20 km between two emergency stops or between emergency stop and tunnel portal. The project-specific structural characteristics of the rescue stations in the respective tunnels are summarized in Table 5. Figs. 6 to 8 illustrate tunnel-specific design aspects of the rescue stations. In the Lyon–Turin Base Tunnel, besides the actual rescue station at Modane-bis, intervention points accessible from the outside and equipped with safety equipment are also planned in St-Martin-de-laPoste, La Praz and Venus for the stopping of damaged goods trains. The distance between the stopping points for the trains in the tunnel is therefore reduced to around 10 km. However, at an intervention point, the conditions for rescue for a passenger train are not as good as in the Modane-bis rescue station. Fig. 9 shows the principle of such an intervention point.

Tunnel Ventilation 9 Interventionsstelle im Basistunnel Lyon–Turin 9 Intervention point in the Lyon–Turin Base Tunnel

General Tunnel ventilation must meet a wide range of require-

Tunnel 3/2008

betrieb zu gewährleisten. Dazu muss die Tunnellufttemperatur unabhängig von der Jahreszeit und vom Verkehrsaufkommen im Tunnel innerhalb eines Grenzwertes von maximal 35 °C gehalten werden. Eine natürliche Erwärmung der Tunnelluft resultiert aufgrund der Felswärme. Die ursprüngliche Felstemperatur beträgt an einzelnen Stellen im Tunnel mit maximaler Felsüberdeckung 45 °C bis 50 °C. Dazu kommt der Wärmeeintrag durch den Zugverkehr und die Abwärme der technischen Anlagen im Tunnel. In allen Tunneln erfolgt in der Regel die Kühlung der Tunnelluft im Bahntunnel durch die Kolbenwirkung der fahrenden Züge. Wo dieser zugbedingte Luftwechsel nicht ausreicht oder in besonders warmen Sommermonaten erfolgt zusätzlich eine Kühlung der Tunnelluft mithilfe der Tunnellüftungsanlage (BBT, GBT) oder einer entlang des Bahntunnels verlegten Kühlwasserleitung (Basistunnel Lyon–Turin).

Erhaltungsbetrieb Bei Erhaltungstätigkeiten während Betriebsunterbrüchen im Bahntunnel müssen mithilfe der Tunnellüftung günstige arbeitsmedizinische Klimabedingungen in den Erhaltungsbereichen geschaffen werden. Durch den Betrieb einzelner Zuluft- und Abluftventilatoren können durch Einblasen und Absaugen von Luft in die Erhaltungsabschnitte im Bahntunnel ein ausreichender Luftwechsel erzeugt und dadurch die geforderten Arbeitsschutzbestimmungen eingehalten werden. Das Lüftungsprinzip unterscheidet sich in den Tunneln nicht. In einzelnen Tunneln (BBT, LBT) wird die Wirkung der Lüftung mithilfe fest installierter Bahntunneltore zusätzlich erhöht.

New Cross-Alpine Rail Tunnels

ments. Tunnel ventilation has three modes of operation: 왎 Regular operation during regular train operation 왎 Maintenance operation during maintenance work in the rail tunnel with a temporary interruption in operation. 왎 Incident operation in the case of a train accident in the tunnel (especially train fires or the release of hazardous gases). For the different tunnel projects, the position of the central tunnel ventilation and the installed fan powers are listed in Table 6. The rates shown in Table 6 can be partly explained by redundancy requirements. Only part of the specified power is need at one time. Auxiliary fans are positioned at the portals of the rail tunnel, in the technical facilities and in the cross-passages. For operation of the tunnel ventilation, numerous valves, locks, gates and in-going and out-going air channels are needed in the tunnel for control of the air distribution. Operation of the tunnel ventilation is usually remotecontrolled from the tunnel control room.

Objectives and operation of tunnel ventilation Regular operation In regular operation, safe and reliable tunnel operation must be guaranteed. For this purpose, independent of the season and the volume of traffic in the tunnel, the air temperature in the tunnel must be maintained below a limit of maximum 35° C. The tunnel air is heated naturally owing to the heat emitted by the surrounding rock. The original rock temperature reaches 45° C to 50° C at individual points in the tunnel with maximum rock coverage. Additional heat is generated by the train traffic and the

24

Ereignisbetrieb Relevant für die Auslegung der Ereignislüftung ist der Halt eines brennenden Reisezuges oder Güterzuges im Tunnel. Für den Ereignisbetrieb gelten daher die folgenden wesentlichen Lüftungsziele: 왎 Sicherstellen eines geschützten Wartebereichs für die Zugpassagiere bei einem Brandereignis in der Nothaltestelle (Überdruck im Wartebereich durch Luftzufuhr von Außen) 왎 Unterstützung der Selbstrettung der Zugpassagiere entlang der Nothaltestelle (Absaugung von Rauch entlang der Nothaltestelle) 왎 Sicherstellung eines Evakuierungsweges über die Gegenröhre im Rahmen des Evakuierungskonzeptes (Verhindern einer Rauchausbreitung in die Gegenröhre) 왎 Unterstützung der Selbstrettung der Zugpassagiere in der Unfallröhre bei einem Zugbrandereignis außerhalb der Nothaltestelle (Beeinflussung der Rauchausbreitung an der Unfallstelle). Abhängig davon, ob der Ereigniszug in der Nothaltestelle oder außerhalb der Nothaltestelle im Tunnel anhält, sind in Bezug auf die Ereignislüftung die folgenden Fälle zu unterscheiden: 왎 Halt in der Nothaltestelle: Durch Zu- und Abluftbetrieb der Ereignislüftung werden die Bedingungen für die Selbstrettung und die Evakuierung optimiert. Bei allen Tunnelprojekten wird durch Zufuhr von Frischluft über die Zugangsstollen von außen ein Eindringen von möglichen Rauchgasen in den Wartebereich der Zugpassagiere verhindert. Durch Absaugen der verrauchten Luft aus der Nothaltestelle wird dort die Rauchausbreitung minimiert. Die Absaugstrategie unterscheidet sich je nach Tun-

Europa

Europe

Tunnel 3/2008

Tabelle 6: Lüftungszentralen und installierte Ventilatorenleistungen Table 6: Central ventilation units and installed fan powers

Tunnel

Installierte Ventilatorleistung [m3/s] Installed fan power [m3/s]

Lüftungszentralen Central ventilation

Zuluft/In-coming air

BLT

Abluft/Out-going air

Saint Jean-de-Maurienne

2 x 90

3 x ±200

La Praz

2 x 90

3 x ±200

Puits d'Avrieux/Modane

2 x 200

Puits de Val Clarea

2 x 120

Total

1000

±3000

MFS Innsbruck

2 x 200

2 x ±250

6 x ±200 3 x ±200

MFS Steinach

2 x 200

2 x ±250

MFS Wiesen

2 x 200

2 x ±250

Total

1200

±1500

MFS Sedrun

2 x 200

2 x ±250

MFS Faido

2 x 200

2 x ±250

Total

800

±1000

BBT

GBT

LBT

Zugang Mitholz

2 x 150

Nothaltestelle Ferden

2 x 200

2 x ±250

Total

700

±500

Legende: ± bedeutet reversierbare Ventilatoren, d. h. Zu- und Abluftbetrieb Key: ± refers to reversible fans, i.e. operation with in-going and out-going air

nelprojekt (LBT, BLT, GBT: brandnahe Absaugung über steuerbare Abluftklappen; BBT: über die einzelne in der Mitte der NHS vorgesehene Absaugstelle). 왎 Halt außerhalb der Nothaltestelle: Durch Zufuhr von Frischluft in die Gegenröhre wird verhindert, dass bei der Flucht der betroffenen Zugpassagiere durch die benutzten Querschläge Rauch in die Gegenröhre dringt. Um die Selbstrettung der betroffenen Zugpassagiere in der Unfallröhre zu begünstigen, wird die Rauchausbreitung an der Unfallstelle optimiert. Beim BBT, GBT und LBT wird durch geeignete betriebliche Maßnahmen die Verrauchungssituation an der Unfallstelle verbessert (Aufrechterhaltung einer allfälligen Rauchgasschichtung durch Reduktion der Zugfahrgeschwindigkeiten der weiteren Züge in der Unfallröhre). Beim Basistunnel Lyon–Turin wird je nach Lage

heat given off by the technical equipment installed in the tunnel. In all tunnels, the tunnel air is generally cooled in the rail tunnel by the piston effect of the travelling trains. Where this train-related air change is not sufficient or in particularly hot summer months, the air in the tunnel is cooled additionally with the help of the tunnel ventilation system (BBT, GBT) or along a cooling water line laid along the rail tunnel (Lyon– Turin Base Tunnel). Maintenance operation During maintenance work during downtime in the rail tunnel, the tunnel ventilation systems must be used to ensure favourable climatic conditions conforming to occupational health requirements in the maintenance areas. With the operation of supply and exhaust air fans, with the injection and extraction of air in the maintenance areas in the rail tunnel, sufficient air renewal can be ensured and the requirements re-

garding occupational health and safety met. There is no difference in the ventilation principle in the tunnels. In individual tunnels (BBT, LBT), the effect of ventilation is increased with the help of permanently installed rail tunnel gates. Incident operation The stopping of a burning passenger or goods train in the tunnel is relevant to the design of incident ventilation. For incident operation, the following main ventilation objectives must be met: 왎 Ensuring a protected waiting area for train passengers in the event of a fire in the emergency stop (overpressure in the waiting area with the supply of air from outside) 왎 Support of self-rescue of the train passengers along the emergency stop (extraction of smoke along the emergency stop area) 왎 Safeguarding an evacuation route via the other tube as part of an evacuation concept (pre-

Tunnel 3/2008

des Brandortes auf dem Ereigniszug mithilfe der Ereignislüftung die Rauchausbreitung an der Unfallstelle zusätzlich beeinflusst (einseitiges Abdrängen der Rauchgase, Verdünnung der Rauchgase, Minimierung der Rauchgasausbreitung an der Unfallstelle). 왎 Bei einem Halt eines brennenden Zuges in einer der Interventionsstellen im Basistunnel Lyon–Turin wird der Wartebereich durch Zufuhr von Frischluft über die Zugangsstollen rauchfrei gehalten. Durch gleichzeitiges Absaugen der Rauchgase in der Mitte der Interventionsstelle wird die Ausbreitung der Rauchgase in der Unfallröhre minimiert. 왎 Bei einem Halt eines brennenden Zuges im Lötschberg-

Neue alpenquerende Bahntunnel

Basistunnel entlang des einröhrigen Bahntunnelabschnittes wird das gesamte, parallel zur Bahnröhre verlaufende Dienst- und Sicherheitsstollensystem durch Zufuhr von Frischluft gegenüber dem Eindringen von Rauch aus der Unfallröhre geschützt.

TunnelSicherheitskonzept Sicherheitsmaßnahmen Die wesentlichen gemeinsamen Sicherheitsmaßnahmen der Tunnelprojekte umfassen: 왎 Richtungsgetrennte einspurige Tunnelröhren 왎 in regelmäßigen Abständen die Einspurröhren verbindende Querschläge 왎 in beiden Bahnröhren zugängliche Nothaltestellen (ins-

vention of smoke spreading into the other tube) 왎 Support of the self-rescue of the train passengers in the incident tube in the case of a train fire outside the emergency stop (influencing the spread of the smoke at the scene of the accident). Depending on whether the incident train stops at the emergency stop or outside the emergency stop in the tunnel, then with regard to incident ventilation, the following cases can apply: 왎 Train stop at the emergency stop: With supply and exhaust air operation of the incident ventilation system, conditions for selfrescue and evacuation are optimized. In all tunnel projects, fresh air is supplied from out-

25

side via the access tunnels to prevent the ingress of possible flue gases in the train passengers’ waiting area. By extraction of the smoky air from the emergency stop, the spread of smoke is minimized there. The smoke extraction strategy differs depending on the tunnel project (LBT, BLT, GBT: extraction near to the fire by means of controllable out-going air flaps; BBT: via a single extraction point in the middle of the emergency stop). 왎 Train stop outside the emergency stop: Fresh air is supplied to the other tube to prevent smoke getting into the other tube during the escape of the train passengers affected through the cross-passages. To facilitate self-rescue of the affected train passengers in

26

Europa

Europe

Tabelle 7: Wesentliche sicherheitstechnische Tunnelausrüstung (nicht abschließend) Table 7: Essential tunnel safety equipment (not conclusive) Ausrüstung/Equipment

BLT

BBT

GBT

LBT

Tunnel und Portale/Tunnels and portals Fluchtwegbeschilderung/Signing of escape routes

x

x

x

x

Notleuchten, Handlauf/Emergency lighting, handrail

x

x

x

x

Wasserlöscheinrichtung/Water extinguishing equipment

x

x

Heißläuferortungsanlage/Hotbox detection unit

x

x

Ladeverschiebungssensor/Load displacement sensor

x

Branddetektoren/Fire detectors

x

Gasmeldesensoren/Gas alarm sensors

x

Zugüberwachung ETCS 2/ETCS 2 control system

x

x

Lautsprecheranlagen/Tannoy systems

x

x

Videoanlage (Portale)/Video system (portals)

x

Entrauchungsanlage/Smoke extraction system

x

Schaumlöschanlage/Foam extinguisher system

x

Wasserlöscheinrichtung/Water extinguisher equipment Videoanlage/Video system Brandortdetektoren/Detectors for the seat of the fire

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

Nothaltestellen/Emergency stops

Telefon/Telephone

x

x

x

x

Lautsprecheranlage/Tannoy system

x

x

x

x

x

x

x

x

Löschwasseranlage/Extinguishing water system

x

x

Brandmelder/Fire detectors

x

Telefon/Telephone

x

x

Lautsprecheranlage/Tannoy system

x

x

Zutrittskontrolle/Access control

x

x

Videoanlage/Video system

x

x

Querschläge/Cross-passages Abschlusstüren/Closing doors

Schaumlöschanlage/Foam extinguisher system

besondere für havarierte Reisezüge), die die Notlaufeigenschaften der Züge berücksichtigen 왎 beim Basistunnel Lyon–Turin: Zusätzliche, von den beiden Bahnröhren zugängliche Interventionsstellen für den Halt von havarierten Güterzü-gen 왎 beim Lötschberg-Basistunnel: Entlang des einspurigen Bahntunnelabschnittes parallel verlaufender und über Querschläge zugänglicher Dienststollen und Rohbautunnel West als Sicherheitsstollen im Ereignisfall. Die sicherheitstechnischen Ausrüstungen der Tunnel sind

in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt. Diese sind auf die jeweiligen Grundsätze der Alarm- und Rettungskonzepte abgestimmt.

Rettungsablauf Wann immer möglich wird in einem Ereignisfall versucht, mit dem havarierten Zug aus dem Tunnel herauszufahren und in einer in der Nähe der Portale liegenden Interventionsstelle oder in einem Bahnhof anzuhalten. Mit geeigneten betrieblichen Maßnahmen werden von der Tunnelleitstelle aus die übrigen

x x

x

x

x

x

the accident tube, the spread of smoke at the scene of the accident is minimized. In BBT, GBT and LBT, appropriate operational measures are implemented to improve the smoke situation at the scene of the accident (maintenance of a possible flue gas stratification by reduction of the train speeds of other trains in the accident tube). In the Lyon–Turin Base Tunnel, depending on the position of the seat of the fire on the incident train, the incident ventilation system is used to additionally influence the spread of flue gas at the scene of the accident (one-sided displacement of the

Tunnel 3/2008

flue gases, thinning of the flue gases, minimization of the spread of flue gas at the scene of the accident). 왎 In the case of the stoppage of a burning train at one of the intervention points in the Lyon– Turin Base Tunnel, the waiting area is kept smoke-free by the supply of fresh air via the access tunnels. With simultaneous extraction of the flue gases at the centre of the intervention point, the spread of the flue gases in the accident tube is minimized. 왎 In the event of a burning train stopping along the single-tube rail tunnel section of the Lötschberg Base Tunnel, the entire service and safety tunnel system running parallel to the rail tube is protected against the ingress of smoke by the supply of fresh air.

Tunnel Safety Concepts Safety Measures The main common safety measures of the tunnel projects include: 왎 Directionally separated single-track tunnel tubes 왎 Cross-passages connecting the single-track tubes at regular intervals 왎 Emergency stops accessible in the two rail tubes (especially for damaged passenger trains), that make allowance for emergency running of the trains 왎 Lyon–Turin Base Tunnel: additional intervention points accessible from both rail tubes for the stopping of damaged goods trains 왎 Lötschberg Base Tunnel: service tunnel running parallel along the single-track rail tunnel section, accessible via cross passages, and the shell of the West tunnel as a safety tunnel in case of incidents. The safety equipment of the tunnels is listed in the following table. These are based on the re-

Tunnel 3/2008

im Tunnel verkehrenden Züge aus dem Tunnel geleitet und die Einfahrt für weitere Züge in den Tunnel gesperrt. Reisezüge Erreicht ein Reisezug die Nothaltestelle, so begeben sich die Passagiere über die Fluchtwege in den geschützten mit Frischluft von Außen versorgten Warteraum der Nothaltestelle, in welchem sie vor Rauch und Hitze geschützt sind. Die Evakuierung erfolgt mit einem Evakuierungszug in der Nothaltestelle der Gegenröhre. Beim Nothalt an beliebiger Stelle erfolgt die Evakuierung der Passagiere über die Querschläge in die gegenüberliegende Bahnröhre (beim LBT bei einem Halt im Einspurabschnitt in den Dienststollen bzw. Rohbautunnel West). Die Gegenröhre wird mithilfe der Ereignislüftung gegenüber der Unfallröhre auf Überdruck gesetzt und dient in diesem Fall als geschützter Wartebereich für die betroffenen Zugpassagiere. Die Evakuierung erfolgt auch in diesem Fall mit einem Evakuierungszug aus der Gegenröhre und beim LBT bei einem Halt im Einspurabschnitt mit Bussen aus dem Dienststollen bzw. Rohbautunnel West. Güterzüge Falls ein Güterzug den Tunnel nicht mehr verlassen kann und ungeplant im Tunnel stehen bleibt, erfolgt die Evakuierung des Lokführers wie bei den Passagieren eines Reisezuges über die Querschläge in die gegenüberliegende Bahnröhre. Ein geplanter Halt eines Güterzuges in der Nothaltestelle ist in der Regel nicht vorgesehen. Beim Basistunnel Lyon–Turin sind für havarierte Güterzüge die Interventionsstellen vorgesehen, welche für Servicepersonal von Außen zugänglich sind und mit geeigneten Sicher-

New Cross-Alpine Rail Tunnels

spective principles of incident alarm and rescue concepts. Rescue procedure Whenever possible, in the event of an incident, the attempt should be made to drive the damaged train out of the tunnel and stop at an intervention point or railway station near to the portal. With the implementation of appropriate operational measures, from the tunnel control room, the other trains travelling in the tunnel are directed out of the tunnel and the entrance blocked for any other trains. Passenger trains If a passenger train reaches the emergency stop, passengers go via the escape routes into the protected waiting room of the emergency stop, which is supplied with fresh air from outside and protected from smoke and heat. The passengers are then evacuated on an evacuation train starting from the emergency stop of the other tube. In the event of an emergency stop at any other point in the tunnel, the passengers are evacuated via the cross passages into the other rail tube (in the case of the LBT at a halt in the single-lane section, into the service tunnel or the shell of the West tunnel). The incident ventilation system is used to ensure overpressure in the other tube, which serves in this case as a protected waiting area for the passengers affected. Here too, the passengers are evacuated on an evacuation train in the other tube. In the case of the LBT, if the passenger train stops in the single lane section, the passengers are evacuated on buses from the service tunnel or shell of the West tunnel. Goods trains If a goods train cannot exit the tunnel and makes an un-

28

heitstechnischen Einrichtungen ausgerüstet sind. Rollende Autobahn (ROLA) Im Gegensatz zu den Güterzügen fahren in den ROLA neben dem Lokomotivführer die Chauffeure der verladenen Lastwagen in einem Reisewagen an der Spitze des Zuges hinter der Lokomotive mit. Falls eine ROLA den Tunnel nicht mehr verlassen kann, ist die Evakuierung der Chauffeure und des Lokomotivführers wie bei einem Güterzug über die Querschläge in die Gegenröhre möglich. Die beim Basistunnel Lyon–Turin verkehrenden ROLA sind zusätzlich mit einem dieselbetriebenen System ausgerüstet, das es ermöglicht, den Reisewagen vom übrigen Zug rasch zu entkoppeln und aus dem Tunnel zu fahren. Die Brandbekämpfung im Tunnel durch die Feuerwehr erfolgt in allen Fällen mit speziell ausgerüsteten, im Bereich der Tunnelportale stationierten Lösch- und Rettungszügen. Die Zufahrt zur Unfallstelle erfolgt über die Unfallröhre.

Schlussfolgerung Die Gegenüberstellung der bauwerks- und ausrüstungsspezifischen Merkmale der Großtunnelprojekte hat folgende Unterschiede und Gemeinsamkeiten zum Vorschein gebracht: 왎 Für alle Tunnel wurde ein aus 2 Einspurtunneln bestehendes, durch Rettungsstationen ergänztes Tunnelsystem gewählt. 왎 Das Betriebskonzept sieht in allen Tunneln den gemischten Verkehr von Personen- und Güterzügen vor. 왎 Die Bahntunnel werden auf maximale Zugfahrgeschwindigkeiten von bis zu 250 km/h ausgelegt. 왎 Die Tunneltrassen wurden so gewählt, dass bei allen

Europa

Projekten das Ziel einer Flachbahn umgesetzt werden konnte. 왎 Die Unterschiede in den Regelprofilen der Bahnröhren resultieren aus den spezifischen Nutzungsanforderungen bezüglich des verkehrenden Rollmaterials und der technischen Einbauten im Tunnel. 왎 Bei der Festlegung der Querschlagabstände zwischen den Bahnröhren spielen insbesondere die projektspezifischen technischen Nutzungsanforderungen eine Rolle. In allen Tunneln wird die internationale Empfehlung betreffend des maximalen Abstandes der Querschläge eingehalten. 왎 Die Gestaltung und Lage der Rettungsstationen in den Tunneln weisen projektspezifische Abweichungen auf. 왎 Interventionsstellen im Tunnel speziell zur Handhabung havarierter Güterzüge sind nur im Basistunnel Lyon–Turin vorgesehen. 왎 Alle Tunnel verfügen über leistungsfähige Tunnellüftungssysteme. Die installierten Ventilatorleistungen in den Tunneln weichen je nach Tunnellänge und angestrebten Lüftungszielen voneinander ab. 왎 Die sicherheitsrelevanten bauwerks- und ausrüstungsrelevanten Maßnahmen basieren auf den jeweiligen projektspezifischen Alarm- und Rettungskonzepten der Tunnel. Literatur [1] prEN 14067-5; Bahnanwendungen Aerodynamik Teil 5: Anforderungen und Prüfverfahren für Aerodynamik im Tunnel; gültig 2003. [2] Recommendations of the Multidisciplinary Group of Experts on Safety in Tunnels (Rail), United Nations Economic and Social Council, 1. 12. 2003. [3] Sicherheit in Eisenbahntunneln, Merkblatt, Int. UIC 799-9, Internationaler Eisenbahnverband, August 2003. [4] UIC-Kodex 660, Internationaler Eisenbahnverband, Bestimmung zur Sicherung der technischen Verträglichkeit der Hochgeschwindigkeitszüge, gültig 2002/08.

Europe

scheduled stop in the tunnel, the train driver is evacuated like the passengers of a passenger train via the cross-passages into the other rail tube. No provision is made for stoppage of a goods train in an emergency stop. In the Lyon–Turin Base Tunnel, there are intervention points for damaged goods trains, which can be accessed by service staff from the outside and are equipped with appropriate safety systems. Rolling road (ROLA) Unlike goods trains, in a ROLA, besides the train driver, the drivers of the loaded lorries travel in a passenger coach at the head of the train behind the engine. If a ROLA cannot exit the tunnel, the lorry drivers and the train driver can be evacuated in the same way as for a goods train via the cross-passages to the other tube. The ROLAs travelling through the Lyon–Turin Base Tunnel are also equipped with a diesel-powered system that enables fast decoupling of the passenger coach from the rest of the train, therefore allowing this coach to be driven independently out of the tunnel. Fire fighting in the tunnel by the fire brigade is done in all cases with specially equipped fire extinguishing and rescue trains stationed close to the tunnel portals. The scene of the incident is reached via the incident tube.

Conclusion The comparison of the structural and equipment-specific aspects of the major tunnel projects has revealed the following differences and common features: 왎 For all tunnels, a tunnel system consisting of two singletrack tunnels, with rescue stations, was selected.

Tunnel 3/2008

For all tunnels, the operating concept foresees mixed traffic of passenger and goods trains. 왎 The rail tunnels are designed for a maximum train travelling speeds up to 250 km/h. 왎 The tunnel routes have been chosen so as to ensure a flat trajectory in all tunnels. 왎 The differences in the profiles of the rail tubes result from the specific requirements for use in respect of the rolling stock travelling through the tunnels and the technical installations in the tunnel. 왎 For determination of the spacing of the cross-passages between the rail tubes, the project-specific technical requirements for use must be taken into consideration. All tunnels comply with the international recommendation with regard to the maximum spacing of the cross-passages. 왎 There are differences in the design and position of the rescue stations in the tunnels of the specific projects. 왎 Intervention stations in the tunnel specially for handling damaged goods trains are only included in the Lyon–Turin Base Tunnel. 왎 All tunnels are equipped with efficient tunnel ventilation systems. The installed fan powers in the tunnels differ depending on the tunnel length and ventilation requirements. 왎 The safety-relevant structural and equipment-related measures are based on the projectspecific alarm and rescue concepts for the tunnels. 왎