Sicherheit in der U-Bahn-Station

Tarak Viol, Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG, ist technischer Vertriebsberater in Frankfurt am Main www.wago.com

Die Verkehrsgesellschaft Frankfurt am Main (VGF) betreibt als Verkehrsdienstleister der Stadt insgesamt neun U-Bahn- und zehn Straßenbahn-Linien. Rund 350 Schienenfahrzeuge sind fast rund um die Uhr im Einsatz, um zusammen mit dem Busverkehr die Einwohner Frankfurts und die täglich in die Stadt kommenden Pendler schnell und sicher zu befördern. Über 160 Millionen Fahrgäste benutzen pro Jahr die U-Bahnen und Straßenbahnen in der hessischen Metropole. Insgesamt 2.000 Mitarbeiter der VGF – darunter über 700 Bahnfahrer – sorgen für einen reibungslosen Ablauf. Neben dem Fahrbetrieb ist die Infrastruktur, wie Stationen, Fahrscheinautomaten und Anzeigetafeln, ein wichtiger Aufgabenbereich innerhalb der VGF.

Von den insgesamt 86 Stationen des aus neun Linien bestehenden Stadtbahn-Netzes liegen 27 unter der Erde. Hier spielt der Brandschutz, wie bei allen Gebäuden, in denen sich Menschen aufhalten, eine wichtige Rolle. Im Notfall muss es möglich sein, die Station innerhalb kürzester Zeit zu evakuieren. In den letzten Jahren hat man bei der VGF das Brandschutzkonzept der unterirdischen Bahnstationen grundlegend überarbeitet. Ausgangspunkt hierfür waren entsprechende Brandschutzgutachten und die Einbindung der Gebäudeleittechnik in das Gesamtkonzept. Dabei sollten die Brandmeldeanlagen, die vorher autark gearbeitet haben, in die Gebäudeautomation in den einzelnen Stationen eingebunden werden.

Zum Einsatz kommt hier auf der Managmentebene das Gebäudeleitsystem Siclimat X und in der Automationsebene die Simatic-S7-Steuerungen von Siemens. Die Benutzer in der zentralen Leitwarte haben die Möglichkeit, auf sämtliche Gewerke in allen Stationen sowie auf die meisten Infrastruktursysteme zuzugreifen. Darunter fallen unter anderem Beleuchtungsanlagen, Klimaanlagen, Heizungsanlagen, Lüftungsanlagen, Fahrtreppen, Aufzüge und die besonders wichtigen Systeme für den Brandschutz, wie Brandmelder, Sprachalarmierungssysteme und Rauchschutzanlagen. Die Steuerungen in den einzelnen Gewerken sind alle auf die zentrale Leittechnik aufgeschaltet. Innerhalb einer U-Bahn-Station vernetzt ein redundanter Ethernet-Ring auf Glasfaserbasis alle Steuerungen miteinander. Die Feldbusanbindungen zu den einzelnen Gewerken sind entweder als Profibus oder als Profinet ausgeführt.

Die Anlagen zum Brandschutz sind ebenfalls über eine SPS an die Leitstelle angebunden. Die Brandmeldeanlage besteht aus verschiedenen Brandmeldeelementen innerhalb einer Station. Das Szenario, bei dem sofort eine Alarmierung erfolgen und die Station evakuiert werden muss, ist ein brennender Zug, der in die Station einfährt. In einem solchen Fall werden gleichzeitig verschiedene Aktionen durchgeführt, die als sogenannte Brandfallmatrix in der SPS hinterlegt sind. So werden die abwärts fahrenden Fahrtreppen automatisch gestoppt, Aufzüge halten in der oberen Position an, die Lüftung schaltet sich ab, optische und akustische Signale fordern die Fahrgäste zum Verlassen der Station auf, Rauchvorhänge trennen verschiedene Bereiche der Station ab, um zu verhindern, dass sich der Rauch ausbreitet.

Innerhalb einer Station sind für die einzelnen Gewerke mehrere Steuerungen verbaut. Für die Anbindung der Ein- und Ausgänge wird an vielen Stellen das I/O-System von Wago verwendet. Je nachdem, in welchem Bereich des Steuerungssystems die Ein- und Ausgänge liegen, kommen Profibus- oder Profinetkoppler zum Einsatz. „Mit dem I/O-System von Wago haben wir praktisch für jedes nur erdenkliche Signal eine passende I/O-Klemme zur Verfügung“, sagt Rainer Kuhn, der bei der VGF für die Umrüstung der Automatisierungstechnik in den U-Bahn-Stationen zuständig ist. Die Komponenten von Wago dienen dabei quasi als Datensammler, die die Signale erfassen und über Profibus oder Profinet an die zuständige SPS weiterleiten. Auch Ausgänge sind über das I/O-System angebunden. So wird zum Beispiel die Sprachalarmierungsanlage über digitale Ausgangsklemmen angesteuert.

In sicherheitsrelevanten Anwendungen wie dem Brandschutz muss die Steuerung die Signale auf einwandfreie Funktion überwachen können. Eine Störung, beispielsweise ein Kurzschluss oder ein Kabelbruch, der nicht bemerkt wird, könnte im schlimmsten Fall zu einer Katastrophe führen. „Die Überwachung solcher Signale haben wir früher durch eine Widerstandsberechnung und eine Messung über einen analogen Eingang durchgeführt“, erläutert Kuhn die alte Funktionsweise der Überwachung. Mit der sogenannten Einbruchmeldeklemme vom Typ 753-424 von Wago konnte diese sehr aufwändige Lösung elegant mit einer einzelnen Busklemme des I/O-Systems ersetzt werden. Die Einbruchmeldeklemme hat die Überwachung auf Kabelbruch und Kurzschluss standardmäßig integriert und kann daher an dieser Stelle problemlos die Überwachung sicherheitsrelevanter Eingänge übernehmen. „Die Einbruchmeldeklemme“, so der VGF-Fachmann, „die alle Funktionen in einem schmalen Modul integriert, war einer der Hauptgründe für das Wago-IO-System.“

Auch die anderen Vorteile des I/O-Systems konnten bei der VGF überzeugen. Der modulare Aufbau etwa stellt sicher, dass für jede Anforderung eine passende Busklemme verfügbar und nachrüstbar ist. Die in den U-Bahn-Stationen verwendeten I/O-Klemmen der Serie 753 haben überdies eine steckbare Verdrahtungsebene, die sowohl bei der Montage als auch im Service-Fall, eine deut-liche Arbeitserleichterung bietet. Der Monteur zieht die Verdrahtungsebene von der Klemme ab, führt – zum Beispiel – eine Messung durch, und steckt die Verdrahtungsebene wieder auf. Nach nur wenigen Handgriffen ist die Funktion wieder hergestellt.

Im Jahr 2006 hat die VGF angefangen, die Stationen gemäß den aktuellen Brandschutzvorschriften umzurüsten. „Speziell bei der Planung des Systems haben wir von der Beratung der Wago-Mitarbeiter profitiert“, ist Rainer Kuhn überzeugt. Bisher sind sechs der 27 Stationen fertig. Dabei und bei weiteren Projekten wurden rund 100 Knoten mit dem Wago-I/O-System ausgerüstet.