Technologie Eaton pomáhá automatizovat vrtání 250 000 otvorů v tunelech Crossrail

-- 29.06.17

Automatizované vrtací soupravy Crossrail zkracují dobu vrtání a zlepšují zdraví a bezpečnost pracovníků.

Společnost ATP Hydraulik AG (dále označovaná jako ATP) navrhuje a vyrábí hydraulické systémy a mechatronická řešení kombinovaná s automatizací. Tato společnost získala kontrakt na navrhování a výrobu výše uvedeného systému, který integruje elektrické a hydraulické části, pro dvě automatizované vrtací soupravy v programu London Crossrail. Společnost se rozhodla pro spolupráci s firmou Eaton; to umožnilo společnosti ATP spojit se pouze s jedním výrobcem pro optimální dobu vývoje. V tomto okamžiku je ATP jediným oficiálním partnerem pro řešení společnosti Eaton, který působí po celém světě a integruje technologie ze své elektrické i hydraulické oblasti podnikání.

Crossrail, největší evropský stavební projekt, mění železniční přepravu v Londýně a v jihovýchodní Anglii. Zvýšením železniční kapacity centrálního Londýna o 10 % přispěje tento projekt k obnově města a zkrátí jízdní doby. V současnosti je na budoucí Alžbětině trase položeno téměř 20 km kolejí. Celkový rozpočet projektu Crossrail je 14,8 miliard liber (přibližně 18 miliard eur).

Cílem projektu Crossrail je přepravit dalších 1,5 miliónu osob do vzdálenosti 45 minut od centrálního Londýna a propojit klíčové londýnské oblasti zaměstnanosti, volnočasových aktivit a podnikání – Heathrow Airport, West End, the City a Docklands – a tím umožnit další hospodářský rozvoj. První provoz Crossrail přes centrální Londýn bude zahájen na konci roku 2018 s odhadovaným ročním počtem cestujících 200 miliónů.

K zabezpečení železniční infrastruktury je nutných několik vrtacích vzorů, které budou vrtány každých 6,4 metru do betonové tunelové vyzdívky. To zahrnuje konzoly pro nouzové únikové trasy, systémy řízení kabelů, požární sítě a vedení 25 kV, které bude napájet vlaky Crossrail.

V předchozích projektech byly tyto práce prováděny ručně. Vedoucí museli fyzicky vyznačit každé místo, a otvory poté vrtali stavební dělníci pomocí ručních sbíječek. U ražení v délce 42 km by dokončení v tomto projektu trvalo 2 až 3 roky (v závislosti na počtu zaměstnaných stavebních dělníků).

Otřesy a hluk způsobené vrtáním 250 000 prohlubní by pravděpodobně znamenalo zdravotní a bezpečnostní problémy pracovníků. I s vhodnými osobními ochrannými prostředky (OOP) by dlouhodobé otřesy způsobily velmi vážná poškození rukou a paží. Kromě toho, že jde o známý jev přispívající k syndromu karpálního tunelu a jiných zranění souvisejících s ergonomií, mohou tyto otřesy vyvolávat přímé zranění prstů a rukou. Z těchto důvodů bylo požadováno řešení, které by urychlilo operace vrtání a zlepšovalo tak zdraví a bezpečnost pracovníků.

ATC (společný podnik společností Alstom, TSO a Costain) byl požádán o vyvinutí zcela nových, moderních a přesných automatizovaných vrtacích souprav. Vrtací soupravy Crossrail byly dokončeny v listopadu 2015 a vyrobila je společnost Rowa Tunnelling Logistics ve Švýcarsku.

U mechatronického systému, který integruje elektrické a hydraulické součásti, jakož i kompletní software a rozhraní, spolupracovala společnost ATP Hydraulik s firmou Eaton; to umožnilo ATP spojení s jedním z hlavních dodavatelů, a zabezpečit tak optimální dobu vývoje.

„Výsledkem použitého mechatronického přístupu, který zahrnoval hydraulické a elektrické díly společnosti Eaton, byl fantastický technický úspěch v rekordním čase – automatizovaná vrtací souprava, která může být definována jako robot, je první svého druhu,“ říká Michael Fabianek, CTO společnosti ATP.

Elektrické součásti pro vrtací stroje zahrnovaly stykače a pojistky s komunikací SmartWire-DT společnosti Eaton a čerpadla pro systém potlačování prachu, který je řízený přes bránu Profinet/SmartWire-DT. Inteligentní propojovací a komunikační technologie SmartWire-DT konsoliduje složitou kabeláž do jediného odolného kabelu, který lze připojit ke standardní síti.

Odolná řada axiálních pístových čerpadel Eaton dodává olej hydraulickým systémům, které manipulují s rameny a ovládají 36 vrtáků, a to spolu s proporcionálními ventily, kazetovými ventily, ventily ovládání směru a trubkovými spojkami Eaton.

První fází bylo zajištění 3D skenování podél tunelu při provádění měření v malých krocích. Tato data byla v souřadnicové podobě uložena do počítačového programu a přes ně byly položeny segmentové šablony vrtných poloh. Každého 6,4 metru jsou vrtací soupravy automaticky usazovány laserem. Soupravy přijímají vrtací data přes USB paměť. Všechny otvory se vrtají současně, zcela automaticky a s přesností ± 2 mm.

Hydraulik AG. „Odhadujeme, že integrací inteligentní propojovací a komunikační technologie Eaton jsme při stavbě obou rozvaděčů pro obě vrtná vozidla ušetřili 80 pracovních hodin.“ Těchto úspor bylo dosaženo snížením doby připojování a doby nutné ke zkoušení vstupů/výstupů a uvádění do provozu.

Uskutečnění projektu až do výrobních přejímacích zkoušek (FAT) trvalo ATP čtyři měsíce. Po rozsáhlých regulačních a bezpečnostních zkouškách a zkoušce FAT ve Švýcarsku bylo uvedení do provozu dokončeno pomocí reálných, upravených dat ve Velké Británii. Samotné vrtání do stěny tunelu začalo v dubnu 2016. Předpokládá se, že tento typ vrtací soupravy bude použit i pro budoucí programy ražení tunelů.

Chcete-li se dozvědět více o společnosti Eaton, navštivte www.eaton.eu/cz/iw. Pro všechny poslední novinky se připojte na Twitter přes (@ETN_EMEA) nebo je naleznete na naší (Eaton EMEA) LinkedIn firemní stránce.