Funkkommunikation Platz für die große Fahrt?

Als Wahrzeichen der niederländischen Stadt Rotterdam handelt es sich bei der Erasmusbrücke um eine so genannte Schrägseilbrücke. Neben den Fahrspuren für den Autoverkehr wird auch die Linie 20 der Straßenbahn über die Brücke geleitet, welche das Zentrum von Rotterdam mit dem Stadtteil Kop van Zuid verbindet. Das Besondere an der Erasmusbrücke ist der 139 Meter hohe angewinkelte weiße Pylon, der ihr den Spitznamen de zwaan, zu deutsch der Schwan einbrachte.

Die Erasmusbrücke ist insgesamt 802 Meter lang und 6800 Tonnen schwer. Ihre südliche Auffahrt lässt sich aufklappen und ermöglicht höheren Schiffen die Durchfahrt. Auf diese Weise entsteht die größte und schwerste Klappbrücke Europas. Die vom aktuellen Wasserstand abhängige maximale Durchfahrtshöhe wird den Schiffsbesatzungen dabei auf sechs Anzeigen visualisiert. Der Bau der Erasmusbrücke begann 1994 und wurde zwei Jahre später fertiggestellt. Während der gesamten Zeit war die ÆVO am Projekt beteiligt. ÆVO hat von der Stadt Rotterdam einen vierjährigen Wartungsvertrag für die Elektrik der Brücken, Schleusen und des Maas-Tunnels erhalten.

Richard Hecker, verantwortlicher Projektleiter bei ÆVO, beschäftigt sich mittlerweile mit der Modernisierung der Steuerungstechnik sowie der Übertragung der aktuellen maximalen Durchfahrtshöhe an die Anzeigen. Aufgrund der langjährigen guten Zusammenarbeit hat er gemeinsam mit der niederländischen Tochtergesellschaft von Phoenix Contact eine Lösung erarbeitet, welche die Anforderungen des Betreibers umfassend erfüllt.

Beibehaltung von Anzeigetafeln und Leitstand

Bereits im Jahr 2000 wurde ein Projekt zur Erfassung und Darstellung der aktuellen maximalen Durchfahrtshöhe geplant und umgesetzt. So sollten die Kapitäne der passierenden Schiffe einfach entscheiden können, ob sie unter der geschlossenen Brücke hindurchfahren oder besser auf das Öffnen des aufklappbaren Teilstücks warten. Die Hebebrücke wird zweimal täglich zu festgelegten Zeiten sowie nach Bedarf heraufgezogen. Das seinerzeit installierte System war kabelgebunden, fehleranfällig und aufwändig in der Wartung. Das endgültige Aus besorgten verschiedene Blitzeinschläge und die nachfolgende Überspannung im Jahr 2014. Nun musste schnell Ersatz gefunden werden.

Die ÆVO-Mitarbeiter analysierten gemeinsam mit dem Automatisierungs-Team von Phoenix Contact das vorhandene Konzept und entwickelten eine Lösung, die auf moderner Technik basiert. Allerdings sollten die bauseitig bestehenden Anzeigen erhalten bleiben. Außerdem war eine Anbindung an den neuen Leitstand gefordert. Im Verlauf des Projekts erwies sich die serielle Kommunikation zu den sechs Visualisierungselementen jedoch als Herausforderung, weil keine aussagekräftige Dokumentation zum existierenden Konzept sowie zur Ansteuerung der Anzeigen mehr zur Verfügung stand. Daher musste zu Projektbeginn Bit-weise ermittelt werden, wie die Visualisierungselemente anzusprechen sind.

Weiterleitung des errechneten Werts per Funk

Der aktuelle Meeresspiegel wird durch zwei Drucksensoren aufgenommen, in einen Analogwert umgewandelt und von dort an die analoge Eingangsklemme AXL F AI4 weitergeleitet. Als Teil der Axioline-Station übergibt die Eingangsklemme die Daten anschließend an die Kleinsteuerung AXC 1050, die sie auswertet. Aus der Differenz zwischen Meeresspiegel und absoluter Höhe der Erasmusbrücke errechnet sich nun die maximale Durchfahrtshöhe, die auf den Anzeigetafeln dargestellt wird. Zur Übertragung der Daten an die Visualisierungselemente ist der AXC 1050 um das serielle Kommunikationsmodul AXL F RS Uni erweitert worden, das den kalkulierten Wert der Durchfahrtshöhe übermittelt.

ÆVO und Phoenix Contact haben sich für das auf der Funktechnik Trusted Wireless 2.0 beruhende Ra­dioline-System entschieden, um die ­seriellen Signale an die Visualisierungselemente weiterzuleiten. Trusted Wireless 2.0 ist speziell für den zuverlässigen Austausch von Daten und Signalen über größere Entfernungen konzipiert worden und bietet sich darum für die Aufgabenstellung an der Brücke an. Zudem ist das Radioline-System einfach zu handhaben. Die Ein- und Ausgänge der Funkmodule werden einander durch einen Dreh am Rändelrad zugewiesen, das sich an den Geräten befindet. Der Anwender muss also nichts programmieren. Radioline überträgt dabei sowohl I/O-Signale als auch serielle Daten, weshalb das Funksystem vielseitig einsetzbar ist. Ferner lassen sich von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen bis zu Mesh-Netzwerken unterschiedliche Netzwerk-Strukturen umsetzen.

Ausfallsicherheit durch Überspannungsschutz

ÆVO hat für jede an der Erasmusbrücke angebrachte Anzeigetafel eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit jeweils einer Richtantenne auf dem Dach der Leitwarte aufgebaut. An den sechs Visualisierungselementen wurden ebenfalls Richtantennen installiert, welche die seriellen Signale empfangen, sodass die errechnete Durchfahrtshöhe dargestellt werden kann.

Um einen Überspannungsschaden – beispielsweise durch Blitzeinschlag – zu verhindern und damit die Ausfallsicherheit der Lösung zu erhöhen, sind die koaxialen Signal-Schnittstellen durch Zwischenstecker mit Lambda/4-Technik abgesichert. Mit den Geräten lassen sich die Kommunikationseinrichtungen zuverlässig vor Überspannungen schützen, wobei das Übertragungssignal aufgrund der hohen Bandbreite der Zwischenstecker nicht beeinflusst wird.