Der Neubau des Schiffshebewerks Niederfinow wurde mit einer LED-basierten Signal­anlage ausgerüstet. Die Beleuchtungslösung entspricht dabei allen gesetzlichen Vorgaben­ hinsichtlich der Sicherheit von Personen und Schiffen, sorgt für eine hohe Energie­effizienz und erlaubt die Umsetzung moderner Wartungs- und Instandhaltungskonzepte.

Als Teilstrecke der Oder-Havel-Wasserstraße verläuft der Oder-Havel-Kanal über 54 km von der Havel südlich von Oranienburg bis zur Alten Oder bei Niederfinow. Während der Fahrt sind zwei Abstiegsbauwerke zu überwinden: die Lehnitzschleuse und das Schiffshebewerk Niederfinow. Das Hebewerk wurde im Zeitraum von 1927 bis 1934 als Ersatz für die Schleusentreppe Niederfinow erbaut und überwindet eine Hubhöhe von 36 m. Da das ursprüngliche Schiffshebewerk mit jährlich etwa 11.000 Schiffen an seine Kapazitätsgrenze gelangt und zu kurz für längere Schubverbände ist, wurde 1997 der Neubau eines größeren Hebewerks beschlossen. Die Vorarbeiten begannen im Winter 2006/2007, die Grundsteinlegung erfolgte im Jahr 2009. Im Rahmen des Ausbaus der Wasserstraße wird der Kanal von 34 m auf 55 m verbreitert und die Wassertiefe von 2,8 m auf bis zu 4 m erhöht. In Zukunft sollen hier Großmotorgüterschiffe bis 110 m Länge und 11,4 m Breite sowie Schubverbände bis zu einer Länge von 135 m verkehren können. Die Einweihung des neuen Schiffshebewerks erfolgte am 4. Oktober 2022.

Sicherheitsfunktionen in die Signalleuchten integriert

Im Bauwerk wurde neben 65.000 t Beton und 8.900 t Stahl moderne Steuerungs- und Automatisierungstechnik verbaut. Um den aktuellen­ gesetzlichen und normativen Rahmen­be­dingungen der EU-weit geltenden Maschinenrichtlinie 2006/42/EG gerecht werden zu können, haben sich die Verantwortlichen für eine Signalanlage von Phoenix Contact entschieden. Diese regelt den Zulauf in und den Ablauf vom Schiffshebewerk gemäß der Binnenschifffahrtsstraßen-Verordnung. Dazu sind an den Einfahrtsignalen unterschiedliche Signalbilder dargestellt, die dem Schiffsführer anzeigen, wie er sich zu verhalten hat. Das Ausfahrtsignal funktioniert analog zu einer Straßenverkehrsampel. Die Lösung hat den Vorteil, dass die zur Erfüllung der Maschinenrichtlinie notwendige Sicherheitsfunktion bereits in die Signalleuchten integriert ist.

Ein weiterer Pluspunkt der Lösung resultiert aus der beleuchtungstechnischen Ausprägung mit LED-Technik, die einen energieeffizienten und wartungsarmen Betrieb sicherstellt. Für den langlebigen Einsatz in rauen Außenbereichen sind die Signalisierungsleuchten in einem seewasserbeständigen V4A-Gehäuse verbaut. Je nach Zustand oder bei besonderen Wetterverhältnissen lässt sich die Beleuchtungsstärke in Abhängigkeit vom tatsächlichen Helligkeitswert auf einen optimalen Wert einstellen.

Zudem zeichnet sich die Signalanlage durch eine detailgenaue Diagnose- und Überwachungsfunktion aus, die sich in Wartungs- und Instandhaltungskonzepte einbinden lässt. Der Anwender greift hier auf zahlreiche Diagnose- und Statusinformationen zurück. Beispielsweise hat er die derzeitige Leuchtstärke, den Strom und die Spannung jeder LED, den Zustand der LEDs sowie die auf die Leuchte einwirkende Lichtstärke stets im Blick. Das führt im Fehlerfall zu schnellen Reaktions- und kurzen Instandsetzungszeiten. Sollte es zu einem Zwischenfall an der Anlage kommen, stellt das Signalisierungssystem alle relevanten Daten bereit. Hafenbehörden und Schleusenbetreiber haben die Möglichkeit, diese zu archivieren und so immer gemäß der Maschinenrichtlinie zu belegen, zu welchem Zeitpunkt welche Signale an der Schleusenanlage aktiv waren.

Verkürzte Montage- und Inbetriebnahmephase

Bei der Signalanlage für Wasserverkehrswege von Phoenix Contact handelt es sich um eine systemische Komplettlösung inklusive Beleuchtungssteuerung, einer steckfertigen Verkabelung, der Signalleuchten für Binnenschifffahrtsstraßen, fertig konfektionierten Schaltschränken und des erforderlichen Montagezubehörs. Auf der einen Seite sorgt der systemische Ansatz durch den Plug-and-Play-Gedanken für eine kurze Montage- und Inbetriebnahmephase. Andererseits lässt sich die Lösung in die zentrale Anlagensteuerung integrieren. Da die Beleuchtungssteuerung logikneutral ausgeprägt wurde, kommt es zudem nicht zu unübersichtlichen Steuerungskomplikationen in der Anlage. Als führendes System fungiert die zen­trale Anlagensteuerung respektive das zentrale Leitsystem. Die Beleuchtungssteuerung und sämtliche anderen notwendigen Komponenten gehören zu den Standardmodulen aus dem Produktportfolio von Phoenix Contact. Auf diese Weise ist eine schnelle und langfristige Ersatzteilversorgung sichergestellt. Damit sich die Anlagenverfügbarkeit weiter erhöht, hat sich der Betreiber des Schiffshebewerks Niederfinow für ein Überspannungsschutzkonzept ausgesprochen. Im Rahmen der Signalanlage wurde dies mit Modulen der Produktfamilie Plugtrab realisiert.

Beleuchtungstechnisch verfügt das Schiffshebewerk über drei Einfahrtsignale, zwei Ausfahrtsignale, zwei Sportbootwartesignale und zwei Richtungsweiser. Für die gesamte Signalanlage sind 27 Signalleuchten in LED-Ausführung sowie neun Beleuchtungssteuerungen installiert worden. Die Komponenten kommunizieren mittels einer diskreten I/O-Kopplung mit der zentralen Anlagensteuerung. Ein Datenaustausch über das standardisierte Übertragungsprotokoll Profinet/Profisafe wäre ebenfalls möglich.

Sicherheitsfunktion meldet Leuchtenzustand sicher zurück

Durch die Einbindung der Sicherheitsfunktion in die Signalleuchte, die durch den TÜV entsprechend PL d gemäß EN ISO 13849-1 und SIL 2 gemäß IEC 61508 zertifiziert ist, und die Beleuchtungssteuerung lässt sich die Signalanlage in die Sicherheitskette des Schiffshebewerks integrieren. Wie genau dies umzusetzen ist, ergibt sich aus der Risikoanalyse und den daraus abgeleiteten Anforderungen der Maschinenrichtlinie. Die eingebaute Sicherheitsfunktion ist dafür zuständig, eine sichere Rückmeldung darüber zu geben, ob die Signalleuchte tatsächlich leuchtet. Dies ist bei konventionellen Lösungen nur mit hohem technischem Aufwand umsetzbar.

Erfüllt das Beleuchtungssystem durch eine falsche Ansteuerung, Querschlüsse oder einen Ausfall nicht mehr seinen bestimmungsgemäßen Betrieb, wird die Signalanlage in einen sicheren Zustand geschaltet. Sollte beispielsweise das rote Signal „Schleuse gesperrt“ aktiviert sein, aber ein grünes Signal angezeigt werden, greift die integrierte Abschalteinrichtung ein und schaltet die fehlerhaften Signalleuchten aus. Den sicheren Zustand – zum Beispiel „alle grünen Leuchten aus“ oder „alle roten Leuchten an“ definiert der Anwender individuell.

Mit dem systemischen Konzept und der modernen Ausführung mit LED-Technologie inklusive eingebauter Sicherheitsfunktion lässt sich die Signalanlage am Schiffshebewerk Niederfinow regel- und gesetzeskonform realisieren.

Autor
Frank Bothe, Mitarbeiter im Bereich Industriemanagement Infrastruktur