Um das Bedienpersonal von Tunnelbohrmschinen zu schützen, muss unter anderem das Druckkammerschott - der Übergang zum Steuerstand der Maschine - überwacht werden. Die Anforderungen an ein Sicherheitssystem in einem derart rauen Umfeld sind sehr hoch. Daher setzt Herrenknecht, Hersteller von Tunnelbohrmaschinen, auf ein berührungsloses Sicherheitssystem.

Städte wachsen und das Verkehrsaufkommen nimmt zu - nur der Platz für schnelle Verkehrswege wird immer knapper. Eine Alternative ist der Tunnelbau, denn so bleiben Menschen und Güter mobil und erreichen auf kurzen Verkehrswegen ihr Ziel. Das Unternehmen Herrenknecht fertigt Tunnelbohrmaschinen, mit denen diese Tunnel gebaut werden. Die Maschinen, die pro Tag bis zu 20 m ins Erdreich vordringen, können bis zu 50 m lang und in Segmente von acht bis 10 m unterteilt sein.
Unmittelbar hinter dem Bohrschild der Tunnelbohrmaschinen (TBM) befindet sich ein Schott für eine Druckkammer, die den Übergang zum Steuerstand der Maschine darstellt. Je nach Beschaffenheit des umgebenden Erdreichs, kann der Bohrkopf auch mit „drückendem" Wasser konfrontiert werden, sodass es zu einer Überflutung des gesamten Bohrschilds kommen kann. Die Druckkammer verhindert einen Wasserdurchbruch in den Förderbereich und arbeitet dabei mit bis zu 3 bar Überdruck. Zum Schutz von Mensch und Maschine überwacht das berührungslose Sicherheitssystem CES von Euchner, ob das Druckkammerschott offen oder geschlossen ist.

Störeinflüsse ohne Auswirkungen auf Sicherheitsfunktionen

Das CES-System besteht aus drei Kompo­nenten: Lesekopf, Betätiger und Auswerte­gerät. Durch die batterielose, passive RFID-Technologie des Transponders ist der Betätiger völlig autark und benötigt keine eigene Spannungsversorgung. Diese erfolgt über Induktion vom Lesekopf, der mit einem Auswertegerät verbunden ist.
Bei den CES-Transponder-Sicherheitssystemen lebt die Sicherheitsfunktion von der Dynamik der Datenübertragung. Ständige Zustandsänderungen im hochfrequenten elektrischen Feld zwischen Betätiger und Lesekopf signalisieren, dass die Schutzeinrichtung - in diesem Fall das Druckkammerschott - geschlossen ist. Der vollvergossene Lesekopf in Schutzart IP67 hält auch den rauen Umgebungsbedingungen stand. Durch das wechselnde Signal zwischen Betätiger und Lesekopf können mechanische und chemische Störeinflüsse, wie beispielsweise Vibrationen und Bohrschlamm, die Sicherheitsfunktion nicht beeinflussen. Hinzu kommt der große Ansprechbereich des Systems, der bei der Ausrichtung von Betätiger und Lesekopf hohe Toleranzen zulässt. Dadurch werden die Anforderungen an die mechanische Genauigkeit reduziert.
Aufgrund der Zuverlässigkeit kann das berührungslose Sicherheitssystem CES bei hohen Sicherheitsanforderungen eingesetzt werden (bis Sicherheitskategorie 4, PLe nach EN 13849-1) und ist demnach sowohl für den Maschinen- als auch für den Personenschutz geeignet.

Manipulation unmöglich

Es gibt während des laufenden Betriebs der TBM drei verschiedene Betriebsarten: normaler Bohrbetrieb, Servicebetrieb für Reparatur und Wartung und Begehen des Gefahrenbereichs. Die sichere Überwachung des Hauptzugangs in den Gefahrenbereich wird über die berührungslose Absicherung der Druckschotttür mit dem CES realisiert. Im normalen Bohrbetrieb wird über einen Schlüsselschalter und durch Aktivieren der Starttaste die Drehung des Schneidrads freigegeben. Durch Betätigen des Not-Halt-Tasters oder durch Öffnen des Druckschotts erfolgt sofort eine sichere Trennung der Energie für die Schneidradantriebe.
Im Servicebetrieb, in dem Wartungs- und Reinigungsarbeiten vorgenommen werden, wird der Druckschottsicherheitsschalter nicht abgefragt. In dieser Betriebsart kann das Drehen des Schneidrads für fünf Sekunden durch zeitgleiches Drücken und Halten einer Zustimmtaste erreicht werden. Die Drehung erfolgt zudem mit stark reduzierter Geschwindigkeit und es ertönt während der Drehung ein akustisches Warnsignal.
In der Betriebsart „Begehen des Gefahrenbereichs" wird der Hauptschalter der Scheid­radbewegung komplett auf Nullstellung gebracht. Jede Person, die den Gefahrenbereich betritt, muss durch ein persönliches Vorhängeschloss den Hauptschalter gegen Wiedereinschalten sichern.
Durch den Einsatz eines CES-Unicode-Systems ist die Manipulation der Sicherheitseinrichtung nahezu unmöglich. Bei diesem System wird der Betätiger dem Lesekopf in einem speziellen Lernvorgang fest zugeordnet. Die Freigabe des Schneidrads erfolgt nur, wenn der gelernte Betätiger erkannt wird.