En condiciones normales de explotación, habitualmente el control remoto de un túnel consiste en la visualización a través de pantallas de las condiciones del tráfico supervisado mediante cámaras de video (Circuito cerrado de television CCTV).
En caso de un incidente o accidente en el túnel, la alarma puede activarse mediante la supervision de video o más específicamente por:
La “calidad” de la información suministrada por cada uno de estos sistemas está vinculada a la propia naturaleza del sistema (una llamada de emergencia efectuada desde una Estación hace posible localizar y establecer contacto con los usuarios, mientras que la notificación de retirar un extintor puede indicar el comienzo de un incendio pero no suminstra información más detallada).
Además estos equipamientos no proporcionan al operador el mismo grado de información o “calidad”, a pesar de que dan una alerta inicial. El operador puede basarse en algún otro dispositivo adicional para verificar la alerta o para obtener más información.
Cuando en un túnel la intensidad de tráfico es muy elevada suele instalarse un sistema de vigilancia. Por lo general, se utiliza un sistema de videovigilancia, complementado a veces con un sistema de aforo. Una instalación de videovigilancia ofrece al explotador la posibilidad de controlar las condiciones del tráfico en tiempo real. En caso de que se presenten problemas en la circulación permite ver la zona afectada por el incidente de forma que se puedan evaluar rápidamente las medidas a adoptar.
La videovigilancia es, por lo tanto, un instrumento muy valioso para el explotador porque le permite, por una parte, observar continuamente los incidentes que se producen dentro del túnel y, por otra reaccionar rápidamente en caso de necesidad. No obstante, para poder utilizar al máximo rendimiento una instalación de videovigilancia, resulta esencial mantener presencia humana, si es posible continua, en el centro de control y mando.
Figura 1: Ejemplo de un sistema de CCTV en un túnel
Los sistemas de CCTV pueden también servir como sistemas de detección automatica de incidentes (por ejemplo detección de humo, fuego, accidentes, atascos u obstáculos). Los sistemas DAI (Detección Automática de Incidentes) son especialmente útiles en túneles largos donde, incluso con toda la pared llena de monitores, al operador le puede resultar difícil visualizar el túnel completo.
Figura 1: Teléfono de emergencia en un túnel de carretera (España)
Cada teléfono de emergencia dispone de un número de identificación que da la alarma en una pantalla cuando el usuario/víctima apreta el botón lo que permite al personal del centro de control localizar rápidamente el origen de la llamada. Asimismo desde el centro de control se puede llamar al teléfono de emergencia y proporcionar al usuario/víctima instrucciones de ayuda.
Figura 2: Teléfono de emergencia en un nicho de seguridad (Francia)
Estos teléfonos de emergencia están instalados a intervalos fijos en armarios o en estaciones de emergencia de distintos tipos. La distancia entre dos teléfonos de emergencia suele venir especificada por las normativas y, por lo tanto, varía de un país a otro.
La estructura de este dispositivo es muy simple. Los teléfonos de emergencia están conectados a un centro que recibe las llamadas realizadas desde el túnel. Por lo general, este centro se encuentra en el centro de control y mando y a veces en las instalaciones de los servicios de policía en cuya jurisdicción se encuentra el túnel.
Figura 3: Teléfono de emergencia en una estación de emergencia (Francia)
Como se ha mencionado anteriormente, el usuario de un túnel tiene acceso a muchos equipamientos que él mismo puede usar en caso de emergencia. Estos equipamientos son los extintores, las estaciones de emergencia (con teléfonos de emergencia y extintores) y las puertas de las salidas de emergencia.
Cuando las puertas o los extintores son utilizados automáticamente saltan alarmas. Para el caso de los extintores, la acción de sacar el dispositivos es la que hace saltar la alarma. En el caso de las estaciones de emergencia y las puertas de las salidas de emergencia, la apertura de la puerta o la detección de la presencia de una persona es la que hace saltar la alarma.
Fig. 1: Extintores con sensores a la izquierda
Los pulsadores de emergencia (también llamados botones de emergencia) permiten al usuario enviar una alarma al centro de control en caso de un incidente en el túnel. Estos pulsadores nos son muy caros por lo que pueden instalarse en pequeños intervalos, en general cada 25 o 50 metros.
Estos equipamientos no se activan frecuentemente por los usuarios ya que éstos prefieren utilizar las estaciones de emergencia (teléfonos de emergencia) que permiten en tiempo real conversar con el operador. Los pulsadores de emergencia no proporcionan al usuario información en tiempo real.
La mayoría de los túneles que disponen de un centro de control vigilado están equipados con un Sistema de Circuito Cerrado de TV (en adelante CCTV). Las imágenes del CCTV suelen mostrarse en pantallas Video Wall en el centro de control. El CCTV permite a los operadores vigilar el túnel para detectar incidentes. Para el operador puede resultar complicado supervisar más de unos pocos monitores simultáneamente debido a la gran cantidad de imágenes disponibles y a la atención a otras tareas que debe realizar.
Para asegurar que la detección de esos incidentes, tales como tráfico lento o retención, sean detectados rápidamente, los explotadores de túneles están aumentando la instalación de sistemas de Detección Automática de Incidentes (DAI). En algunos países, para ciertas clases de túneles el uso de estos equipos es obligatorio por ley.
Existen dos clases de sistemas DAI para su uso en túneles de carretera. Los basados en video y los basados en radar. Los basados en video (V-DAI) generalmente emplean cámaras fijas que muestran cobertura total de las calzadas y aceras, facilitando imágenes que muestran fecha y hora de los incidentes lo que puede ayudar a comprender por qué han sucedido y quién o qué puede ser responsable de su causa. Los sistemas V-DAI también pueden disponer de cámaras infrarrojas, proporcionando imágenes en bajas condiciones de luminosidad o con humo. Los sistemas basados en radar cubren mayores áreas que una cámara fija por lo que requieren menos instalaciones en el túnel. Los datos que muestra un Sistema de radar consisten en una imagen de escala de grises que funciona bajo cualquier condición ambiental en el túnel.
Normalmente los sistemas V-DAI se basan en analizadores informáticos de las imágenes que generan las cámaras que supervisan el tráfico del túnel. El análisis de video compara cada fotograma proveniente de una cámara con el fotograma anterior y comprueba si hay diferencias fuera de lo que se considera comportamiento “normal”. El sistema V-DAI dispone de una serie de algoritmos que pueden detectar diversas incidenciastales como:
Cada tipo de suceso a detectar se asocia con una frecuencia de falsas alarmas. Aumentar el número de tipos de incidente a detectar supondrá aumentar la aparición de falsas alarmas reduciendo la eficacia del sistema DAI.
Por ello es muy importante reducir el tipo de sucesos a detectar a aquellos realmente necesarios para lograr que el sistema sea lo más eficaz como sea posible, reduciendo el número de falsas alarmas y de incidentes no detectados.
Como los incendios de vehículos normalmente suceden tras la parada de un vehículo (por ejemplo tras un accidente), seguir una alarma de “vehículo parado” desde un DAI puede anticipar alarmas lanzadas por otros sistemas como los detectores de temperatura y humo. Esta alerta temprana facilitada por el sistema DAI da tiempo a los operadores a confirmar el alcance y la posición del incidente y permitir una intervención más efectiva, permitiendo también la selección de la configuración óptima de la ventilación, prevenir accidentes posteriores mientras se toman medidas, un aviso rápido a los usuarios aguas arriba del incidente y el cierre del túnel. También da a los operadores la posibilidad de llamar a los servicios de emergencia, mostrar advertencias de peligro o mensajes informativos en los paneles de mensaje variable, transmitir mensajes por megafonía e interferir en los canales de radio, avisar a las grúas de rescate, informar sobre cómo salir del túnel, etc.
Los Sistemas de detección de humo por imagen se describen en la Sección 6.3.3 "Métodos utilizados actualmente" del informe 05.16.B 2006 (francés / inglés).
Fig. 1: Cámara equipada con DAI (fotografía cedida por CETU)
La moderna tecnología en procesado de imágenes permite que los algoritmos del V-DAI se procesen en las propias cámaras (o cerca de ellas) en lugar de en un servidor central. Esto significa que solo los archivos de los incidentes detectados son enviados al SCADA cuando se producen en lugar de enviar permanentemente un video en tiempo real (streaming). Esto reduce el ancho de banda consumido en la red del túnel.
El diseño de los sistemas DAI en túneles debería considerar las siguientes cuestiones:
El artículo de 2009 en la revista Routes/Roads "Sistemas de detección de incendios en túneles de carretera – Lecciones aprendidas de un Proyecto de Investigación Internacional" (francés / inglés) concluye que "para resolver puntos con pérdidas de visión muchos proveedores de sistemas de detección sugieren dos sensores que cubran la misma zona desde diferentes ángulos, por ejemplo desde ambas direcciones del túnel". Además, para compensar las averías de las cámaras, se requiere disponer de muchas de ellas al objeto de asegurar la redundancia. Habitualmente, las zonas que observan las cámaras se solapan por lo que el fallo de una de ellas puede ser compensado con las imágenes de las contiguas.
La Sección IV.2.1. "Dispositivos de Detección de Incidentes" del informe 05.15.B 2004 (francés / inglés) sugiere que la interdistancia de las cámaras puede variar de entre 30 a 150 metros si se emplean para detección automática de incidentes. Las recomendaciones más actuales de los fabricantes de V-DAI son que las cámaras no deberían cubrir distancias mayores de 20 veces su altura de montaje. Por ello, si la cámara se encuentra instalada a 5 metros de altura sobre la calzada, de manera razonable, debería ser capaz de detectar incidentes a distancias de 100 metros. No obstante, como se ha indicado, para asegurar la redundancia en la cobertura en caso de fallo de alguna cámara, las cámaras del sistema V-DAI deberán instalarse entre 50 y 80 metros entre sí.
Las prestaciones de un sistema DAI dependen en gran medida del buen diseño y calibración previos a la puesta en marcha. La experiencia muestra que la elección del tiempo de detección tiene gran influencia en el grado de eficacia y en el conjunto de falsas alarmas registradas. La experiencia de los equipamientos existentes en túneles señala que estos desarrollos y calibraciones pueden ocupar muchos meses en servicio hasta quedar completados.
Los detectores de fuego y humo siempre son parte integrante de un circuito de control integrado por sensores, equipos de activación de alarmas, cables de transmisión, unidades de evaluación, etc., que en su conjunto se conocen generalmente como un sistema de alarma de incendios.
Los sistemas de alarma de incendios y humo en túneles de carretera están diseñados para detectar fuegos y la generación de humo tan rápido como sea posible, de modo que los equipos y los procedimientos de seguridad se puedan activar sin demora. Sus objetivos principales deben ser:
Básicamente, los principios de detección de fuego se basan en los parámetros percibidos determinados por el fuego, es decir, calor, humo, radiación y generación de sustancias químicas típicas. Por lo tanto, los sensores de detección de fuego se pueden clasificar como:
Cada uno de estos detectores tiene su propio ámbito de aplicación específico, relacionado con su tiempo de respuesta, robustez, fiabilidad, etc.
Últimamente, los sistemas DAI de vídeo han demostrado ser muy eficientes y rápidos en la detección de fuegos. De hecho, detectan incidentes de cualquier objeto o vehículo que no va de acuerdo con el flujo de tráfico normal previsto. Las cámaras se pueden orientar automáticamente hacia el lugar del incidente, lo que permite al operador descubrir el inicio de un incendio.
Los sistemas de detección de fuego/humo se describen en el Apartado 6.3 "Detección de fuego" del Informe 2006 05.16.B. (francés/inglés).
De modo general, los detectores de fuego de los túneles de carretera se deben diseñar para resistir las siguientes condiciones ambientales: velocidades de aire de hasta 10 m/s, visibilidad reducida debida a los gases de escape diesel y a las partículas de desgaste por abrasión procedentes de los neumáticos y la superficie de la carretera, aumento y fluctuaciones a corto plazo de las concentraciones de contaminantes (monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrógeno e hidrocarburos), cambio de las intensidades de los faros de los vehículos, calor de los motores y vapores calientes de los gases de escape de los vehículos, interferencias electromagnéticas, tráfico de vehículos mezclado (es decir, coches, camiones pequeños, camiones de carga pesados, autobuses y camiones cisterna) que causará distintos grados de obstrucción en la sección transversal del túnel.
Nunca se insistirá lo suficiente en que deben ofrecer un alto nivel de funcionamiento a prueba de fallos y deben ser capaces de localizar el fuego lo más cerca posible. Es aconsejable que los sistemas de detección de fuego posean un cierto nivel de inteligencia para evitar falsas alarmas, ya que la rectificación de las falsas alarmas podría implicar un gasto considerable y, lo que es peor, después de funcionar durante un rato podrían desalentar a los operadores de prestar atención a las alarmas.
Además, es imperativo que la instalación del sistema de detección/alarma de incendios tenga un precio razonable, unos costes de explotación bajos y su mantenimiento resulte sencillo: consultar el Apartado 6.3 "Detección de fuego" del Informe 2006 05.16.B. (francés/inglés).
En los códigos y las normativas nacionales e internacionales se especifican los siguientes parámetros para los detectores automáticos de fuego: tiempo máximo para la detección del incendio, determinación de la ubicación del incendio, carga de fuego mínima que se debe detectar, métodos de detección aprobados, ubicación de las alarmas de incendio, características de los túneles que deben disponer de instalación de alarma automática de incendios (por ejemplo: longitud del túnel, existencia de ventilación mecánica, túneles que no estén permanentemente supervisados por personal, túneles cortos con densidades de tráfico especialmente altas).
En el Apartado 10 "Referencias " del Informe 2006 05.16.B (francés/inglés) se puede encontrar un listado con materia de interés acerca de las características de los detectores de incendio que se describen en las normativas.
La eficacia de la detección de incendio no sólo se basa en el tipo de dispositivo (temperatura, extinción de haz de luz, ionización, etc.), sino también en la estrategia de detección que se haya desarrollado, que incluye el número de sensores y su nivel de vigilancia en el túnel.
La detección automática de incidentes, el análisis de imágenes de vídeo que incluye sistemas DAI, la observación mediante circuito cerrado de televisión (CCTV), equipos como extintores que activan alarmas cuando se retiran de su soporte, así como los teléfonos de emergencia, suelen ser medios adecuados para activar una alarma.
Muchos detectores en uso se basan en el calor y en el índice del aumento de temperatura. Cuando está bien calibrado, este tipo de sistema genera muy pocas falsas alarmas, pero puede tener un tiempo de reacción lento. Los detectores basados en el oscurecimiento del humo proporcionan señales tempranas, pero provocan más falsas alarmas debido al humo de los gases de combustión de los vehículos diesel: consultar el Apartado VI.3.1 "Detección de fuego " del Informe 05.05.B 1999 (francés/inglés).
Figura 1: Sensor de temperatura lineal