2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 1 www.dmt.de

8. DMT- Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen

Quantifiziert? Risikoanalyse fr Straentunnel

Dr. Dieter Tetzner

DMT GmbH & Co. KG

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 2 www.dmt.de

Forderungen im Regelwerk

Grobanalyse von Tunnelbrandereignissen

Methodik fr quantitative Risikoanalysen

Modelle

Eingabedaten

Risikobewertung

Schlussfolgerungen

Inhalt

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 3 www.dmt.de

Risikoanalysen nach RABT 2006 [1]

Durchfhrung von Risikoanalysen zur Sicherheitsbewertung bei:

Tunneln mit besonderer Charakteristik ab 400 m Lnge

(Abs. 0.4 und 0.5)

baulichen Anforderungen mit unverhltnismig hohen Kosten (Bestand)

(Abs. 0.5)

Lngsneigung > 3 %

(Abs. 2.2)

Festlegung Bemessungsbrandleistung bei 6.000 Lkw x km / Tag und Rhre

(Abs. 4.2.3)

Festlegung der Lftungsart bei Tunneln zwischen 600 m und 1200 m

(Abs. 4.3.3)

Gefahrguttransport

(Abs. 9)

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 4 www.dmt.de

Parameter, die die Sicherheit beeinflussen [1]

Tunnellnge

Anzahl der Tunnelrhren

Anzahl der Fahrstreifen

Fahrstreifenbreite

Querschnittsgeometrie

Unterirdische Zu- und Abfahrten

Trassierung

Bauart

Richtungs- oder Gegenverkehr

Verkehrsaufkommen (einschlielich der zeitlichen Verteilung)

Gefahr tglicher und saisonaler Staubildung

Zugriffszeit der Einsatzdienste

Anteil des Lkw-Verkehrs

Vorkommen, Anteil und Art des Gefahrgutverkehrs

Merkmale der Zufahrtsstraen

Geschwindigkeitsbezogene Aspekte

Geografische und meteorologische Verhltnisse

Besonderheiten ?

Manahmen nach RABT

Risiko-analyse

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 5 www.dmt.de

Risikoanalysen zum Gefahrguttransport [2]

Verfahren zur Kategorisierung von

Straentunneln gem ADR 2007 auf

Grundlage des Schlussberichtes (Oktober

2009) zum Forschungsvorhaben FE

03.0437/2007/FRB - FE 86.0050/2008

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 6 www.dmt.de

Festlegung des Tiefgangs von Risikoanalysen nach

RABT [3]

Entscheidung ber die Durchfhrung qualitativer bzw. quantitativer Risikoanalysen/

Sicherheitsbewertungen

Auf Basis der Risikokenngren KKollision und KBrand

Tunnel mit besonderer Charakteristik:

K > 1 Quantitative Risikoanalyse

1 > K > 0,7 Qualitative Risikoanalyse

K < 0,7 Keine weiteren Untersuchungen erforderlich

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 7 www.dmt.de

Einflussfaktoren auf die Risikokenngren

KKollision und Kbrand [3]

Risikokenngre KKollision

Betriebsart (Richtungs-/Gegenverkehr)

Tunnellnge

Verkehrsaufkommen

Einfluss von Zu- und Abfahrten

Anteil Schwerverkehr

Stauanteil

Risikokenngre KBrand

Betriebsart (Richtungs-/Gegenverkehr)

Tunnellnge

Verkehrsaufkommen

Einfluss von Zu- und Abfahrten

Anteil Schwerverkehr

Stauanteil

Lngsneigung

Lftungssystem

Abstand der Notausgnge

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 8 www.dmt.de

Sicherheitsbetrachtung Vorgehensweise [4]

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 9 www.dmt.de

Tunnelbrandereignisse

Fehler-Analyse

Tunnel Jahr Lnge

(m)

Detektion Warnung Notaus-

gnge

Lftung Notfallma-

nagement

Verhalten

Tunnel-

nutzer

Mont

Blanc

1999 11600 o - - - - -

Tauern 1999 6400 o - - o o -

Gotthard 2001 16920 + + + o o -

Gleinalm 2001 8320 + o - + o o

Viamala 2006 760 o - - o o -

+ positivO normal- negativ

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 10 www.dmt.de

Tunnelbrandereignisse

Fehleranalyse

Detektion - teilweise verzgert bzw. unkonkret (Lage des Brandherdes)

Warnung/ Information der Tunnelnutzer - fehlt hufig bzw. erfolgt versptet

Notausgnge

Nicht vorhanden lange Fluchtwege

Unzureichende Kennzeichnung bzw. Wahrnehmung

Lftung unzureichende Entrauchung Sichtbehinderung, Orientierungsverlust

Notfallmanagement

Tunnelsperrung teilweise spt und meist nicht wirkungsvoll

Aktivierung von Sicherheitssystemen teilweise unkoordiniert

Tunnelnutzer

Unterschiedliche Wahrnehmung von Gefahren

Unterschiedliche Reaktion (Zeit, Aktionen)

Unterschiedliche Fluchtgeschwindigkeiten (Alter, Konstitution, ...)

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 11 www.dmt.de

Auswirkungen hinsichtlich des Personenschutzes

Detektion

Warnung (keine)

Selbstrettung - Reaktion

Selbstrettung - Flucht

Zeit

Kritisches Szenarium

Optimales Szenarium

Detektion

Warnung

Selbstrettung - Reaktion

Selbstrettung - Flucht

Zeit

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 12 www.dmt.de

Quantitative Risikoanalyse [4]

Ereignisbaum-Analyse

Ausgangspunkt ist ein Initialereignis

(Unfall, Brand,...)

Mgliche Folgeereignisse werden

hinsichtlich der Auftretenshufigkeit und

der resultierenden Konsequenzen

ermittelt (Vorwrtslogik)

Folgen werden schrittweise bis zu einem

Endzustand betrachtet

In komplexen Systemen knnen sehr

groe Bume entstehen

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 13 www.dmt.de

Quantitative Risikoanalyse [4]

Ereignisbaum - Brand

Initialereignis Brand (Hufigkeit: 3 pro 109 Fahrzeug-km)

Ereignisort (Portalbereich, Tunnelinnenstrecke)

Verkehrszustand (flieender Verkehr, Stau)

Wirkung Branddetektion/Brandlftung (Ausfallwahrscheinlichkeit)

Brandleistung (5 / 30 / 50 / 100 MW)

Verteilung Schadensausma (unter Bercksichtigung organisatorischer, technischer

und baulicher Manahmen)

Schadensausmaklasse (Klassifizierung nach Anzahl Todesopfer)

Hufigkeit pro Jahr (Multiplikation der Hufigkeit des Initialereignisses mit den

bedingten Wahrscheinlichkeiten entlang des Weges im Ereignisbaum)

Zahlreiche Vereinfachungen

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 14 www.dmt.de

Quantitative Risikoanalyse [4]

Ereignisdarstellung

Hufigkeits-Ausma-Diagramm Schadenserwartungswert,

z.B. Tote pro Jahr

Ermittelt durch Integration der Flche im

Hufigkeits-Ausma-Diagramm

Risiko = (Hufigkeit Initialereignis x

bedingte Wahrscheinlichkeit x

Schadensausma)

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 15 www.dmt.de

Quantitative Risikoanalyse [7]

Bayessches Netz

Kombination von Graphentheorie und

Wahrscheinlichkeitstheorie [6]

Gerichteter azyklischer Graph, in dem

die Knoten Zufallsvariablen und die

Pfeile bedingte Abhngigkeiten

zwischen den Variablen beschreiben

Fr Knoten mssen Wahrscheinlich-

keiten definiert bzw. spezifiziert werden

Gemeinsame Wahrscheinlichkeitsver-

teilung aller beteiligten Variablen kann

unter Ausnutzung bekannter bedingter

Unabhngigkeiten kompakt dargestellt

werden

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 16 www.dmt.de

Bayessches Netz

Beispiel [6]

Wetter Mittagessen

Stimmung

Sonne Regen

0,40 0,60

geniebar ungeniebar

0,90 0,10

Gut Schlecht

Sonne, geniebar 0,95 0,05

Sonne, ungeniebar 0,70 0,30

Regen, geniebar 0,75 0,25

Regen, ungeniebar 0,10 0,90

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 17 www.dmt.de

Bayessches Netz - fr Tunnelunflle und -brnde [7]

O Sichtbare Eingabeparameter

I Logische Zwischenknoten

R Konsequenzen/ Ergebnisse

G Nicht direkt sichtbare

Eingabeparameter

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 18 www.dmt.de

Risikoanalyse

Eingabedaten [4,8]

Allgemeine Brandrate 3 pro 109 Fahrzeug-km [4]

Beginn der Evakuierung und Einleiten der Tunnelsperrung 1 min nach Brandbeginn

Brandverlauf Vollbrand innerhalb 1 min

?

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 19 www.dmt.de

Risikobewertung

Mastbe

Fehler bzw. Unsicherheiten bei den

Eingabedaten gleichen sich ausRA

BT

-Tu

nn

el

Ist-

Tu

nn

el

So

ll-T

un

ne

l

Zustzliche

Manahmen

Grenzrisiko

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 20 www.dmt.de

Risikobewertung Gefahrgut

Mastbe

Stufe 1b Stufe 2a/2b

Fehler bzw. Unsicherheiten bei den Eingabedaten haben direkte Auswirkung auf das

Ergebnis.

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 21 www.dmt.de

Normierte vs. risikobasierte Sicherheit [9]

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 22 www.dmt.de

Risikobasierte Sicherheit

Konsequenzen

Grenzrisiko !?

Grenzrisiko Gefahrgut bertragbar auf

alle Szenarien ?

Extrapolation der Kurve auf Intervall

1...10 Tote ?

Neuer Mastab ?

RA

BT

-Tu

nn

el

Ist-

/Pla

n-T

un

nel

So

ll-T

un

ne

l

Zustzliche

Manahmen

Vergleichsmastab ?

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 23 www.dmt.de

Risikobewertung

Grenzrisiko [10]

Italien

(pro Jahr)

Deutschland

Schweiz

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 24 www.dmt.de

Schlussfolgerungen

Verbesserung der Datenbasis fr Eingabedaten

Realistische Abbildung der betrachteten Szenarien

Modell soll/muss sowohl den Einfluss der risikoerhhenden Faktoren als auch der

Risikoreduzierung der relevanten Sicherheitsmanahmen bercksichtigen

Ziel und Methodik sollten aufeinander abgestimmt werden

Ein generelles Grenzrisiko sollte festgelegt werden

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 25 www.dmt.de

Ihr Ansprechpartner fr Tunnelsicherheit

Dr.-Ing. Dieter Tetzner

DMT GmbH & Co. KG

Geschftsfeld Gebude Sicherheit

Geschwister-Scholl-Str. 21

04205 Leipzig

Tel. 0341/ 3331-514

Fax 0341/ 3331-420

Mobil 0170/ 45 700 54

E-Mail dieter.tetzner@dmt.de

www.tunnelsicherheit.com

www.dmt.de

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 26 www.dmt.de

1. Richtlinien fr die Ausstattung und den Betrieb von Straentunneln (RABT),

Ausgabe 2006

2. Verfahren zur Kategorisierung von Straentunneln gem ADR 2007,

Schlussbericht zum Forschungsvorhaben FE 03.0437/2007/FRB - FE

86.0050/2008, BASt, Oktober 2009

3. Leitfaden fr Sicherheitsbewertungen von Straentunneln gem (RABT

2006 (Abschnitt 0.5), BMVBS/BASt, 2008

4. Bewertung der Sicherheit von Straentunneln, BASt-Bericht B66, 2006

5. Leitfaden zur Erstellung einer Sicherheitsdokumentation gem RABT 2006.

FE 15.432/2006/EG, BMVBS/BASt, 2009

6. Wikipedia

7. Developement of a best practice methodology for risk assessment in road

tunnels. ASTRA/NPRA, 2011

Literatur

2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 27 www.dmt.de

8. Neumann/Sistenich: Results of a comparative application of QRA

methodology for road tunnels in Germany. 6th International Conference

Traffic and safety in road tunnels; Hamburg, 2011

9. Heimbecher, F.: Sicherheit bei Straentunneln normenbasierte Sicherheit

versus risikobasierte Sicherheit?. Vortrag Netzwerktreffen Siu-x, November

2011

10.Zulauf, Ch.: Risk evaluation for road tunnels. 6th International Conference

Tunnel safety and ventilation, Graz, 2012

Literatur