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2012 | 8. Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen | Seite 1 www.dmt.de 8. DMT- Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen Quantifiziert? – Risikoanalyse für Straßentunnel Dr. Dieter Tetzner DMT GmbH & Co. KG

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    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 [email protected]

    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