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8. DMT- Fachtagung Sicherheit in Tunnelanlagen
Quantifiziert? –Risikoanalyse für Straßentunnel
Dr. Dieter Tetzner
DMT GmbH & Co. KG
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� Forderungen im Regelwerk
� Grobanalyse von Tunnelbrandereignissen
� Methodik für quantitative Risikoanalysen
� Modelle
� Eingabedaten
� Risikobewertung
� Schlussfolgerungen
Inhalt
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Risikoanalysen nach RABT 2006 [1]
Durchführung von Risikoanalysen zur Sicherheitsbewertung bei:
� Tunneln mit besonderer Charakteristik ab 400 m Länge
(Abs. 0.4 und 0.5)
� baulichen Anforderungen mit unverhältnismäßig hohen Kosten (Bestand)
(Abs. 0.5)
� Längsneigung > 3 %
(Abs. 2.2)
� Festlegung Bemessungsbrandleistung bei ≥ 6.000 Lkw x km / Tag und Röhre
(Abs. 4.2.3)
� Festlegung der Lüftungsart bei Tunneln zwischen 600 m und 1200 m
(Abs. 4.3.3)
� Gefahrguttransport
(Abs. 9)
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Parameter, die die Sicherheit beeinflussen [1]
� Tunnellänge
� Anzahl der Tunnelröhren
� Anzahl der Fahrstreifen
� Fahrstreifenbreite
� Querschnittsgeometrie
� Unterirdische Zu- und Abfahrten
� Trassierung
� Bauart
� Richtungs- oder Gegenverkehr
� Verkehrsaufkommen (einschließlich der zeitlichen Verteilung)
� Gefahr täglicher und saisonaler Staubildung
� Zugriffszeit der Einsatzdienste
� Anteil des Lkw-Verkehrs
� Vorkommen, Anteil und Art des Gefahrgutverkehrs
� Merkmale der Zufahrtsstraßen
� Geschwindigkeitsbezogene Aspekte
� Geografische und meteorologische Verhältnisse
Besonderheiten ?
Maßnahmen nach RABT
Risiko-analyse
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Risikoanalysen zum Gefahrguttransport [2]
Verfahren zur Kategorisierung von
Straßentunneln gemäß ADR 2007 auf
Grundlage des Schlussberichtes (Oktober
2009) zum Forschungsvorhaben FE
03.0437/2007/FRB - FE 86.0050/2008
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Festlegung des Tiefgangs von Risikoanalysen nach
RABT [3]
� Entscheidung über die Durchführung qualitativer bzw. quantitativer Risikoanalysen/
Sicherheitsbewertungen
� Auf Basis der Risikokenngrößen KKollision und KBrand
� Tunnel mit besonderer Charakteristik:
� K > 1 � Quantitative Risikoanalyse
� 1 > K > 0,7 � Qualitative Risikoanalyse
� K < 0,7 � Keine weiteren Untersuchungen erforderlich
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Einflussfaktoren auf die Risikokenngrößen
KKollision und Kbrand [3]
Risikokenngröße KKollision
� Betriebsart (Richtungs-/Gegenverkehr)
� Tunnellänge
� Verkehrsaufkommen
� Einfluss von Zu- und Abfahrten
� Anteil Schwerverkehr
� Stauanteil
Risikokenngröße KBrand
� Betriebsart (Richtungs-/Gegenverkehr)
� Tunnellänge
� Verkehrsaufkommen
� Einfluss von Zu- und Abfahrten
� Anteil Schwerverkehr
� Stauanteil
� Längsneigung
� Lüftungssystem
� Abstand der Notausgänge
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Sicherheitsbetrachtung – Vorgehensweise [4]
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Tunnelbrandereignisse –
„Fehler“-Analyse
Tunnel Jahr Länge
(m)
Detektion Warnung Notaus-
gänge
Lüftung 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
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Tunnelbrandereignisse –
Fehleranalyse
� Detektion - teilweise verzögert bzw. „unkonkret“ (Lage des Brandherdes)
� Warnung/ Information der Tunnelnutzer - fehlt häufig bzw. erfolgt verspätet
� Notausgänge
� Nicht vorhanden � lange Fluchtwege
� Unzureichende Kennzeichnung bzw. Wahrnehmung
� Lüftung – unzureichende Entrauchung � Sichtbehinderung, Orientierungsverlust
� Notfallmanagement
� Tunnelsperrung – teilweise spät und meist nicht „wirkungsvoll“
� Aktivierung von Sicherheitssystemen – teilweise unkoordiniert
� Tunnelnutzer
� Unterschiedliche Wahrnehmung von Gefahren
� Unterschiedliche Reaktion (Zeit, Aktionen)
� Unterschiedliche Fluchtgeschwindigkeiten (Alter, Konstitution, ...)
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Auswirkungen hinsichtlich des Personenschutzes
Detektion
Warnung (keine)
Selbstrettung - Reaktion
Selbstrettung - Flucht
Zeit
Kritisches Szenarium
Optimales Szenarium
Detektion
Warnung
Selbstrettung - Reaktion
Selbstrettung - Flucht
Zeit
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Quantitative Risikoanalyse [4]
Ereignisbaum-Analyse
� Ausgangspunkt ist ein Initialereignis
(Unfall, Brand,...)
� Mögliche Folgeereignisse werden
hinsichtlich der Auftretenshäufigkeit und
der resultierenden Konsequenzen
ermittelt (Vorwärtslogik)
� Folgen werden schrittweise bis zu einem
Endzustand betrachtet
� In komplexen Systemen können sehr
große Bäume entstehen
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Quantitative Risikoanalyse [4]
Ereignisbaum - Brand
� Initialereignis Brand (Häufigkeit: 3 pro 109 Fahrzeug-km)
� Ereignisort (Portalbereich, Tunnelinnenstrecke)
� Verkehrszustand (fließender Verkehr, Stau)
� Wirkung Branddetektion/Brandlüftung (Ausfallwahrscheinlichkeit)
� Brandleistung (5 / 30 / 50 / 100 MW)
� Verteilung Schadensausmaß (unter Berücksichtigung organisatorischer, technischer
und baulicher Maßnahmen)
� Schadensausmaßklasse (Klassifizierung nach Anzahl Todesopfer)
� Häufigkeit pro Jahr (Multiplikation der Häufigkeit des Initialereignisses mit den
bedingten Wahrscheinlichkeiten entlang des Weges im Ereignisbaum)
� Zahlreiche Vereinfachungen
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Quantitative Risikoanalyse [4]
Ereignisdarstellung
� Häufigkeits-Ausmaß-Diagramm � Schadenserwartungswert,
z.B. Tote pro Jahr
� Ermittelt durch Integration der Fläche im
Häufigkeits-Ausmaß-Diagramm
� Risiko = Σ (Häufigkeit Initialereignis x
bedingte Wahrscheinlichkeit x
Schadensausmaß)
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Quantitative Risikoanalyse [7]
Bayessches Netz
� Kombination von Graphentheorie und
Wahrscheinlichkeitstheorie [6]
� Gerichteter azyklischer Graph, in dem
die Knoten Zufallsvariablen und die
Pfeile bedingte Abhängigkeiten
zwischen den Variablen beschreiben
� Für Knoten müssen Wahrscheinlich-
keiten definiert bzw. spezifiziert werden
� Gemeinsame Wahrscheinlichkeitsver-
teilung aller beteiligten Variablen kann
unter Ausnutzung bekannter bedingter
Unabhängigkeiten kompakt dargestellt
werden
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Bayessches Netz
Beispiel [6]
Wetter Mittagessen
Stimmung
Sonne Regen
0,40 0,60
genießbar ungenießbar
0,90 0,10
Gut Schlecht
Sonne, genießbar 0,95 0,05
Sonne, ungenießbar 0,70 0,30
Regen, genießbar 0,75 0,25
Regen, ungenießbar 0,10 0,90
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Bayessches Netz - für Tunnelunfälle und -brände [7]
O – Sichtbare Eingabeparameter
I – Logische Zwischenknoten
R – Konsequenzen/ Ergebnisse
G – Nicht direkt sichtbare
Eingabeparameter
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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
?
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Risikobewertung –
Maßstäbe
� Fehler bzw. Unsicherheiten bei den
Eingabedaten „gleichen sich aus“RA
BT
-Tu
nn
el
Ist-
Tu
nn
el
So
ll-T
un
ne
l
Zusätzliche
Maßnahmen
Grenzrisiko
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Risikobewertung Gefahrgut –
Maßstäbe
Stufe 1b Stufe 2a/2b
� Fehler bzw. Unsicherheiten bei den Eingabedaten haben direkte Auswirkung auf das
Ergebnis.
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„Normierte“ vs. „risikobasierte“ Sicherheit [9]
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Risikobasierte“ Sicherheit –
Konsequenzen
� Grenzrisiko !?
� Grenzrisiko „Gefahrgut“ übertragbar auf
alle Szenarien ?
� Extrapolation der Kurve auf Intervall
1...10 Tote ?
� Neuer Maßstab ?
RA
BT
-Tu
nn
el
Ist-
/Pla
n-T
un
nel
So
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un
ne
l
Zusätzliche
Maßnahmen
Vergleichsmaßstab ?
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Risikobewertung –
Grenzrisiko [10]
Italien
(pro Jahr)
Deutschland
Schweiz
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Schlussfolgerungen
� Verbesserung der Datenbasis für Eingabedaten
� Realistische Abbildung der betrachteten Szenarien
� Modell soll/muss sowohl den Einfluss der risikoerhöhenden Faktoren als auch der
Risikoreduzierung der relevanten Sicherheitsmaßnahmen berücksichtigen
� Ziel und Methodik sollten aufeinander abgestimmt werden
� Ein generelles Grenzrisiko sollte festgelegt werden
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Ihr Ansprechpartner für Tunnelsicherheit
Dr.-Ing. Dieter Tetzner
DMT GmbH & Co. KG
Geschäftsfeld Gebäude 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
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1. Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln (RABT),
Ausgabe 2006
2. Verfahren zur Kategorisierung von Straßentunneln gemäß ADR 2007,
Schlussbericht zum Forschungsvorhaben FE 03.0437/2007/FRB - FE
86.0050/2008, BASt, Oktober 2009
3. Leitfaden für Sicherheitsbewertungen von Straßentunneln gemäß (RABT
2006 (Abschnitt 0.5), BMVBS/BASt, 2008
4. Bewertung der Sicherheit von Straßentunneln, BASt-Bericht B66, 2006
5. Leitfaden zur Erstellung einer Sicherheitsdokumentation gemäß 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 Straßentunneln – 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