NordFoU samarbetet: Utvärdering av EU-projekt om tunnelsäkerhet

Transkript

1 Billede NordFoU samarbetet: Utvärdering av EU-projekt om tunnelsäkerhet F&SD International HOJ Consulting

2 Projektdeltagere Kristian Appel Niels Peter Høj FI DK Uppdragssamordnare Traficon Ab, Finland Vetenskaplig koordinator HOJ Consulting, Schweiz HOJ Consulting Haukur Ingason IS SP, Sverige Kristen Opstad NO Petrell, Norge Yngve Anderberg SE F&SD International, Sverige Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Petrell AS F&SD International

3 Syfte Projektet ska identifiera, prioritera och avgränsa delområden där det kan finnas behov av att formulera förslag till gemensamma nordiska riktlinjer eller handböcker samt nya forskningsprojekt. Resultatet ska ge ett sammandrag från EU-projekten

4 Projektaktiviteter Projektet består av följande uppgifter: Analysering, utvärdering och sammanställning av resultat från flera EU-finansierade FoU-projekt om säkerhet i vägtunnlar med särskild inriktning på de förutsättningar som gäller för tunnlarna i Norden De befintliga rapporterna gås igenom, och information som är relevant för nordiska förhållanden sammanställs på ett strukturerat sätt. En grov bedömning av informationens angelägenhetsgrad redovisas i sammanställningen.

5 Följande EU-projekt ingår: UPTUN SafeT DARTS FIT SIRTAKI VIRTUALFIRES SAFE TUNNEL ERS2 STOA Upgrading fire safety of existing tunnels European Thematic Network Safety in Tunnels Durable and Reliable Tunnel Structures Fire in Tunnels Safety Improvement in Road & Rail Tunnels using Advanced ICT and Knowledge Intensive DSS Virtual Real Time Fire Emergency Simulator Innovative systems and frameworks for enhancing of traffic safety in road tunnels QRAM Quantitative Risk Assessment Model for vurdering af risikoen af farligt gods transporter gennem vejtunneler blev udviklet af PIARC og OECD som del af ERS2 projektet European Parliament Study Assessment of the Safety of Tunnels (IP/A/STOA/FWC/ /SC22/29)

6 Projektens tidsföljd EU-projekt om tunnelsäkerhet Start Date End Date ERS DARTS Virtual Fires Safetunnel Sirtaki FIT Safe-T Uptun STOA

7 Följande överordnade områden ska betraktas: Brandsäkerhet Trafikantsäkerhet Konstruktionssäkerhet Drift

8 Temaer EU-projekt 1. Brandsäkerhet om tunnelsäkerhet a) Dimensionerande scenario Personsäkerhet Ventilation Brandkurvor Detektion b) Aktiva system c) Passiva system 2. Trafikantsäkerhet a) Trafik management b) Risk management c) Human response 3. Konstruktionssäkerhet a) Olyckslaster Brand (explosion) Trafik (påkörning) b) Dimensionering av betongkonstruktion Brand inkl. spjälkning (inkl. inredning) Dynamiska laster 4. Drift a) Trafikövervakning/styrning TIC/VTS b) Utbildning/övning/samverkan c) TMS

9 Presentationer: 1. Brandsäkerhet Haukur Ingason Dimensionerande scenario Kristen Opstad Yngve Anderberg Aktiva system & detektion Passiva system 2. Trafikantsäkerhet Kristian Appel Trafik management 3. Konstruktionssäkerhet Niels Peter Høj Kristen Opstad Yngve Anderberg Risk management Human response Olyckslaster, Brand, Explosion Dimensionering av betongkonstruktion brand inkl. spjälkning 4. Drift Kristian Appel Trafikövervakning/styrning, Utbildning/övning/samverkan &TMS

10 NordFoU samarbetet Utvärdering av EU-projekt om tunnelsäkerhet Brandsäkerhet Dimensionerande scenario Billede Haukur Ingason SP F&SD International HOJ Consulting

11 Dimensionerande scenario EU-projekt om tunnelsäkerhet Personsäkerhet Ventilation Brandkurvor Projekt: FIT UPTUN STOA

12 FIT (Fire In Tunnels) EU-projekt om tunnelsäkerhet Olika principer för dimensionerande bränder Tunnelbrandsstatistik och konsekvenser Rekommendationer i särskilda frågor Dimensionerande scenario for olika typer av fordon Ger en bra överblick

13 STOA EU-projekt om tunnelsäkerhet Brandstatistik % av alla dödsbränder relaterade till långtradare Alla inträffat i Europa Långtradare bör betraktas som hazardous goods 30 MW till MW i senaste versionen av NFPA 502 Samma som uppmättes i Runehamar försöken I övrigt finns inget om dimensionerande brandkurvor, eller dimensionerande scenarier för personsäkerhet eller ventilation i rapporten

14 UPTUN EU-projekt om tunnelsäkerhet Realistiska och relevanta brandscenarier redovisade Nära relation till FIT Deltog i brandtester av olika typer av gods i Runehamar 2003 Brandkurvor bygger på Runehamar försök Olika kurvor användes dock inom projektet

15 Brandkurvor UPTUN The following growth rates are recommended: Max HRR of fire 30MW, => gr = 10MW/min Max HRR of fire > 30MW, => gr = 20MW/min

16 Brandkurvor (från FIT)

17 Sammanfattning EU-projekt om tunnelsäkerhet Stor nytta av Runehamar försöken Dimensionerande värden som används i NFPA 502 Inte nått fram i Europa Sammanställningar kring olyckor, brandstatistik och de brandkurvor som finns internationellt är av stort värde Lite information om tillväxthastigheten Behövs en sammanställning av experimentella data över tillväxthastighet för olika fordon

18 NordFoU samarbetet Utvärdering av EU-projekt om tunnelsäkerhet Brannsikkerhet Aktive system og deteksjon Kristen Opstad, Ph.D Petrell F&SD International HOJ Consulting

19 Deteksjon av brann EU-projekt om tunnelsäkerhet Definisjon Deteksjon av brann er metoder eller måter å oppdage at det har oppstått en brann i en tunnel slik at man kan starte tiltakene for å begrense og å minske konsekvensene av ulykken Deteksjon kan også omfatte tilløp til brann og deteksjon kan foregå både i og utenfor selve tunnelene. Projekter: FIT UPTUN Safe-T

20 Deteksjon av brann EU-projekt om tunnelsäkerhet UPTUN I UPTUN prosjektet ble det definert en egen WP for å sette fokus på deteksjon, med et ønske om å finne nye og mer framtidsrettede måter å detektere tunnelbranner på, også med tanke på effektiv styring av aktive systemer FIT I FIT er det laget en database over eksiterende tunneler samt hvilke sikkerhetssystemerer som er installert Safe-T Det mest brukte deteksjonssystemene blir presentert og vurdert med hensyn på pålitelighet

21 Deteksjon av brann EU-projekt om tunnelsäkerhet Generelt gir EU prosjektene gode oversikter over eksiterende system, men innen branndeteksjon var det lite nyutvikling. Gjennom ulike analyser, ble sterke og svake sider ved ulike systemer presentert Det er ingen av de systemene som finnes som kan sies å være optimale. De er enten for følsomme og gir ofte falsk alarm eller de er for lite følsomme og gir lang respons tid Det anbefales å se på kombinasjoner av ulike teknologier

22 Deteksjon av brann Stor tro på videobaserte systemer, men de har svakheter: Tåkedannelse i tunneler Ventilasjon som uttynner og presser brannen ned til kjørebanen Brannen er skjermet av andre kjøretøy Refleksjoner på vegger og andre flater som skaper forstyrrelser Gir generelt et stort antall hendelser

23 Deteksjon av brann - NORDEN EU-projekt om tunnelsäkerhet For de fleste tunneler i Norden er det fortsatt SOS-bokser for manuell deteksjon sammen med nødtelefoner som er mest utbrett deteksjon i tunneler Hendelsesdeteksjon installeres for de mest i høytrafikkerte tunneler Feilalarmer er i seg selv kritiske og det er mange eksempler fra landbaserte virksomheter at for mange feilalarmer fører til mangel på tillit og ofte til utkobling av systemene. Det er viktig å unngå systemer med mange feildeteksjoner

24 Aktive system EU-projekt om tunnelsäkerhet Definisjon Aktive systemer er tiltak som kan påvirke og å redusere konsekvensene av en brann i en tunnel etter at den er oppstått. Systemene skal være forhandsinstallert i tunnelene og de må aktiveres etter at brannen er detektert Ventilasjon er også et aktivt system, men er ikke med her siden dette ikke er behandlet i EU-prosjektene (EU kommisjonen definert ventilasjon som kjent teknologi og det gav ikke grunnlag for videre FOU støtte) Projekter: UPTUN

25 UPTUN Aktive system UPTUN prosjektet (WP2 og WP6) hadde en vesentlig aktivitet rundt aktive systemer og prosjektet hadde en sterk intensjon om finne nye og optimale løsninger I UPTUN var det også lagt vekt på oppgradering av eksisterende tunneler, der det var begrenset muligheten for å endre selve tunnelutformingen som gav visse begrensninger Ulike automatiske slokkeanlegg er beskrevet og vurdert ut fra tester OBS: man forventer ikke å kunne slokke branner i tunneler med aktive systemer, men å kunne kontrollere branner. Begrepet automatiske slokkeanlegg er hentet fra byggeindustrien og begrepet kan forvirre

26 Aktive system Systemer evaluert: Oppblåsbare tunnel-seskjoneringsvegger Vanntåkeanlegg Vanngardiner Vanntåke er det eneste alternativest som har fått litt utbredelse

27 Aktive system Vanntåke Bedre ventilasjonsforholdene Bedre muligheten til å evakuere Spesielt er slike system nyttige for å redde mennesker som er forhindret i å evakuere Samt effektivt for å redusere termisk eksponering mot selve tunnelen Systemene er tilgjengelig Slike anlegg anses som kostbare installasjoner og de vil ikke nødvendigvis være kostoptimale Informasjon om kostnader i forbindelse med drift og vedlikehold er fortsatt mangelfulle

28 Aktive system- Konklusjon EU-projekt om tunnelsäkerhet For høytrafikkerte tunneler øker sannsynligheten for ulykker I tilfelle brann vil sikkerheten i stor grad være avhengig av at tunnelbrukerne reagerer optimalt på mulige branntilløp Slik optimal reaksjon trenger nødvendigvis ikke å være tilfelle Slokkeanlegg bidrar til å redusere effekten fra eventuelle branner betydelig, samt gi tunnelbrukerene og redningstjenesten bedre forhold for til dempe de negative konsekvensene For de aller fleste tunnel kan sikkerheten reguleres med fornuftig trafikkregulering og utforming av selve tunnelene Vanntåke kan være effektive der det ikke er mulig å finne andre løsninger som kan bedre situasjonen

29 NordFoU samarbetet Utvärdering av EU-projekt om tunnelsäkerhet Brandsäkerhet, Passiva System Yngve Anderberg Flight & Safety Design International AB F&SD International HOJ Consulting

30 Passiva system EU-projekt om tunnelsäkerhet Spjälkningsbenägen betong ( t ex högpresterande & självkompakterande betong) behöver ett passivt brandskydd Termisk barriär (sprutbetong, skivor, stenull) Polypropylenfibrer, lämplig mängd och typ blandas in i betongen Utökning av dimensionerna genom ett offerskikt av betong Projekt: DARTS UPTUN FIT

31 Termisk barriär EU-projekt om tunnelsäkerhet DARTS Krav på utanpåliggande isolering Yttemperaturen < ca 250 C (spjälkning förhindras eller reduceras) om σ ult > MPa eller < 380 C om σ ult < 35 MPa Olika alternativ Brandskyddsmålning, paneler, sprutbetong med vermiculite (15-25 mm) och ballast 40-50% aluminiumoxid

32 Termisk barriär EU-projekt om tunnelsäkerhet UPTUN Hårda skivor såsom kalciumsilikatskivor, cementbaserad sprutmassa, isoleringsskivor, offerskikt av betong och brandskyddsmålning Finns sammanställning av olika termiska barriärer från olika tillverkare 6 olika typer av sprutbetong har testats i Virgolo tunneln (MEYCO Fix Fireshield 1350 provad med RWS-kurvan) Infästningsanordningar till sprutbetongen fungerade bra

33 Termisk barriär EU-projekt om tunnelsäkerhet UPTUN Rekommendationer sprutbetong Ballaststorlek max 8 mm Min tjocklek 20 mm Brandprovning i 2 tim 1200 C Plattor väl infästa i betongen Betongtemperatur i ytan högst 350 C och högst 250 C på 4 cm djup

34 Polypropylen EU-projekt om tunnelsäkerhet DARTS 1-2 kg/m 3 vid ISO 834-brand och 3 kg/m 3 för RABT-kurva FIT 2-3 kg/m3 (Ø 10 mikron, 0.1 mm) UPTUN Då UPTUN behandlar existerande tunnlar finns inget förslag

35 Sammanställning EU-projekt om tunnelsäkerhet Termisk barriär Skivor, isolering, sprutmassa, brandskyddsmålning yttemperaturkrav 250 eller 350 C? Polypropylenfibrer 1-2 kg/m 3 (Ø mikron) Typ av betong och brandkurva helt avgörande. Provning ofta nödvändig!

36 Personsäkerhet, trafik management Billede Kristian Appel Traficon Ab F&SD International HOJ Consulting

37 Temats innehåll Temat handlar om trafikantsäkerhet / trafik management Med trafik management (vägtrafikledning) förstås i detta sammanhang följande: integrerad trafikmonitorering, trafikstyrning och trafikantinformation TMC = TCC + TIC = VTS t.ex. att finna under tunnelns olika pleneringsskeden en acceptabel nivå för TM-funktionerna och -systemet för att klara uppställda säkerhetskrav F&SD International HOJ Consulting

38 Temarelaterat innehåll i projekten TM ingår som element i 7 av de 9 EU projekten Nyckelord till innehållet i de 7 projekten: ERS2 Gruppering av farligt gods Identifiering av TM-åtgärder, som kan minska sannolikheten för olyckor DARTS Designval detaljeras och värderas och designbeslut fattas genom planeringsskedena Safetunnel Interaktion mellan det intelligenta fordonet och den intelligenta vägsidan (TMC) Sirtaki Safe-T Uptun STOA Beslutstödssystem för operatörena i TMC Värderar bl.a. TM-system i existerande tunnlar Integrerad värdering av bl.a. TM-åtgärder för att uppgradera existerande tunnlar Ger ett antal rekommendationer för TM för att förbättra trafiksäkerheten F&SD International HOJ Consulting

39 Sammanfattning och analys 1 EU-projekt om tunnelsäkerhet Dimensionering av TM-systemet är en del av tunnelns säkerhetsplanering och skall samordnas med riskanalyserna De alltmer detaljerade designbesluten (beträffande TM) under planeringsprocessen från feasibility study till drifttagning bör relateras till deras verkningsgrad (C/B) Men: Kunskapen om TM-åtgärders verkliga effekt är bristvara En klart definierad acceptansnivå för trafik/personsäkerheten finns inte heller alltid uppställd Bägge kunde vara föremål för nordisk forskning och samordning

40 Sammanfattning och analys 2 EU-projekt om tunnelsäkerhet Nordisk samordning ger jämnare säkerhetsstandard i nordiska tunnlar ett mer likartat gränsnitt mellan TM-system och trafikant såväl i normal drift som i nödsituationer dessa bör ge bättre trafik- och personsäkerhet SIRTAKI har utvecklat ett beslutsstödssystem för tunneloperatören sådana behövs otvivelaktigt i TMC Safetunnel har utvecklat interaktionen mellan intelligent fordon och intelligent vägsida (TMC) ger möjlighet att stoppa riskfordon eller höja beredskapen

41 NordFoU samarbetet Utvärdering av EU-projekt om tunnelsäkerhet Trafikantsäkerhet, Risk Management Billede Niels Peter Høj HOJ Consulting F&SD International HOJ Consulting

42 Indhold af temaet Temaet omhandler trafikantsikkerhed / risiko management Med risiko management forstås i det følgende: Risikoanalyser, det vil sige bestemmelse af sandsynlighed og konsekvens af uønskede hændelser Risikovurdering, det vil sige vurdering af en om risiko er tolerabel eller om man må gøre noget for at reducere risikoen

43 Temarelateret indhold af projekterne Risikostyring eller aspekter heraf er en central del af 6 af de 9 EU projekter Nøgleord til indholdet i de 6 projekter: ERS2 Harmoniseret metode og computerprogram til estimering af risiko ved transport af farligt gods gennem tunneler samt til støtte af beslutninger vedr. eventuelle restriktioner mod disse transporter DARTS Generel struktur for integreret design med hensyntagen til blandt andet trafikantsikkerhed FIT Generelle procedurer for brandsikker udformning af tunneler Safe-T Strukturering af risikovurderinger, eksempler på modeller, kriterier og foranstaltninger Uptun Integreret vurdering af røgspredning, evakuering, og tolerancegrænser for mennesker. Mulighed for afprøvning af ventilation, mm i omkostnings/ nytte betragtninger Meget detaljerede analyser, svært tilgængelig model STOA Sammenfatning af begreber indenfor risikovurdering

44 Sammenfatning af tematiske emner I de følgende sammenfattes på tværs af de ni EU projekter de foreslåede metoder, som er relateret til risk management af trafikantsikkerhed Der ses især på fem aspekter: 1. Strukturering af risikoanalysen 2. Metoder til risikoestimering 3. Fysiske modeller 4. Integrerede modeller 5. Risikovurdering

45 1. Strukturering af risikoanalysen Et flow-diagram svarende til dette danner rammen for risikoanalyser (ref. DARTS, FIT, Safe-T, Uptun, STOA) I kærnen af dette består af bestemmelse af sandsynlighed og konsekvens af alle uønskede hændelser. Her gør en lang række ingeniørmæssige modeller sig gældende hvilke baserer sig på statistik, fysiske modeller og/eller ekspertviden Acceptance Criteria Risk assessment Planning System definition Hazard identification Frequency / Probability Analysis Risk estimation Risk picture Risk analysis Consequence Analysis Risk evaluation Risk reducing measures Additional risk reducing measures Part of safety management and risk control

46 Accept Criteria EU-projekt om tunnelsäkerhet Planning System definition Hazard identification Frequency/ Probability Analysis Risk estimation Consequence Analysis Risk reducing measures Risk analysis Risk picture Risk assessment Part of safety management and risk control Risk evaluation Additional risk reducing measures

47 2. Metoder til risikoestimering Ud fra en uønsket hændelse findes kombinationer af årsagerne til denne hændelse ved hjælp af et fejltræ Den uønskede hændelse kan vælges på forskellige niveauer Detaljeringen tilpasses til de aktuelle forhold og behov Følgehændelserne af den uønskede hændelse beskrives indtil konsekvenserne er tiltag beskrevet i en ønsket detaljeringsgrad tiltag hændelsestræ Uønsket hændelse fejltræ tiltag tiltag initial hændelse konsekvenser

48 Eksempel på hændelsestræ

49 Risikoanalysemetoder EU-projekt om tunnelsäkerhet Logiske træer betegnes som metoder til kvantitativ bestemmelse af risikoen Imidlertid er de grundlæggende kun et system til at holde regnskab med oplysninger om sandsynligheder og konsekvenser: Træerne bibringer en struktur i beregningerne og en sammenhæng mellem årsager, virkninger og konsekvenser. Til bestemmelse af sandsynlighederne og konsekvenserne må der skaffes oplysninger igennem modeller der i det følgende betegnes som fysiske modeller

50 Forskellige typer sikkerhedsudstyr kan virke i kombination (synergi og det modsatte) Uafhængighed? Logiske træer forudsætter uafhængighed mellem hændelser Ofte er hændelser ikke uafhængige, hvilket kan føre til betydelige fejl

51 3. Fysiske modeller Den samlede mængde af fysiske modeller, der kan komme til anvendelse i risikoanalyser omfatter et bredt spektrum af ingeniørmæssig viden og videnskabelige modeller For temaet brand og trafikantsikkerhed blandt andet: Fysiske modeller for eksempel af antænding, brandudvikling, varmespredning, røgspredning, ventilation og spredning af giftige stoffer mm Geotekniske, bygningsstatiske og -dynamiske modeller, osv. Materialenedbrydningsmodeller som følge af brandhændelser (afskalning) Modeller af trafikanternes reaktioner og flugt i tilfælde af brand og lignende Fysiologiske modeller, der angiver bestemt dosis påvirkning på helbred/liv Statistiske modeller

52 4. Integrerede modeller Beskrivelsen af den integrerede brand-risiko model fra UPTUN er meget kompleks

53 4. Integrerede (brandrisiko-) modeller Forenklet beskrivelse: Eksponering af antalkøretøjer / personer for hvert scenarie Sandsynlighed af hvert scenarie Menneskelig reaktion Aktivering og evakuering ved brand Mass-Heat Flow (Tunnel geometri, brand udvikling, ventilation, evt. bekæmpning etc.) Personeksponering (varme, røg, gift) Tålegrænser (dødsfald, skader) Risiko billede (alle scenarier)

54 Vurderingskriterier (risiko og økonomisk betydning) Definere tunnel system inclusive safety features Identicere brand scenarier (MW og placering i tunnelen) Eksponering af antalkøretøjer / personer for hvert scenarie Sandsynlighed af hvert scenarie Menneskelig reaktion Aktivering og evakuering ved brand Mass-Heat Flow (Tunnel geometri, brand udvikling, ventilation, evt. bekæmpning etc.) Personeksponering (varme, røg, gift) Tålegrænser (dødsfald, skader) Identificere og beskrive opgraderings muligheder (omkostninger og funktion) Risiko billede (alle scenarier) Risiko vurdering / beslutning om opgradering Fortsætte risiko styring og - kontrol

55 Tunnel Brandens placering Tid (s)

56 Tid (s)

57 5. Risikovurdering Det er fremhævet i næsten alle projekterne at sikkerhed opnås ved en kombination af deterministiske præscriptive krav (for eksempel minimums udstyr i tunnelerne og ved en egentlig vurdering af den risiko, der bestemmes i en risikoanalyse I EU projekterne er der almindelig enighed om at risiko vurderes i en kombination af en øvre grænse og en afvejning af sikkerhedsforanstaltningernes virkning og omkostninger (cost benefit analyse eller lignende) De fleste steder nævnes det såkaldte ALARP princip

58 Uacceptabelt område Risikovurdering Høj risiko Risikoen kan ikke tolereres og kan selv under ekstraordinære omstændigheder ikke retfærdiggøres Risikoen kan kun tolereres, hvis risikoreduktion er umulig eller omkostningerne herfor er groft ude af proportion med de vundne forbedringer ALARP område Almindeligt acceptabelt område Negligibel risiko Risikoen kan kun tolereres, hvis omkostningerne overstiger de vundne forbedringer Ingen grund til detaljerede studier. Det må kontrolleres, at risikoen forbliver på dette niveau.

59 Option prizing pris på valgmuligheder Cost-benefit-betragtningen er anbefalet i både DARTS og FIT - i UPTUN projektet i form af den såkaldte option prizing metode Eksempel fra UPTUN vurdering af et tiltag: Forskellige bidrag til omkostninger og fordele fremgår, alt i alt fås en nettoværdi for projektet

60 Vurderingskriterier De forskellige typer risiko må nødvendigvis vægtes og konverteres til en målestok som er sammenlignelig med omkostninger I de fleste projekter (DARTS, FIT, UPTUN, Safe-T) er der brugt en monetær størrelse for vægtning af tab af menneskeliv Kvantificering af dette er dog kun angivet som eksempler Der findes dog allerede i de nordiske lande sådanne ansættelser af menneskeliv (mm) i monetære størrelser Det kan anbefales at vurdere disse tal og sammenligne dem med forskellige metoder til at ansætte størrelserne Hermed kan det fastslås / harmoniseres hvilke tal, der bør anvendes i sammenhæng med ALARP proceduren.

61 Risk Management Sammenfatning 1-6 (11) EU-projekt om tunnelsäkerhet 1. Der er identificeret en ret ensartet struktur til organisering af risikostyringen, risikoanalysen og til risikovurdering 2. Risikoanalyser struktureres generelt ved hjælp af fejl- og hændelsestræer 3. Det anbefales at vurdere om disse med fordel kunne erstattes af Bayeske net eller lignende 4. Der er anvendt en lang række forskellige fysiske modeller 5. Detaljerede modeller, der sammenknytter brandudvikling, røgspredning og evakuering for estimering af risikoen, anbefales videreudviklet 6. Disse modeller er specielt relevante for tunneler med modgående trafik og med ofte forekommende kødannelse

62 Risk Management Sammenfatning 7-11 (11) EU-projekt om tunnelsäkerhet 7. Deterministiske og præscriptive sikkerhedskrav afviger stærkt fra land til land 8. Det anbefales at sammenholde de nordiske krav for at kunne opnå en yderligere harmonisering på dette område 9. For vurdering af risikoen anvendes i de fleste tilfælde et princip svarende til ALARP princippet 10. Det bør studeres, hvorledes de øvre ALARP grænser kan fastsættes og hvilke vægtfaktorer der kan knyttes til for eksempel tab af menneskeliv 11. En harmoniseret nordisk indgangsvinkel til dette vil være nyttig

63 NordFoU samarbetet Utvärdering av EU-projekt om tunnelsäkerhet Personsikkerhet Menneskelig adferd Kristen Opstad, Ph.D Petrell F&SD International HOJ Consulting

64 Menneskelig adferd (Mänskligt beteende) Med Human response forstås som den menneskeligereaksjon i tilfelle ulykker. Menneskelige adferd i forbindelse med tunnelbranner er viten om hvordan tunnelbrukere, operatører og redningstjenesten handler i forbindelse ulykker Handlingene er avhengig av kunnskap og erfaring og den informasjonen som er tilgjengelig på stedet

65 UPTUN Menneskelig adferd I UPTUN prosjektet gjennom WP3 er det gjennomført omfattende studier og forsøk på hvordan mennesker tenker og reagerer ved ulike hendelser og ulykker. Informasjonen er samlet fra virkelige hendelser og forsøksstudier gjennomført i prosjektet. Et viktig mål har vært å finne veier til å redusere reaksjonstiden til tunnelbrukerne Virtual Fires I Virtual Fires er det utviklet en visuell simuleringsmodell beregnet for trening og opplæring av tunnel operatører samt brann og redningstjenesten. Fortsatt er det svært krevende å beregne alle effektene som inngår i en tunnelbrann og utfordringen blir stor hvis dette skal foregå i sanntid

66 Menneskelig adferd Flere studier og hendelser viser hvor vanskelig og uforutsigbar menneskelig adferd er i tilfelle kritiske hendelser Man kan ikke regne med at alle evakuerer i tilfelle brann før de selv forstår alvoret og starter evakueringen Fra virkelige hendelser, har det vist seg at reaksjonen for mange kommer for sent og det er ikke nok tid tilgjengelig til å nå nødutgangene Sikten blir først kritisk og senere kan de bli udiktiggjort av giftige gasse

67 Menneskelig adferd Viktige observasjoner i prosjektet angående tunnelbrukere er: Alarm alene fører sjelden til evakuering uten at det gis tilleggsinformasjon Det er den enkeltes subjektive egenvurderingen som er avgjørende for hvilke handlinger som utføres Panikk oppstår sjelden og kun når de frykter at de ikke er mulig å evakuere Individer har en tendens til å følge handlingsmønsteret til majoriteten I tilfelle krise, følger individer handlinger fra personer de oppfatter som pålitelige og/eller autoritære Det er en høy terskel for tunnelbrukere å ta i bruk ukjente rømningsveier Ukjente språk øker usikkerhetene

68 Menneskelig adferd EU-projekt om tunnelsäkerhet For å bedre evakueringen: Er det essensielt at brukere forstår eller blir fortalt alvoret i en mulig kritisk situasjon så tidlig som mulig Er klare instrukser/ordrer om hvordan man skal handle i tilfelle krise For selve tunnelene: Er bedre utformingene av tunnelene slik at andelen ulykker reduseres (90% av ulykkene er relatert til menneskelige feil) Unngå ekstremt lange tunneler

69 Menneskelig adferd EU-projekt om tunnelsäkerhet Viktige observasjoner tunneloperatører: I tilfelle ulykker øker belastningen enormt i forhold til normal drift og sjansene for feil øker betydelig. Å handtere krisesituasjoner krever både trening og tilstrekkelig kunnskap om situasjonen. Operatører trenger å være tilknyttet en dynamisk organisasjon som må aktiveres i tilfelle kritiske situasjoner brann og redningstjenestene: Prosjektet rapporter mangel på kunnskap om denne gruppen i tilfelle kritiske hendelser i tunneler. Betydningen av godt organisert, trenet og udannet personell anses som svært viktig

70 Menneskelig adferd - Nordisk En nøkkel til å bedre en kritisk situasjon er: Tunneloperatør har oversikt og forstår hendelsen Å oppnå relevant kommunikasjon til tunnelbrukerne slik at brukerne selv forstår alvoret og gjør de optimale beslutningene. Spesielt er dette viktig, når det er behov for å rømme tunnelen Man kan ikke stole på at brann og redningstjenesten kan redde I all planlegging av menneskelig situasjonen, hvis det har sikkerhet er det viktig å forstå hvordan mennesker handler i oppstått en kritisk situasjon kritiske situasjoner Mennesker er individer som tenker og handler rasjonelt basert på subjektive vurdering av situasjonen

71 NordFoU samarbetet Utvärdering av EU-projekt om tunnelsäkerhet Konstruktionssäkerhet Olyckslaster brand, explosion, dimensionering och spjälkning Yngve Anderberg Flight & Safety Design International AB F&SD International HOJ Consulting

72 Olyckslaster brand Kanaltunneln MW, Mont-Blanc MW, Tauern (16 tunga HGV), S:t Gotthard 22 MW Heat output INCI- PIENT Ventilation controlled GROWTH FULLY DEVELOPED DECAY Decay Flashover Time Eurekaförsöken C, kanaltunneln C

73 Olyckslaster explosion EU-projekt om tunnelsäkerhet UPTUN Olycka med transport av farligt gods Teoretiska simuleringar av en gasexplosion och en exploderande tryckbehållare med gas i vätskeform Sannolikheten liten men konsekvenserna förödande En endimensionell modellering beräknar en säker och konservativ indikation på omfattningen av explosionseffekterna Olika metoder att dämpa explosionseffekterna

74 Dimensionering av betongkonstruktioner Teknisk utrustning och krav på dess funktion för dimensionerande bränder Förslag till förbättring av tunnelsäkerhet vad avser utformning Betongkonstruktioners beteende och dimensionering som underlag till krav på strukturella säkerhetsåtgärder Spjälkningsproblematik hos betong

75 Teknisk utrustning och krav på dess funktion för dimensionerande bränder UPTUN Rekommendationer för förebyggande åtgärder Brandrök- och brandgasdetektorer (temp o giftiga gaser) Brandvisningsdetektorer (spela in brandförlopp och intern TV) Situationen för självräddning måste förbättras Kontinuerlig info om förhållandena i tunneln, tillträde till olycksplatsen, bättre info, kommunikation och träning, nå säker plats inom 5 min, god sikt och ljus vid tunnelinfarten

76 Teknisk utrustning och krav på dess funktion för dimensionerande bränder EU-projekt om tunnelsäkerhet UPTUN En sammanställning av utrustning installerad i Tjeckien, Slovakien, England, Grekland, Tyskland och Spanien med beskrivning och kostnad (varningssystem, evakuering, ventilation, ljus, utrymningsskyltar etc) Vattengardins beteende och kapacitet, sprinklersystem och vattendimmasystem. Inga generella rekommendationer. Brand- och rökfria rum med brandprovade dörrar vattentillgång och kablar intakta en viss brandtid

77 Förslag till förbättring av tunnelsäkerhet vad avser utformning av tunnel EU-projekt om tunnelsäkerhet FIT Kollisioner och farligt godstransporter Tunnelutformningens högsta prioritet, hindra kritiska händelser, begränsa skador Initiativ till bättre lagstiftning, bra geometrisk utformning, konstruktionsmaterial ej bidra till brandbelastningen och hög standard på utrustningen, kvalitet i installation och underhåll Guidelines och säkerhetsåtgärder är listade för jämförelser

78 DARTS Betongkonstruktioners beteende och dimensionering för strukturella säkerhetsåtgärder Förenklad analytisk modell för endimensionell temperaturberäkning Detaljerad specifikation av alla delar i den strukturella utformn. FIT Dimensionering av inklädnad termiska spänningar - ångtryck pga tät betong och risk för explosiv spjälkning Befintliga tunnelkonstruktioner - brandmotstånd hos konstruktion och teknisk utrustning Funktionsbaserad kontra föreskriftsbaserad dimensionering

79 UPTUN Betongkonstruktioners beteende och dimensionering för strukturella säkerhetsåtgärder Olika tunnelgeometrier, knutpunkter mellan tunnelelement Föreskrifts- eller funktionsbaserad dimensionering Nationella riktlinjer Internationell harmonisering Temperaturanalys, strukturanalys, kopplad eller integrerad termo-hydro-kemisk-mekanisk analys (Hitecosp2). Inom 15 min ska 90% av människorna ha nått en säker plats som ska vara rökfri liksom utrymningsvägarna Betongkonstruktioner skall vara minst 400 mm tjock med kalkhaltig betong i klass B30. Undertak B40.

80 Spjälkningsproblematik hos betong UPTUN (Endast explosiv spjälkning behandlas) Betongens spjälkningsproblematik på 70-talet skiljer sig från 2000-talet. Brandpåverkan ISO 834 HC-brand Högpresterande och självkompakterande betong mycket tätare och mycket mera spjälkningsbenägen och annorlunda förlopp. Nomogram Explosiv spjälkning som funktion av yttre påkänning, fuktinnehåll och betongtjocklek för betong <C60. (Meyer- Ottens 1972)

81 Spjälkningsproblematik hos betong EU-projekt om tunnelsäkerhet Högpresterande och självkompakterande betong är så tät att ångan har svårt att komma ut ur betongen Kombinationen av tre parametrar dominerar spjälkningsrisken Ångtryck i porerna Termiska spänningar Yttre last

82 Spjälkningsproblematik hos betong Endimensionell kvalitativ fördelning av temperatur(t), fukt (w) och ångtryck (p) i fuktig betong upphettad på en yta. Djup från uppvärmd yta Djup från uppvärmd yta Brandpåverkad yta Brandpåverkad yta

83 Spjälkningsproblematik hos betong Lastförutsättning Sannolikheten av explosiv spjälkning Låg Låg-medel Medelhög Hög Trafik 10-20% 20-30% 40-55% 55-65% 0% last Personbilar x 60% last Personbilar x 0% last 60% last Sannolikheten av spjälkning samt bedömda positiva och negativa influenser Person o lastbilar Person o lastbilar 0% last Lastbilar x 60% last Lastbilar x x x Betongparametrar Värde Betydelse Fuktinnehåll 4% (75% RF) -3 Max ballaststorlek 32 mm -1 Ballasttyp Granit +2 Betonghållfasthet MPa +2 Vatten/cement tal Minst Yttre last 0% +1 Yttre last 60% -2 ISO 834 brand 0% +1 RABT 30 brand 60% -2 Väggtjocklek mm ±0 Väggtjocklek 400 mm -1 Väggtjocklek 500-1

84 Spjälkningsproblematik hos betong Polypropylenfibrer Fibrer med låg smältpunkt C som bildar ett finmaskigt porsystem när betongen värms upp, val av diameter, längd och mängd fiber beror på betongens täthet och yttre belastning (d=0.018 mm, l= 12 mm, 1-2 kg/m 3 ) - 1 kg ppf =300 x10 6 fibrer och kostar SEK/kg

85 Sammanfattning EU-projekt om tunnelsäkerhet Dimensionerande brandförlopp (Olika HC-bränder) Betongen måste skyddas mot explosiv spjälkning Internationell harmonisering efterlyses Temperatur- och strukturanalys elementtjocklek 400 mm Säkra dörrar och rökfria utrymningsvägar till brand- och rökfria rum Detektorer och teknisk utrustning samt kablar hög standard och motstå en viss brandtid Vattengardin, sprinklersystem och vattendimmasystem. Inga generella rekommendationer

86 NordFoU samarbetet Utvärdering av EU-projekt om tunnelsäkerhet Drift Billede Kristian Appel Traficon Ab F&SD International HOJ Consulting

87 Temats innehåll Temat är drift av tunnlar Tre aspekter är föremål för analysen: a. Trafikövervakning / -styrning, dvs trafik management (TMC = TCC + TIC = VTS) b. Utbildning, övning, samverkan c. TMS dvs. Tunnel Management Systems F&SD International HOJ Consulting

88 ERS2 DARTS Temarelaterat innehåll i projekten Virtual Fires Safetunnel Sirtaki FIT Safe-T Uptun STOA TM ingår som element i alla de 9 EU projekten Nyckelord till innehållet i projekten: Gruppering av farligt gods. DSM modellen beaktar olägenheter i omgivande nät. Eskortering, fordonsövervakning, fordonskontroller. Beredskapsplaner. Alltfler tunnlar resurser för drift bör säkerställas. Riskanalyser. Simuleringsverktyg för brand och räddningstjänst. Realtidsupplevelse av brandförlopp. Tillsvidare begränsat användbar. Interaktion mellan det intelligenta fordonet och den intelligenta vägsidan. Stoppa fordon, informera förare, höja beredskap om t.ex. fordon är överhettat. Modulärt beslutstödssystem för TMC. Kortare responstid. Mindre stress. Best practises för att undvika bränder / minimera konskvenser av bränder. Tunga fordon brinner oftare och med större påföljder. Vägledning för funktionskrav, drift, underhåll, evakuering. Mänskliga aspekten. Självräddning, detektion, övervakning & styrning betonas. Mänskliga beteendet. Nätverk för resultatspridning, utbildning och socio-ekonomisk påverkan. Rekommendationer: fordonsavstånd, tunga transporter, gasdrivna fordon mm F&SD International HOJ Consulting

89 Sammanfattning och analys Drift: a) Trafik management 1 Trafik management: Det dagliga operativa arbetet i trafikledningscentralen (TMC) och också på fältet; både trafikövervakning/styrning (TCC) och trafikaninformation (TIC) Transport av farligt gods centralt tema i många av projekten Restriktioner utgångspunkt för TM (ERS2) Bred enighet: tunga och farliga transporter det svåraste problemet Högre frekvens, värre följder, orsaken ofta överhettade motorer och bromsar Övervakning av transporter, fordonsavstånd och hastighet, omkörningsförbud, eskortering Förbud mot vätgasdrivna fordon? (STOA)

90 Sammanfattning och analys Drift: a) Trafik management 2 Förebyggande och hantering av incidenter och olyckor beslutsstöd för operatören i TMC (SIRTAKI) viktigare ju fler tunnlar man har ansvar för kortare handläggningstid, mindre stress, färre misstag integrerat användargränsnitt: övervakning, beslutsstöd, styrning, information självräddning, fordons- och godskontroll, övervakning, information, styrnng (UPTUN)

91 Sammanfattning och analys Drift: a) Trafik management 3 SAFETUNNEL: förena det intelligenta fordonet med den intelligenta vägsidan ; ITS Fordonssensorer kan detektera t.ex. överhettade motorer eller bromsar Informationen kan förmedlas on-line till TMC TMC kan hindra fordonet att köra in i tunneln: stänga tunneln, informera föraren mm. TMC kan höja beredskapen om fordonet har nått tunneln TM-systemet kan kan ge fordonsvisa anvisningar om hastighet, fordonsavstånd etc. Tunga fordon i fokus då det gäller tunnelsäkerhet ITS kommer först inom kommersiell transport bra

92 Sammanfattning och analys Drift: b) Utbildning, skolning, samverkan Inget prioritetsområde i projekten Virtual fires FIT Simuleringsverktyg för brandförlopp och brandbekämpning Kan bli ett nyttigt övningsverktyg, om flera användare kan delta interaktivt i simuleringen best practices för förebyggande säkerhetsarbete och utbildning vägledning för upplärning av involverade aktörer

93 Sammanfattning och analys EU-projekt om tunnelsäkerhet Drift: c) TMS (Tunnel Man. Systems) Safe-T Introducerar begreppet Tunnel Safety Manangement System Minimera förarfel, styra evakuering, upplärning av personal, vägledning för drift och underhåll UPTUN Iterativ 12-stegs modell för uppgradering av tunnel & säkerhet DARTS Ökande antal tunnlar -> stora krav på underhålls- & driftresurser TM-system kräver uppdatering med 5-10 års intervaller Tillämpa 12-stegsmodellen: uppgradera nedgradera optimera (?)