NVF-seminar om sikkerhet i vegtunneler

Transkript

1 Risikoanalyseverktøy NVF-seminar om sikkerhet i vegtunneler Stockholm 21/102010

2 Norge er et tunnel land I forhold til størrelsen av landet og antallet innbygger er Norge et tunnel land Spesiell topografi Bosetting langs en bratt kyst og alltid en i familien på andre siden av fjellet eller i neste dal Værhardt klima Lange fjorder og mange øyer med bosetting Trygg og grei forbindelse

3 Norge er et tunnel land Mange tunneler med ulike formål Vegtunneler (960) Jernbanetunneler / T-bane (780) Vannforsyning/ avløp Vannkraft Lagringshaller Militære Parkeringsanlegg

4 Vertikalkurvatur (2) kuf stig = A*e B*(S-C)

5

6 Tunneler fordelt på lengdegrupper 50,0 % 45,0 % 40,0 % 35,0 % 30,0 % 25,0 % 20,0 % 15,0 % 10,0 % 5,0 % 0,0 % Under 100m m m m Over 3000m Lengdeklassegruppe/ Length 2003

7 Antall ÅDT og Lengde Under Over Under 100m m m m Over 3000m Lengdeklasse

8

9

10 Tunnel og trafikksikkerhet Tunnelen er et element i en veglinje Generelt er tunnelen et trafikksikkert element Lavere risiko enn veg i dagen for ordinære trafikkulykker Kastastrofepotensialet gjør tunneler spesielle

11 Tunnel og trafikksikkerhet Hvorfor gjøre risikoanalyser? Generell og viktig del av trafikksikkerhetsarbeidet i Statens vegvesen Internasjonale avtaler forplikter oss til å gjøre risikoanalyser. (EU-direktive 2004/54/EC TERN vegnettet) (Tunnelsikkerhetsforskriften for alle riks og fylkesveger)

12 Tunnel og trafikksikkerhet Kan ikke gjøre detaljerte risikoanalyser i hver enkelt tunnel Må gjøre det etter et ensartet mønster / prosedyre En metode, som representer en best practce for analyser som kan anvendes på alle tuneller i ulike land er nødvendig

13 Risikomodell (1) En matematisk modell som på bakgrunn av karakteristika ved tunnelen kan beregne risiko på en objektiv og ensartet måte. Og som kan tilpasses til eventuelle særtrekk i ulike land, men likevel framstå objektiv.

14 Risikomodell (2) Norge har siden 1990 hatt en slik modell TUSI (oppgradert i 2002) Behov for fornyelse, forbedring og internasjonalisering Moderne vegtunneler Etatsprogram i Statens Vegvesen Samarbeid mellom ASTRA og SVV Dansk/Sveitsisk konsulentfirma (HOJ consulting og Matrisk) RiskNow TRANSIT BETA versjon juli 2010

15 Risikomodell (3) Litt generelt om hva som påvirker risiko Hva vet vi om risikoelementer i Norske tunneler Sammenhenger mellom geometri /ulike elementer i norske tunneler Risikomodellens virkemåte Eksempler på datainnmating og resultater

16 Faktorer som påvirker skade og ulykkestall Trafikkmengde En eller tovegs trafikk Horisontalkurvatur Vertikalkurvatur Tverrsnitt Kjørefart Antall felt, Feltbredde Lengde Posisjon (tunnel sone) Tungbilandel Belysning Vegoppmerking Fartsgrense Forbikjøringsforbud Fletting FLERE??

17 Risiko i tunnel - sammenheng med geometri Tunnel-sone Horisontalkurvatur (Radier og overgangskurver) Vertikalkurvatur (Stigning og fall)

18 Tunnelsoner (1) 3 soner inne i tunnelen 1 sone utenfor munningen Tovegs trafikk Sone 1 Sone 2 Sone 3 Midtsone /Sone 4 Sone3 Sone2 Sone 1 50 m 50 m 100 m L-2X(50+100) 100 m 50 m 50 m Hadde antagelig vært av interesse å skille ulykker på trafikkretninger Envegs trafikk Sone 1 Sone 2 Sone 3 Midtsone /Sone 4 50 m 50 m 100 m L-(50+100)

19 Tunnelsoner (2) Betydelig lavere frekvens innover i tunnelen Engebretsen og Amundsen 2008 Amundsen og Raanes 1997 Uf (ul/mill kjtkm) i ulike soner 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, Sone 1 Sone 2 Sone 3 Midtsone Sone3 Sone2 Sone 1 Sone 4 50 m 50 m 100 m 100 m 50 m 50 m

20 Tunnelsoner (3) Lange tunneler har lavere risiko en korte Engebretsen og Amundsen ,30 0,25 Etløpstunneler Tunnel Tunnel + sone 1 0,30 0,25 Undersjøiske tunneler Tunnel Tunnel + sone 1 0,20 0,20 0,15 0,15 0,10 0,10 0,05 0,05 0,00 Under 100m m m m Over 3000m 0,00 Under 100m m m m Over 3000m 0,30 0,25 Toløpstunneler by Tunnel Tunnel + sone 1 0,30 0,25 toløpstunneler land Tunnel Tunnel + sone 1 0,20 0,20 0,15 0,15 0,10 0,10 0,05 0,05 0,00 Under 100m m m m Over 3000m 0,00 Under 100m m m m Over 3000m

21 Tunnelsoner (4) Alvorligheten er noe høyere innover i tunnelen 0,25 Drepte og hardt skadde pr ulykke i ulike soner 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Sone 1 Sone 2 Sone 3 Sone 4 Totalt Veg i dagen Engebretsen og Amundsen

22 Vertikalkurvatur (1) Stigning og fall påvirker skade-og ulykkestall med ulike mekanismer Undersøkelser både i åpent land og tunnel viser dette Ulike verdier men i størrelse 10% økning pr 1% økt stigning Større risikoøkning nedover enn oppover Fart påvirker skader og ulykker Friksjonen påvirkes av stigning/fall Lengden av stigningen spiller en rolle d Uf=e A*dS Benyttes av flere kilder med ulik A-verdi

23 Vertikalkurvatur TUSI (2) Korreksjonsfaktor for Uf ved stigning 3 2,5 2 1,5 1 0, Stigning i % Ingen korreksjon dersom S<=2% Ved 4 % stigning multipliseres Uf flat med 1,25 kuf stig = A*e B*(S-C)

24 Horisontalkurvatur (1) På samme måte som vertikalkurvatur påvirker horisontalkurvaturen skade og ulykkestallene. Jo krappere kurver jo høyere risiko Men igjen vil fartstilpassning sørge for at verdiene ikke stiger uendelig Klotoider -Alle punkt har en unik radius Radiusklasser Kurvklasse: Radius i 0 >600m <150

25 Horisontalkurvatur (2) Sammenveiing av resultater fra mange undersøkelser (TUSI) Korrekjsonsfaktor for Uf ved radier 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Kurvaturklasse TUSI Kurvklasse: Radius i 0 >600m <150 kuf kurv = A*e B*radiusklasse

26 Horisontalkurvatur (3) Korrekjsonsfaktor for Uf ved radier 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Kurvaturklasse TUSI Engebretsen 2008 Kurvklasse: Radius i 0 >600m <150 kuf kurv = A*e B*radiusklasse

27 Om modellens virkemåte Utviklet i et samarbeid mellom : HOJ-consulting MATRISK RiskNow TRANSIT Tunnel Risk ANalysis on a Segmental basis by using Influebce diagram Technique

28 Modellens virkemåte (1) Ikke behandle tunnelen som et hele, men dele tunnelen opp i ensartede elementer eller dellengder (generisk oppbygging) Hver del er unik, men kan sammenliknes med andre like deler som finnes i andre tunneler Bestemme normale ulykkes/ skadetall for et gjennomsnittt av tunnel-segnemter med den aktuelle geometri Statistiske analyser av sammenhenger mellom risiko/skader og geometriske egenskaper ved det enkelte segmentet Bayesisk nettverk. Fleksibel

29 MATRISK Generell tilnærming homogene seksjoner-generisk modell

30 System representation of the tunnel Four different Networks are established by using the conditional independence of the networks Hazard model for accidents Hazard model for fires Consequence model for accidents Consequence model for fire

31 Sammenhengene i modellene er basert på norsk og sveitsiske data

32 Modellene er også basert på annat datamateriale DARTS. 2004a The reports (CD Rom) CUR Gouda, Netherland. DARTS. 2004b The comprehensive decision tool CUR Gouda, Netherland. DARTS. 2004c Integrated design examples CUR Gouda, Netherland. FIT European Thematic Network on Fire in Tunnels. Haack, A Introduction to the EUREKA EU 499 Firetun project International Congress on Fires in Tunnels, Borås, Sweden. Hauer, E Road Grade and Safety, Review of literature for the Interactive Highway Safety Design Model. Department of Civil Engineering, University of Toronto, Toronto, Canada. Lingelser, S Pannes, accidents et incendies dans les tunnels routiers français [Breakdowns, accidents and fires in French road tunnels]. Centre d'etudes des Tunnels (CETU), Bron Cedex, France PIARC Fire and Smoke Control in Road Tunnels Committee on Road Tunnels C5. UPTUN Major European RTD-project on cost effective, sustainable and innovative upgrading methods for fire safety in existing tunnels. OECD Road safety principles and models: review of descriptive, predictive, risk and accident consequence models.

33 MATRISK General approach risk models

34 Eksempler benyttede modeller (2) Radius / speed limit / gradient accident rates

35 Vertikalkurvatur TUSI (2) Korreksjonsfaktor for Uf ved stigning 3 2,5 2 1,5 1 0, Stigning i % Ingen korreksjon dersom S<=2% Ved 4 % stigning multipliseres Uf flat med 1,25 kuf stig = A*e B*(S-C)

36 Modellens virkemåte I utgangspunktet en Excel applikasjon Enkel å håndtere Lett å kjøre Alt blir ikke helt slik man tenker Jobber videre med tilpassinger/justeringer Noen praktiske eksempler

37 TRANSIT Eksempel datainnmating (1) Zone Start Point End Point Seg. length [.] [m] [m] [m] segment 0 Zone segment 1 Zone segment 2 Zone segment 3 Zone segment 4 Zone segment 5 Zone segment 6 Zone segment 7 Zone segment 8 Zone segment 9 Zone Traffic volume Type TVC HGV Speed limit Lanes Lane width Gradient [Veh./d] [-] [% of AADT] [km/h] [#] [m] [%] considered dir. considered dir A ,50 0, A ,50 0, A ,50 0, A ,50 0, A ,50 0, A ,50 0, A ,50 0, A ,50 0, A ,50 0, A ,50 0,00

38 TRANSIT Eksempel datainnmating (2) Horisontalradius Tovegstrafikk Belysning Nødtelefon

39 Rate [1/( mio. veh. km)] Rate [1/( mio. veh. km)] TRANSIT Eksempel på resultater (1) Accident rate per million vehicle km; T-A Accident rate Acceptable accident rate 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0, Tunnel length [m] Figure 1: Accident rate per segment and million vehicle km. Fatality rate per million vehicle km due to accidents; T-A 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0, Figure 2: Fatality rate per segment and million vehicle km. Tunnel length [m]

40 TRANSIT Eksempel på resultater (2)

41 TRANSIT Eksempel på resultater (3) 3 : Injury rate per segment and million vehicle km. 4 : Fire rate per segment and million vehicle km 5 : Annual expected number of accidents per tunnel segment. 6 : Annual expected number of fatalities per tunnel segment. 7 : Annual expected number of injuries per tunnel segment. 8 : Annual expected number of fires per tunnel segment. 9 : Annual expected number of fatalities due to fires per tunnel segment. 10 : Annual expected number of injuries due to fires per tunnel segment. 11 : Annual expected number of fatalities per tunnel segment. 12 : Annual expected number of injuries per tunnel segment. 13 : Accident rate per million vehicle km in the different tunnel segments.

42 Accident rate [1/( mio. veh. km)] TRANSIT Eksempel på resultater (3) Accident rate per million vehicle km in the different tunnel segments. 1,20000 Accident Rate 1, , , , , ,00000 Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Engebretsen og Amundsen 2008 Amundsen og Raanes 1997 Uf (ul/mill kjtkm) i ulike soner sone 1 sone 2 sone 3 sone 4 TRANSIT 1,04 0,9 0,7 0,3 3,5 3,0 2,3 1,0 TUSI 97 0,3 0,24 0,16 0,1 3,0 2,4 1,6 1,0 TUSI 08 0,26 0,24 0,19 0,09 2,9 2,7 2,1 1,0 Sone 1 Sone 2 Sone 3 Midtsone Sone3 Sone2 Sone 1 Sone 4 50 m 50 m 100 m 100 m 50 m 50 m

43 TRANSIT Videre prosess Ferdig med utviklingsarbeid Kalibrering og tilpassing Gjennomgang av resultater Utprøving i Norge Nordiske land er interssse i egen tilpassing (Sverige Finland,Island)

44 Takk for oppmerksomheten Spørsmål eller kommentarer

45 Endring i ulykker /skader % Potensmodellen skadd etter - fart etter skadd før - fart før N Virkningsmekanismen er sammenhengen mellom fart og skader/ulykker Power-modellen 100,0 Alle ulykker Drepte Lett skadde 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0-20,0-15,0-10,0-5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0-20,0-40,0-60,0 Endring i fart %

46 Antall ÅDT og bredde Under Over ,0 4,1-5,0 5,1-6,0 6,1-8,0 8,1-10,0 Over 10 Uoppgitt

47 Antall ÅDT og høyde Under Over ,1-3,5 3,6-4,0 4,1-4,2 4,3-4,6 Over 4,6 Høydegruppe

48 MATRISK Eksempler benyttede modeller (3)