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Research unit
FEDRO RBT
Project number
ASTRA2010/028
Project title
Further development of a best practice methodology for risk assessment in roadway tunnels

Texts for this project

 GermanFrenchItalianEnglish
Key words
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Short description
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Project description
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Expected findings/ usefulness, beneficiaries
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Methods
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Special tools and infrastructure
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Overview of research activities
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Project aims
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Research agenda
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Transfer and application
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Berichtsnummer
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Literature
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Inserted texts


CategoryText
Key words
(German)
Tunnel, Risikoermittlung, Bayes’sche Netze, Excel©-basiertes Werkzeug,
probabilistische Modellierung
Key words
(English)
Tunnel, Risk analysis, Bayesian Networks, Excel©-based tool,
probabilistic modeling.
Short description
(German)

Im Rahmen der Durchführung des Projektes AGB 2009/001 wurde eine Methode zur Risikomodellierung für Strassentunnelanlagen entwickelt. Basierend auf der Methodik wurde ein MS-Excel© basiertes Softwaretool mit dem Namen TRANSIT für die Risikoermittlung bei Strassentunneln zur Verfügung gestellt, das es Bauherren ermöglicht auf einfache Weise die Kosteneffizienz verschiedener risikoreduzierender Massnahmen zu beurteilen und miteinander zu vergleichen. Während der Entwicklung dieser Methodik wurde bewusst das in Wissenschaft und Anwendung vorhandene Wissen verwendet. Für eine weitere Anpassung der Methodik an die Bedürfnisse der Strassenverwaltungen wurde eine Reihe von nötigen Erweiterungen identifiziert, welche nun in diesem Folgeprojekt bearbeitet werden sollen.

Im Rahmen der durzuführenden Erweiterung soll die Repräsentation des Unfallgeschehens im Portalbereich durch die Methode verbessert werden. Des Weiteren wird untersucht wie die Effizienz zusätzlicher risikoreduzierender Massnahmen berücksichtigt werden kann und eine differenzierte Berücksichtigung der tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeit soll ermöglicht werden. Die Methode wird zusätzlich mit einem Modul zur Risikoanalyse im Zusammenhang mit dem Transport gefährlicher Güter erweitert und die Aspekte der Tunnelventilation werden repräsentiert.

Das Projekt wird gemeinschaftlich von ASTRA und der norwegischen Strassenverwaltung getragen werden.

Short description
(English)

The Project AGB 2009/001 included the development of a methodology for risk analysis in roadway tunnel and the implementation of the method into a MS-Excel© based software tool with the name TRANSIT. TRANSIT facilitates the assessment of risks and in particular of the efficiency of risk reducing measures. During the development of the methodology it was focused on the consolidation of already existing knowledge. However, to further develop the methodology but also TRANSIT it is necessary to research further particular aspects that appear relevant for the daily work of the road authorities.

For the further development of the methodology several aspects have been identified. The aspects are related to the modification of the modeling of the tunnel portal accident frequency, the modeling of further means of risk reduction, the modeling of actual speed and the speed variability, the inclusion of risk assessments concerning transport of dangerous goods and the development of a module for the consideration of tunnel ventilation.

 

The financial founding for the proposed project should be provided jointly by the Norwegian Road Administration and FEDRO (ASTRA).
Project description
(German)

Gemäss der Richtlinie 2004/54/EC des Europäischen Parlaments sollen alle Mitgliederstaaten auf nationaler Ebene über‚ detaillierte und klar definierte Methoden‘ zur Risikoanalyse in Strassentunneln verfügen und die Kommission über diese Methoden informieren. Die Methoden sollen der verfügbaren‚ Besten Praxis‘ entsprechen und mittelfristig eventuell zu einer einheitlichen, europaweit gültigen Methodik zusammengeführt werden.

 

Das Forschungsprojekt AGB 2009/001 wurde als Gemeinschaftsprojekt des ASTRA und der norwegischen Strassenverwaltung initiiert um mittelfristig eine ‚Beste Praxis‘ Methode für die Risikoanalyse von Strassentunneln zur Verfügung zu haben. Ein wichtiges Ergebnis des Projekts war, neben der Bereitstellung der Methodik, die Etablierung einer sog. Benutzergruppe bestehend aus den beiden Auftraggebern (ASTRA und NPRA) und den Auftragnehmern (Matrisk GmbH und HOJ Consulting). Die Benutzergruppe regelt u.a. den fachlichen Unterhalt und Weiterentwicklung der Methode. Die Benutzergruppe identifizierte demnach die Notwendigkeit für das vorliegende Folgeprojekt welches die folgenden Aktivitäten beinhaltet:

 

1)      Modellierung der Unfallraten in den Tunnelportalen mit besonderer Berücksichtigung der Lichtverhältnisse

Ziel ist es die Modellierung der Unfallraten in den Bereichen der Tunnelportale zu verfeinern und somit das Risiko in diesen Abschnitten besser und realitätsnaher abzubilden. Die Detaillierung eruiert die Bedeutung der Lichtverhältnisse in Ein- und Ausfahrzonen und in Tunnelinneren unter Berücksichtigung der Fahrtrichtung. Statistische Daten die zu Verfügung stehen und Expertise über Tunnelbeleuchtung dienen als Grundlage für die Modellierung.

 

2)      Berücksichtigung weiterer typischer risikoreduzierender Maßnahmen im Modell

Gängige risikoreduzierende Massnahmen sollen explizit in TRANSIT berücksichtigt werden und somit die Beurteilung von deren Massnahmeneffizienz ermöglichen. Beispiel für risikoreduzierende Massnahmen sind verschiedene Ausführungen der Fahrbahnmarkierung, das Vorhandensein von Nottelefonen oder anderer Kommunikationsmittel, variable Verkehrssignale, variable Geschwindigkeitsbegrenzung, etc.

 

3)      Modellierung der tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeit

In der aktuellen Version von TRANSIT wird die beschilderte Geschwindigkeitsbegrenzung als Indikator berücksichtigt. Das Ziel ist nun das Verhältnis zwischen beschilderte Geschwindigkeitsbegrenzung und tatsächlich gefahrener Geschwindigkeit darzustellen, d.h. basierend auf der beschilderten Geschwindigkeit und anderen Indikatoren sollte die Wahrscheinlichkeitsverteilung der tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeit berücksichtigt werden können.

 

4)      Modul für die Risikoanalyse im Zusammenhang mit dem Transport gefährlicher Güter

Ziel ist es hier ein Modul zur vereinfachten Risikoanalyse im Zusammenhang mit dem Transport gefährlicher Güter zu entwickeln. Das zu entwickelnde Modul soll sehr detaillierte Methoden wie sie zum Beispiel von OECD/PIARC entwickelt wurden nicht ersetzen. Es ist vielmehr gedacht das das zu entwickelnd Modul die vereinfachten Methoden die schon bei der Risikoanalyse von Einzelobjekten Anwendung finden in Transit zu implementieren.

 

5)      Entwicklung eines Moduls zur Berücksichtigung der Tunnellüftung

Die Tunnellüftung hat einen entscheidenden Einfluss auf die Konsequenzen schwerer Unfälle mit Brandfolge. Im zu entwickelnden Modul wird der Einfluss verschiedener gängiger Lüftungsmethoden basierend auf die Einschätzung von Experten auf das Risiko explizit berücksichtigt.

 

Die Kosten des vorliegenden Forschungsprojektes werden von der Benutzergruppe gemeinschaftlich getragen. Die Kosten teilen sich wie folgt:

ASTRA:                                                                 18‘000 SFr

Norwegischen Strassenverwaltung NPRA:                 40‘000 SFr

Matrisk GmbH und HOJ Consulting:             6’257 SFr
Expected findings/ usefulness, beneficiaries
(German)

Das vorliegende Forschungsprojekt hat die Entwicklung einer ‚Beste Praxis‘ Methode für die Risikoanalyse von Strassentunneln zum Ziel. Die ‚Beste Praxis‘ Methode ist prinzipiell anwendbar für europäische Strassentunnel, wird aber insbesondere auf Tunneltypen, welche in der Schweiz und in Norwegen von Bedeutung sind, zugeschnitten sein.

Mit der Methode bzw. dem entwickelten Softwaretool können Bauherren auf einfache Weise die Kosteneffizienz verschiedener risikoreduzierender Massnahmen beurteilen und miteinander vergleichen
Methods
(German)
Grundlagen für das Projekt bieten die Studien [1] – [8] und die Expertise des Forschungsteams im Bereich der probabilistischen Modellierung und Tunnelrisikoanalyse. Zusätzlich werden Daten von den norwegischen und schweizerischen Strassenverwaltungen zur Verfügung gestellt, die bei der Entwicklung des Risikomodells berücksichtigt werden.
Special tools and infrastructure
(German)
Keine.
Overview of research activities
(German)

Die methodischen Grundlagen für die Gefahrenanalyse und die Risikoermittlung im Strassenbereich wurden im Projekt AGB2002/020 [1] erarbeitet. Im Projekt AGB1/102 [2] wurden diese Ergebnisse weiterverfolgt und eine Methodik zur einheitlichen Bewertung von Risiken im Strassensystem wurde entwickelt. Diese Ergebnisse bilden die Voraussetzung für einen effizienten, transparenten und kommunizierbaren Umgang mit Risiken und ermöglicht es, dass unterschiedliche Risiken über die verschiedenen Sicherheitsbereiche einheitlich und aggregierbar ermitteln und bewerten lassen.

Gemäss der Richtlinie 2004/54/EC des Europäischen Parlaments wird verlangt für bestimmte Fälle eine Risikoanalyse für Strassentunnel durchzuführen. Zurzeit existiert keine einheitliche Methodik Tunnelrisiken zu ermitteln. Analysen folgen unterschiedlichen methodischen Grundlagen und der Detailierungsgrad ist sehr uneinheitlich - von sehr groben Abschätzungen bis zu detaillierten und komplexen Analysen. Eine Reihe von europäischen Forschungsvorhaben zum Thema Tunnelrisikomodellierung wurde seit dem Jahr 2000 durchgeführt, unter anderen UPTUN, DARTS, FIT und SAFE-T, [4] – [7]. Die Erkenntnissen dieser und anderer Projekte bilden die Grundlage für die Entwicklung einer einheitlichen ‚Besten Praxis‘ Tunnelrisikobewertungsmethode.

Durch die Zusammensetzung des Projektteams, namentlich der Firma MATRISK GmbH und der Firma HOJ Consulting GmbH ist sichergestellt, dass die zu Entwickelte Methode dem Stand der Technik im Bereich Strassentunnelrisikomodellierung repräsentiert den kürzlich innerhalb AGB1 entwickelten Kriterien der einheitlichen Risikobewertung genügt
Project aims
(German)
Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Weiterentwicklung einer ‚Besten Praxis‘ Methode zur Risikomodellierung für Strassentunnelanlagen. Die ursprüngliche Methode wurde im Rahmen des Forschungsprojektes ASTRA2009/001 entwickelt und repräsentiert den aktuellen Stand der Technik im Bereich der Verkehrstechnik, insbesondere im Bereich der Modellierung des Unfallgeschehens, der Modellierung von Folgeereignissen und von Konsequenzen in Strassentunneln. Die durchzuführenden Erweiterungen haben zum Ziel die Behandlung von weiteren innerhalb der Strassenverwaltungen häufig auftretenden Fragestellungen auf Grundlage der Methode zu ermöglichen
Project aims
(English)
The main objective of this research project is the further development of a ‘best practice’ method for road tunnel risk assessment. The original method have been developed within the project AGB 2009/001 and represents the current state of the art in the field of risk based decision making and in the field of traffic engineering, especially in the field of modeling accident frequency and the consequences in road tunnels. The planned extension will facilitate the treatment offurther  typical risk management problems within the national road authorities based the method.
Research agenda
(German)

In den folgenden Abschnitten werden die vorgesehenen Arbeiten und die erwarteten Ergebnisse beschrieben. Die Studie gliedert sich in drei Phasen. Sie stellen gleichzeitig die Meilensteine des Projektes dar.

1)            Modellierung der Unfallraten in den Tunnelportalen mit besonderer Berücksichtigung der      Lichtverhältnisse
(KW 50 2010 – KW 52 2010)

2)            Berücksichtigung weiterer typischer risikoreduzierender Maßnahmen im Modell
(KW 50 2010 – KW 52 2010)

3)            Modellierung der tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeit
(KW 50 2010 – KW 52 2010)

4)            Modul für die Risikoanalyse im Zusammenhang mit dem Transport gefährlicher Güter
(KW 50 2010 – KW 52 2010)

5)            Entwicklung eines Moduls zur Berücksichtigung der Tunnellüftung
(KW 50 2010 – KW 52 2010
Transfer and application
(German)
Das Werkzeug zur Risikoermittlung soll einfach in der Handhabung sein. Die probabilistische Modellierung erfolgt über Bayes’sche Netze, die mit Excel© verknüpft werden. Dies ermöglicht es, ohne speziellen Kenntnisse der probabilistischen Modellierung, Risikoanalysen für Strassentunnel durchzuführen. Die Ergebnisse der mit diesem Werkzeug durchgeführten Risikoanalysen genügen den in [2] entwickelten Kriterien zur einheitlichen Risikobewertung.
Berichtsnummer
(German)
1351
Literature
(German)
Schubert, M., Köhler, J., Hoj, N.-P., Faber, M.H. (2010): Entwicklung einer Methode zur Risikomodellierung für Strassentunnelanlagen. Technischer Bericht ASTRA 2009/001. In der Fertigstellung.

Schubert, M., Faber, M.H. (2007): Beurteilung von Risiken und Kriterien zur Festlegung akzeptierter Risiken in Folge aussergewöhnlicher Einwirkungen bei Kunstbauten, Entwurfsversion 15.02.2008, Bundesamt für Strassenwesen ASTRA, 306.

Faber, M.H., Köhler, J. Schubert, M., Sabiote, E., Fermaud, C., Scheiwiller A., (2007): Methodik zur einheitlichen Risikobeurteilung, Entwurfsversion 10.01.2008, Bundesamt für Strassenwesen ASTRA.

Schubert, M., Faber, M.H. (2009): Excel© basiertes Werkzeug zur Risikoermittlung bei Steinschlaggalerien, ASTRA Projekt AGB2008/003.

UPTUN - a major European RTD-project on cost effective, sustainable and innovative Upgrading methods for fire safety in existing TUNnels. www.uptun.net 

SafeT - a "Safety in Tunnels" Thematic Network on development of European guidelines for upgrading tunnel safety. http ://safetunnel.telecom.tno.nl (Link nicht mehr aktiv)

DARTS - Durable and Reliable Tunnel Structures. www.dartsproject.net  

FIT - a European Thematic Network on Fire in Tunnels. http ://www. etnfit.net (Link nicht mehr aktiv)