dc.contributor.author | Ntzeremes, Panagiotis![]() |
en |
dc.contributor.author | Ντζερεμές, Παναγιώτης![]() |
el |
dc.date.accessioned | 2020-07-23T10:27:14Z | |
dc.date.issued | 2020-07-23 | |
dc.identifier.uri | https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50944 | |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18642 | |
dc.description.abstract | Road transport is at the heart of critical development challenges for both modern economies and societies. Therefore, it should guarantee a high level of safety to the public. With a view to enhance road network’s safety, it is crucial to focus primarily on its critical infrastructures, one part of which is tunnels. Tunnels are the most sophisticated elements of the road infrastructure. Tunnels are regarded as complex socio-technical systems. Although tunnels benefit the operation of road networks, their use involves the risk that a potential dysfunction of a tunnel can cause serious dysfunction on the broader road network due to its interdependencies. This dysfunction can be particularly extensive in case of a fire accident. Fire is the foremost critical event for road tunnels’ safety. The severity of tunnel fires is related to some special attributes of these infrastructures. Fire safety of tunnels concerned intensely the public opinion after the disastrous trans-Alpine accidents in Europe in the late 90s. Therefore, risk assessment was officially introduced for ensuring tunnels’ level of safety. Despite the significant progress, it is disputable whether just applying any risk assessment method is capable of ensuring preparedness against a fire accident. The review emerges the fact that important parameters for the safe operation of the tunnel system have significant uncertainty. Although these parameters play a key role in tunnel performance, current methods act on a deterministic approach ignoring thus their embedded uncertainties. Faced with these uncertainties, safety analysts make assumptions adopting a “mean” value or a “worst case” scenario. But, the variation to reality because of these assumptions can create serious fallacies regarding the estimated level of tunnel safety. Placed next to the potential risks due to the aforementioned deficiencies, the review indicates another important issue. Although the choice of additional to standard safety measures involves multiple criteria and a ranking of alternatives, current methods lack in dealing with and thus they pose challenges to risk assessment. Therefore, it is imperative to develop more robust risk assessment methods in order to deal with the impact of uncertainty on the tunnel fire safety, which current methods exhibit lack in dealing with. This thesis presents a novel quantitative risk assessment method, named SIREN, aiming at enhancing road tunnels’ operational risk assessment regarding fire accidents. The stochastic-based approach of SIREN mitigates the fallacies arising from the traditional deterministic methods. The structure of the method is as follows. Initially, examining tunnel system’s parameters, the ones that should be treated as stochastic are identified. Subsequently, considering one-dimensional analysis for both estimating tunnel airflows and trapped-users’ evacuation, the potential losses are estimated. Finally, by accumulating the results deriving from the Monte Carlo Simulation, the distribution of the trapped-users losses occurs, illustrating the system’s level of safety. The SIREN method is illustrated through the case of an urban underground road tunnel during rush hour. The outcome highlights a significant proportion of scenarios that exceed the number of losses estimated by the traditional methods. Furthermore, the proposed method offers the possibility of examining the parameters’ criticality, which assists safety analysts in choosing additional safety measures, if needed. In this way, the tunnel’s level of safety is increased to as low as reasonable practicable. Furthermore, this thesis proposes also the EVADE method in order to support the decision-making process towards the selection of fire safety measures for road tunnels. This method provides a systematic decision process through the use of particular and consistent decision criteria, together with considerations of alternative safety measures which are based on the stated subjective preferences of the decision-maker. It can be applied in addition to SIREN or independently. The method incorporates diverse stakeholders’ views while it introduces a list of the most significant criteria that are valuable to judge the appropriateness of selected measures. The relative importance amongst the decision criteria is calculated through the Analytic Hierarchy Process, based on the expert opinion. Meanwhile, by applying the Monte Carlo simulation, the ranking of alternatives is considered reliable since it includes potential uncertainty related to the pairwise comparisons amongst all pairs of decision criteria as well as alternatives. Contrary to current approaches, the alternatives’ ranking comes as a distribution instead of a single number providing the decision-maker richer information for selecting the most suitable measure(s) according to the specific tunnel’s situation. The utilisation of the method is presented through an illustrative case of a typical European tunnel. The results of this research provide a novel approach for enhancing the level of safety of road tunnels and the produced methods can be applied in all types of tunnels. | en |
dc.rights | Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ | * |
dc.subject | Road tunnel | en |
dc.subject | Fire | en |
dc.subject | Safety | en |
dc.subject | Quantitative risk assessment | en |
dc.subject | Stochastic modelling | en |
dc.subject | Οδική σήραγγα | el |
dc.subject | Πυρκαγιά | el |
dc.subject | Ασφάλεια | el |
dc.subject | Ποσοτική αποτίμηση επικινδυνότητας | el |
dc.subject | Στοχαστική μοντελοποίηση | el |
dc.title | Developing a quantitative fire risk assessment method for critical infrastructures: The case of road tunnels | en |
dc.title | Ανάπτυξη ποσοτικής μεθόδου αποτίμησης επικινδυνότητας πυρκαγιάς σε υποδομές κρίσιμης σημασίας: Η περίπτωση των οδικών σηράγγων | el |
dc.contributor.department | Τομέας Βιομηχανικής Διοίκησης και Επιχειρησιακής Έρευνας | el |
heal.type | doctoralThesis | |
heal.classification | Engineering & Technology Mechanical Engineering Sciences | en |
heal.classification | Μηχανική & Τεχνολογία Επιστήμες Μηχανολόγου Μηχανικού | el |
heal.dateAvailable | 2021-07-22T21:00:00Z | |
heal.language | en | |
heal.access | embargo | |
heal.recordProvider | ntua | el |
heal.publicationDate | 2019-04-17 | |
heal.abstract | Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποσκοπεί να συνεισφέρει στη βελτίωση της ασφάλειας του οδικού δικτύου και συγκεκριμένα τις κρίσιμες υποδομές του, μια από τις οποίες είναι οι σήραγγες. Οι σήραγγες θεωρούνται σύνθετα κοινωνικό-τεχνικά συστήματα. Η φωτιά θεωρείται το σημαντικότερο κρίσιμο γεγονός για την ασφάλεια των οδικών σηράγγων. Έτσι και μετά από τα καταστροφικά ατυχήματα στις Άλπεις στα τέλη της δεκαετίας του '90, η συστηματική διαδικασία της αποτίμησης επικινδυνότητας εισήχθη για την εξασφάλιση ενός υψηλότερου επιπέδου ασφάλειας των σηράγγων. Παρά τη σημαντική πρόοδο που έχει συντελεστεί, υπάρχουν ακόμα περιθώρια βελτίωσης των μεθόδων αποτίμησης επικινδυνότητας ώστε να εξασφαλίζεται ακόμα καλύτερα η ετοιμότητα του συστήματος της σήραγγας έναντι ατυχήματος πυρκαγιάς. Η ανασκόπηση της σχετικής βιβλιογραφίας που διεξήχθη στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής, ανέδειξε το γεγονός ότι σημαντικές παράμετροι για την ασφαλή λειτουργία του συστήματος της σήραγγας εμπεριέχουν σημαντική αβεβαιότητα. Αν και αυτές οι παράμετροι διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην απόδοση της σήραγγας σε ένα κρίσιμο γεγονός, οι τρέχουσες μέθοδοι δρουν σε μια ντετερμινιστική προσέγγιση, χωρίς να λαμβάνουν υπόψη τις αβεβαιότητες αυτές. Για να αντιμετωπίσει αυτό το ζήτημα, η παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζει μια νέα μέθοδο ποσοτικής αποτίμησης επικινδυνότητας, που ονομάζεται SIREN, με στόχο την ενίσχυση της αποτίμησης της επικινδυνότητας των οδικών σηράγγων σχετικά με τα ατυχήματα πυρκαγιάς κατά τη λειτουργία τους. Η στοχαστική προσέγγιση της μεθόδου μετριάζει τους περιορισμούς που προκύπτουν από τις παραδοσιακές μεθόδους. Επιπλέον, προσφέρει τη δυνατότητα εξέτασης της κρισιμότητας των παραμέτρων, η οποία βοηθά τους αναλυτές να επιλέγουν πρόσθετα μέτρα ασφαλείας, αν αυτό χρειαστεί. Με τον τρόπο αυτό, η επικινδυνότητα της σήραγγας μειώνεται τόσο χαμηλά όσο λογικά είναι δυνατόν. Η μέθοδος SIREN παρουσιάζεται μέσω εφαρμογής σε υποθετική υπόγεια αστική οδική σήραγγα κατά την ώρα αιχμής. Επιπλέον, η παρούσα διδακτορική διατριβή προτείνει τη συμπλήρωση της προτεινόμενης μεθόδου SIREN με τη μέθοδο EVADE για τη στήριξη της διαδικασίας λήψης αποφάσεων για την επιλογή μέτρων πυρασφάλειας στις οδικές σήραγγες. Η μέθοδος ενσωματώνει τις διαφορετικές απόψεις των ενδιαφερομένων μερών ενώ εισάγει έναν κατάλογο με τα σημαντικότερα κριτήρια που είναι πολύτιμα ώστε να κριθεί η καταλληλόλητα των επιλεγμένων μέτρων. Σε αντίθεση με τις τρέχουσες προσεγγίσεις, η κατάταξη των εναλλακτικών λύσεων έρχεται ως κατανομή αντί για μια απλή κατάταξη, παρέχοντας στον αναλυτή πλουσιότερες πληροφορίες για την επιλογή του καταλληλότερου μέτρου ανάλογα με τα χαρακτηριστικά της εξεταζόμενης σήραγγας. Η χρήση της μεθόδου παρουσιάζεται μέσω εφαρμογής της σε μια τυπική ευρωπαϊκή σήραγγα. Διευκρινίζεται ότι η ανάλυση περιορίζεται σε αναλύσεις που δεν περιλαμβάνουν τη διέλευση επικίνδυνων εμπορευμάτων. Τα αποτελέσματα αυτής της διδακτορικής έρευνας παρέχουν μια νέα προσέγγιση για τη βελτίωση του επιπέδου ασφάλειας των οδικών σηράγγων και οι παραγόμενες μέθοδοι μπορούν να εφαρμοστούν σε όλους τους τύπους σηράγγων. | el |
heal.sponsor | My deepest thanks to the National Technical University of Athens for supporting my PhD studies through a scholarship. | en |
heal.sponsor | Οι βαθύτερες ευχαριστίες μου στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο για την υποστήριξη των διδακτορικών μου σπουδών μέσω της υποτροφίας του ΕΛΚΕ ΕΜΠ. | el |
heal.advisorName | Τατσιόπουλος, Ηλίας | el |
heal.committeeMemberName | Τατσιόπουλος, Ηλίας | el |
heal.committeeMemberName | Λεώπουλος, Βρασίδας | el |
heal.committeeMemberName | Φούντη, Μαρία | el |
heal.committeeMemberName | Πόνης, Σταύρος | el |
heal.committeeMemberName | Τόλης, Αθανάσιος | el |
heal.committeeMemberName | Ριζιώτης, Βασίλειος | el |
heal.committeeMemberName | Ρεντιζέλας, Αθανάσιος | el |
heal.academicPublisher | Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών | el |
heal.academicPublisherID | ntua | |
heal.numberOfPages | 176 σ. | el |
heal.fullTextAvailability | true |
Οι παρακάτω άδειες σχετίζονται με αυτό το τεκμήριο: