Ανάλυση της επιρροής της αβεβαιότητας των παραμέτρων στις αποτιμήσεις επικινδυνότητας οδικών σηράγγων

Abstract

Μετά την επιτυχημένη εφαρμογή των ποσοτικών αποτιμήσεων επικινδυνότητας (QRA’s) σε διαφόρους βιομηχανικούς τομείς, οι συγκεκριμένες διαδικασίες εισήχθησαν στον τομέα της ασφάλειας των οδικών σηράγγων, προκειμένου να γίνει δυνατός ο προσδιορισμός και η διαχείριση της, σχετιζόμενης με τις οδικές σήραγγες, επικινδυνότητας. Παρότι η χρήση των ποσοτικών αποτιμήσεων επικινδυνότητας στις οδικές σήραγγες οδήγησε σε μια καλύτερη κατανόηση της δομής του συστήματος των οδικών σηράγγων, και των παραγόντων που επηρεάζουν την επικινδυνότητα των εν λόγω συστημάτων, ένα νέο πεδίο έρευνας και αντιπαράθεσης αναδύθηκε, σχετικά με τις αβεβαιότητες που εισάγονται στις διαφόρους μεθόδους που χρησιμοποιούνται στις ποσοτικές αποτιμήσεις επικινδυνότητας. Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τα διάφορα μοντέλα αποτιμήσεων επικινδυνότητας που έχουν εφαρμοστεί μέχρι στιγμής στο πεδίο των οδικών σηράγγων, καθώς επίσης τα είδη και τις πηγές αβεβαιότητας που συναντώνται στα συγκεκριμένα μοντέλα. Στη συνέχεια παρουσιάζεται το ζήτημα της διαφορετικής αντιμετώπισης που απαιτείται όσον αφορά τον τρόπο ανάλυσης και αναπαράστασης των διαφόρων τύπων αβεβαιότητας, ενώ προτείνεται μια μέθοδος ανάλυσης της διάδοσης της παραμετρικής αβεβαιότητας στις αποτιμήσεις επικινδυνότητας οδικών σηράγγων. Η συγκεκριμένη ανάλυση βασίζεται σε δυο διαφορετικές μεθόδους ανάλυσης αβεβαιότητας, από τη μια σε ένα συνδυασμό της θεωρίας ασαφούς λογικής και του μοντέλου αποτίμησης ανθρώπινης αξιοπιστίας CREAM και από την άλλη στη προσομοίωση Monte Carlo. Σκοπός της ανάλυσης της παραμετρικής αβεβαιότητας είναι ο προσδιορισμός του τρόπου με τον οποίο επηρεάζει η αβεβαιότητα των παραμέτρων τις προκύπτουσες τιμές επικινδυνότητας ενός μοντέλου αποτίμησης επικινδυνότητας οδικών σηράγγων. Έπειτα, εξετάζεται μια ενδεικτική μελέτη περίπτωσης οδικής σήραγγας του Ελληνικού οδικού δικτύου, όπου χρησιμοποιώντας το μοντέλο αποτίμησης επικινδυνότητας DG-QRAM, γίνεται ανάλυση αβεβαιότητας σε 8 παραμέτρους του μοντέλου. Τέλος, παρουσιάζονται οι προκύπτουσες τιμές επικινδυνότητας του μοντέλου, εκφρασμένες μέσω των καμπυλών Συχνοτήτων-Αριθμού ανθρωπίνων απωλειών και των αναμενόμενων τιμών επικινδυνότητας, και αυτό που προκύπτει ως συμπέρασμα είναι η δημιουργία ενός εύρους μέσα στο οποίο εντοπίζονται οι τιμές επικινδυνότητας του μοντέλου.

Following the successful implementation of Quantitative Risk Assessments in various industrial fields, the concept of these processes was introduced in road tunnels safety in order to identify and manage the associated risk of the aforementioned infrastructures. Although the use of QRA’s led to a better understanding of road tunnels system’s structure as well as of the factors affecting the risk of such systems, a great discussion has emerged concerning the uncertainties that are linked with several QRA processes. This study reviews the several QRA models that have been applied in the road tunnel field, as well as the various aspects and sources of uncertainty that are introduced in these models. Thereafter, the challenges involved in the representation and treatment of the different aspects/sources of uncertainty are discussed, whereas an analysis of parameter uncertainty propagation is proposed. The analysis of parameter uncertainty propagation is based on two different methods of uncertainty analysis, a method that combines the fuzzy logic theory with the human reliability assessment model CREAM and a Monte Carlo Simulation respectively. The purpose of this analysis is to address how parameter uncertainty is propagated in the resulting risk values of a road tunnel QRA model. Onwards, an illustrative case study of a Greek road tunnel is applied by using DG-QRAM model, and choosing 8 model parameters. Finally, the resulting risk values are presented, expressed in terms of FN curves and Expected Values, and the study concludes that a substantial range is created, in which the aforementioned resulting risk values of DG-QRAM can be located.