1、公路隧道运营安全风险评估,演讲人：邬洪波 副研究员 2013年3月5日,目 录,提 纲,公路隧道运营安全特征分析,1,公路隧道运营风险评估现状,2,2,公路隧道运营风险评估流程,2,公路隧道运营安全特征分析,1,3,公路隧道运营安全特征分析,1,我国已是世界上公路隧道最多、发展最快的国家。 截至2011年底，已建成通车公路隧道8522座，长6253公里，年均里程增长23.5%。 其中，特长隧道326座，总长1433公里；长隧道1504座，总长2518公里。,4,公路隧道运营安全特征分析,1,建成了以秦岭终南山隧道、上海崇明长江隧道、青岛胶州湾隧道等为代表的一系列世界级工程。,5,公路隧道运营安
2、全特征分析,1,隧道作为地下工程具有不可预见性的特点，在运营过程中存在较大的风险。自1999年勃朗峰隧道发生严重火灾事故以来，国内外在公路隧道运营过程中发生了多起重大事故，这些事故造成了巨大的人员伤亡和经济损失，产生了严重的社会不良影响。,6,公路隧道运营安全特征分析,1,对公路隧道运营事故进行统计分析是公路隧道风险评估的基础性工作之一，主要体现在： 风险辨识的基本依据 风险分析的基础工作 风险控制的前提条件 公路隧道相对封闭、行车环境复杂的特点，决定了既有一般路段事故的共性，又有隧道事故的特性。 公路隧道运营事故包括交通事故、火灾事故、泄露事故等。,7,公路隧道运营安全特征分析,1,相对于隧
3、道外公路而言，隧道内属于半封闭环境，具有与洞外不一致的环境和行驶条件，这就必然造成了交通状况的差异： 视觉特性：黑洞效应和白洞效应 环境照度 环境噪声 空气质量 路面差异 隧道湿度,8,公路隧道运营安全特征分析,1,1、交通事故统计分析 （1）交通事故原因分析 公路隧道交通事故的直接原因：违章超速、路面结冰、违章停车、车辆故障、设施缺陷、照明不足等。 隧道交通事故的发生是一个或多个要素共同作用的结果，人、车、隧道和管理任何一种因素运行受阻，都会引发交通事故。事故资料统计表明，驾驶人员是造成隧道交通事故发生的最重要因素。,9,公路隧道运营安全特征分析,1,（2）交通事故形态分布 常见的隧道交通事
4、故形态主要包括车辆追尾、正面相撞、撞隧道壁和失控翻车，其中，车辆追尾是最主要的事故形态，占隧道事故总量的一半以上，其次是撞隧道壁、正面碰撞和失控翻车等几种形态。,10,公路隧道运营安全特征分析,1,（3）交通事故空间分布 由于隧道属于封闭式结构，不受天气等因素的影响，一般隧道的交通事故率要比其他路段事故率低。较之隧道中部，隧道进出口400m范围内由于受到雨雪、明暗过渡、路面类型交替等外界因素的干扰，往往是交通事故多发地段（约占隧道事故总数的70%）。,11,公路隧道运营安全特征分析,1,（4）交通事故时间分布 春季和冬季隧道发生交通事故比较多。这主要是由于春季雨水较多造成路面湿滑，道路附着系数
5、下降，冬季寒冷地区隧道洞口由于路面结冰易引发事故。同时春、冬季节多大雾天气，容易影响驾驶员视距。,12,公路隧道运营安全特征分析,1,（4）交通事故时间分布 白天交通事故数量要明显高于夜晚。究其原因，主要是由于受视觉、行车速度、交通量等因素的影响，驾驶员白天进入隧道后，由于“黑洞效应”，眼睛会一度不适应，看不清前方交通状况，加之高速行驶，容易发生交通事故。白天隧道交通量相对较大，车距较小，事故数量也会相应增加。,13,公路隧道运营安全特征分析,1,（4）交通事故时间分布 隧道在恶劣天气下，比如雨雪天、雾天容易发生交通事故。雨水容易导致路面摩擦系数下降，在冬天则容易导致路面结冰，雾天会影响驾驶人
6、员的视认能力。据调查研究，刚开始下雨时几乎无事故发生，1小时后开始发生事故，雨后6-10小时形成事故高峰期，而后事故量逐渐下降，16小时后基本不再发生事故。,14,公路隧道运营安全特征分析,1,（5）交通事故车型分布 混合车流对交通安全的影响很大，交通事故对小型客车、小型货车和大型货车的反应最为敏感。发生交通事故的小型客车中，以底盘较轻的国产轿车、面包车等居多；发生交通事故的小型货车中，以微型货车居多；发生交通事故的大型货车中，以重型货车为主，而且这些车辆大多超载超限。,15,公路隧道运营安全特征分析,1,2、火灾事故统计分析 （1）火灾事故原因分析 公路隧道火灾事故原因统计表明，自燃是隧道火
7、灾发生的主要原因。由于车辆追尾、正面相撞或单车撞壁发生火灾事故的概率较小。 PIARC统计资料显示，公路隧道火灾事故主要由以下原因引起：对于小型车而言，引起火灾的主要原因是电路故障；而对于大型车辆而言，引起火灾的主要原因是刹车过热；其余还有发动机着火引起的火灾。,16,公路隧道运营安全特征分析,1,（2）火灾事故车型分布 从发生火灾事故的车辆类型分布情况来看，货车是主要的火灾源。 （3）火灾事故特点 公路隧道发生火灾的时间和地点都具有随机性。失火爆发成灾的时间一般为510min。较大火灾的持续时间与隧道内的环境有关，一般在30min和几个小时之间。,17,公路隧道运营安全特征分析,1,3、危险
8、品泄露事故统计分析 危险品运输车辆在隧道中通行如发生意外，其所造成的风险比一般车辆大：危险品燃烧爆炸可能伤及隧道结构，甚至发生隧道坍塌；如为毒性气体外泄，可能直接造成人员中毒或死亡。应急抢险可能牵扯到交警、消防、医院、环保、隧道管理单位、安全监管、卫生行政等诸多单位。隧道密闭特性导致救援更加困难。,18,公路隧道运营风险评估现状,2,如何引入风险管理的理念，全面辨识公路隧道运营过程中的风险，并通过采取适当的手段和措施来降低公路隧道风险事故发生的频率，减轻风险事故的不利后果，提高公路隧道的运营安全水平，已经显得刻不容缓。,19,公路隧道运营风险评估现状,2,自从有了人类，便有了风险，风险一直伴随
9、着人类社会的发展。虽然几千年前人类就认识到了风险的存在，但一直到18世纪，“风险”一词才被提出来研究。到了19世纪，随着工业革命的展开，风险管理的思想开始萌芽。,20,公路隧道运营风险评估现状,2,风险管理始于德国，美国在20世纪30年代开始倡导风险管理并迅速发展起来。20世纪80年代风险管理进入亚洲和非洲，并在全球流行。 英美两国在风险研究方面各有所长，且具有很强的互补性，代表了该学科的两个主流。,21,公路隧道运营风险评估现状,2,二十世纪八十年代初期，风险管理理念引入我国。 2006年6月，中央企业全面风险管理指引发布，标志着我国进入了风险管理理论研究与应用的新阶段。 近年来，我国民航、
10、电力、食品、铁路等行业都将风险管理作为提高行业安全的重要手段。,22,公路隧道运营风险评估现状,2,2010年，交通运输部下发了关于在初步设计阶段实行公路桥梁和隧道工程安全风险评估制度的通知。 2011年，交通运输部下发了关于开展公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估试行工作的通知。 对于公路隧道运营安全风险评估则没有明确要求。,23,公路隧道运营风险评估现状,2,在隧道安全评价方面，国内有关学者运用不同的评价方法，对适用于我国国情的道路交通安全指标体系进行了探讨，给出了相关的安全评价指标体系和综合方法。 近几年，相关研究机构相继开展了这方面的研究，基于对影响隧道运营安全的各因素的全面分析，将模糊
11、数学、层次分析法、德尔菲专家法相结合，建立了隧道火灾安全的综合评价模型和隧道运营安全危险性的评价指标体系。,24,公路隧道运营风险评估现状,2,风险定义： 国际隧道协会（ITA）将风险定义为：对人身安全、财产、环境、经济有潜在损失或延期的不利事件发生的频率和影响结果的综合。 风险内涵： 潜在的损失 损失的大小 潜在损失发生的不确定性,25,公路隧道运营风险评估现状,2,公路隧道运营风险： 在公路隧道运营过程中，发生人员伤亡、经济损失、环境破坏或通行能力下降等潜在不利事件的概率与可能后果的集合。 风险一般用风险事故发生概率及其损失的函数来表示，通用数学表达式为：,26,公路隧道运营风险评估现状,
12、2,公路隧道运营风险： 公路隧道运营期间风险因子多，不确定性强，而且造成的后果和社会影响往往很严重。 风险评估目的： 隧道运营风险是否在可接受的范围； 是否需要采取额外的措施以保证隧道运营安全水平。,27,公路隧道运营风险评估现状,2,国外对于运营风险研究比较多的是欧洲国家，他们对隧道运营风险的研究主要是在欧洲发生了两次比较大的火灾事故以后开始重视的。 根据跨欧公路网中隧道安全最低要求2004年4月29日欧洲会议/理事会2004/54/EC号指令要求，欧洲各国必须对隧道进行风险评估。结合各国的情况，一些国家提出了自己的风险评估方法。,28,公路隧道运营风险评估现状,2,法国：采用的是一种基于场
13、景的定量风险分析方法（特定灾害调查法）。该方法比较灵活，能够适用于特定的灾害场景和不同的研究深度。分析方法中采用了定量的模型例如噪音扩散模型、用户行为模型。该分析方法可以用来研究风险事故中不同安全措施的效果，并用来对比不同隧道的风险评估效果。,29,公路隧道运营风险评估现状,2,英国：提出了一种简单的定量分析方法，考虑了结构、技术和组织等措施。该方法采取了一种叫做“风险优先数”的评价尺度，评价数据取自风险事故的可能性和后果。事故的可能性在116之间取值，后果在11000之间取值，风险优先数是这两种数据的乘积。如果风险大于1000，风险是不能忍受的。如果该值在1011000之间，风险则是不合理的
14、。如果风险在21100之间，则是可以接受的。,30,公路隧道运营风险评估现状,2,意大利：意大利采取的是一种基于系统的定量风险分析方法，可以用来计算特定隧道的风险水平，并与风险接受准则（F-N曲线，ALARP原则）进行对比。该方法可以对比不同安全措施的影响并评价不同隧道的安全水平。通过计算设计事故的期望概率以及模拟的结果，并考虑事故中相关逃生人员的数目及逃生策略，计算得出公路隧道的风险。,31,你,公路隧道运营风险评估现状,2,EuroTAP：2000年以后，欧洲成立了专门的机构EuroTest负责检查并评估欧洲现有公路隧道的风险程度与安全性，然后提供给欧盟各国隧道管理部门参考并进行改善。此计
15、划称之为EuroTAP (European Tunnel Assessment Program)，参与的组织成员共有13个国家的14个机构。EuroTAP项目计划逐年检测与评估30-50座公路隧道，至2007年止将欧洲主要公路隧道逐次评估完成，并提供最低限度的安全规范与水平。,32,你,公路隧道运营风险评估现状,2,EuroTAP：通过计算隧道的风险潜势RP和安全潜势SP来最终确定隧道的安全等级。在计算隧道风险潜势中考虑了隧道的7类风险因素：交通绩效（百万车公里/年）、重车交通绩效、交通形态（单向或双向）、交通量、危险品运输（允许或禁止）、纵向坡度和其他。安全潜势的计算共考虑了8大类172个分
16、项对隧道安全的影响：隧道系统、照明与电力、交通与控制、通讯、逃生与救援路径、火灾防护、通风系统与紧急事件管理，计算出以百分数为表征的安全潜势SP，并确定隧道的安全等级。,33,公路隧道运营风险评估流程,3,34,你,公路隧道运营风险评估流程,3,公路隧道运营风险评估流程： 风险辨识 风险分析 风险评估,35,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险辨识：调查公路隧道在运营过程中潜在的风险事故、事故发生地点、时间及原因，并进行系统筛选、分类的过程。 能引起风险事故的风险因子很多，其后果的严重程度也各异，尽量不要忽略或遗漏主要风险因子，合理缩小风险的不确定性。 确定典型的风险事故：交通事故、火灾事故
17、、危险品泄露事故 分析主要的风险因子,36,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险辨识：公路隧道在运营过程中的风险是客观存在的，管理人员在对隧道所面临风险进行管控时，需要寻找所有可能使隧道遭受重大损失的风险因子。这些风险因子都有可能造成交通拥堵、人员伤亡、结构损坏、环境污染等后果。 如果管理人员不能及时识别这些可能面临的风险因子，就不能合理确定解决这些风险的对策。因此，风险辨识是认识并衡量隧道风险严重程度，继而采取有效的风险控制措施和风险管理决策的前提条件。,37,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险辨识：在对公路隧道进行风险识别时，需要考虑所有影响隧道安全的设计因素、交通因素、环境因素和管
18、理因素。 风险辨识方法：头脑风暴法、安全检查表、事故树、事件树、专家调查法、蒙特卡洛法、层次分析法、模糊综合法等定性定量分析方法。,38,你,公路隧道运营风险评估流程,3,公路隧道可能的运营风险因子： 隧道长度、车道数、横断面尺寸、平纵线形、横通道间距、交通类型、交通量、交通组成、危险货物比例、车辆速度及其离散度、不利天气、路面附着系数、通风、照明、监控、应急救援及消防设施、防排水、防灾救灾预案、运营管理等。,39,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析：对隧道运营风险发生的可能性以及严重程度进行估算的过程，包括风险概率分析和风险损失分析两部分内容。 风险概率分析是对运营风险出现不确定性的
19、估计。常见的方法有定性概率估计、基于可靠性的概率估计、基于故障树的估计以及基于事件树的估计等。 风险损失分析是估算公路隧道运营风险带来的各种损失，包括直接损失和间接损失，主要有人员伤亡、社会影响、经济损失和环境损失等。,40,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析：公路隧道在运营过程中存在多类事故，一般发生概率较大的有追尾、撞壁、侧翻等事故，其中一部分事故继而发展成为火灾事故。而对公众影响比较大的火灾事故中，有客车火灾、重载货车火灾及危险品泄露导致的火灾等事故。 因此，在公路隧道运营风险分析中，主要针对一般交通事故、一般火灾事故和危险品泄露事故。,41,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风
20、险分析：公路隧道运营风险分析基本流程图,42,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析： 1、风险概率分析-一般交通事故 一般交通事故率与交通量、单双向交通、隧道长度等因素有关。,43,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析： 1、风险概率分析-一般交通事故国内研究人员建立了事故发生时段、碰撞类型、天气、小型车比例等因素与交通事故严重程度的关系模型。,44,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析： 1、风险概率分析-火灾事故 PIARC统计结果如下： 公路隧道火灾平均发生频率不超过25次/亿车公里； 城市隧道的火灾发生频率比其他隧道高； 所统计的隧道中只有40%的没有发生过火灾； 只有长
21、隧道或交通量很大的隧道，或两者兼而有之的隧道中，事故发生频率会达到1次/月-1次/年不等； 大多数隧道很少发生火灾。,45,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析： 1、风险概率分析-危险品泄露事故 危险品泄露事故率一般在10-6 10-8(辆/km)，但相关的数据信息比较缺乏，而且危险品种类繁多，针对某类危险品和具体运输路径特征的历史事故资料甚少，因此一般多采用道路所有车辆的事故率数据信息作为参考。,46,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析： 2、风险损失分析 公路隧道运营风险事故一般都会造成经济损失，较为严重的事故例如火灾事故会造成一定的人员伤亡，而危险品泄露事故则除了造成人员伤亡
22、、经济损失外，有时还会产生环境破坏。 由于公众印象最为深刻的主要还是死亡人数，因此目前国外对隧道运营风险损失分析中主要还是以人员伤亡（主要是死亡人数）作为评价结果。,47,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析： 2、风险损失分析-一般交通事故 对于一般交通事故，不会引起隧道后续人员和车辆的损伤，因此一般交通事故引起的人员伤亡可以结合事故概率模型中的交通事故率等统计数据来估算。,48,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析： 2、风险损失分析-火灾事故 隧道内发生火灾事故时，隧道人员如何逃生、是否逃生成功是进行风险损失分析的重要内容，需要建立适当的人员疏散逃生模型，而隧道内人员是否逃生
23、成功需要采用合适的逃生条件进行判别。,49,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析： 2、风险损失分析-火灾事故 （1）疏散模型 在构建疏散模型时，需要考虑到多种因素，如事故发生地点、应急出口位置、车辆组织情况、烟雾扩散情况、人员反应等。影响烟雾扩散和疏散时间的主要因素都必须考虑进去，主要有： 火灾预警，人员反应，逃生速度，逃生距离，拥堵情况等。,50,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析： 2、风险损失分析-火灾事故 （2）火灾烟气毒性评价模型 在火灾烟气毒性评价方面已发展了N-气体、FED等模型。其中，FED模型是目前常用的一种模型。在实际的隧道火灾中，FED模型需要考虑温度和有
24、毒气体两方面的影响，并假设热空气均匀分布在空气上层，同时不考虑火灾自身的烟雾和高温。国外的一些研究机构在进行隧道火灾研究时常采用Purser模型作为逃生模型。,51,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析： 2、风险损失分析-火灾事故 （3）隧道火灾逃生条件 公路隧道发生火灾时烟气对逃生人员的影响主要是能见度降低（以逃生速度来体现，一般为0.51.5m/s）、有毒气体（CO、HCN、 CO2）的毒性及高温热辐射。,52,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险分析： 2、风险损失分析-危险品泄露事故 危险品在公路隧道中发生泄漏事故后，通常会发生火灾伤害、爆炸伤害和毒物的泄漏扩散等事故后果，对
25、人员、财产及环境具有不同程度的破坏作用。正确选择事故后果模型对事故后果评价的准确性具有重要的影响。,53,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险评估：风险评估的目的主要是判定风险分析结 果是否可以接受。如果不能接受需要采取适当的 措施来降低风险，并达到可接受的目标。因此，判断风险分析结果是否可以接受的前提是确定风险 接受准则。,54,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险接受准则：在确定风险接受准则时，需要考虑人员伤亡、经济损失、环境损失、社会影响等诸多可量化或不可量化的风险因素。国内外基本上将风险接受准则分为三大类： 安全风险接受准则（个人和社会） 经济风险接受准则 环境风险接受准则,55,
26、你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险接受准则：风险接受准则应遵循“最低合理可行原则”，即没有绝对的安全，风险不可能通过预防措施而彻底消除，当系统的风险水平越低时，要进一步降低就越困难，其成本往往呈曲线上升，也就是说安全改进措施的效益也会递减，最后甚至趋于零。 因此，风险评估不是以危险性、危害性为零作为可接受的标准的，而是应以一个合理的、可接受的指标作为可接受标准。,56,你,公路隧道运营风险评估流程,3,个人风险接受准则确定的方法主要有ALARP(As Low As Reasonably Practicable)最低合理可行原则、风险矩阵法、年死亡风险值、平均个人风险值、聚合指数值等。 社会
27、风险接受准则确定的方法主要有ALARP原则、风险矩阵法、F-N曲线、潜在生命丧失值、致命事故率值、社会效益优化法等。 ALARP原则由英国健康安全委员会HSE于1974年提出：,57,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险接受准则：ALARP原则,58,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险接受准则：F-N曲线,59,以图中黄点为例，发生死亡人数超过60的事件期望概率为5000年/次。,你,公路隧道运营风险评估流程,3,基于ALARP准则，将公路隧道风险事故发生的概率和相应的后果（损失）置于一个矩阵中，该矩阵即为风险矩阵。,60,你,公路隧道运营风险评估流程,3,风险接受准则与采取的风险处理措施：,61,你,公路隧道运营风险评估流程,3,完整的公路隧道运营风险管理流程还需对评估结果 提出相应的规避措施：在工程建设阶段采取主动措 施（如在隧道进口设置限速标志、禁止超车标志）或被动对策（如设置逃生通道）。前者减小风险事故发生概率，后者减小风险事故损失。,62,敬请批评指正！T：13810137706 E：,63,
