První část manuálu se zabývá obecnými aspekty silničních tunelů.
Kapitola Strategické otázky popisuje základní strategické elementy, které je třeba vzít v úvahu v případě výběru vhodného typu tunelu během jeho návrhu. Kapitola je určena zejména pro řídící pracovníky a projektanty v zemích, kde se začíná řešit výstavba silničních tunelů nebo jejich zásadní rekonstrukce.
Kapitola Bezpečnost se zabývá klíčovými otázkami bezpečnosti v tunelech, konrétně se pak zaměřuje na analýzu rizik.
Kapitola Lidský faktor a bezpečnost v tunelech je zaměřena na lidský faktor ovlivňující provoz silničních tunelů. Závažné požáry v uplynulých letech potvrzují, jak důležité je brát v úvahu specifika lidského chování již ve fázi návrhu tunelu.
Kapitola Provoz a údržba se věnuje řízení a údržbě tunelů, pro které je vedle bezpečnosti důležitým požadavkem také jejich trvanlivost.
Kapitola Provoz a otázky životního prostředí se zaměřuje na enviromentální aspekty provozu silničních tunelů z hlediska exhalací, hluku a znečištění vody.
Tunely, původně určené k překonání překážky (zpravidla hory), se v uplynulých letech stávaly stále složitějšími, čím dál složitější jsou i jejich zařízení (včetně větracích systémů) a metody jejich provozu. Ten zahrnuje také nasazení kontrolních a dohledových systémů, které zvládnou spravovat desítky tisíc prvků a které zvládají ustavičně sofistikovanější scénáře řízení.
Obrázek 1.0 : Požár v tunelu St. Gothard
Po katastrofách v tunelech pod Mont Blancem, Tauernem a v gothardském tunelu v letech 1999 a 2001 vzrostla potřeba zvažovat všechny bezpečnostní aspekty ve formě holistického systému. To vedlo k větší integraci a zvýšilo množství restrikčních opatření, což má významný dopad na nároky na stavebnictví a zvláštní vybavení tunelů.
Tunely jsou obecně vnímány jako "drahé a rizikové" stavby pokud se týká jejich výstavby i provozu. Toto „vnímání" způsobuje, že v řadě zemí panuje veliká skepse při úvahách o výstavbě jejich prvních tunelů pro silniční či železniční síť. Pokud se má reagovat na tyto obavy, je nutné více dbát na stavební i provozní náklady, řízení rizik (zejména v období výstavby), na minimalizaci nehod a požárů za provozu a na optimalizaci tunelových zařízení v každé fázi navrhování, výstavby i provozu. Toto řízení rizik a nákladů se stupňuje při zvažování metod zařizování a financování výstavby tunelů, které se stále častěji provádějí v podobě "koncese", "projektuj a postav" a "Private Public Partnership" (partnerství soukromé a veřejné sféry).
Kapitola 1 manuálu má následující cíle:
Není záměrem první kapitoly stát se detailní příručkou činností požadovaných od vlastníka tunelu, podrobně rozebírat technická opatření čekající na projektanty, ani stanovovat, jaké kroky musí správce tunelu podniknout pro zajištění bezpečí a pohodlí uživatelů tunelu. Cílem Kapitoly 1 není stát se návodem pro projektanty. Jejím jediným cílem je upozornit čtenáře na některá úskalí, usnadnit mu přístup k tomuto komplexnímu oboru a umožnit jeho pochopení. Doufejme, že mu také pomůže vyhnout se mnoha potenciálním chybám při provozu tunelu a umožní ocenit přínos optimalizace.
Oddíl Komplexní systém představuje "komplexní systém", jakým tunel je, a uvádí hlavní rozhraní jednotlivých podmnožin stavebního inženýrství, větrání a bezpečnosti;
Oddíl Obecný návrh tunelu představuje hlavní prvky, které je nutné uvážit při projektování tunelu;
Oddíl Renovace a údržba se zabývá modernizacemi a renovacemi existujících tunelů při zachování provozu;
Oddíl Životní cyklus rozebírá různé fáze stavebního a životního cyklu a zdůrazňuje klíčové činnosti každé z těchto fází;
Oddíl Ekonomické aspekty vysvětluje problémy týkající se nákladů na výstavbu, provoz i modernizaci, právě tak jako hlavní zájmy při různých způsobech financování;
Oddíl Podzemí struktury poskytuje seznam hlavních doporučení, pokynů a regulačních předpisů vydaných mnoha evropskými i mimoevropskými státy.
Oddíl Komplexní podzemní silniční sítě je případovou studií komplexních tunelových staveb se značným počtem monografií
Tento dokument sestavil Bernard Falconnat (Egis, Francie), francouzský zástupce Výboru pro provoz silničních tunelů a člen Pracovní skupiny 5, která přeložila jeho francouzskou verzi do současné verze anglické.
Původní francouzskou verzi zrevidovali Didier Lacroix (Francie) a Willy De Lathauwer (Belgie - zástupce ITA ve výboru).
Česká verze této stránky byla vytvořena prof. Ing. Pavlem Přibylem, CSc. (České vysoké učení technické v Praze, Fakulta dopravní) a editována doc. Mgr. Tomášem Apeltauerem, Ph.D. (Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební).
Tunel představuje "komplexní systém," určený souhrou mnoha parametrů. Tyto parametry lze sdružovat do podmnožin, hlavní z nich jsou zobrazeny na obrázku níže (obr. 1.1-1).
Všechny tyto parametry jsou proměnné a vzájemně provázané jak v rámci jednotlivých podmnožin, tak i mezi podmnožinami.
Relativní váha parametrů a jejich charakter se liší podle charakteru jednotlivých tunelů. Například:
Obr. 1.1-1 : Náčrt hlavních podmnožin "komplexnosti tunelových systémů"
Poznámka 1: propojení množin jsou násobná a často směrově zaměnitelná - základní koncept tunelu a funkční část jsou umístěny uprostřed obrázku. Podobné diagramy by šlo vytvořit i s jinými faktory umístěnými uprostřed obrázku.
Poznámka 2 : první kruh představuje "technické obory". Některá pole mohou zahrnovat více aspektů:
Poznámka 3: druhý kruh představuje "kontext," v němž má projekt probíhat. Některá pole mohou zahrnovat více aspektů:
Návrh nového tunelu (nebo přestavby či vylepšení existujícího) vyžaduje zohlednění mnoha parametrů. Rozhodovací strom pro takové parametry je velice komplexní a vyžaduje zapojení zkušených partnerů z řady oborů. Ti musejí vstoupit do rozhodovacího procesu co nejdříve, a to z následujících důvodů:
Každý tunel je jedinečný a potřebuje mít konkrétní analýzu, která zohlední všechny konkrétní a zvláštní podmínky. Taková analýza je nezbytná k tomu, aby poskytla správné odpovědi a dovolila:
Neexistuje žádné "jediné univerzální řešení ", a prostý proces "kopírování" je téměř vždy nevhodný.
Návrh a optimalizace tunelu vyžadují:
V následujících odstavcích je uvedeno několik příkladů, které by měly objasnit komplexnost a provázanost parametrů, jakož i iterativní a "kruhový" charakter analýzy.
Tyto příklady nejsou vyčerpávající. Jejich účelem je pouze upozornit čtenáře na tyto problémy a umožnit mu uvědomit si jedinečnost každého tunelu.
Tabulka 1.1-2 níže uvádí příklady základních parametrů a jejich vztahu ke stavebnímu inženýrství:
Mezi parametry existuje mnoho vazeb, často i kruhových, zohlední-li se překryvy jednotlivých parametrů.
Níže uvedený příklad (Tabulka 1.1-3) se vztahuje k provázanosti mezi větráním, příčným uspořádáním a bezpečností:
Obrázek odhaluje určité množství parametrů, které se vyskytují ve více sloupcích (viz spojnice), což vede ke kruhové závislosti mezi různými podmnožinami parametrů.
Tyto interakce jsou svázány komplexními funkcemi, což činí čistě matematické řešení problému téměř nemožným. Řešení problému vyžaduje stanovení hierarchie mezi jednotlivými parametry, následované zohledněním předpokladů učiněných pro parametry na vyšších hierarchických úrovních. Hierarchie se může lišit projekt od projektu, například:
Jak bylo uvedeno výše, je řešení iterativním procesem, který vychází z prvotní sady předpokladů. Tento proces vyžaduje značné inženýrské zkušenosti z celého spektra oborů., což dovoluje zohlednit relevantní parametry projektu tak, aby iterace směřovaly k cíli a aby byla zajištěna maximální optimalizace projektu včetně požadované úrovně služeb a bezpečnosti.
Tabulka 1.1-4 níže ukazuje příklad zásadních parametrů týkajících se jednotlivých aspektů větrání. Tabulka není vyčerpávající.
Pokud se týká "stavebního inženýrství", jsou vazby mezi parametry velmi četné. I ty mohou být součástí cyklických závislostí.
Proces řešení je podobný tomu, který byl výše uveden ohledně "stavebního inženýrství. "
Tato množina nepředstavuje zásadní parametry pro definici funkční části tunelu kromě následujícího:
"Provozní vybavení" na druhou stranu představuje zásadní parametry pro dimenzování technického zázemí v portálech, podzemních strojních a energetických stanicích a všech podzemních technických prostorech včetně různých příprav pro ně, krytech a úkrytech. Často vyžaduje zvláštní podmínky týkající se teploty, klimatizace a kvality vzduchu.
Jde také o důležité parametry z hlediska nákladů na výstavbu, provoz a údržbu.
"Provozní vybavení" zahrnuje zásadní parametry z hlediska bezpečnosti v tunelu. Proto musejí být při jeho navrhování, stavbě a údržbě brány ohledy:
Obr. 1.1-5 : Faktory ovlivňující bezpečnost
Bezpečnostní podmínky v tunelu vycházejí z mnoha faktorů představených v kapitole 2 tohoto manuálu. Aby byla zajištěna bezpečnost, je nutné vzít v úvahu všechny aspekty systému tvořeného vlastní infrastrukturou, ale i provozem, zásahy, vozidly a uživateli (Obr. 1.1-5).
Infrastruktura hraje zásadní úlohu ve výši stavebních nákladů. Je možné investovat do ní velké částky bez jakéhokoliv přínosu pro bezpečnostní situaci, pokud nejsou zohledněny zásadní faktory, které se týkají:
Tyto parametry mohou ve větší či menší míře ovlivnit návrh tunelu. Níže uvedené tabulky ukazují několik příkladů.
Poznámka: Čtyři tabulky níže uvedené odkazují na čtyři hlavní oblasti z obrázku 1.1-5.
INFRASTRUCTURE | Impact | Comments |
---|---|---|
Escape route | Inside the tunnel - Parallel gallery - Direct external access - Connection between two tubes | |
Emergency team accesses | From the other tube - Dedicated access - Common with escape route | |
Volume of people to escape | Size of escape route - Spacing of the connections to the tunnel | |
Ventilation | Ventilation concept - Inadequacy of pure longitudinal system under certain operating and traffic conditions |
OPERATION | Impact | Comments |
---|---|---|
Response plan procedure | Signalling - SCADA - Communication with the users | |
Intervention rescue team | Size of the portal building - Eventual underground facilities - Specific tool - Size of water tanks | |
Team training | Particular external facilities - Special software |
VEHICLES | Impact | Comments |
---|---|---|
Traffic flow average and peak hour | Number of lanes - Ventilation concept and sizing | |
Transport of dangerous goods | Ventilation impact - Particular drainage for hazardous goods spillage - Operating procedures with particular convoy with fire brigade accompanying --> parking facilities and staff | |
State of the vehicle | In particular condition, size control and overheat control before entering --> gantry heat control + parking + staff | |
Restriction of particular vehicle categories | Exemple: urban tunnel dedicated to light vehicles - Tunnel size, ventilation escape routes |
ROAD USERS | Impact | Comments |
---|---|---|
Information | Leaflet distributed before entering - TV information campaign | |
"Live" communication | Signalling, VMS, radio broadcast, traffic lights, impact on cross section, E&M, SCADA, sometimes remote barriers | |
Teaching | Driving school (in several European countries) | |
Guidance to escape routes | Signalling - Handrail - Flash - Noise - Impact on E&M and SCADA | |
Speed and spacing between vehicles control | Radar and spacing detectors - Impact on E&M and SCADA |
Tunel je "komplexní systém," což znamená zejména, že:
Dílčí řešení problému je bohužel stále poměrně časté kvůli nedostatečné "tunelové kultuře" různých účastníků procesu navrhování.
Řízení tohoto komplexní systému je obtížné, ale je nutné v zájmu:
Souběžně vede řízení tohoto komplexního systému velmi často k technické a ekonomické optimalizaci projektu, a to díky jasné a včasné definici požadovaných funkcí a využitím procesu hodnotového inženýrství.
Efektivní přístup k vyřešení této komplexní rovnice představuje od samého počátku projektu prováděné zohlednění, hlavních problémů týkajících se:
Oddíl 1.2 se vztahuje k navrhování nových tunelů. Projektování přestavby a bezpečnostního vylepšování tunelů již uvedených do provozu je popsáno v oddíle Renovace a údržba.
Návrh horizontálního a vertikálního uspořádání úseku silnice či dálnice, který zahrnuje tunel, představuje hlavní a fundamentální první fázi tvorby nového tunelu, které je málokdy věnována potřebná pozornost.
Zohlednění "komplexnosti systému tunelu" musí začít v úvodní fázi navrhování obecného uspořádání, ale málokdy tomu tak opravdu je. Nicméně právě v této fázi je technická a ekonomická optimalizace nejdůležitější.
V počáteční fázi navrhování je nezbytné vytvořit mnoha oborový tým co nejzkušenějších specialistů a projektantů, kteří budou schopni identifikovat všechny potenciální problémy projektu, a to i navzdory tomu, že předběžné vstupní informace nemohou obsahovat všechny potřebné údaje. Tento tým by měl být schopen konsolidovat jednotlivé prvky s přihlédnutím k dostupnosti nových informací.
Cílem této kapitoly není stanovit pravidla projektování uspořádání tunelu (projektové manuály několika zemí jsou zmiňovány v oddíle Generelní doporučení), ale v zásadě přivést vlastníky a projektanty k poznání, jak důležitý je globální a multikulturní přístup již od začátku projektu a jak moc závisí úspěch projektu na vstupní zkušenosti.
V těchto zemích mají vlastníci a projektanti vůči tunelům určité předsudky. Často preferují "akrobatické vedení" komunikací podél hřebenů, s velkými sklony, masivními zárubními zdmi nebo velmi dlouhými estakádami, občas i s obrovskými objemy zemních prací (velmi nákladné a ne vždy efektivní v dlouhodobém horizontu) v případech, kdy komunikace vedou oblastmi s hrozbou sesuvu půdy.
Četné příklady projektů, včetně tunelových a s různým uspořádáním, prokazují následující výhody globálního "systémového" přístupu oproti přístupu striktně odmítajícímu stavbu tunelů:
Pomoc externího posuzovatele umožňuje omezit důsledky nedostatečné nebo chybějící "tunelové kultury," a tak výrazně zlepšit projekt.
Koncept "komplexního systému" je málokdy integrován už v počátku projektu, což je ke škodě celkové optimalizace projektu. Příliš často je "geometrie" nové infrastruktury nadiktována odborníky - projektanty bez integrace všech omezení a součástí tunelu.
Je nicméně nutné brát v úvahu již od této fáze všechny parametry a rozhraní popsané v kapitole 1.1, zejména:
Funkční příčný profil představuje druhou významnou fázi v projektování tunelu po výběru vhodné koncepce. V první fázi je nutný velmi pečlivý "komplexní systémový přístup" uplatňovaný v rozsahu týmem zkušených odborníků z různých oborů. Je nutné zohlednit všechny parametry a rozhraní popsané v oddílu Komplexní systém.
Druhá fáze (funkční příčný profil) není na první fázi (uspořádání) nezávislá a musí pochopitelně brát v úvahu opatření z ní vycházející. Tyto dvě fáze jsou navzájem velmi těsně provázané.
Navíc, jak bylo zmíněno v odstavci 1.1.2.2, proces zahrnující první dvě fáze je iterativní a interaktivní. Neexistuje přesný matematický vzorec pro určení jediného řešení "komplexní systémové" analýzy. Kromě toho se nejedná o případ jediné správné odpovědi, ale o velmi omezený počet správných a velké množství špatných odpovědí. Zkušenosti víceoborového týmu jsou zásadní pro rychlé nalezení dobrého řešení.
Příklady uvedené v odstavci 1.2.1 ukazují, že volba "funkčního příčného profilu" má velký dopad na projektování horizontálního a vertikálního uspořádání.
Zkušenosti ukazují, že rozbor "funkčního příčného profilu" je velmi často nekompletní a omezený jen na stavební stránku, což nevyhnutelně vede k tomu, že:
Hlavní parametry "funkčního příčného profilu" jsou následující:
PIARC poskytuje řadu doporučení v oblasti bezpečnosti a provozu pro finalizaci bezpečnostních studií, ohledně organizace provozu a řešení krizových situací i další provozní opatření. Vítáme čtenáře se zájmem o tyto oblasti: viz kapitola Bezpečnost a kapitola Lidský faktor a bezpečnost v tunelu).
Tato kapitola se věnuje bezpečnosti a provozním rozhraním v "komplexním systému". Tabulky v oddílu 1.1.5.2 naznačují stupeň vzájemné provázanosti jednotlivých parametrů ve srovnání s různými podmnožinami projektu.
Určitý počet parametrů má hlavní význam již od počátečních fází projektu. Ty je nutné analyzovat již v první fázi projektování a týkají se zejména následujících bodů:
Tyto hlavní parametry pro projektování tunelu jsou také zásadními faktory "analýzy rizik" a prvotních verzí "plánu zásahu záchranných složek". Proto považujeme za nezbytné, aby se "předběžná analýza rizik" a s ní související předběžná analýza "reakčního krizového plánu" prováděly už v počátečních fázích předběžného projektování. Tato analýza umožňuje lépe popsat konkrétní prvky tunelu a funkční a bezpečnostní požadavky na ně kladené. Také přispívá k inženýrské hodnotové analýze, k vyšší kvalitě projektu a k technické a finanční optimalizaci.
Tyto parametry a jejich důsledky jsou podrobněji popsány v následujících odstavcích.
Tyto parametry se projeví zejména na funkčním příčném profilu (viz 1.2.2) a jeho prostřednictvím mají zvláštní dopad na uspořádání provozu:
Jde o zásadní parametr ve vztahu k funkčním opatřením a celkovému projektování. Tento parametr také často ovlivňuje uspořádání (přímé únikové cesty na povrch) a konstrukční řešení: spojovací chodby - podchody - souběžné chodby - úkryty a dočasná útočiště navazující na chodby.
Analýza vyžaduje integrovaný přístup spolu s projektováním větrání (zejména větrání pro případ požáru), dopravními intenzitami, analýzou rizik, předběžnými reakčními plány (zejména scénáře větrání při zásahu záchranářů) a stavebními metodami.
Trasy, geometrické charakteristiky a odstup chodeb je nutné definovat z funkčního hlediska, aby byl zajištěn pohyb zdravých i postižených osob.
Je nutné zajistit homogenitu, srozumitelnost a přívětivý a uklidňující ráz těchto zařízení. Jsou určena pro osoby ve stresu (nehoda - požár), ve fázi samostatné evakuace (před příjezdem záchranných složek). Jejich použití musí být přirozené, jednoduché, účinné a uklidňující, aby se zabránilo přechodu ze stresu do paniky.
Větrací zařízení navržená jako systém čistě "podélného větrání" mají jen malý vliv na "funkční průřez" a "uspořádání".
To už není případ zařízení "podélného větrání" vybavených šachtami pro odvod kouře nebo systémů "příčného větrání", "polopříčných" či "polopodélných větracích" systémů, "smíšených" systémů, nebo větracích systémů zahrnujících šachty či vedlejší chodby, které dovolují odsávání nebo vypouštění vzduchu jinam než u tunelových portálů. Všechna taková zařízení mají významný vliv na "funkční průřez" a "uspořádání" i všechny dodatečné podzemní konstrukce.
Větrací zařízení dopravního prostoru se v zásadě navrhují za účelem
Větrací zařízení mohou mít i další funkce:
Větrací zařízení se netýkají jen dopravního prostoru. Zahrnují také
Větrací zařízení mohou být navržena i tak, aby:
Komunikace s uživateli má kvůli signalizaci významné dopady na "funkční příčný profil".
Další významné důsledky se nevážou k celému "komplexnímu systému." Týkají se subsystémů ve vztahu k provoznímu vybavení, zejména v oblasti dálkového sledování, detekce, komunikace, řízení dopravy, kontroly a dohledu a také řízení evakuace.
Provozování tunelu a zásahy údržbářských čet mohou vyžadovat zvláštní opatření, která by zajistila plnou bezpečnost těchto zásahů a snižovala omezení dopravy.
Tato opatření zahrnují například výstavbu stání (zálivů) u vstupů k podzemním zařízením vyžadujícím pravidelnou údržbu, dobrý přístup k materiálům potřebným pro jejich výměnu a údržbu (zejména u těžkých a neskladných předmětů).
Cílem tohoto oddílu není podrobně popsat provozní zařízení a vybavení, jejich funkci ani provedení. Tyto prvky jsou definovány v doporučeních současného "Manuálu silničních tunelů" a v příručkách a národních doporučeních uvedených dále v oddíle Generelní doporučení.
Cílem je soustředit pozornost vlastníků a projektantů tunelů na zvláštní problémy související se zařízeními a vybavením tunelu pro provoz.
Provozní vybavení musí umožňovat tunelu plnit svou funkci, jíž je zajistit průjezd dopravního proudu a poskytovat uživatelům projíždějícím tunelem dostatečnou bezpečnost a pohodlí.
Provozní zařízení musejí být uzpůsobena funkci tunelu, jeho zeměpisné poloze, jeho zvláštním vlastnostem, charakteru dopravy, infrastruktuře navazující na tunel z obou stran, hlavním cílům souvisejícím s bezpečností a organizací krizových řešení, ale i regulaci a kulturnímu a socioekonomickému prostředí země, v níž se tunel nachází.
Nadbytek provozních zařízení nepřispívá automaticky ke zlepšení kvality poskytované služby, pohodlí a bezpečnosti tunelu. Vyžaduje zvýšený rozsah údržby a lidských zásahů, jejichž zanedbání může vést k poklesu spolehlivosti tunelu a jeho bezpečnosti. Záplava technických vymožeností nebo jejich zneužívání jsou také zbytečné. Zařízení musí být vhodně zvolená, navzájem se doplňovat i s občasnou redundancí (pro základní bezpečnostní funkce) a tvořit koherentní celek.
„Životnost" provozních zařízení:
Všechna tato hlediska vedou ke strategickým volbám, z nichž hlavní jsou:
1.2.4.2.a Energie - napájení - rozvod elektřiny
Aby mohla tunelová zařízení fungovat, musí jim být dodávána elektřina. Velké tunely potřebují i několik MW (megawattů), což je výkon, který nemusí být v daném místě dostupný. Odpovídající opatření jsou potřebná již od prvních fází projektu - jde o posílení stávajících sítí a zlepšení jejich spolehlivosti, často jsou také budovány sítě nové. Dodávky energie jsou pro stavbu i provoz tunelu nezbytné.
Napájení elektřinou a její rozvod uvnitř tunelu musí zajistit:
Každý tunel je jedinečný a musí být vzata v úvahu jeho zeměpisná poloha, kontext stávajících energetických sítí, podmínky napájení energií (prioritní, nebo ne), možnost nebo nemožnost posílení stávajících veřejných sítí a zlepšení jejich spolehlivosti, zvláštní rizika tunelu a podmínky pro zásah záchranných služeb.
Pak se musí postupně projektovat jednotlivá zařízení. Provozní postupy se zavádějí s ohledem na spolehlivost systému a volby vykonané během období návrhu.
Cíle související s bezpečností v případě výpadku dodávek energie jsou tyto:
Obvykle zaváděná opatřeni pro napájení elektřinou jsou následující:
1.2.4.2.b Větrání
PIARC přináší v této oblasti řadu doporučení a představuje základní mezinárodní reference pro návrh koncepce i řešení větracích zařízení. Kromě oddílu 1.2.3.4 výše doporučujeme pozornosti čtenáře Ventilace
Nesmí se ale zapomínat, že ačkoliv větrací zařízení představují jedno ze základních zařízení pro zajištění životů, zdraví a bezpečí uživatelů tunelu, jde jen o jeden z článků systému, v němž jsou nejdůležitější uživatelé, operátoři a záchranářské týmy svým chováním, zkušeností a schopností jednat.
Větrací systém si sám o sobě se všemi scénáři neporadí, ani nemůže splnit všechny funkce, které se od něj očekávají, zejména v oblasti čištění vzduchu a ochrany životního prostředí.
Výběr vhodného větracího systému a jeho dimenzování vyžadují bohaté zkušenosti, pochopení komplexní problematiky mechaniky tekutin v uzavřeném prostředí, související s jednotlivými fázemi postupného vývoje požáru, šířením, vyzařováním a tepelnou výměnou, ale i s vývojem a šířením toxických plynů a kouře.
Větrací zařízení jsou všeobecně vysoce energeticky náročná, jejich dimenzování a provozu musí být věnována zvláštní pozornost, například s využitím expertních systémů.
Větrací zařízení mohou být velmi komplexní, v případě požáru mohou vyžadovat zapojení automatizovaných systémů, které takovou situaci zvládnou lépe než jakýkoliv operátor ve stresu.
Jak je výše uvedeno v oddíle 1.2.3.4, větrací zařízení musí v první řadě splňovat nároky na zdraví a hygienu v normálních provozních podmínkách a plnit svůj bezpečnostní účel v případě požáru.
Odolnost, spolehlivost, přizpůsobivost, trvanlivost a optimalizace spotřeby energie představují hlavní kritéria kvality, která musí větrací systém splňovat.
1.2.4.2.c Dodatečné vybavení větracích zařízení
Častým předmětem naléhavých požadavků účastníků řízení, spolků obyvatel a lobbistických skupin jsou dva druhy dodatečného vybavení pro větrání:
A. Čističky vzduchu.
Této otázce se věnuje oddíl Vliv na kvalitu vzduchu, jehož přečtení doporučujeme.
Zabudování zařízení pro čistění vzduchu je častým požadavkem sdružení pro ochranu obyvatel v městských oblastech. Tato zařízení, budovaná zpravidla v podzemí, jsou velmi drahá na výstavbu, provoz a údržbu. Také mají velkou spotřebu energie.
Dosud získané zkušenosti s jejich používáním nejsou přesvědčivé, zejména kvůli výraznému snížení emisí produkovaných vozidly a kvůli vysoké náročnosti čištění velmi nízkých koncentrací zplodin v tunelu (potřeba velkých objemů vzduchu). V důsledku toho bylo mnoho systémů instalovaných během posledních deseti let postaveno mimo provoz.
Budoucnost čističek vzduchu je velice nejistá v zemích, kde jsou přísnější předpisy se stále vyššími nároky na snižování samotné produkce emisí u zdroje.
B. Fixní hasicí zařízení (FFSS).
Oddíl Pevná hasící azřízení se zabývá tímto tématem, zájemce o problematiku tam bude vítán.
Využívaných technologií je mnoho a odpovídají různým kritériím: hašení požáru - nešíření požáru - snížení tepelného vyzařování a teploty pro uživatele v blízkosti požáru - ochrana konstrukce tunelu před poškozením v důsledky vysoké teploty, atd.
Tyto systémy mají navzdory avizovaným pozitivům i záporné vlivy, zejména stran zhoršení viditelnosti, pokud jsou aktivovány bezprostředně po vypuknutí požáru. Použití FFSS vyžaduje koherentní přístup ke všem aspektům bezpečnosti uživatelů, jakož i k větrací a evakuační strategii.
Rozhodování o vybudování nebo nevybudování takových systémů je komplexní a má významné důsledky. Musí být podrobeno pozornému zhodnocení konkrétních podmínek bezpečnosti, souvisejících prací a přidané hodnotě získané z implementace systému. Neměly by být stavěny proto, že jsou módní záležitostí, nebo kvůli lobbování.
FFSS vyžaduje začlenění důležitých opatření pro údržbu a pravidelné a časté testování, bez něhož nelze ověřovat jeho spolehlivost.
1.2.4.2.d Osvětlení
Doporučení CIE (Mezinárodní výbor pro osvětlení) byla ze strany PIARC kritizováno kvůli vysokému stupni osvětlení, k němuž často vybízejí. Čtenářově pozornosti se doporučuje technická zpráva vydaná Evropským výborem pro normalizaci (CEN), která představuje několik metod, včetně té od CIE.
Osvětlení je základní nástroj pro zajištění pohodlí a bezpečí uživatelů tunelu. Účelná úroveň osvětlení se musí přizpůsobit zeměpisné poloze tunelu (ve městě či mimo něj), jeho vlastnostem (krátký nebo velmi dlouhý), intenzitě dopravy a jejímu charakteru.
Osvětlovací zařízení spotřebují velké množství energie a probíhá výzkum pro optimalizaci jejich vlastností a výkonu.
1.2.4.2.e Přenos dat - dohledový systém - SCADA
SCADA je "nervovým systémem" a "mozkem" tunelu, umožňuje kompilaci, přenos a zpracování informací, a pak přenos provozních povelů jednotlivým zařízením.
Tento systém vyžaduje vysoce precizní analýzu podle konkrétních podmínek v tunelu, jeho zařízeních, organizace a módu provozu, souvisejících rizik, která se tunelu týkají, a také podle opatření a postupů plánovaných pro zásahy.
Organizace dohledového a řídicího centra musí být pečlivě analyzována při zohlednění konkrétního kontextu tunelu (či skupiny tunelů), potřebných personálních i technických prostředků, přijímaných úkolů. Hlavním úkolem je podpora operátorů automatickými prvky a expertními systémy při nehodě, kdy se pracovní úkoly operátorů usnadňují a omezují, čímž se tito stávají výkonnějšími.
Podrobný návrh těchto systémů je dlouhý, delikátní a vyžaduje velmi přísnou metodologii vývoje, kontroly všech postupných fází (zejména během továrních zkoušek), testování, všeobjímající kontroly po integraci všech systémů v tunelu. Zkušenosti ukazují, že mnoho chyb zjištěných na těchto systémech pochází z následujících opomenutí:
Oddíl SCADA tohoto manuálu shrnuje tyto různé aspekty.
1.2.4.2.f Radiové komunikace - nízkonapěťové okruhy
Tato zařízení zahrnují:
1.2.4.2.g Signalizace
Signalizaci se věnuje oddíl Dopravní značení.
U signalizace platí ještě více než u jiných zařízení, že její přemíra škodí její relevanci a účelu.
Srozumitelnost, konzistence, jednotnost a hierarchie signalizace (přednost má signalizace pro evakuaci a informování uživatelů) musí být při navrhování signalizace v tunelu a na příjezdech k němu prioritou.
Pevné dopravní značení, signalizace jízdních pruhů, proměnné dopravní tabule, světelná signalizace a zastavovací signály, označení únikových východů, jejich zvláštní signalizace, označení bezpečnostních úkrytů, fyzická zařízení pro uzavření jízdních pruhů (přenosné zábrany), vodorovné značení a vodorovné pruhy s akustickým efektem společně patří mezi signalizační zařízení. Zajišťují část komunikace s uživateli.
1.2.4.2.h Hasicí zařízení
Zařízení pro detekci ohně jsou buď místní (detekce ohně v podzemních základnách a v technických místnostech), nebo lineární tepelný hlásič v dopravním prostoru.
Pro hašení požárů existuje různá zařízení:
1.2.4.2.i Zvláštní vybavení
S ohledem na cíle a potřeby zaměřené na bezpečnost, pohodlí a ochranu konstrukce se mohou budovat i další typy vybavení. Některými příklady jsou:
Modernizace (zejména zvyšování bezpečnosti) a přestavby existujících již zprovozněných tunelů vedou ke zvláštním problémům, analytickým i metodickým. Míra volnosti rozhodování je menší než u zcela nových tunelů, protože je nutné zohlednit stávající prostory a omezení. Technologie ve vztahu k jednotlivým typů vybavení a jejich integrace jsou ale totožné.
Renovace a modernizace tunelu za provozu vede často k delšímu trvání a růstu nákladů stavebních prací, navíc za podstatně nižší úrovně bezpečnosti během stavby a s jen obtížně řiditelnými dopady na objem a kvalitu dopravy. Tyto nevýhody jsou často důsledkem nekompletní analýzy stávající situace, skutečných podmínek v tunelu, jeho zařízeních a prostředí, ale i absence strategie a postupů pro zmírnění dopadů na dopravu.
Oddíl Zlepšování bezpečnosti navrhuje metodiku bezpečnostní diagnózy existujících tunelů a vývoje programu modernizace. Kromě toho představuje oddíl Provoz během údržby specifické problémy související s pracemi prováděnými v tunelu za provozu. Jejich uspořádání pomáhá zmírňovat výše uvedené problémy.
Zdá se ale být vhodné upozornit čtenáře na klíčové body v následujících oddílech
Podrobná a pečlivá diagnóza tunelu je zásadní částí procesu jeho modernizace či renovace. Naneštěstí je tato fáze často zanedbávána.
Fyzická diagnóza tunelu vyžaduje:
Tato fyzická diagnóza se musí doplnit diagnózou organizace, postupů údržby a provozu a také specifickou diagnózou veškeré dokumentace vztahující se k bezpečnosti a záchranným zásahům. Tato fáze diagnózy může případně vest k návrhům cvičení různých zasahujících stran za účelem zlepšení globálních podmínek bezpečnosti v tunelu ještě pře započetím renovace.
Po diagnóze musí následovat analýza rizik vycházejících ze současného stavu. Analýza má dvojí účel:
Diagnóza musí určit (bez hrozby, že se něco objeví pozdě během výstavby), zda stávající zařízení, která jsou údajně ve funkčním stavu, mohou být upravena, přidána nebo integrována k zařízením v budoucnu modernizovaným (technologická kompatibilita - výkonnost zejména stran sběru a přenosu dat, automaticky fungující zařízení a SCADA).
Program renovace nebo modernizace sestává ze dvou fází.
Vývoj programu vychází z:
V závislosti na fyzickém prostředí tunelu a dostupném prostoru může nastat situace, že optimální modernizační program infrastruktury nebo vybavení není uskutečnitelný za přijatelných podmínek, a je nutné definovat omezenější program. Tento upravený program může vyžadovat zavedení zmírňujících opatření, která v globálním smyslu zajistí dosažení požadované úrovně bezpečnosti po dokončení stavby.
Ověření programu ("validace") vyžaduje:
Program modernizace nebo zlepšení parametrů nevyžaduje nutně stavební zásah. Může spočívat pouze v modifikaci funkcí tunelu nebo provozních opatřeních, např:Ověření programu ("validace") vyžaduje
Tato fáze realizace projektu a stavby zahrnuje převod renovačního a modernizačního programu do technických a smluvních specifikací a jejich realizaci.
Tato fáze vyžaduje velmi podrobnou analýzu:
Život tunelu" lze rozdělit do několika hlavních období, z nichž jsou nejzásadnější:
Nejdůležitější fáze života nového tunelu. Rozhoduje se zde o stavebních a provozních nákladech, bezpečnosti ale i o řízení technických a ekonomických rizik.
Tato fáze vyžaduje příčnou integraci všech rozhraní "komplexního systému" tunelu. Integrace musí začít již od první fáze projektování (viz odstavce výše).
Zkušenosti dokazují, že tak tomu jen bohužel jen zřídkakdy a návrh tunelu často vychází ze sledu fází považovaných za nezávislé. Třebaže se zdá, že to znevažujeme, můžeme si povšimnout, že:
Z pohledu stavebního inženýrství je nejdůležitějším aspektem zvládání technických rizik (zejména geologických) a všech jejich dopadů na stavební náklady a délku výstavbu.
Management rizik je třeba uvažovat už od fáze projektování. Tyto úvahy musí být rozpracované do detailu a konzultované s vlastníkem tunelu. Rozhodnutí ve vztahu k rizikům musí být rozpracovaná a jasně zdokumentovaná.
Rozhodnutí přijmout nějaké riziko nepředstavuje nutně chybu, a tedy nemusí být nutně odmítnuto, protože je občas potřeba splnit jisté nároky, například ohledně blízkých termínů, které by nebyly dosažitelné při realizaci všech prošetření, která by byla nezbytná pro odstranění všech nejistot.
Přijetí takového rizika musí ale vycházet z velmi detailní rozvahy ohledně:
Přijímání rizika nesmí vycházet z nedbalosti a nekompetentnosti některé ze zúčastněných stran.
Z pohledu provozních zařízení si čtenářovu pozornost zaslouží zejména:
Toto období "života tunelu" se často podceňuje a uvažuje se až pozdě. Má nároky na čas, které nejsou vždy splněny a vede ke schválení tunelu za nedostatečných podmínek nebo dokonce podmínek výrazně nevhodných stran bezpečnosti.
Toto období zahrnuje:
Hlavním účelem je zajistit:
Nezbytná je schopnost objektivního posouzení situace s odstupem od každodenní rutiny, tak aby šlo:
Tunely jsou s ohledem na jejich výstavbu a provoz poměrně drahá stavební díla. Již od začátku projektu je zapotřebí věnovat zvláštní pozornost tomu, aby možné technické a finanční optimalizace nezůstaly nepovšimnuty.
Od prvních fází projektu se doporučuje implementovat:
Tento proces umožní optimalizaci projektu (stavebních a provozních nákladů) a zlepší řízení technických a finančních rizik, stejně jako termínů.
Stavební náklady tunelů jsou velmi různorodé a není možné udat jasné koeficienty ceny na kilometr, neboť tyto koeficienty mohou mít velmi odlišné poměry (v průměru od 1 do 5), zejména v závislosti na:
Velmi obecně lze říci, že průměrná cena obvyklého tunelu stavěného v obvyklých geotechnických podmínkách je zhruba desetinásobná oproti ceně ekvivalentní infrastruktury budované na povrchu (mimo městské oblasti).
Stavební náklady tunelu lze rozdělit do tří typů:
Dva níže uvedené grafy ukazují dva příklady rozdělení stavebních nákladů: nalevo je tunel s nepříliš složitými podmínkami stavebně inženýrských prací, napravo pak tunel, kde byly podmínky pro stavební práce méně příznivé.
Obr. 1.5.1: Rozdělení stavebních nákladů
Poznámka: tyto dva grafy ukazují význam nákladů na stavební práce a dokumentují dopady téměř zdvojnásobení nákladů na tyto práce (graf vpravo).
Provozní náklady tunelu lze rozdělit do tří typů nákladů:
Grafy níže zobrazené ukazují dva příklady rozdělení stavebních (za stálých ekonomických podmínek) a celkových provozních nákladů (nashromážděných za dobu třiceti let po uvedení do provozu).
Obr. 1.5.2: Rozdělení nákladů za třicetileté období
Poznámka: grafy ukazují význam nákladů na provoz a údržbu a také dokazují nutnost dbát od počátku projektu na plánování opatření pro optimalizaci opakujících se nákladů na provoz a údržbu.
Tato kapitola se věnuje renovačním a modernizačním pracím, které jsou potřebné pro splnění nových přísnějších předpisů. Práce zahrnují opatření pro evakuaci, odolnost konstrukce proti ohni, provozní a bezpečnostní zařízení a všechny náležitosti pro splnění nových bezpečnostních předpisů.
Není možné poskytnout nějaké statistické odhady cen kvůli rozmanitosti existujících tunelů, jejich stavu, dopravních podmínek a vice či méně důležitých požadavků nových bezpečnostních předpisů, které se v různých zemích liší.
Pozorování z Francie, kde se od roku 2000 řešily modernizace v důsledku nových předpisů, ukazují velkou rozmanitost rozpočtů, které se pohybovaly v rozmezí desítek až stovek milionů euro (několik projektů modernizace mělo rozpočet přes 200 milionů euro).
Tunely představují nákladnou infrastrukturu stran výstavby i provozu, ale to je kompenzováno ekonomickými přínosy oblastního rozvoje, plynulostí dopravy, bezpečím, pohodlím, spolehlivostí cest (přechody pohoří) a ochranou životního prostředí.
Financování těchto staveb lze zajistit buď:
Manuál v současnosti nemíní detailně rozebírat jednotlivé způsoby a jejich mechanismy, výhody a nevýhody. Je ale zajímavé představit několik zkušenostmi ověřených hlavních rad, a poskytnout tak alespoň základní obrázek o situaci.
a) Financování veřejným úřadem
Jde o široce používaný přístup. Dovoluje přípravu projektů infrastruktury, které by nešlo řešit "koncesí" (kvůli nedostatku příjmů z mýtného) nebo tam, kde je politickým záměrem vyhnout se placení mýtného.
Vyžaduje ale, aby měl úřad dostatečnou kapacitu zajistit přímé financování nebo si peníze vypůjčit a dluh pak splatit. Peněžními zdroji jsou v základě daně pro veřejnost nebo palivové daně, občas i částečně mýtné.
b) Financování "koncesí" - tunel jako část globální infrastruktury
Financování "nesamostatného" tunelu "koncesí" (s nebo bez finanční angažovanosti zadavatele) bývá obecně případ tunelu, který je součástí nově budované dálnice s mýtným. Náklady (na stavbu a provoz) tunelu se sdílejí mezi tunelem a liniovou infrastrukturou na povrchu. Zkušenosti ukazují, že navýšení průměrné úrovně mýta na kilometr uživatelé akceptují, pokud nová infrastruktura přináší dostatečné výhody v podobě časových úspor, lepšího a spolehlivějšího provozu, pohodlí a bezpečí.
c) Financování "koncesí" - izolovaný tunel
Existují dva druhy izolovaných tunelů.
d) Financování metodou PPP nebo podobně
Země s mnoha tunely mají mnoho předpisů s rozsáhlými doporučeními a směrnicemi pro návrh, stavbu, provoz, bezpečnost a zásahy záchranných služeb.
Pokud se podmínek bezpečnosti v silničních tunelech týká, platí v zemích patřících do Evropské unie Direktiva 2004/54/CE Ta předepisuje minimální úroveň opatření, která mají zajistit bezpečnost v tunelech nad 500 metrů délky, které leží na transevropské silniční síti. Širší skupina zemí je vázána také mezinárodní konvencí, Evropskou dohodou o mezinárodní silniční přepravě nebezpečných věcí (ADR), která obsahuje i zvláštní ustanovení pro tunely. Každá členská země začlenila tyto předpisy do svých národních právních systémů. Některé země přijaly i dodatečné předpisy, které jsou ještě přísnější než nařízení vycházející přímo z evropských předpisů.
Seznam regulačních předpisů a doporučení pro provoz a bezpečnost silničních tunelů byl vytvořen ve spolupráci PIARC s Výborem pro provozní bezpečnost podzemních zařízení při ITA (ITA-COSUF)) z mezinárodní asociace tunelů a podzemních staveb (ITA - AITES). ). Tento dokument je k dispozici na webové stránce ITA-COSUF (Publications). Seznam není vyčerpávající, ale představuje soubor 27 zemí a tří mezinárodních organizací.
Mnoho zemí nemá předpisy pro oblast tunelů a bezpečnost v nich, neboť na jejich území žádné tunely nejsou. Doporučuje se jim, aby v případě potřeby zvolily kompletní a koherentní soubor existujících předpisů z jedné země s bohatými zkušenostmi z oboru tunelů a nečerpaly nesourodé informace z více zdrojů. Doporučení PIARC, tak jak jsou shrnuty v tomto manuálu, a Evropské direktivy 2004/54/CE představují stále častěji přijímané mezinárodní reference.
This chapter consists of two main subsections:
“Complex Underground Road Networks” has been the subject under consideration by the PIARC Working Group 5 throughout the course of the 2012-2015 cycle.
The working plan consists of two sections:
The terminology “Complex Underground Road Tunnels” covers the following infrastructure:
All the structures share several similar characteristics:
The objective of the case study was to identify structures of this type around the world, to summarise collected information, to analyse it and to establish a number of preliminary recommendations for owners, designers and operators.
While this collection of information is not exhaustive and the summaries do not constitute a scientific database, it nevertheless contains pertinent and interesting findings. The collection of information was limited to the countries of origin of the Working Group 5 members, wherein the working group had active correspondents available to them.
The general methodology has been the following:
At more than 600 pages, a significant volume of information was collected. Therefore a direct publication of all information has been deemed unsuitable. The working group decided to:
Twenty-seven (27) “tunnel complexes” were analysed. The list is provided in §1.7.2.5 below. Several “complexes” consist of two to four tunnels and the actual analysis reflects a total of 41 individual tunnels.
The geographic distribution of structures analysed is shown in the graph below :
Fig 1.7.1 : Distribution of tunnel complexes within the case study and detailed distribution in Europe
The European tunnels seem over-represented in the sample analysis. This stems,
Particularly, investigations in Chile (Santiago), in Australia (Melbourne and Sydney) and a second project in South Korea were unfortunately unable to be completed by the production date of the current report. They will be the subject of future updates throughout the course of the next cycle during which supplemen-tary analysis from Germany, China, Japan, Singapore and the USA will also be considered.
The key information outlined in the analysis focus on the following aspects:
As the outcome of this analysis, the working group established a number of preliminary recommendations. These recommendations will be the subject of detailed additional developments which will be published in Part B of the report at the end of the 2016-2019 cycle.
These preliminary recommendations, presented in Chapter 11 - Present Situation, Comments and Preliminary Recommendations of the report, deal with the following aspects:
Underground road networks are located mainly in urban areas, and their design (in particular their alignment) has several constraints.
Geometrical conditions which often contribute to traffic incidents, include: meandering curved alignment, insufficient visibility near the access and exit areas, insufficiently defined characteristics of merging or diverging lanes and, poorly designed exit ramp connections towards the surface road network leading to congestion in the main tunnel, etc.
It is recommended that in preparing the alignment, the following be considered:
b - Cross-section
The investigations mentioned above show that 80% of analysed tunnels prohibit the transit of vehicles that weigh over 3.5 tonnes (or 12 tonnes, in some instances). However, the tunnel design does not take into account this restriction, and does not reconsider optimisation of the lane width as well as vertical height clearance.
Investigations carried out on recent projects show that substantial savings (from 20% to 30% depending on the final design characteristics) can be obtained by choosing a reduced vertical height for tunnels that prohibit heavy vehicle usage.
It is recommended that at the earliest stage for developing tunnel projects detailed studies be undertaken to consider and analyse the “function” of the tunnel, traffic conditions (volume and nature of vehicles), as well as the financial feasibility and financing methods. This should be done in such a way as to analyse the advantages of a cross-section with reduced geometric characteristics. This may facilitate the financial optimisation of the project without reducing the level of service or affecting the safety conditions.
c - Ventilation
Underground road networks are usually subjected to large traffic volumes. Traffic congestion is frequent, and the probability of a bottleneck developing within the network is high and recurring. As a result, the ventilation system has to be developed with a detailed analysis of the risks and dangers, taking into account the existence of bottlenecks.
A “pure” longitudinal ventilation system is rarely the appropriate sole response to all the safety requirements, especially in the scenario of a fire located upstream of congested traffic. A longitudinal ventilation system will cause smoke de-stratification downstream of the incident location. This constitutes a danger for any tunnel user blocked or in slow moving downstream traffic.
The addition of smoke extraction gallery or the choice of a transverse or semi-transverse ventilation system is often vital if no other realistic or feasible safety improvement measures can be put into place, and considered as efficient.
It is also necessary to implement equipment allowing the different network branches to operate inde-pendently of each other. This will facilitate the control and the management of smoke propagation during a fire incident.
The risks associated with the traffic of dangerous goods vehicles through a tunnel with a high urban traffic density must be carefully analysed. There are no ventilation systems capable of significantly reducing the effects of a dangerous goods large fire in such traffic conditions.
d - Firefighting
The necessary timeframe for response teams to arrive on site must be subjected to a detailed analysis under normal and peak hour traffic conditions. The objective is to determine whether or not it is necessary to install first line intervention facilities and resources in proximity of the tunnel portals.
The turnover of fire brigade staff is relatively high in urban areas and their interventions in tunnels are rela-tively rare. The high rate of turnover may lead to loss of specialist skills in tunnel intervention. Thus, it is essential to implement tools which allow continuous professional education and training of the teams. A virtual 3D model of the network, associated with simulation software, can provide pertinent, user-friendly and effective tools.
e - Signage
It is fundamental to ensure clear visibility of the exit ramps and a clear legibility of signage, in order to reduce the risk of accidents where exit ramps diverge from the main carriageway.
The locations of interchanges, entry and exit ramps, as well as the concept for signage should be analysed from the conceptual of alignment studies.
f - Environment
In order to reduce atmospheric pollution, communities, stakeholders and residents often demand the installation of filtration devices for in-tunnel air before it is released into the atmosphere.
This results in a decision to install filtration equipment which is rarely rational or technical, but in ad-hoc response to public pressure. Before any decision-making on this issue, it is, however, essential to:
g – Traffic conditions – Traffic management
The connections between exit ramps and the surface network must be equipped in a way which allows supervision and management of traffic in real time. This arrangement allows traffic congestion to be reduced inside the tunnel, and an improvement of safety should tunnel incidents require quick evacuation of users.
The coordination between operators of physically connected infrastructure is in general adequate. However, it is often essential to improve this coordination by clarifying the situation and role of each operator (particularly in the event of traffic congestion and fire incident) by defining common procedures and determining priorities between the different infrastructure parts and their traffic.
Monographs have been established for each of the structures listed in the table below. They are accessible in the Multimedia Kit at the bottom of the page. The monographs of the structures highlighted in amber are in the process of being updated and will be online shortly.
Continents | Countries | Cities | Names of the tunnels complex | Appendices |
---|---|---|---|---|
Asia | China (CHN) | Changsha | Yingpan Tunnel | 1-1 |
Japan (J) | Tokyo | Chiyoda | 1-2 | |
Yamate | 1-3 | |||
South Korea (ROK) | Seoul | Shinlim-Bongchun and Shinlim-2 | 1-4 | |
Europe | Austria (A) | Vienna | Kaisermühlen | 2-1 |
Belgium (B) | Brussels | Leopold II | 2-2 | |
Belliard | 2-3 | |||
Czech Republic (CZ) | Prague | Blanka Tunnel complex (3 tunnels) | 2-4 | |
Mrazovka and Strahov | 2-5 | |||
Finland (FIN) | Helsinki | KEHU - service tunnel | 2-6 | |
France (F) | Annecy | Courier | 2-7 | |
Ile-de-France | Duplex A 86 | 2-8 | ||
Lyon | Croix-Rousse (road tunnel + multimodal tunnel) | 2-9 | ||
Paris La Défense | A14 / A86 motorway interchange | 2-10 | ||
Voie des Bâtisseurs | 2-11 | |||
Italy (I) | Valsassina | Valsassina tunnel | 2-12 | |
Monaco (MC) | Monaco | Sous le rocher tunnel (2 interconnected tunnels with “Y” form layouts) |
2-13 | |
Norway (N) | Oslo | Opera tunnel (chain of 4 tunnels) | 2-14 | |
Tromsø | 3 interconnected tunnels with roundabouts and access to parking lots |
2-15 | ||
Spain (E) | Madrid | M30 By-pass | 2-16 | |
M30 Rio | 2-17 | |||
Sweden (S) | Stockholm | Ring Road – Northern link | 2-18 | |
Ring Road – Southern link | 2-19 | |||
The Netherlands (NL) | The Hague | Sijtwendetunnel (chain of 3 tunnels) | 2-20 | |
North America | Canada / Quebec (CDN) / (QC) | Montreal | Ville-Marie and Viger tunnels | 3-1 |
USA | Boston | Boston Central Artery | 3-2 | |
Oceania | Australia (AUS) | Brisbane | M7 Clem Jones Tunnel (CLEM7) | 4-1 |
“Underground Road networks” are “complex systems”. All the recommendations presented in Chapters 1.1 to 1.5 above are applicable to them. Nevertheless, certain “subsets” and “parameters” mentioned in Chapter 1.1 present a much more significant potential impact on underground networks. The “interactions between parameters” (see § 1.1.2.2) are generally and much more extended and complex.
Several major strategic challenges presented in the above chapters, as well as their principal interactions, and the additional parameters below, must be well considered in the process of developing tunnel designs and for the construction and operation of tunnels.
This term is applicable to tunnel cross-section, vertical alignment, implementation of interchanges, access and exit ramps. In addition to the recommendations from § 1.2.1 the following elements should be considered for:
a – Land occupation
Land occupation deals with the surface occupation in open air (roads, buildings and various structures, parks and protected areas, etc.) and the volumetric occupation of the underground space (underground infrastructures such as metro, car parks, various networks, building foundations, etc.)
The interfaces between the underground and surface spaces are numerous: ventilation stacks, access and exit ramps, evacuation corridors and intermediate emergency access.
The underground and surface land occupation constraints are not always compatible with a given location and it is often necessary to decouple surface structures from those underground. This relationship can be implemented through inclined shafts or underground corridors that link any vertical shafts that are located away from the tunnel alignment.
b - Geology, geotechnical, hydrogeology
The geological, geotechnical and hydrogeological conditions have a significant impact on the horizontal and vertical alignment especially with regard to the risk of settlement, the possibility of construction underneath existing structures and any required maintained distances to existing surface or underground struc-tures, in relationship with the construction methodology considered.
These conditions can also influence the position of underground interchanges. For example, in the case of loose soil below groundwater level a localised widening of the cross section to build ramp merge and diverge areas could require construction works starting from the surface (large shafts, treatment and land consolidation works). These works require setting up temporary occupation on the surface. Under such conditions the location of underground interchanges should then also consider the type of land occupation on the surface.
c - Functionality for traffic
The functionality of the alignment mainly deals with areas where connection to the road network at the surface (or possibly with other underground structures) has to be built. The position and the design of the main tunnel portals, the access and exit ramps, as well as the location of interchanges depend on these functionalities.
The location of all these connections is also linked to the volume of traffic in the underground network, as well as its multiple entrances and exits. The connections must take into account the absorption capacity of traffic in the surface road network, adjustments to connections design in order to avoid underground traffic congestion and thus reduce accidents and significant tunnel fire incident risks.
d - Safety – rRsks of accidents
The analysis of existing networks demonstrates a concentration of accidents around areas with curved geometry, overly steep slopes and insufficient visibility around the merge and diverge areas of ramps.
All these elements must be carefully taken into account from the early stage of the design of the horizontal and vertical alignments of a new network.
e - Methods of construction – Time period
The construction methodology has a direct impact on the horizontal and vertical alignments (and vice-versa). They are also strongly guided by the geological, geotechnical and hydrogeological conditions.
The methods of construction can have an important impact on the location of the tunnel portals. In particu-lar, the use of a shield (slurry shield or earth pressure balanced) requires significant site area not only for the assembly of a tunnel-boring machine but also throughout the duration of the works (particularly for the treatment of slurry and provisional storage). A conventionally bored tunnel (when soil conditions permit it) requires fewer facilities close to the portal, and can be accommodated in a smaller site area.
The analysis for the shortening of construction timeframes can have an impact on the horizontal and vertical alignments, for example in order to make possible intermediate construction access sites.
f – Environmental conditions
During operation period of the network, the main concerns are air quality and noise impacts. These concerns have repercussions on the positioning of tunnel portals and ventilation shafts. These issues must be analysed carefully, in particular the ventilation plants as well as the additional equipment likely to reduce the environmental impact.
The position of portals, and the associated temporary work site plants, must also be analysed from an environmental aspect in terms of construction methods and timeframes. For example, a conventional method of construction will have a more significant noise impact as opposed to a TBM construction method. If the tunnel portal is situated in a noise sensitive area, works will have to be suspended during quieter night periods, leading to a prolonged construction period and consequent inflation of costs. A modification of the portal location or changes to the alignment can reduce these impacts.
In addition to the recommendations from § 1.2.2 the following elements should be considered for:
a – Nature of traffic - Function
As mentioned in § 1.7.2.4.b above, the nature of traffic is a factor that must be carefully analysed regarding their initial conditions as well as its evolution over time. Many urban underground networks prohibit heavy vehicles (more than 3.5 t or 12 t depending on different conditions), even though they were designed with standard vertical height clearance and lane width characteristics (defined for the allowance of all types of vehicles).
Analysis of the “function” of the underground network and the evolution of that function is essential. It allows the cross-section to be optimised by choice of geometrical characteristics (vertical height clearance and lane width) to ensure adequacy for the present and future traffic that will use the network.
Savings made regarding construction costs are significant (from 20% to 30% depending on the chosen characteristics). Where applicable, these savings may allow a project to be financed, and thus feasible, where it may not have been with standard vertical clearances and lane width.
b - Volume of traffic
The volume of traffic is the determining factor in defining the number of lanes of the main tunnel, as well as interchange or access and exit ramps.
The volume of traffic should be taken into account when defining the length of merging and diverging lanes for entrances and exits. The risk of congestion, at the connection of exit ramps to the surface network, must also be considered, as well as the consequences that this has on the main tunnel (bottleneck queue) to determine whether or not it is necessary to design and lengthen a parallel lane upstream from the divergence point of the exit ramp from the main road.
c - Ventilation
The ventilation galleries to be installed inside the structure contribute considerably to the spatial requirement. Therefore, it is necessary to proceed to a preliminary “analysis of hazards and risks”, and an initial sizing of ventilation installations before definitively setting the characteristics of the functional cross-section. This approach is often iterative.
d – Geology - Geotechnics - Hydrogeology - Methods of construction
The geological, hydrogeological and geotechnical conditions, as well as methods of construction (which are often interlinked) have a vital impact on the shape and surface area of the cross-section. The following example illustrates this interaction.
In loose soil below groundwater level, the use of a shield will be required for the construction of the main tunnel. The main tunnel will be circular in shape. However, the cross-section will also depend on other functions:
Recommendations in section 1.2.3 are integrally applicable to “underground road networks”. The analysis approach must, nevertheless, take into account the complexity of underground networks and the aggravating influence of certain factors, in particular:
a - Traffic
The volume of traffic is generally more significant and in high traffic volume conditions traffic congestion is much more frequent. It follows that the number of persons in tunnel is much higher and in the event of an incident, the number of users to evacuate will be more significant.
Ramps merge and diverge areas are important locations in terms of risk of accidents.
The assumption, which is sometimes prevalent from the start of projects, that there will never be a traffic blockage must be analysed with much circumspection. It is indeed possible to regulate the volume of traffic entering into an underground network in order to eliminate all risk of bottlenecks. Nevertheless, this leads to a significant decrease in the capacity of the infrastructure (in terms of traffic volume) which often goes against the reasoning that justifies its construction. Over time, measures of reducing entering traffic must be relaxed, or even abandoned because of the need to increase traffic capacity. The probability and recurrence of bottlenecks increase, disregarding the initial assumption upon which the network was based (particularly in terms of safety and ventilation during incidents).
b - Emergency evacuation – emergency access
The analysis must take into account:
c - Ventilation
The concept and design of ventilation systems must take into account:
d – Communication with users
Communication with tunnel users must be reinforced and adapted throughout the multitude of branches within the network. Communication must be able to be differentiated between the different branches according to operational needs, especially in the case of fires.
Users must be able to identify their position inside the network, which would require, for example, the installation of specific signs, colour codes, etc.
Directional signs and prior information signs at interchanges or ramps must be subjected to careful consideration, particularly the visibility distances with regards to signals and the clear legibility of the signage.
e – Operational needs
Specific operational needs (cf. § 1.2.3.6) must be adapted to the complexity of a network, to the volume of traffic and to the resulting increased difficulties of achieving interventions under traffic conditions.
Recommendations in section 1.2.4 are also applicable to “underground road networks”. Nevertheless, anal-yses must take into account the complexities of underground road networks and the supplementary needs or conditions mentioned in Chapter 1.7.3.
The interfaces between operators of associated or related network must be subjected to a specific analysis, particularly for all aspects concerning, on the one hand, traffic management and, on the other hand, safety (especially fire incidents), including evacuation of users and intervention of emergency response agencies in response to fire incidents.
Control centres must take account of the interfaces within the network and between diverse operators. They must allow the transmission of common information which is essential to each operator, and facilitate the possible temporary hierarchy of one control centre over another. The architectural design of the network of control centres, and of their performance and methods, must be subjected to an overall analysis of organisa-tions, responsibilities, challenges and risks. This analysis should reflect a range of operational conditions such as during normal and emergency scenarios, and should review the interaction between the different subsections of the network and the respective responsibilities of each control centre.
S narůstajícím počtem budovaných nebo plánovaných tunelů po celém světě a stoupajícími dopravními intenzitami v tunelech již existujících roste stále význam otázek bezpečnosti. Nehody v silničních tunelech nemusí být častější než na povrchových úsecích silnic, ve skutečnosti tunely poskytují bezpečnější prostředí pro řidiče s vyšší úrovní kontroly řízení. Následky větších nehod v uzavřeném prostředí tunely nicméně mohou být podstatně vážnější než na povrchu a také budívají silnější reakce veřejnosti.
„V moderních silničních tunelech je bezpečnost zaručena díky integrovanému přístupu. Dosažení bezpečnostních požadavků napomáhají sady pokročilých nástrojů, jako jsou analýza rizik, bezpečnostní inspekce a postupy, které se uplatní od počátku plánování a projektování nového tunelu až po provoz a vylepšování stávajících tunelů."
Odpovídající úrovně bezpečnosti v tunelu, která je srovnatelná se situací nad zemí, lze dosáhnout strukturovaným a integrovaným přístupem k projektu a provozu tunelu, který se soustředí na prevenci závažných nehod a zmírňování jejich následků. Toho dosahuje usnadněním a propagováním neasistované evakuace v první fázi, následovanou účinným zásahem záchranných služeb.
Nehoda v obousměrném silničním tunelu (Video)
Důležitou lekcí je i poučení se ze zkušeností dřívějších nehod v tunelech, které jsou probírány v oddíle Poučení z nehod. Předchozí nehody v tunelech vedly k vzrůstajícímu uvědomění a zájmu o bezpečnost tunelů na mezinárodní úrovni.Po zveřejnění výsledků vyšetřování požáru v tunelu pod Mont Blancem z roku 1999 přistoupila řada zemí po celém světě k revizi a aktualizaci národních standardů a směrnic pro bezpečnost v tunelech.
Ekonomický výbor pro Evropu při OSN (UNECE)ustanovil expertní skupinu na bezpečnost v tunelech, se zastoupením PIARC, jež v roce 2001 vytvořila Doporučení pro všechny aspekty tunelové bezpečnosti. Tato doporučení přispěla k rozvoji a aktualizaci mezinárodních standardů pro bezpečnost v tunelech. V Evropě připravila Evropská komise direktivu pro minimální požadavky na bezpečnost v silničních tunelech na Transevropské silniční síti, která vstoupila v platnost v roce 2004.
Činili se i v jiných částech světa. V USA prošla národní norma pro požární bezpečnost v silničních tunelech (NFPA 502) pravidelnou aktualizací zohledňující nedávné výzkumy i poučení z předchozích nehod v tunelech.
Minimální požadavky stanovené evropskou direktivou se vztahují na tunely nacházející se na transevropské silniční síti. V zemích po celé Evropě, ale i jinde, mohou být předpisy a požadavky stran bezpečnosti v tunelu méně přísné než tato direktiva. Takové normy mohou být postaveny na konkrétních podmínkách v jednotlivých zemích a vztahovat se k tunelům, které nejsou podřízeny direktivě, jako jsou například městské tunely.
Technický výbor pro provoz silničních tunelů PIARC posunul hlavní body problematiky bezpečnosti díky vydávání řady zpráv specializovanými pracovními skupinami. Navíc k jeho vlastním aktivitám a rozvoji legislativy se podílel formou výzkumných projektů a tematických sítí (zejména v Evropě), pro poznání a pochopení principů bezpečnosti v tunelech.Celou komunitu specialistů na tunely přivedl k závěru, že integrovaný přístup k problematice je nutný. Tyto obecné principy jsou obsaženy v oddíle Obecné principy tohoto manuálu, integrovanému přístupu se věnuje oddíl Integrovaný přístup.
Podrobnější informace o mezinárodní spolupráci zaměřené na lepší poznání a zlepšování bezpečnosti tunelů lze najít v následujících dokumentech:
Kromě těchto aktivit PIARC také podporuje Výbor provozní bezpečnosti v podzemních zařízeních (ITA-COSUF) a Mezinárodní asociaci tunelů a pozemních prostor (ITA) jakožto mezinárodní síť pro výměnu zkušeností a propagaci bezpečnosti.
Klíčem k integrovanému přístupu k bezpečnosti silničních tunelů je stanovení kritérií úrovně bezpečnosti, analýza bezpečnosti a posouzení rovnováhy mezi náklady a přínosy pro dosažení odpovídající úrovně bezpečnosti. Proto jsou zásadní posouzení rizik a základní nástroj řízení bezpečnosti v tunelu rozebírány v oddíle Ohodnocení rizika.
Zvláštní význam a také potřebu pozornosti při analýze a posuzování bezpečnosti tunelu mají požáry v tunelech, jimž se věnuje oddíl Požární bezpečnost a přeprava nebezpečných nákladů z oddílu Nebezpečné náklady.
Pro maximalizaci účinnosti řízení bezpečnosti v tunelu jsou zapotřebí určité nástroje pro podporu strategie, rozhodování v kritických otázkách a pro udržování neustálého přehledu o všech bezpečnostních otázkách v průběhu cyklu života tunelu, včetně průběžného záznamu s možností hledání. Tři hlavní nástroje ohledně správy bezpečnosti tunelu jsou bezpečnostní dokumentace, sběr a analýza dat o nehodách a bezpečnostní inspekce. Těm je věnován oddíl Bezpečnostní procesy.
Nové požadavky na bezpečnost směřují společně s nárůstem dopravy k vylepšování existujících tunelů. To vede ke značně specifickým problémům zkoumaných v oddíle Zlepšování bezpečnosti.
Tvorbu této kapitoly koordinovala Pracovní skupina 2 výboru C4 (2008-2011), v níž:
Řízení bezpečnosti v silničních tunelech přináší zvláštní výzvy, kde je značná míra rizika náklad převážejících vozidel a dopady vážnějších nehod jsou výrazně ovlivněny lidským chováním, které lze jen obtížně předpovídat (kapitola Lidský faktor). Je zapotřebí ‘holistický' přístup zohledňující všechny aspekty systému tvořeného infrastrukturou, provozem, záchrannými složkami, uživateli komunikací a vozidly.
Prvním krokem při posuzování požadavků je definovat bezpečnostní cíle. Ty jsou normálně stanoveny na národní úrovni v souladu s národními zákony, předpisy a normami. Základní bezpečnost je funkcí konkrétních charakteristik daného tunelu, související rizika se definují pomocí analýz a posouzení. Analýze rizik a posouzení jejich přijatelnosti se věnuje oddíl Ohodnocení rizika tohoto manuálu.
Základním principem, ze kterého se vychází, je že v případě nouzové situace v tunelu se uživatelé evakuují sami. Po samo evakuační fázi následuje zásah hasičů, záchranných služeb a pomoc uživatelům, kteří nejsou schopni tunel opustit bez asistence.
Bezpečnostní cíle lze definovat různými způsoby, ale PIARC, UNECE a Evropská unie se shodují v tom, že nejobecněji definované cíle jsou:
Obr. 2.1-1: Kruh bezpečí
Integrovaná bezpečnost v tunelech (oddíl Integrovaný přístup) vyžaduje, aby se pozornost věnovala oběma hlavním cílům. Takový přístup lze předvést jako "kruh bezpečí" od proaktivních kroků a prevence, přes zmírňování dopadů, intervenci a vyhodnocování, zpět k proaktivnímu jednání, jak je naznačeno na obr. 2.1-1. Více informací o cílech a obecných principech bezpečnosti lze najít v kapitole 3 "Obecné principy" zprávy 2007R07.
Informace vztahující se ke každému z výše jmenovaných témat jsou k dispozici v relevantních kapitolách tohoto manuálu, jak je uvedeno výše. Obecné informace pro výběr bezpečnostních opatření lze najít v následujících dokumentech:
Cílem bezpečnostního plánování a implementace je dosáhnout rovnováhy mezi zajištěním optimální úrovně bezpečnosti a rozumných stavebních a provozních nákladů. Toho lze dosáhnout použitím integrovaného přístupu k bezpečnosti v tunelech (oddíl Integrovaný přístup).
Bezpečnost nespočívá v prostém přijetí všech možných bezpečnostních opatření, ale je důsledkem rovnováhy mezi předpokládanými faktory rizik a bezpečnostními opatřeními.
Se zaváděním a rozvojem mezinárodních předpisů, doporučení a směrnic vzniká potřeba rámcové práce, která by zohledňovala všechny aspekty bezpečnosti v tunelech. Rozsah studie může zahrnovat následující základní prvky:
Tyto prvky bezpečnosti jsou popsány v kapitole 5 "Prvky integrovaného přístupu" zprávy 2007R07.
Obr 2.2-1: Integrovaný přístup
Integrovaný přístup je rámec zahrnující plánování, projektování, stavbu a provozování nového tunelu nebo modernizaci tunelu existujícího, podle něhož mají být v každé fázi životního cyklu dosaženy požadované úrovně bezpečnosti. To probíhá v souladu s bezpečnostním plánem podle vhodných bezpečnostních postupů.
Obrázek 2.2-1 ukazuje schéma navrhovaného integrovaného přístupu týkajícího se bezpečnosti nového nebo již provozovaného tunelu, zahrnujícího prvky popsané výše (obrázek převzat z kapitoly 6 "Závěr" zprávy 2007R07).
Informacím o různých nehodách a událostech v tunelech, stejně jako z nich vyplývajících ponaučení se věnovaly různé zprávy PIARC Výboru silničních tunelů. Dřívější zprávy předkládají statistický průzkum poruch, nehod a požárů ve vybraných tunelech. Dále popisují i ponaučení z takových událostí týkajících se geometrie tunelu, navrhování bezpečnostního vybavení a provozních směrnic - představují tedy soubor životně důležitých dat pro inženýry a tvůrce rozhodnutí zapojených do navrhování tunelů:
Incidenty v tunelech pod Mont Blancem, Tauernem a Sv. Gotthardem (1999 a 2001) vedly ke zvýšenému uvědomění možných důsledků nehod v tunelech. Pravděpodobnost eskalace nehody ve významnou událost je malá, nicméně následky takové nehody mohou být značné co do počtu obětí, škodě na infrastruktuře a dopadu na dopravní ekonomiku.
Rok | Tunel | Délka | Počet tubusů | Oběti |
---|---|---|---|---|
1978 | Velsen (Nizozemí) | 770 m | 2 | 5 mrtvých a 5 zraněných |
1979 | Nihonzaka (Japonsko) | 2 km | 2 | 7 mrtvých a 2 zranění |
1980 | Sakai (Japonsko) | 460 m | 2 | 5 mrtvých a 5 zraněných |
1982 | Caldecott (USA) | 1,1 km | 3 | 7 mrtvých a 2 zranění |
1983 | Pecorile (poblíž Janova, Itálie) | 660 m | 2 | 9 mrtvých a 22 zraněných |
1996 | Isola delle Femmine (Itálie) | 148 m | 2 | 5 mrtvých a 20 zraněných |
1999 | Mont-Blanc (Francie- Itálie) | 11,6 km | 1 | 39 mrtvých |
1999 | Tauern (Rakousko) | 6,4 km | 1 | 12 mrtvých a 4 zraněných |
2001 | Gleinalm (Rakousko) | 8,3 km | 1 | 5 mrtvých a 4 zraněných |
2001 | St. Gotthard (Švýcarsko) | 16,9 km | 1 | 11 mrtvých |
2006 | Viamala (Švýcarsko) | 750 m | 1 | 9 mrtvých a 6 zraněných |
Kompletnější tabulku lze najít v Tabulce 2.1 "Závažné požáry v silničních tunelech" zprávy 05.16.B
Tyto katastrofy ukazují potřebu zlepšování přípravy na nehody v tunelech, stejně jako jejich prevenci a zmírňování důsledků. Toho lze dosáhnout zavedením návrhových kritérií bezpečnosti pro nové tunely, dále účinnou správou a případnou modernizací tunelů v provozu, ale i zlepšenou komunikací a šířením informací mezi uživateli. Poučení vyvozené z šetření požáru v tunelu pod Mont Blanc bylo, že fatální následky mohly být zásadním způsobem zmírněny:
Podrobný popis událostí v tunelech pod Mont Blanc, Tauern and Sv. Gotthard, včetně původního uspořádání tunelů, chronologického záznamu událostí, šíření ohně, chování operátorů, záchranných složek, uživatelů a v neposlední řadě i vyvozená ponaučení, to vše lze najít v kapitole 3 "Poučení z požárů v minulosti " zprávy 05.16.B. . Ponaučení jsou shrnuta v tabulce 3.5 této zprávy. Obdobné informace jsou uvedeny v článku v časopise Routes/Roads 324 "Srovnávací analýza požárů v tunelech pod Mont-Blanc, Tauern a Gotthardem" (říjen 2004) na stránce 24.
Po nehodě z 24. 3. 1999 potřeboval tunel Mont Blanc významnou rekonstrukci před tím, než mohl být znovu otevřen pro dopravu. Značná část projekčních a stavebních prací se týkala větracího systému - popis rozměrů, automatického provozu a plnohodnotných požárních zkoušek lze najít v příloze 12.2 "Renovace tunelu pod Mont Blanc " zprávy 05.16.B.
V příloze 8 "Rakouská statistická studie 2005: Srovnávací analýza bezpečnosti v tunelech v období 1999-2003" zprávy 2009 R08 naleznete kontrast mezi dopravní bezpečností v tunelech na dálnicích a rychlostních komunikacích a bezpečností na jiných typech komunikací, ale i srovnání bezpečnosti v jednosměrných a obousměrných tunelech.
V minulosti bylo navrhování bezpečnosti v silničních tunelech v mnoha zemích založeno do značné míry na tom, co stálo v normách a předpisech. Pokud byly splněny odpovídající předpisy a relevantní směrnice, tunel byl považovaný za bezpečný.
Tento předpisový přístup má však několik omezení:
Pro posuzování specifik tunelového systému (včetně vozidel, uživatelů, provozu, záchranných služeb a infrastruktury) a jejich dopadu na bezpečnost lze kromě předpisového přístupu použít navíc i přístup na základě rizik - takzvané posuzování rizik.
Přístupem na bázi rizik se lze věnovat různým druhům hrozeb, například škoda hrozící určitým skupinám osob (společenské hrozby) nebo konkrétním osobám (osobní hrozby), ztrátám na majetku, poškození životního prostředí nebo škody na hodnotách nehmotného charakteru. Běžně se posuzování rizik pro tunelové projekty soustředí na společenská nebezpečí pro uživatele, která lze vyjádřit jako očekávaný počet úmrtí za rok nebo jako histogram zachycující vztah mezi frekvencí a následky možných nehod v tunelu (vyjádřených v počtu mrtvých).
Posuzování rizik je systematický přístup k analýze posloupností, provázanosti potenciálních nehod a událostí, čímž se identifikují kritické části systému, odhalují se možná zlepšující opatření. Proces posuzování rizik se skládá ze tří kroků:
Zjednodušený graf na obrázku 2.4-1 předvádí hlavní kroky procesu posuzování rizik.
Obr. 2.4-1: Vývojový diagram postupu při posuzování rizik
Posuzování rizik pro silniční tunely dovoluje strukturované, harmonizované a transparentní posouzení rizik pro konkrétní tunel, včetně zohlednění relevantních faktorů a jejich provázanosti. Modely posuzování rizik přinášejí podstatně lepší pochopení procesů souvisejících s rizikem, než by kdy mohly koncepty postavené výhradně na zkušenostech. Kromě toho umožňují i posouzení nejlepších dodatečných bezpečnostních opatření ohledně minimalizace rizik a dovolují porovnání jednotlivých alternativ. Přístup posuzování rizik tedy může být v kontextu řízení bezpečnosti tunelu vhodným doplňkem předpisového přístupu z norem a směrnic. V praxi se užívají různé metody pro řešení různých druhů problémů. Doporučuje se zvolit tu nejvhodnější metodu dostupnou pro daný problém.
Ačkoliv se modelování rizik snaží být co nejblíže realitě a implementovat realistická vstupní data, je důležité si uvědomit, že model nemůže nikdy předpovědět reálné události a výsledky vždy obsahují jistý stupeň nejistoty a neurčitosti. S přihlédnutím k této nejistotě by kvantitativní analýza rizik měla být považována za přesnou jen v řádu své velikosti a měla by být doplněna o studie citlivosti nebo podobnými analýzami. Hodnocení rizik srovnáním relativních hodnot (například srovnání existujícího a referenčního stavu tunelu) může zvýšit robustnost vyvozovaných závěrů, ale je třeba být opatrný při definování referenčního tunelu.
Základní principy a důležité prvky metodiky analýzy rizik jsou obsaženy v technické zprávě 2008R02 "Analýza rizik pro silniční tunely".
Tato zpráva také představuje průzkum praktických metod a soubor případových studií.
Různé přístupy k posuzování rizik jsou představeny a rozebírány v nové zprávě nazvané "Současná praxe v hodnocení rizik v silničních tunelech". Tato zpráva obsahuje také aktuální informace ohledně analýzy rizik a v současné době se dokončuje.
Mezi potenciálními riziky uvažovanými v silničních tunelech patří hrozbě požáru vozidel zvláštní místo. Vzhledem k tomu, že nejde o příliš vzácnou událost, jejíž následky v podzemí mohou být mnohem horší než na povrchu, pokud se nepodniknou vhodná opatření. Z tohoto důvodu bylo problematice požární bezpečnosti v tunelech věnováno hned několik zpráv PIARC.
Části obsahu těchto zpráv se věnuje konkrétním tunelovým vlastnostem, a proto byly zařazeny do odpovídajících kapitol tohoto manuálu, například:
Před tím, než se začne s definováním opatření požární bezpečnosti, je potřeba znát základní informace o požárech v tunelech a metody jejich studia. Právě těmto otázkám se věnuje tato kapitola.
Na základě obecných ustanovení bezpečnosti silničních tunelů z oddílu Obecné principy je třeba stanovit podrobnější cíle ohledně kontroly ohně a kouře:
Těmto cílům je věnován oddíl I "Cíle kontroly ohně a kouře" zprávy 05.05.B,která zahrnuje podrobný rozbor uplatnitelnosti kritérií v případě požáru. Dodatečné rady a doporučení jsou v oddíle 2 "Koncepty bezpečnosti při požárech v tunelech" zprávy 05.16.B.
V zájmu usnadnění posouzení rizik a poskytnutí dat použitelných jako základ projektu byly v oddíle II "Riziko požáru a návrhové požáry" zprávy 05.05B. vydány informace o četnosti požárů, návrhové požáry a jejich scénáře. Návrhové požáry pro posouzení bezpečnosti životů se normálně specifikují jako míry uvolňování tepla, buď konstantní, nebo proměnné v čase, které se vztahují k druhu uvažovaných hořících vozidel (např. jedno či více osobních aut nebo těžší nákladní vozidlo) a jejich nákladu. Návod pro volbu návrhových požárů lze najít v PIARC zprávě „Charakteristiky návrhových požárů v silničních tunelech".
Pochopení toho, jak se kouř chová při požáru v tunelu, je zásadní pro každý aspekt projektu tunelu a jeho provozu. Toto pochopení ovlivní druh a dimenzování použitého větracího systému, jeho provoz v krizových situacích a plánované krizové postupy umožňující operátorům tunelu a záchranným složkám bezpečně si s událostí poradit. Podrobný rozbor tématu lze najít v oddíle III "Chování kouře" zprávy 05.05.B and oddíle 1 "Základní principy šíření kouře a tepla v prvních fázích požáru" zprávy 05.16.B, které podrobně analyzují vliv různých parametrů (dopravní provoz, rozsah ohně, větrací podmínky, geometrie tunelu) na vývoj události.
V zájmu pomoci výzkumníkům a projektantům je v oddíle IV "Výzkumné metody" zprávy 05.05.B podán vyčerpávající popis základních (výsledky experimentů malého rozsahu i plnohodnotných studií) a pokročilých (počítačové simulace) technik využitelných při zkoumání požární bezpečnosti.
Nebezpečné materiály jsou důležité v průmyslové výrobě i každodenním životě a musí být přepravovány. Je však potřeba si uvědomit, že v případě uvolnění při nehodě představují tyto náklady značnou hrozbu, ať už na povrchovém úseku komunikací či v tunelu. Nehody zahrnující nebezpečné náklady jsou poměrně vzácné, ale mohou vést k velkým ztrátám na životech, majetku i životním prostředí. Je potřeba zvláštních opatření, aby byla zajištěna ta nejvyšší možná bezpečnost převozu těchto nákladů. Z těchto důvodů je ve většině zemí přeprava nebezpečných nákladů přísně regulovaná.
S přepravou nebezpečných nákladů v tunelech souvisí zvláštní problémy, protože nehoda uvnitř tunelu by v uzavřeném prostředí tunelu mohla mít ještě vážnější následky. Je třeba zohlednit následující otázky:
V letech 1996 až 2001 podnikly Organizace pro ekonomickou spolupráci a rozvoj a PIARC významný společný výzkumný projekt, který měl přinést rozumné odpovědi na výše uvedené otázky - OECD. Přeprava nebezpečných nákladů silničními tunely. Bezpečnost v tunelech, Paříž: OECD Publishing, 2001 ISBN 92-64-19651-X. Následující odstavce shrnují výstupy z projektu a další vývoj.
Prvním krokem společného výzkumného projektu OECD/PIARC byl mezinárodní průzkum regulace týkající se silniční přepravy nebezpečných nákladů obecně a v tunelech.
Průzkum ukázal, že všechny zkoumané země mají konzistentní regulaci přepravy nebezpečných nákladů po silnici obecně a tato omezení jsou ve značné části světa standardizovány. Například ADR (Evropská dohoda o mezinárodní přepravě nebezpečných nákladů po silnici) se používá v Evropě a asijské části Ruské federace. Většina států USA a kanadských provincií používá normy v souladu s modelovými regulacemi OSN. Austrálie a Japonsko mají vlastní předpisy, ale australská ustanovení se přizpůsobila systému OSN.
Na druhé straně průzkum ukázal velkou rozdílnost v regulaci ohledně přepravy nebezpečných nákladů tunely. Omezení a zákazy pro tunely se významně lišily v různých zemích a dokonce i v různých tunelech ve stejné zemi. Nejednotnost tunelové regulace představovala problém pro organizaci přepravy nebezpečných nákladů a vedla ke spoustě porušení předpisů vozidly přepravujícími nebezpečný náklad.
V rámci společného projektu navrhly OECD a PIARC harmonizovat systém regulace. Tento návrh byl dále rozpracován Evropským ekonomickým výborem při OSN (UN ECE) a poté v roce 2007 zaveden v Evropě v dalších revizích ADR.
Harmonizace vychází z předpokladu, že v tunelech existují tři hlavní nebezpečí, která mohou vést k velkým ztrátám na životech nebo k poškození konstrukce tunelu. Lze je seřadit následovně podle klesající vážnosti následků a rostoucí účinnosti ochranných a zmírňujících opatření: (a) exploze; (b) únik toxických plynů či agresivních toxických tekutin; (c) požáry. Omezení nebezpečných nákladů v tunelech probíhá zařazením tunelu do jedné z pěti tříd označených velkým písmenem od A do E. Principy těchto tříd jsou následující:
Třída A | Bez omezení přepravy nebezpečných nákladů |
---|---|
Třída B | Zákaz přepravy nebezpečných nákladů, které by mohly vést k velmi velkému výbuchu |
Třída C | Zákaz přepravy nebezpečných nákladů, které by mohly vést k velmi velkému výbuchu, velkému výbuchu nebo velkému úniku toxických látek |
Třída D | Zákaz přepravy nebezpečných nákladů, které by mohly vést k velmi velkému výbuchu, velkému výbuchu, velkému úniku toxických látek nebo velkému požáru |
Třída E | Zákaz všech nebezpečných nákladů (vyjma pěti typů nákladu s velmi nízkým rizikem) |
Více informací k tématu lze najít na následujících webových stránkách:
Zákaz přepravy nebezpečných nákladů tunelem neodstraní nebezpečí úplně, ale změní je a přesune je jinam, kde ve skutečnosti mohou být celková rizika ještě větší (například objížďka hustě obydlenou oblastí). Proto společný výzkumný projekt OECD/PIARC doporučil, aby rozhodnutí o povolení/zákazu přepravy vycházelo ze srovnání různých alternativ a zohlednilo nejen cestu tunelem, ale i možné náhradní trasy.
Byl navržen racionální rozhodovací proces, jehož struktura je ukázána na následujícím obrázku. První kroky by měly poskytnout objektivní ukazatele rizik vycházející z kvantitativní analýzy rizik (QRA). Závěrečné kroky berou v úvahu ekonomická a jiná data, ale i politické preference toho, kdo rozhodnutí dělá (například vyhýbání se riziku). Pozdější kroky mají za základ model pro podporu rozhodování (DSM).
Obr. 2.6-2: Racionální rozhodovací proces
Projekt OECD/PIARC vyvinul QRA model i DSM. Model QRA v současnosti využívá řada zemí. Vychází ze systémově založeného modelu analýzy rizik (viz oddíl 2.4 pro definici) a vytváří ukazatele společenských rizik (histogramy pro uživatele tunelů a osoby trvale žijící v blízkosti tunelu) i osobních rizik (pro osoby žijící v sousedství tunelu, poškození tunelu a životního prostředí. Dá se použít pro trasy vedoucí tunelem i jen po povrchových úsecích takže lze porovnávat rizika na alternativních trasách. \model je postaven na 13 scénářích nehod odpovídajících každé z pěti tříd (i když třídy D a E nelze rozlišit, neboť vedou k týmž rizikům). Model je možné zakoupit od PIARC a je podrobněji popsán na jejich webové stránce.
Další údaje a příklady využití lze najít na následující PIARC odkazech:
Additional information as well as examples of application can be found in the following PIARC references:
Společný výzkumný projekt ECD/PIARC také zahrnoval prošetření opatření, která by mohla snížit pravděpodobnost či následky nehody zahrnující nebezpečný náklad v tunelech, kde je takový náklad povolen.
V první řadě byl analyzován stávající stav znalostí, což vedlo k identifikaci a popisu všech možných opatření, z nichž mnohé jsou popsány ve druhé části tohoto manuálu (kapitoly 6-9). Druhý, náročnější krok spočíval v pokusu ohodnotit přínos jednotlivých metod pro rizika nebezpečných nákladů vztažený k nákladnosti těchto metod. Náklady nebyly zkoumány do detailů, neboť by závisely na specifikách jednotlivých tunelů a je třeba je posuzovat pro konkrétní projekt. Pozornost se soustředila na účinnost opatření.
Některá z možných opatření pro snížení míry rizika jsou zohledněna přímo v QRA modelu vyvinutém v rámci projektu (viz výše). Ta se označují jako „přirozená" opatření. Účinnost všech těchto opatření i všech jejich kombinací je posouzena tak, že model proběhne s jednotlivými opatřeními (a jejich kombinacemi) zapnutými a vypnutými. Jednotlivé výsledky se následně porovnají. Bylo provedeno velké množství testů se závěrem, že nelze stanovit žádné všeobecné ohodnocení účinnosti opatření, protože ta se výrazně liší případ od případu. Posouzení účinnosti by se tedy mělo provádět pro konkrétní projekty.
Účinnost dalších, „negativních" opatření se posuzuje podstatně obtížněji. Byly navrženy metody pro jejich zohlednění. Více informací lze najít v kapitole VII Projektové zprávy OECD (Opatření pro snižování rizika).
Pro zajištění bezpečnosti v silničních tunelech je třeba zavést nutná strukturní, technická a organizační opatření, tak aby bylo možné co nejvíce předcházet nehodám a omezovat jejich dopady na minimum. Úroveň bezpečnosti v tunelu je v rozličné míře ovlivňována velkou škálou faktorů, které lze rozdělit do čtyř kategorií: uživatelé, infrastruktura, vozidla a provoz.
Většina opatření potřebných pro zajištění bezpečnosti v tunelu je založena na výše uvedených faktorech. Snaží se o prevenci či zmírnění nebezpečí, které vzniká díky nesprávnému chování uživatelů, nevhodnému stavu tunelu nebo řízení provozu, poruchám vozidel a jiným selháním. Viz Kapitola 1 "Proč jsou potřebné nástroje pro správy bezpečnosti tunelu?" zprávy 2009R08.
Všechna výše zmíněná potřebná bezpečnostní opatření se musí kombinovat v rámci účinné správy bezpečnosti tunelu. Aby byla účinnost správy bezpečnosti co nejvyšší, je důležité využít určité nástroje pro podporu strategie, pro usnadnění kritických rozhodnutí a udržení stálé a kontrolovatelné pozornosti na všech aspektech bezpečnostních problému po celý životní cyklus tunelu. Dále jsou popsány tři hlavní „nástroje" správy bezpečnosti tunelu.
Bezpečnostní dokumentace je klíčovým aspektem řízení bezpečnosti a měla by se vytvářet pro každý tunel. Požadavky na obsažené informace se liší podle fáze životního cyklu, v níž se tunel právě nachází (návrh, schvalování nebo provoz). Ve fázi projektování se bezpečnostní dokumentace soustředí na popis tunelové infrastruktury a předpovědí dopravního využití. Ve fázi provozu získávají na významu provozní aspekty, jako jsou krizové reakční postupy nebo opatření pro provoz nebezpečných nákladů. Úroveň podrobnosti těchto informací roste v průběhu rozvoje projektu. Bezpečnostní dokumentace by měla obsahovat „živé" dokumenty, které jsou stále vylepšovány a aktualizovány. Ty by měly zahrnovat mimo jiné podrobné záznamy změn infrastruktury, dopravní dat apod., právě tak jako důležité nálezy z provozní zkušenosti (tj. analýzy významnějších nehod, bezpečnostní cvičení atd.). Více informací je k dispozici v kapitole 2 "Bezpečnostní dokumentace silničního tunelu" zprávy 2009R08.
Sběr a analýza dat o událostech (nehodách), tak jak je rozebráno v kapitole 3 "Sběr a analýza dat o událostech v silničním tunelu" zprávy 2009R08 jsou nezbytné pro posuzování rizik v tunelu a pro zlepšování bezpečnostních opatření. Jedná se o dvojí proces. Na počátku je úroveň místního tunelu pro zachycení specifických potřeb (např. vstupní data pro posuzování rizik). Na druhé straně jsou zákonem dané povinnosti, jako je shromažďování statistických dat na národní či mezinárodní úrovni. Posuzování konkrétních událostí (nehod i jiných incidentů) může pomoci s identifikací zvláštních nebezpečí v tunelu i s optimalizací provozních postupů a reakcemi bezpečnostních systémů. Cenné zkušenosti o řízení událostí v realistických podmínkách mohou poskytnout nejen analýzy skutečných nehod, ale i rozbory dat z bezpečnostních cvičení.
Bezpečnostní inspekce, tak jak jsou vysvětleny v kapitole 4 „Bezpečnostní inspekce silničních tunelů" technické zprávy 2009R08, jsou nástrojem pro posuzování aktuální úrovně bezpečnosti v tunelu, buď v právním rámci (například podle některé z Evropských direktiv) nebo vůči nějaké přijatelné míře nebezpečí. PIARC vyvinul organizační schéma vycházející z direktivy EU 2004/54/EC, které popisuje řetězec zodpovědnosti ve věci bezpečnosti se zřetelem na bezpečnostní inspekce a objasňuje, za co je kdo zodpovědný. Také navrhuje obsah bezpečností inspekce (infrastruktura a systémy, bezpečnostní dokumentace a stávající procedury, organizace správy tunelu, výcvik a záruky kvality) spolu s přehledným plánem všech kroků a přípravy potřebné pro bezpečnostní inspekci.
V důsledku velkých katastrof v silničních tunelech (požár v tunelu pod Mont Blancem (1999), pod Tauernem (1999) a v Gotthardském tunelu (2001)), se zaměřila zvláštní pozornost na bezpečnostní standardy existujících tunelů. Už postavené tunely vyžadují zvláštní přístupy a nástroje pro identifikaci a ohodnocení potřebnosti programů vylepšení bezpečnosti. Významný výzkum a studie následovaly tyto požáry, při nichž se ukázalo, že mnoho existujících tunelů potřebuje dodatečné a specifické prostředky pro zajištění bezpečného prostředí pro uživatele. I tam, kde už dříve proběhly rekonstrukce, může dojít k tomu, že existující tunely neodpovídají aktuálním bezpečnostním standardům kvůli změně předpisů po rekonstrukci.
Tyto události a jejich následující studie zvýšily uvědomění rizik v tunelu mezi lidmi činnými na poli silničních tunelů, od projektantů a operátorů až po představitele správních organizací. Bylo očividné, že vylepšení bezpečnosti není jen otázkou vylepšování infrastruktury nebo vybavení tunelu, ale je důležité, často dokonce nejdůležitější, aby se vyjasnila organizace správ bezpečnosti a upravily se bezpečnostní procedury.
Při posuzování bezpečnosti existujících tunelů je třeba věnovat zvláštní pozornost změnám v tunelovém prostředí (dopravní intenzity a skladba dopravního proudu, přeprava nebezpečných nákladů, stavební práce v okolí atd.), které také mohou vyvolat potřebu vylepšení některých opatření.
Navrhuje se strukturovaný přístup pro posouzení a přípravu programu přestavby, který má dva hlavní úkoly:
Vícekrokový proces přípravy renovačního programu na míru pro již provozovaný tunel lze shrnout do následujícího vývojového diagramu. Ten popisuje funkční spojení mezi jednotlivými kroky a jim odpovídajícími výstupy.
Obr. 2.8-1 : Vývojový diagram vícefázového procesu
Podrobný obsah každého kroku je třeba přizpůsobit specifickým podmínkám jednoho každého tunelu, jeho prostředí a pochopitelně i zvláštním místním zvyklostem.
V závislosti na situaci tunelu je možné zastavit proces po třetím kroku s prostým srovnáním s referenčním stavem, pokud analýza dokazuje, že již požadovaná úroveň bezpečnosti je v této fázi zajištěna. Pro už rekonstruované tunely může být krok 3 opravdu tím posledním v procesu. Pokud tomu tak není, může krok 3 objasnit naléhavá zmírňující opatření, která lze pro zlepšení bezpečnostní úrovně zavést ihned pouze s méně zásadními zásahy typu uzavírek, zábranami nebo použití signalizace či jiných opatření pro řízení dopravy. V některých případech tato opatření postačují pro dosažení požadované úrovně bezpečnosti.
Pokud jsou zapotřebí výraznější objemy prací, mohou být dočasné změny provozních podmínek dobrým nástrojem pro dočasné zlepšení bezpečnosti.
Příprava rekonstrukčních prací pro tunel v provozu je iterativní proces, neboť jde o kombinaci technických záležitostí, bezpečnostních opatření, ekonomických dopadů a omezení kladených na fázování prací. Z tohoto důvodu se kroky 4 a 5 mohou opakovat několikrát, aby přijatý plán rekonstrukce zohledňoval všechny relevantní parametry, které mohou rozhodnutí ovlivnit. Projektantské práce začínají až po kroku 5.
Nová zpráva "Posuzování a zlepšování bezpečnosti v existujících silničních tunelech" poskytuje návody pro každý krok tohoto procesu, až k definování programu vylepšení.
Představeny jsou typické slabiny (tj. nedostatek bezpečí) reálných tunelů. Navíc případové studie z existujících tunelů v Evropě ukazují strategii přijatou pro rekonstrukční práce a dotčená vylepšovaná opatření.
Hlavní stránka HumTechnický výbor PIARC pro silniční tunely považuje za nutné zlepšit znalosti o chování lidí v tunelech (v normálním provozu i v mimořádných situacích) a navrhnout doporučení pro provoz tunelů, která z těchto znalostí vycházejí.
Tato znalost lidského chování je zásadní pro činnosti zaměřené na:
Adekvátní znalost lidského faktoru v kontextu silničních tunelů zvyšuje bezpečnost, protože dovoluje lépe zohlednit uživatele, návrh tunelu a obecněji vzato i organizace (provozovatele tunelu a záchranné složky).
Systém tunelu jako celek, včetně organizace řízení provozu, má velký význam pro bezpečnost tunelu, neboť určuje, co uživatelé vidí a na co reagují - jak v běžném provozu, tak v mimořádných situacích. Charakter dopravních předpisů, jejich respektování řidiči i rozsah jejich důsledného vynucování výrazným způsobem ovlivňují bezpečnost v tunelu. Značný vliv mají také vlastnosti provozovaných vozidel a jejich náklad.
Dodatečná opatření (ve vztahu k minimálním požadavkům stanoveným evropskými předpisy) mohou být vzata v úvahu při zohledňování vlivu lidského faktoru a lidského chování na bezpečnost v tunelech. V této fázi se tato kapitola soustředí na interakci tunelového systému a jeho uživatelů, ale uvedeny jsou i další informace ohledně interakce personálu provozu tunelu a záchranných složek.
Hlavní závěry týkající se uživatelů tunelu jsou tyto (detaily viz oddíl Uživatelé tunelu):
Dále lze odvodit, že stran personálu tunelu (více viz oddíl Operátoři) a bezpečnostních složek (oddíl Bezpečnostní týmy) je zcela zásadní:
Projektování zaměřené na optimální využití lidmi by mělo obsahovat posouzení lidských vlastností a limitů - těmi jsou míněny tělesné, poznávací a duševní procesy vztahující se ke vnímání, zpracování informací, motivaci, rozhodování a konání. S těmito vlastnostmi a limity musí být konzistentní všechny projektované systémy a procesy, v nichž dochází k interakci s lidmi.
Obecná doporučení jsou uvedena v oddíle Obecná doporučení.
Obr. 3.0-1: Únikový východ
Tuto kapitolu manuálu napsal Marc Tesson, mimořádný člen výboru C4 a vedoucí pracovní skupiny č. 3 "Vliv chování uživatelů".
Bývalý vedoucí této skupiny, Evert Worm, přispěl ke tvorbě anglické verze.
Česká verze této stránky byla vytvořena prof. Ing. Pavlem Přibylem, CSc. (České vysoké učení technické v Praze, Fakulta dopravní) a editována doc. Mgr. Tomášem Apeltauerem, Ph.D. (Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební).
Fig. 3.1-1: User approaching a tunnel
Následující aspekty jsou zdůrazněny v Technické zprávě 2008R17 "Lidský faktor a bezpečnost silničních tunelů z pohledu uživatelů".
Během těchto průzkumů si členové pracovní skupiny, účastníci studií, museli často odpovídat na otázku: "Měli bychom přizpůsobovat tunel uživatelům, nebo uživatele tunelu?" Pochopitelně je nutné využívat obou přístupů. Pracovní skupina 3 se rozhodla dále studovat téma výchovy řidičů a informací jim určených a využít získané poznatky k formulaci účinných doporučení.
Následující aspekty budou zdůrazněny v připravované zprávě "Doporučení ohledně výchovy a informování řidičů ". Cílem této zprávy je podat vhodná doporučení všem, kteří mají na starosti informování a výuku řidičů: národní organizace a agentury, vlastníci, provozovatelé a konzultanti v oboru komunikací. V první kapitole podá zpráva všeobecné informace, neboť u cílové skupiny lze předpokládat i velmi nízkou znalost problematiky tunelů. Druhá kapitola se bude věnovat všeobecným doporučením, platným pro všechny cílové osoby a/nebo instituce. Doporučení z kapitol 3 a 4 už budou určena pozornosti organizací, agentur a konkrétních vlastníků.
Obr. 3.2-1: Řídicí stanoviště silničního tunelu
Výrazem "provozovatel" je míněna skupina zastupující vlastníka stavby, zodpovědná za provoz tunelu. Tento klíčový hráč ve věci bezpečnosti tunelu spolupracuje těsně s dalšími dotčenými stranami (vlastník, orgány veřejné správy, záchranné složky, subdodavatelé, další provozovatelé, uživatelé atd.). Jeho hlavním úkolem je řídit dopravu, zodpovídá za stavební aspekty a vybavení tunelu a také krizové i administrativní řízení související s jeho provozem. Hraje zásadní roli v optimálním zavádění systému řízení bezpečnosti tunelu: je to patrné z jeho zapojení už do počátečních fází projektových studií (včetně analýzy rizik) a stanovování provozních principů, provádí každodenní dohled na provoz v tunelu (řízení událostí, vykonávání bezpečnostních cvičení a implementace v nich nabytých zkušeností, pravidelná aktualizace provozní dokumentace, výcvik personálu, koordinace s ostatními dotčenými stranami atd.).
S ohledem na tohoto účastníka jsou zvýrazněny následující aspekty Technické zprávy 2008R03 "Řízení styku správce/ záchranářské týmy v silničních tunelech":
Obecně lze říct, že zkušenosti ukazují zásadní význam, který má chování všech lidí pověřených správou tunelů na zajištění bezpečnosti osob při nehodách.
Jednou z klíčových oblastí je odpovídající reakce provozního personálu pověřeného sledováním a kontrolou tunelů. Jako první se zapojují do krizového řízení tunelu, a za provozovatele na nich proto leží značná zodpovědnost ve věcech každodenního řízení tunelu. Jejich úkol je o to těžší, že v kterémkoliv okamžiku možná budou muset řešit závažné, ale současně velmi málo pravděpodobné události. Aby dokázali reagovat adekvátním způsobem, musí být správci tunelu schopni pochopit a zvládnout často velice složité situace, a tedy být velmi odolní vůči stresu. Cílený a odpovídající trénink je tedy nezbytný. Evropské předpisy požadují, aby byl personálu pověřenému řízením provozu poskytován "odpovídající vstupní i průběžný trénink" (Evropská směrnice 2004/54/CE - Dodatek 1 § 3.1 "Provozní prostředky").
Obr. 3.3-1: Požárníci při bezpečnostním cvičení v tunelu
Záchranářské jednotky, u nichž lze předpokládat nasazení v silničních tunelech, potřebují pochopitelně všestranný výcvik, jak pomáhat lidem a likvidovat požáry jakékoliv infrastruktury. Tunely jsou omezené prostory, v nichž může požár či jiná krize velmi rychle výrazně ztížit podmínky zásahu. Kromě standardního nácviku technických dovedností potřebují hasičské jednotky výcvik zaměřený speciálně na tento typ zásahů. Výcvik musí rozvinout jejich schopnost účelného jednání i schopnost zvládnout odpovídajícím způsobem složité situace, které v tunelech mohou nastat. Je to důležité zejména pro velitele zásahů, kteří musí být v případě potřeby schopni přizpůsobit původně plánované operační postupy jakékoliv nové situaci. Dobrá koordinace velitele zásahu s personálem provozovatele tunelu je proto rozhodující - vyžaduje pečlivou přípravu, vyhodnocování a zavádění krizových plánů, bezpečnostní cvičení a výcvik vycházející z nasbíraných zkušeností.
V případě přeshraničních tunelů je nutné věnovat pozornost spolupráci obou států, aby byla v krizových situacích zajištěna bezchybná koordinace záchranných týmů obou stran.
Obr. 3.3-2: Pomoc uživatelům v krytu
S ohledem na záchranářské týmy jsou zdůrazněny následující části Technické zprávy 2008R03 "Řízení styku provozovatel/ záchranářské týmy v silničních tunelech" :
Tato kapitola přináší obecná doporučení všem, kteří chtějí věnovat zvláštní pozornost lidskému faktoru při projektování nových nebo přestavbách již existujících tunelů. Jejím cílem není shrnutí základních technických doporučení z PIARC zpráv, které se zohlednění vlivu lidského faktoru na bezpečnost věnují. Soustředí se především na hlavní metodické pokyny, které je třeba vzít v úvahu, má-li být výše zmíněným aspektům věnována zvláštní pozornost.
Z tohoto úhlu pohledu je nutné zdůraznit tři hlavní body:
První bod se týká zejména projektování nových tunelů, kdy je nutné zapojit se do plánovacího procesu co možná nejdříve. Pak je možné lépe zohlednit hlavní faktory, které ovlivňují chování uživatelů silničních tunelů. Mezi těmito hlavními faktory by měly být zvažovány zejména následující:
Druhý bod se týká zohlednění výzkumných prací v oblasti integrace lidského faktoru a organizačních faktorů s ohledem na bezpečnost - účelem je co nejlepšího využití poznatků získaných v oboru bezpečnosti silniční dopravy, a zejména poznatků o evakuaci v krizových situacích. Může jít o využití odkazů na obecná ponaučení z výzkumu v oboru (například doporučení PIARC) nebo o zapojení psychologů a dalších specialistů na lidské chování a jednání do projektu. Výhody, které zapojení zmíněných odborníků přináší, si zaslouží zvážit nejen v projektech nových tunelů, ale i u modernizací stávajících. To se pochopitelně týká jen nejdůležitějších projektů se zvláštními problémy (přeshraniční či obzvláště dlouhé tunely, tunely malých rozměrů apod.)
V tomto oboru, stejně jako u staveb pod širým nebem, je nutné zachovávat velkou obezřetnost před neuváženou implementací technického řešení, které na první pohled vypadá přijatelně. Již mnohokrát se při skutečných událostech i nesčetných testech v tunelech ukázalo, že technická řešení, navržená inženýry - specialisty na vybavení a bezpečnost tunelů, nemusí být ta nejvhodnější z pohledu chování uživatelů.
Bez ohledu na možné důsledky pro specialisty na lidské chování je nutné zajistit rozsáhlé konzultace se všemi zúčastněnými stranami. Zejména zásahové složky musí být důkladně zapojeny do návrhů bezpečnostního vybavení (zvláštní pozornost si zasluhují prvky pro neřízenou evakuaci uživatelů).
Třetí doporučení se týká testů a zkoušek potřebných k ověření inovativních přístupů, pokud se tyto ukážou jako žádoucí. Již jsme se naučili mnohé o zohledňování lidského faktoru v bezpečnosti v tunelech. Projektantům doporučujeme, aby těmto poznatkům věnovali pozornost při finálních návrzích bezpečnostních opatření v tunelu. Vyvstane-li potřeba nějakého inovativního řešení, nesmí se podcenit ani předběžné zkušební fáze (například testy v budovách), ani testování přímo na místě. U těchto zkoušek může být užitečná přítomnost expertů z oboru humanitních věd. Jejich posláním bude ověřit nové přístupy před vlastním použitím v tunelech.
V závěrečném shrnutí nemůžeme opomenout nutnost pragmatismu a pokory v tomto oboru. Základním principem je dát, je-li to možné, přednost jednoduchým a intuitivním řešením, která jsou v souladu se zavedenou praxí v nestísněných prostorech. Tento přístup umožňuje, aby pro uživatele tunelu byly vynaložené prostředky snáze pochopitelné a přijatelné.
Pro výbor PIARC, který se před několika lety přejmenoval na „Výbor pro provoz silničních tunelů", jsou provoz a údržba zjevně velmi důležité.
Provoz a údržba zahrnují tři základní okruhy činností:
Efektivní provoz a součinnost různých stran podílejících se na správě tunelu a krizovém řízení jasně podmiňují bezpečnost a komfort uživatelů i provozovatelů v podmínkách běžného provozu i v případě nehody.
Direktiva 2004/54/CE pro "Minimální požadavky na bezpečnost v tunelech transevropské silniční sítě" v evropském kontextu jasně stanovuje, že bezpečnost nezávisí jen na konstrukci a vybavení, ale prokazuje i zvláštní význam činností souvisejících s provozem a údržbou.
Aby byl silniční tunel úspěšně a efektivně řízen a spravován, je třeba stanovit provozní činnosti a organizace za ně zodpovědné tak, aby se zajistilo, že všechny činnosti budou vykonávány v souladu a bezpečně (oddíl Provozní úlohy). Úroveň bezpečnosti poskytovaná uživatelům závisí významně na konkrétních parametrech tunelu, ale závisí také na provozních postupech a lidech, kteří mají tunel na starost.
Zodpovědní účastníci nemusí nutně patřit ke stejné organizaci, účastníci a jejich úlohy se mohou dost lišit. Například za normálních podmínek má dopravu na starosti dopravní policie, ale občas tuto činnost vykonává správce komunikace a v některých případech jsou určité činnosti svěřeny soukromé společnosti/ operátorovi. Navíc některé činnosti (např. řízení dopravy) může vykonávat větší počet organizací (provozní personál, policie, subdodavatel), takže relativní role a konkrétní zodpovědnost musí být jasně stanoveny, stejně tak jako doporučení pro optimalizaci postupů stran účastnících se provozování tunelu a míra jejich spolupráce (oddíl Provozovatelé tunelu).
V každém případě musí být definována organizace provozu a jeho koordinace mezi všemi zúčastněnými stranami, psané postupy a protokoly musí být stručné a jasné, aby byly snadno srozumitelné všem stranám a jasně aplikovatelné i v krizových situacích.
Organizace provozu se může podstatně lišit tunel od tunelu; v důsledku toho lze jen obtížně definovat nějaký jednotný rámec. Je proto vhodné posoudit pro každý tunel nebo skupinu tunelů nejvhodnější typ organizace, který je aplikován v běžném provozu i v případě nouzových situací (oddíl Organizace provozu).
Dále je bezpodmínečně nutné stanovit standardní operační postupy a minimální provozní podmínky a nouzové plány. Je to skutečně zásadní krok při plánování provozních reakcích na možné krizové situace v tunelu, pro různé typy událostí je třeba mít připraveny konkrétní odpovídající postupy (oddíl Provozní instrukce).
Správa a každodenní provoz, stejně tak jako údržba tunelu, vyžadují vysoké provozní náklady a požadavky na financování. Ve skutečnosti jsou z provozního hlediska tunely jedním z nejnákladnějších prvků silniční sítě (s ohledem na spotřebu a potřebu energie, personálu a sledování). Definice a optimalizace jednotlivých složek nákladů tunelu a náležitá doporučení, jak je snížit, byly zkoumány tunelovým výborem PIARC. Je třeba zvážit efektivní využití energie a postupné snižování energetické spotřeby, zvlášť s ohledem na zajištění udržitelnosti provozu silniční sítě (oddíl Provozní náklady).
Posledním zásadním cílem je zajištění odpovídající úrovně kvality služeb pro uživatele. Dosažení tohoto cíle očividně závisí na charakteru a celkovém fungování zařízení a vybavení. Fungování vybavení často záleží na tom, jak je tunel spravován personálem tunelu ve smyslu časového využití a vhodnosti. Proto je nutné, aby byl personál určený k jednotlivým úkolům dobře vybrán a vhodně školen jak při převzetí úkolů, tak průběžně po celou dobu působení ve funkci (oddíl Nábor zaměstnanců).
Úroveň bezpečnosti a dopravní kapacita podléhají změnám souvisejícím s dopravní sítí i s vlastním vývojem dopravy. Provozovatel tunelu může být občas nucen provést menší nebo větší změnu v systému nebo v kriteriích řízení, aby se s těmito změnami vyrovnal. Je tudíž nutné sledovat změny a nehody prostřednictvím informací a zpětné vazby za účelem soustavného a systematického zlepšování provozu tunelu.
Provozovatel potřebuje získávat z provozu zpětnou vazbu, která mu umožní rozhodovat o zlepšeních (oddíl Zkušenosti z provozu).
Konstrukční prvky i technické vybavení vyžadují pravidelnou údržbu. Jejím cílem je zajistit podmínky pro bezpečný provoz pro veřejnost tím, že je tunel udržován ve stavu odpovídajícím stanoveným bezpečnostním standardům (Oddíl Údržba zařízení). Stanovili jsme obecná doporučení pro údržbu v tunelech i konkrétní prvky a jejich zařízení.
Pokud vybavení tunelu přestává vyhovovat potřebám provozovatele nebo zákonným požadavkům, nebo pokud se změní charakter či objem dopravy, může být nutné tunel rekonstruovat nebo renovovat. Pro oblast renovace stávajících tunelů jsme definovali doporučení týkající se hlavně opatření pro snadnější řízení dopravní sítě, spolehlivosti vybavení, jeho životnosti a nákladů na celý životní cyklus (Oddíl Provoz během údržby).
Kapitola 4 se v současné podobě vztahuje k tunelům střední a větší délky, se středními a vyššími intenzitami dopravy, které leží v místech, kde je možná rychlá záchranná akce. Provoz v takových tunelech je organizován specifickým způsobem, který se vztahuje k jednomu tunelu nebo ke skupině tunelů v rámci jedné silniční sítě.
Oddíl Krátké zatížené tunely představuje zvláštní podmínky týkající se krátkých nebo velmi málo zatížených tunelů či samostatných tunelů v řídce osídlených oblastech.
Tuto kapitolu napsala Pracovní skupina 1 výboru C4 (2008-2011), v níž:
Obecně řečeno jsou tunely považovány za část silniční sítě, která může zajistit vhodnou nebo dokonce vyšší úroveň bezpečnosti, nicméně případné následky konkrétních událostí (porucha, nehoda nebo požár) mohou být mnohem závažnější než pod širým nebem. Navíc tím, že jsou velmi často spojnicemi částí sítě a občas i úzkým hrdlem na síti, může každé jejich úplné i dílčí uzavření vést k závažným narušením dopravy nebo nutit uživatele k velmi dlouhým objízdným cestám.
Z těchto důvodů musí provozovatelé a silniční orgány zajistit provozní kontinuitu a bezpečnost silničních tunelů. Musí tudíž uživatelům zaručit takový průjezd tunelem, který kvalitou služby a bezpečnosti plně odpovídá platným předpisům.
Podle národních předpisů musí dopravu v tunelu (a na trase, která tunelem vede) řídit správce tunelu a policie. Přesněji řečeno - musí se starat o bezpečnost uživatelů tunelu a osob v tunelu pracujících (provozní personál, subdodavatelé, atd.). V některých zemích je za celkové řízení dopravy a dopravní dozor zodpovědná policie, zatímco správce má na starosti provozní úkoly jako údržbu, provoz zařízení tunelu, dopravní sledování a asistenci.
Obecně řečeno mají operátoři (personál správy) tyto základní úkoly:
Technická zpráva 05.13.B "Dobré návyky provozu a správy silničních tunelů" se této problematice věnuje v částech 2 a 4.
Řízení procesů silniční dopravy je velmi komplexní úkol. A je ještě složitější, pokud uvažujeme silniční dopravu v prostředí tunelu. Část této složitosti vyplývá ze skutečnosti, že dovednosti a kompetence potřebné pro řízení tunelů jsou rozděleny mezi řadu služeb. Proto je součinnost všech zúčastněných stran nezbytným předpokladem pro kvalitní a účelnou spolupráci na zajištění optimálního řízení dopravy a zvládání všech eventuálních situací. Koordinaci normálně zastřešují místní nebo ústřední orgány, které celý proces koordinují a v závěru dokumentují výsledky programů tak, jak byly schváleny mezinárodními výbory.
Hlavními účastníky, kteří v tomto rámci musí spolupracovat, jsou:
Technická zpráva 2007R04 "Průvodce organizací, náborem a výcvikem provozního personálu tunelu" podrobněji rozebírá organizační úkoly.
Provozní úkony (provoz, údržba, atd.) je možné považovat za obdobné pro celou řadu tunelů, dokonce i tehdy, je-li interní organizace dotčených společností v souvislosti s předpisy státu, na jehož území působí, velmi odlišná a různé úkony jsou prováděny buď správci tunelů, nebo dalšími stranami.
V některých případech může mít veškerý personál na starost jedna organizace.
V jiných případech se o provozní činnosti může dělit několik veřejných i soukromých organizací. Vlastník tunelu nebo silniční správa mohou například pověřit různé veřejné orgány či soukromé společnosti zodpovědností za výstavbu a provoz tunelu jako celku nebo za konkrétní provozní úkony (např. údržbářské práce mohou být svěřeny smluvním dodavatelům).
Opatření plánovaná pro zvládání nehod se mohou lišit v závislosti na národní regulaci a také podle místních potřeb jednotlivých tunelů. V důsledku toho může být v souvislosti s místními předpisy různá organizace používaných opatření ze strany provozovatele a dopravní policie.
Ačkoliv jsou koncepce jednotlivých států dosti odlišné, lze obecně vzato strukturu provozování rozdělit do tří/čtyř základních skupin:
V některých případech lze záchranné složky považovat za součást provozního personálu.
Technická zpráva 2007R04 definuje organizaci provozování tunelu podrobněji v kapitole 4 "Provozní personál: úkoly a zařízení".
Každý správce tunelu vytváří a aktualizuje souhrn postupů (někdy nazývaný „provozní pokyny"), definujících cíle a kritéria akcí, které mohou provádět interní dodavatelé služeb, které mohou ovlivnit provoz tunelu nebo silnice. Musí být zohledněny všechny druhy provozních událostí, včetně rutinních obtíží, větších nehod a krizí. „Provozní pokyny" obsahují základní akce, které je třeba provést, i se souvisejícími postupy a existujícími omezeními.
Personál provozovatele tunelu potřebuje také krizový plán jak pro zásah v případě silniční nehody, tak pro případ technického selhání vybavení tunelu. Tento plán obvykle splňuje předepsané požadavky a zahrnuje provozní postupy a pokyny, týkající se přinejmenším personálu tunelu a osob zasahujících v případě nehod či technických poruch. Postupy pro záchranné zásahy by měly být koordinovány s těmi, které používají krizové a záchranné služby. Podrobný obsah plánu může být stanoven v národních pokynech a direktivách jednotlivých zemí a musí být přizpůsoben technickému a organizačnímu rámci tunelu.
Organizaci provozu definuje podrobněji Technická zpráva 2007R04 v kapitole 4 "Provozní personál: úkoly a zařízení".
Zkušenosti ukazují, že kilometr silnice v tunelu je vždy nákladnější než kilometr stejné silnice na povrchu. U podzemních konstrukcí můžeme najít několik systémů a vybavení, které se montují buď pro zajištění bezpečnosti v normálních provozních podmínkách, nebo pro zlepšení ochrany a evakuace uživatelů a záchranných týmů v případě krizové události, nehody nebo požáru. Tato opatření vyžadují nejen značné investiční náklady, ale zejména vysoké náklady na provoz a údržbu. Úlohou správce tunelu je tedy zajistit bezpečnost a souvislost provozu v kontextu kontrolovaných nákladů.
Pokud by byly projekt a výstavba tunely provedeny na nízké kvalitativní úrovni, nemusí ani vysoký standard provozování tunelu umožnit optimalizaci provozních nákladů. Provozní náklady tedy musí být významným kritériem v jednotlivých fázích přípravy projektu i v průběhu prováděných prací, řešení potenciálních problémů musí být stanoveno před tím, než se tyto problémy projeví v provozní fázi.
Provozní aktivita musí být navržena na odpovídající úrovni, aby se zajistilo, že nedojde ke snižování očekávané životnosti vybavení. Životní cyklus zařízení v tunelech je zpravidla kratší než v jiných prostředích, protože atmosféra v tunelu působí výraznější korozi.
Technická zpráva 05.06.B "Silniční tunely: snižování provozních nákladů" je plně věnována provozním nákladům a zejména jejich snižování.
Úkoly svěřované provoznímu personálu jsou s ohledem na bezpečnost a efektivitu provozu velmi důležité. Jejich význam i náročnost stále stoupají - tak jak roste rozsah provozních obtíží v porovnání s čistě technickými problémy i složitost provozních systémů.
Osoby zodpovědné za provoz tedy musí splňovat následující požadavky:
Během náboru je třeba přesně definovat požadovanou kvalifikaci pro budoucí operátory s přihlédnutím k charakteru jejich provozních úkolů. Nemělo by se zapomínat, že navzdory obecné podobnosti plněných úkolů, nemusejí osoby, které je vykonávají, nutně patřit v jednotlivých státech ke stejnému druhu organizací. Jejich dovednosti a způsobilost by však měly být podobné.
Při navrhování výcviku personálu (vstupního i trvalého, průběžného), je třeba vyřešit dva základní problémy:
Nejsou-li pro obsah výcviku k dispozici národní předpisy, musí správce tunelu přizpůsobit výcvikový program konkrétním charakteristikám a požadavkům svých tunelů.
Technická zpráva 2007R04 "Návod pro organizování, nábor a výcvik provozního personálu silničních tunelů" se podrobně věnuje náboru a výcviku personálu v kapitolách 7 "Nábor provozního personálu" a 8 "Výcvik provozního personálu" .
Správce musí pravidelně ověřovat efektivitu svých zaměstnanců a postupů, které stanovil. Provozovatel tak musí zajistit, aby byl personál obeznámen s různými zařízeními instalovanými v tunelu a aby tedy uměl zjistit případné nedostatky při různých činnostech a úkolech.
Kromě interních cvičení musí provozovatel a záchranné služby organizovat společná cvičení za účasti dopravní policie, zdravotních služeb a hasičů. Výsledky cvičení by měly být analyzovány. Pokud poznatky ze cvičení odhalí nějaký nedostatek v postupech, je zapotřebí přehodnotit strategie zásahů.
Nová technická zpráva na téma "Dobré postupy pro krizová cvičení v silničních tunelech" bude brzy k dispozici ve Virtuální knihovně PIARC.
Sběr dat týkajících se událostí a nehod a jejich analýza jsou nezbytné jak pro vyhodnocení provozních kritérií, tak pro posouzení rizik v tunelu. Obojí je důležité pro soustavné zvyšování bezpečnosti v tunelu. Sebraná data dovolují konkrétně posuzovat frekvenci vzniku incidentů. Data také poskytují zpětnou informaci o následcích událostí a efektivní roli a účinnosti bezpečnostních opatření a vybavení. Kromě toho podávají dodatečné informace o skutečném chování uživatelů tunelu.
Sběr a analýza dat o událostech a nehodách by měly umožňovat dosažení dvou následujících cílů:
V poslední řadě poskytují také informace (národní statistiky pro různé typy tunelů) využitelné při analýze rizik v tunelech ve fázi projektu nebo v tunelech, které jsou sice v provozu, ale ještě nemají vlastní odpovídající databázi.
Ponaučení z provozu, a zejména z kritických událostí, by měla být analyzována. Pokud výsledky těchto analýz odhalí nedostatky, je příležitost zasáhnout formou zlepšení strategií a/nebo provozních pokynů.
Technická zpráva 2009R08 "Nástroje pro řízení bezpečnosti v silničních tunelech" v kapitole 3 "Sběra analýza dat o událostech v silničních tunelech" podrobně definuje podmínky pro analýzu dat o nehodách a jiných událostech.
Během „života" tunelu by měl provozovatel vykonávat údržbu jak stavební části tunelu, tak i jeho zařízení. Následující odstavce se netýkají údržby stavebních konstrukcí.
Údržbářské úkony na vybavení lze rozdělit do dvou skupin::
Preventivní údržbu se doporučuje provádět tam, kde to je možné, a u systémů bez redundance a s bezpečnostním zaměřením. Preventivní údržba dovoluje naplánovat souběžně různé údržbářské úkony v případě jakéhokoliv uzavření tunelu pro dopravu. Navíc pomáhá udržet vybavení tunelu v dobrém provozuschopném stavu. Je však třeba připustit, že i při velmi pečlivém provádění preventivní údržby nelze úplně předejít případné potřebě opravných zásahů.
Obvykle neprovádí personál provozovatele všechny údržbářské úkony, správce si běžně najímá dodavatele služeb - v úvahu připadá několik variant:
Technická zpráva 05.06.B v kapitole 7 "Náklady na údržbu", technická zpráva 05.13.B v kapitole 4
"Údržba a provoz" a technická zpráva 2007R04 v kapitole 6 "Organizace provozního personálu", poskytují kompletnější informace stran údržby.
Úkony údržby pro obdobné vybavení se tunel od tunelu příliš neliší. Některé tunely však mají specifické vlastnosti (vysoký objem dopravy nebo neustálý dopravní proud, velmi dlouhé objízdné trasy atd.), které výrazně ztěžují úplné nebo i jen částečné uzavření tunelu. V takovém případě může být správce nucen zajistit alespoň určitý rozsah provozu i v době, kdy je prováděna údržba. To je možné jen realizací zvláštních opatření, která zohledňují bezpečnost nejen uživatelů, ale především personálu provádějícího údržbu.
Technická zpráva 2008R15 definuje v kapitole 2 "Provozování existujících městských silničních tunelů" podmínky pro provozování údržby za provozu tunelu.
Obdobné nesnáze, jaké byly popsány výše, se zřejmě objeví při renovaci tunelů, které nejde jen tak uzavřít. Vzhledem k rozsahu údržby mohou takové práce trvat od několika týdnů až po několik měsíců; v důsledku toho je nutné plánovat složitější (a často i nákladnější) opatření.
Technická zpráva 05.13.B rozebírá aspekty týkající se renovací v kapitole 6 "Renovace tunelů" .
Doporučení výše uvedená v oddílech 4.1 až 4.9 mohou být irelevantní (nebo obtížně aplikovatelná) pro krátké tunely, tunely s velmi nízkými dopravními intenzitami nebo pro tunely vzájemně nesouvisející a situované v řídce osídlených oblastech.
Pro takovéto tunely (případně skupiny tunelů ve stejné silniční síti) se doporučuje provádět individuální podrobnou analýzu, která je zaměřena na následující faktory:
Tato analýza umožní zorganizovat a zavést v daných tunelech nejvhodnější provozní systém podle jejich konkrétních podmínek.
Projektanti silnic volí ve stále větší míře tunely jako alternativu k povrchovému vedení i s ohledem na snížení některých dopadů na životní prostředí, například narušení vzhledu oblasti a výhledu v ní nebo šíření hluku. Jiné vlivy se ale u tunelů projevují ve stejné, nebo i vyšší míře. Navzdory všem ambicím koncepcí dopravy, usilujících o udržení nebo dokonce snížení provozu, se v následujících desetiletích očekává další nárůst intenzit; související otázky životního prostředí tedy bude nutné brát v úvahu.
Výbor pro tunely PIARC se do hloubky věnoval výzkumu fenoménu znečištění vzduchu se zřetelem na:
Pokud se týká znečištění ovzduší, volba systému větrání představuje základ návrhu míst a proudových výkonů ventilace; režim provozu a prahové hodnoty znečištění pro ovládání systému mohou být často efektivnějším způsobem, jak dosáhnout požadované úrovně koncentrace zplodin, než volba komplexnějších větracích systémů.
Silniční doprava a (z ní vyplývající) vozidlové emise představují značný problém pro životní prostředí, zejména ve stísněných prostorech, jako jsou tunely. Tyto emise jsou charakteristické přítomností různých škodlivin, které se zvlášť ve vyšších koncentracích mohou poškozovat okolí. Výbor pro tunely PIARC již tradičně posuzuje vozidly generované emise a kvalitu ovzduší v tunelech. Za tímto účelem se posuzují a přehodnocují běžné modelovací techniky, zavádí se odpovídající standardy kvality ovzduší a charakterizují se současné podmínky. Provádí se srovnávání měřených a modelovaných koncentrací škodlivin se standardy kvality. Na závěr se navrhují opatření pro zmírnění následků, která by zajistila řádnou správu kvality vzduchu v tunelech (oddíl Ventilace).
Teplota vzduchu uvnitř tunelu může být závažným problémem pro životního prostředí ve velmi dlouhých tunelech kvůli teplu emitovanému vozidly, v tropických zemích pak také kvůli již tak vysoké vně tunelu. V takových případech jsou někteří uživatelé tunelu, zejména motocyklisté řidiči přirozeně větraných vozidel, vystaveni příliš vysokým teplotám. Řešením bývá mechanická ventilace, případně rozstřikování vody, která absorbuje teplo odpařováním a ochlazuje vzduch uvnitř tunelu.
Emise v tunelech ovlivňují kvalitu vzduchu jen v relativně krátké vzdálenosti od míst, kde jsou imise vypouštěny do volného prostoru, nicméně přilehlá silniční síť ovlivňuje prostředí v širší oblasti. Proto by se důsledky tunelů na kvalitu vzduchu měly posuzovat v kontextu nadzemní silniční sítě, jejíž jsou de facto součástí (oddíl Vliv na kvalitu vzduchu).
Další důležité aspekty dopadů na životní prostředí se týkají hluku a vibrací. Znečištění hlukem často provází období výstavby včetně dopadů na okolí, pro tuto fázi je běžná zvýšená produkce hluku. Dále i vysoké intenzity dopravy během provozu tunely mohou generovat značné množství hluku, často nad povolené limity. Zvýšená hladina hluku je čím dál častější problém vysoce zatížených komunikací.
Strategie pro omezení hluku vycházejí z dlouhodobě zavedených standardních postupů při projektování a výstavbě. Poměrně podstatných pokroků bylo dosaženo při snižování produkce hluku: používají se hluk absorbující povrchy silnic, zvyšuje se efektivita odhlučňujících prvků a protihlukových stěn a využití kombinací těchto opatření a nasazení vylepšené stavební techniky může podstatně snížit produkci hluku a vibrací (oddíl Hluk a vibrace).
Ovlivnění vodního prostředí je dalším aspektem, který musí být prozkoumán pro celý životní cyklus infrastruktury, jako je tunel. Detailní analýza povrchového i podpovrchového vodního prostředí se musí provést před zahájením stavby a následně provádět i během ní. Měla by se volit trasa s nejmenším ovlivněním a vhodné konstrukční prvky, tak aby se minimalizovalo porušení a ovlivnění tokových poměrů a procesů. Význam tématu vysoušení prostředí v důsledku větších staveb stále roste. Šlo by provést několik studií, které by měly poskytnout lepší poznání toho, jak infrastrukturní prvky jako tunely ovlivňují vodní poměry ve svém okolí, a jak toto ovlivňování zmírňovat. Riziko a dopady znečištění vody v důsledku úniků stavebních materiálů při výstavbě lze minimalizovat použitím obalů a nádob, které takové úniky nedovolují (oddíl Vliv vody).
Finálním cílem projektantů a správců tunelů je dosažení udržitelného provozu tunelu, jak z hlediska funkčního, tak i s ohledem na životní prostředí, tak aby byla zajištěna přijatelná úroveň bezpečnosti a přitom se minimalizovaly nežádoucí dopady na životní prostředí. Zvažují a vyhodnocují se různé prvky, které by měly pomoci zlepšit provozní udržitelnost (oddíl Udržitelný provoz).
Tuto kapitolu sepsala Pracovní skupina 4 Výboru C4 (2008-2011), v níž:
V oboru silničních tunelů se koncentrace zplodin zpravidla sleduje na úrovni vozidlových emisí v tunelu. Škodlivé či lidi obtěžující mohou být ale také koncentrace zplodin mimo tunel. Takové koncentrace znečištění rychle klesají směrem od portálů a šachet, což závisí na řadě komplexních mechanismů jako rychlost a směr větru nebo topografie okolí. V souvislosti s tím roste význam kontroly znečištění v okolí portálů a šachet v případě nárůstu intenzit dopravy nebo jsou-li umístěny v městském prostředí.
Nad tunelem se očekává lepší kvalita ovzduší, než by byla nad odpovídající nadzemní komunikací v témže místě. Nicméně u portálů a šachet se znečištěný vzduch dostává vlivem pístového efektu dopravy a ventilace do okolí, ať už rovnoběžně s tunelem či kolmo na něj. V závislosti na okolních koncentracích znečištění tak blízko portálů a šachet může dojít k místnímu překročení předepsaných limitů znečištění. V takových případech je nutné provést odpovídající protiopatření, aby byla zlepšena kvalita ovzduší v okol tunelu. Opatření mohou zahrnovat stavební či strojní díla, plánování využití pozemků v oblasti apod. Většinou je možné snížit koncentrace znečištění provozními opatřeními, např. změnou režimu ventilace.
PIARC vydal Technickou zprávu 2008 R04 "Silniční tunely: Průvodce optimalizace dopadů na kvalitu", která se věnuje kvalitě ovzduší ve vztahu k tunelům a je návodem jak zvýšit kvalitu městského prostředí. Toho by se mělo dosáhnout úpravami vozidlových emisí a změnou jejich prostorového šíření v okolí tunelu. Tento průvodce se zabývá velkou řadou projektových i provozních možností jak dopad tunelu na okolní ovzduší omezovat: od volby optimální polohy tunelu, přes sklonové poměry, duhy ventilací, řízení vypouštění vzduchu, dopravní řízení, údržbu tunelu až po metody odstraňování zplodin (pokud jsou stále ještě přínosné).
Hluk je obecně považovaný za jednu z hlavních nepříjemností vnímanou lidmi, což se značně projevuje v městských oblastech. Měl by se proto zohlednit i při projektování tunelů, zejména u městských tunelů, kde je vysoká hustota výskytu osob, které jsou v okolí tunelových portálů a šachet vystaveny působení hluku.
Problematika hluku vytvářený dopravou se zdaleka netýká jen tunelů. Podzemní stavby se všeobecně považují za přínosné, pokud se týká akustického prostředí, ale v některých konfiguracích může dojít ke zvláštním komplikacím v blízkosti portálů. Ve většině rozvinutých zemí se provádí posouzení hluku u každé plánované stavby nové infrastruktury (včetně přestaveb většího rozsahu) a je pochopitelné, že se musí vzít v úvahu i existence tunelů.
Hlavním zdrojem hluku působícím na okolí je vlastní doprava. Část hluku způsobovaného vozidly jedoucími tunelem se odráží od stěn tunelu a dostává se až k portálu tunelu, které tak mění ve zdroj hluku pro okolí. V některých případech může hladina hluku u portálu překročit hladinu hluku, která by byla u nadzemní komunikace. Tento efekt se ale projeví opravdu jen v bezprostřední blízkosti portálu, se zvyšující se vzdáleností od portálu klesá hladina hluku velmi rychle, neboť hluk z portálu je rychle překryt hlukem vytvářeným vozidly na nezakrytých komunikacích
S tunelovou infrastrukturou souvisí i další zdroje hluku, jedním z hlavních je ventilační systém tunelu. U příčného větrání a podélného větrání s výstupními šachtami mohou větrací jednotky a proudění vzduchu průduchy vytvářet značný hluk, v některých případech musí být v provozu i v nočních hodinách, kdy standardy pro hlukové prostředí vyžadují sníženou úroveň hluku. Jedním z řešení může být snižovat rozsah provozu ventilačních systémů díky optimalizaci jejich funkce, ale tento přístup má své limity.
Nejúčinnějším přístupem je tyto záležitosti zohlednit už v průběhu projektování tunelu. Nejvyšší úroveň hluku je prostorově omezená, takže by se nasávací a výdechové šachty měly umisťovat co nejdále od okolní zástavby, což se ale může projevit na ceně výstavby a provozu. Rychlost proudění zvuku na vstupech a výstupech do okolí by se měla udržovat na nižších hodnotách za účelem snížení produkce hluku, což vyžaduje větší průřezy těchto otvorů. Navíc je často nutné použít tlumiče hluku, aby se omezilo množství hluku "unikajícího" z větráku do okolí.
U podélných větracích systém bývá vliv hluku obecně nižší, to je dáno jednak umisťováním náporových větráků dál od tunelových portálů v zájmu jejich účinnosti (jimi vytvářený hluk se mísí s hlukem z dopravy), jednak častým používáním tlumičů hluku u větráků, aby ani v tunelech úroveň hluku nepřekračovala přijatelnou mez. V některých citlivějších případech to ale nestačí a je zapotřebí zvolit určitá projektová či provozní opatření.
Vibrace generované dopravou jsou jen zřídkakdy větším problémem při provozu silničního tunelu (neboť vlaky generují mnohem více vibrací než silniční vozidla). Pokud už takový problém nastane, je jen velmi málo možných protiopatření, vyjma omezení přístupu pro zvlášť těžká vozidla. Dalším zdrojem vibrací jsou větráky, které by měly být dobře vyváženy, aby se předešlo nadměrným vibracím. Nicméně jejich vibrace jen málokdy ovlivňují okolí a jejich působení je převážně omezené na vlastní větrák, kde negativně ovlivňuje jeho životnost. Může jít ale i o bezpečnostní záležitost, neboť uvolněné součástky náporových větráků by v důsledku vibrací mohly odpadnout od stropu tunelu. Sledování vibrací je velmi důležité pro spolehlivost a bezpečnost náporového větrání.
Vibrace jsou problematické převážně během výstavby, zejména při ražbě s využitím výbušnin. Stavba tunelů je mimo rámec projektů výboru PIARC v oblasti provozu tunelů, konkrétnější doporučení lze najít v publikacích ITA.
Dopad silniční infrastruktury na kvalitu vody může být velmi značný jak během normálního provozu, (úniky uhlovodíkových látek, ojíždění pneumatik atd.), tak při mimořádných událostech (úniky velkého množství znečišťujících látek).
Existence tunelu toho na problému moc nemění. V tunelu i na normální silnici je třeba vodu čistit (odstranění nečistot, cezení) před tím, než může být vypuštěna do okolního prostředí. Při projektování vodních systém je nutné vzít v úvahu několik specifik tunelů. V první řadě se tunely musí pravidelně čistit, tunely s velkými dopravními proudy i jednou měsíčně. To vyžaduje značné množství vody, navíc obsahující čisticí prostředky. Tunely, v nichž je povolena jízda vozidel přepravujících nebezpečné náklady, musí být vybaveny zvláštními kanály pro omezení šíření hořlavých kapalin na vozovce. Dojde-li k jejich náhodnému úniku, může být rychlost proudu znečišťujících kapalin v kanálu vyšší, než bývá obvyklé na povrchových komunikacích, a vodní systém tunelu musí být schopen se vypořádat i s takovým proudem.
Období výstavby tunelu v citlivé oblasti může být z hlediska vodního prostředí velmi náročná, například stran zákalu ve vodě odtékající ze staveniště. To může vyžadovat různá protiopatřením, což v některých případech může výstavbu dost zkomplikovat a prodražit. Záležitosti výstavby tunelů a související problémy jsou mimo rámec zaměření PIARC. Pokud se čtenář o tuto problematiku zajímá, doporučujeme kontaktovat ITA pro více podrobností.
Obr. 5.3.1 : Vnikání vody do tunelu tvořeného segmenty
Dopad na vodní režim se musí prozkoumat pro celý životní cyklus infrastruktury, jakou jsou tunely.
Většina působení tunelu na vodní systém (a vody na tunel) probíhá během výstavby tunelu, ale některé vlivy trvají velmi dlouho a mohou komplikovat provoz a údržbu tunelu. Těmto procesům je nutné věnovat pozornost už během plánování a projektování tunelu, má-li se předejít nepříjemným a drahým pochybením. Detailní výzkum povrchových i podpovrchových vodních stavů by měl probíhat před začátkem, ale i v průběhu výstavby. Je záhodno volit co nejméně rušivé vedení tunelu (a stavební prvky), tak aby bylo minimalizováno narušení či změna hydrologických vzorců a procesů.
V zásadě se tunely mohou dělit na nepropustné (nedovolují žádný vstup vody, na hranici tunelu je plný vodní tlak) a na propustné či polopropustné (dílčí vstup vody do tunelového systém, na rozhraní tunelu a okolí se nevytváří plný vodní tlak). V praxi jsou tunely propustné během výstavby a polopropustné za provozu. Obrázek. 5.3.1 ukazuje vnikání vody do segmentově budovaného tunelu, který by měl být nepropustný.
Obr. 5.3.2 : Voda proudící propustnou bazaltovou vrstvou
VV nezděných tunelech (nebo v tunelech s propustným obložením) může hrát pronikání vody důležitou roli. Obrázek 5.3.2 ukazuje vodu proudící skrz propustnou bazaltovou vrstvu v Kanadě.
Vysychání podzemní vody související se stylem výstavby infrastruktury je čím dál důležitějším tématem. Tento efekt zpravidla během provozu tunelu nekončí, hladina podzemní vody oproti výchozímu stavu klesá, a to nevratně ovlivňuje místní zdroje vody.
Obr. 5.3.3 : Proudící sváděná voda, roztoky vápníku se sráží na betonovém ostění Obr. 5.3.4 : Obdobný jev na konstrukčním spoji
Voda vnikající do tunelu může rozpouštět hydroxid vápníku v betonovém ostění, čímž se stává zásaditější a vytváří pevné sraženiny v odtokových systémech. Tento efekt je častější ve starých tunelech se zastaralými odtokovými systémy. Obrázek 5.3.3 ukazuje tekoucí vodu v odtoku a sraženiny hydroxidu vápníku na betonovém ostění, obrázek 5.3.4 dokumentuje podobný jev na konstrukčním spoji
Současným trendem i na mezinárodní úrovni je vyzývat správce komunikací a silniční orgány k prosazování efektivního využití energií a k přijímání metod vedoucích k dlouhodobé udržitelnosti výstavby i provozu veřejných komunikací.
PIARC během své existence vydal řadu zpráv zaměřených na oblast efektivity provozu tunelů, snižování provozních nákladů a omezování dopadů na životní prostředí.
Téma "udržitelný provoz tunelů " jako celek bude hlavním tématem, kterému se PIARC chystá věnovat v následujícím období (2012-2015).