RISK ANALYSIS FOR ROAD TUNNELS

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1 2008R02 ANALYSE DES RISQUES POUR LES TUNNELS ROUTIERS RISK ANALYSIS FOR ROAD TUNNELS Comité technique AIPCR C3.3 Exploitation des tunnels routiers PIARC Technical Committee C3.3 Road tunnel operation

2 Comité technique AIPCR C3.3 Exploitation des tunnels routiers PIARC Technical Committee C3.3 Road tunnel operation ANALYSE DES RISQUES POUR LES TUNNELS ROUTIERS ISBN : R02

3 A propos de l AIPCR L Association mondiale de la Route (AIPCR) est une association à but non lucratif fondée en 1909 pour favoriser la coopération internationale et les progrès dans le domaine de la route et du transport routier. L étude faisant l objet de ce rapport a été définie dans le Plan stratégique approuvé par le Conseil de l AIPCR dont les membres sont des représentants des gouvernements nationaux membres. Les membres du Comité technique responsable de ce rapport ont été nommés par les gouvernements nationaux membres pour leurs compétences spécifiques. Les opinions, constatations, conclusions et recommandations exprimées dans cette publication sont celles des auteurs et ne sont pas nécessairement celles de la société/organisme auquel ils appartiennent. N ISBN : Ce rapport est disponible sur le site de l Association mondiale de la Route (AIPCR) Statements The World Road Association (PIARC) is a nonprofit organisation established in 1909 to improve international co-operation and to foster progress in the field of roads and road transport. The study that is the subject of this report was defined in the PIARC Strategic Plan approved by the Council of the World Road Association, whose members and representatives of the member national governments. The members of the Technical Committee responsible for this report were nominated by the member national governments for their special competences. Any opinions, findings, conclusions and recommendations expressed in this publication are those of the authors and do not necessarily reflect the views of their parent organizations or agencies. International Standard Book Number This report is available from the internet site of the World Road Association (PIARC) Tous droits réservés. Association mondiale de la Route (AIPCR). Association mondiale de la Route (AIPCR) La Grande Arche, Paroi nord, Niveau La Défense cedex, FRANCE Copyright by the World Road Association. All rights reserved. World Road Association (PIARC) La Grande Arche, Paroi nord, Niveau La Défense cedex, FRANCE R R02 3

4 Ce rapport a été préparé par le groupe de travail n 2 Gestion de la sécurité dans les tunnels routiers du Comité technique 3.3 Exploitation des Tunnels routiers de l Association mondiale de la Route AIPCR. Il a été approuvé par ce Comité. Les personnes suivantes ont contribué à la préparation de ce rapport : Nelson GONCALVES (France) Massimo GUARASCIO (Italie) Robin HALL (Royaume-Uni) Jelle HOEKSMA (Pays-Bas) Milan HOLICKY (République tchèque) Bernhard KOHL (Autriche) Philippe PONS (France) Christoph ZULAUF (Suisse) Les rédacteurs du présent rapport sont : Bernhard KOHL (Autriche) pour la version anglaise (version initiale), Frédéric WALET (France) pour la version française. La traduction en français de la version originale du document a été assurée par Frédéric WALET (France). This report has been prepared by the Working Group 2 Management of Road Tunnel Safety of the Technical Committee C3.3 Road Tunnel Operation of the World Road Association PIARC. It has been approved by this Committee. The contributors to the preparation of this report are: Nelson GONCALVES (France) Massimo GUARASCIO (Italy) Robin HALL (UK) Jelle HOEKSMA (The Netherlands) Milan HOLICKY (Czech Republic) Bernhard KOHL (Austria) Philippe PONS (France) Christoph ZULAUF (Switzerland) The editors of this report are: Bernhard Kohl (Austria) for the English version, Frederic Walet (France) for the French version. The translation into French of the original version was produced by Frederic Walet (France). Le groupe de travail n 2 était animé par Rudolf HÖRHAN (Autriche) et son secrétaire était Alain JEANNERET (Suisse). Finn-Harald AMUNDSEN (Pays-Bas) et Pavel PRIBYL (République tchèque) étaient responsables, au sein du Comité technique, du contrôle qualité pour la rédaction de ce rapport. Le Comité technique était présidé par Didier LACROIX (France). Pierre SCHMITZ (Belgique), Alan WEST (Royaume-Uni) et Manuel ROMANA RUIZ (Espagne) étaient respectivement les secrétaires francophone, anglophone et hispanophone. Working Group No. 2 was led by Rudolf Hörhan (Austria) and its secretary was Alain Jeanneret (Suisse). Finn-Harald Amundsen (Norway) and Prof. Pavel Pribyl (Czech Republic) were responsible within the Technical Committee for the quality control of the production of this report. The Technical Committee was chaired by Didier LACROIX (France). Pierre SCHMITZ (Belgium), Alan WEST (UK) and Manuel ROMANA RUIZ (Spain) were respectively the French, English and Spanish-speaking secretaries R R02 5

5 S O M M A I R E w w w. p i a r c. o r g ANALYSE DES RISQUES POUR LES TUNNELS ROUTIERS C O N T E N T S w w w. p i a r c. o r g RÉSUMÉN INTRODUCTION L ANALYSE DES RISQUES PRINCIPES DE BASE ET APPLICATION PRATIQUE AU PROCESSUS D ÉVALUATION DES RISQUES QU EST-CE QUE L ANALYSE DES RISQUES ET COMMENT PEUT-ELLE ÊTRE MISE À PROFIT? MISE EN ŒUVRE DE L ANALYSE DES RISQUES DANS LE CADRE DU PROCESSUS D ÉVALUATION DES RISQUES TERMINOLOGIE MÉTHODES D ANALYSE ET D ÉVALUATION DES RISQUES COMPOSANTS DES MÉTHODES D ÉVALUATION DES RISQUES Différents types de méthodes Différents types d approches basées sur les risques Utilisation des différentes méthodes à chaque étape du processus d évaluation des risques STRATEGIES D ÉVALUATION DES RISQUES LIMITES DUES AUX DONNÉES ÉTAT DES LIEUX DE L ANALYSE DES RISQUES DANS DIFFÉRENTS PAYS MEMBRES DE L AIPCR PAYS POSSÉDANT PLUSIEURS ANNÉES D EXPÉRIENCE D UTILISATION DE L ANALYSE DES RISQUES Canada (Québec) France Royaume-Uni Pays-Bas Norvège Suède États-Unis PAYS EN COURS D élaboration ET DE MISE EN ŒUVRE DE NOUVELLES MÉTHODES D ANALYSE DES RISQUES Autriche République tchèque Danemark Allemagne Italie Portugal Suisse PAYS N AYANT PAS RECOURS À L ANALYSE DES RISQUES Japon SUMMARY INTRODUCTION RISK ANALYSIS BASIC PRINCIPLES AND PRACTICAL APPLICATION IN THE RISK ASSESSMENT PROCESS WHAT IS RISK ANALYSIS AND WHAT CAN BE ACCOMPLISHED BY USING RISK ANALYSIS? IMPLEMENTATION OF RISK ANALYSIS IN THE RISK ASSESSMENT PROCESS TERMINOLOGY METHODOLOGIES FOR RISK ANALYSIS AND RISK ASSESSMENT COMPONENTS OF RISK ASSESSMENT METHODOLOGIES Different kinds of methods Different kinds of risk-based approaches Use of methods at each step of risk assessment STRATEGIES FOR RISK EVALUATION DATA LIMITATIONS STATE OF THE ART OF RISK ANALYSIS IN SELECTED PIARC MEMBER COUNTRIES COUNTRIES WITH SEVERAL YEARS OF EXPERIENCE IN APPLICATION OF RISK ANALYSIS Canada (Quebec) France United Kingdom The Netherlands Norway Sweden USA COUNTRIES IN THE STAGE OF DEVELOPING AND IMPLEMENTING NEW METHODOLOGIES FOR RISK ANALYSIS Austria Czech Republic Denmark Germany Italy Portugal Switzerland COUNTRIES, WHICH DO NOT APPLY RISK ANALYSIS Japan R R02 7

6 4. MÉTHODES PRATIQUES MODÈLE AUTRICHIEN D ÉVALUATION DES RISQUES EN TUNNELS (TuRisMo) Approche Résultats de l analyse des risques et stratégie de l évaluation des risques Champ et limites d application Étude de cas PAYS-BAS - ANALYSE DE SCÉNARIOS POUR LES TUNNELS ROUTIERS Approche utilisée Résultats de l analyse des risques et stratégie d évaluation des risques Champ et limites d application Étude de cas LE MODÈLE NÉERLANDAIS TUNPRIM Approche utilisée Résultats de l analyse des risques et stratégie d évaluation des risques Champ et limites d application Étude de cas FRANCE ÉTUDE SPÉCIFIQUE DES DANGERS Approche utilisée Résultats de l analyse des risques et stratégie d évaluation des risques Champ et limites d application Étude de cas ANALYSE ITALIENNE DES RISQUES EN TUNNEL ROUTIER Approche utilisée Résultats de l analyse des risques et stratégie d évaluation des risques Champ et limites d application Étude de cas MODÈLE OCDE /AIPCR D ÉVALUATION QUANTITATIVE DES RISQUES DES MARCHANDISES DANGEREUSES Approche utilisée Résultats de l analyse des risques et stratégie d évaluation des risques Champ et limites d application Étude de cas CONCLUSIONS RÉSUMÉ ET CONCLUSIONS GÉNÉRALES QUELQUES RECOMMANDATIONS CONCERNANT L UTILISATION DE L ANALYSE DES RISQUES PERSPECTIVES ET BESOINS POUR LE FUTUR BIBLIOGRAPHIE / RÉFÉRENCES GLOSSAIRE PRACTICAL METHODS AUSTRIAN TUNNEL RISK MODEL TuRisMo Approach adopted Results of risk analysis and strategy of risk evaluation Range and limits of application Case Study DUTCH SCENARIO ANALYSIS FOR ROAD TUNNELS Approach adopted Results of risk analysis and strategy of risk evaluation Range and limits of application Case Study DUTCH TUNPRIM MODEL Approach adopted Results of risk analysis and strategy of risk assessment Range and limits of application Case Study FRENCH SPECIFIC HAZARD INVESTIGATION Approach adopted Results of risk analysis and strategy of risk evaluation Range and limits of application Case Study ITALIAN Approach adopted Results of risk analysis and strategy of risk evaluation Range and limits of application Case Study OECD/PIARC DANGEROUS GOODS (DG) QRA MODEL Methodological approach Results of risk analysis and strategy of risk evaluation Range and limits of application Case Study CONCLUSIONS SUMMARY AND GENERAL CONCLUSIONS SOME RECOMMENDATIONS FOR THE PRACTICAL USE OF RISK ANALYSIS OUTLOOK AND NEED FOR FURTHER INVESTIGATIONS BIBLIOGRAPHY / REFERENCES GLOSSARY R R02 9

7 ANNEXE 1 ENQUÊTE SUR LES MÉTHODES DESCRIPTION DÉTAILLÉE ANNEXE 2 QUESTIONNAIRE ANNEXE 3 ÉTUDES DE CAS AUTRICHE : TuRisMo, LE MODÈLE D ANALYSE DES RISQUES EN TUNNEL Définition du problème Définition du système Analyse des probabilités Analyse des conséquences Résultats de l estimation des risques Résultats de l évaluation des risques FRANCE : ÉTUDE SPÉCIFIQUE DES DANGERS Méthode Caractéristiques du tunnel Analyse des scénarios Conclusions PAYS-BAS : ANALYSE DE SCÉNARIO POUR LES TUNNELS ROUTIERS Scénario considéré : augmentation de la capacité du tunnel de Coen Objectifs Plan par étape Description du tunnel Choix des scénarios pour l étude Déroulement des scénarios Conclusions et recommandations PAYS-BAS : LE MODÈLE TUNPRIM Définition du problème Méthode Points de départ pour les calculs Calcul Résultats Analyse de sensibilité ITALIE : ANALYSE DES RISQUES DANS LES TUNNELS ROUTIERS Définition du problème Description du système tunnel Analyse quantitative probabiliste des risques Analyse par arbre d événements Conclusions APPENDIX 1 SURVEY OF METHODS DETAILED DESCRIPTION APPENDIX 2 - QUESTIONNAIRE APPENDIX 3 CASE STUDIES AUSTRIAN TUNNEL RISK MODEL TuRisMo Definition of the problem Definition of the system Probability analysis Consequence analysis Results of risk estimation Results of risk evaluation FRENCH SPECIFIC HAZARD INVESTIGATION Method Tunnel characteristics Scenario analysis Conclusions DUTCH SCENARIO ANALYSIS FOR ROAD TUNNELS Scenario analysis: expansion of Coën tunnel capacity Objectives Step-by-step plan Description of tunnel system Selection of scenarios to be analysed Development of scenarios Conclusions and recommendations DUTCH TUNPRIM MODEL Definition of the problem Method Starting points for calculation Calculation Results Sensitive analysis ITALIAN Definition of the problem Description of the tunnel systems analysed Quantitative probabilistic risk analysis Event tree analysis Conclusions R R02 11

8 6. ROYAUME-UNI : ETUDE DE CAS Définition du problème Contexte de l analyse des risques Définition du système Analyse qualitative des risques Analyse quantitative des risques Analyse de scénarios Résultats de l évaluation des risques MODÈLE OCDE/AIPCR D EVALUATION QUANTITATIVE DES RISQUES LIÉS AUX MARCHANDISES DANGEREUSES Définition du problème Descritpion de l ouvrage Calcul du risque intrinsèque (RI) Étude EQR comparative Itinéraires comparés UNITED KINGDOM CASE STUDY Definition of the problem Design context of risk analysis Definition of the system Qualitative risk analysis Quantitative risk analysis Scenario analysis Results of risk evaluation OECD/PIARC DG QRA MODEL Definition of the problem Definition of the system Intrinsic risk calculation (IR) Comparative QRA study - Compared routes R R02 13

9 RÉSUMÉ L analyse des risques est un outil important qui peut être utilisé afin d améliorer et d optimiser la sécurité dans les tunnels routiers. Bien que la probabilité qu un incident majeur se produise dans un tunnel soit faible, les conséquences d un tel événement peuvent s avérer lourdes de conséquences en termes de victimes, de dégâts occasionnés à la structure et aux équipements du tunnel, ainsi qu en termes d impact sur l économie du transport. A titre d exemple, l incendie dans le tunnel du Mont Blanc, en 1999, a coûté la vie à 39 personnes et a entraîné sa fermeture pendant 3 ans, avec des pertes économiques estimées à environ 300 millions d euros. Les méthodes d analyse des risques ont été initialement développées pour évaluer la sécurité d installations et de processus potentiellement dangereux dans les secteurs du nucléaire, de la chimie et de la pétrochimie. Ces méthodes ont été adaptées et appliquées aux tunnels routiers. L analyse des risques est désormais explicitement exigée par la directive européenne 2004/54/CE publiée en Avril 2004 [15], concernant les spécifications minimales requises pour les tunnels au sein du réseau routier transeuropéen. L analyse des risques requiert l identification des dangers ainsi que l estimation de la probabilité et des conséquences inhérentes à chaque danger. Les risques sont déterminés par le produit de leur probabilité par leurs conséquences. Une fois analysés, les risques doivent être évalués et, si leur niveau est jugé inacceptable, ils doivent alors être traités en conséquence (réduction des risques en introduisant des mesures de sécurité complémentaires). Il existe une vaste palette de méthodes qualitatives et quantitatives adaptées aux différentes parties du processus. Il est possible de développer une méthodologie complète pour l estimation des risques (processus global d analyse et d évaluation des risques) en combinant différentes méthodes d analyse, d évaluation et de réduction des risques. La pertinence d une méthode donnée dépendra des caractéristiques du tunnel en question, des données disponibles, ainsi que des objectifs spécifiques et des exigences qui motivent la réalisation de l estimation des risques. Le présent rapport présente deux types d approches appropriées pour l évaluation des risques dans les tunnels routiers : une approche basée sur des scénarios dans laquelle un ensemble donné de scénarios pertinents est analysée en termes de fréquence et/ou conséquences. L estimation du risque se fait séparément pour chaque scénario ; EXECUTIVE SUMMARY Risk analysis is an important tool which can be used to help improve and optimise the safety of road tunnels. Although the likelihood of major tunnel incidents is low, the consequences can be severe in terms of casualties, damage to tunnel structures and equipment, and the impact on the transport economy. For example, the fire in the Mont Blanc tunnel in 1999 claimed 39 lives, and led to its closure for 3 years and economic losses of about 300 million euros. Risk analysis methods were initially developed to assess the safety of potentially dangerous plants and processes in the nuclear, chemical and petrochemical sectors. The methods have been adapted and applied to road tunnels. Risk analysis is now explicitly required by the European Directive 2004/54/EC, on minimum safety requirements for road tunnels in the Trans-European Road Network, which was published in April 2004 [15]. Risk analysis involves the identification of hazards and the estimation of the probability and consequences of each hazard. The risks are determined from the product of their probability and consequences. Once analysed, the risks need to be evaluated and, if unacceptable, then they need to be treated in some way (risk reduction by additional safety measures). A wide range of qualitative and quantitative methods are available for each part of the process. A complete methodology for risk assessment (overall process of risk analysis and risk evaluation) can be developed by combining different methods for risk analysis, risk evaluation and risk reduction. The applicability of a particular methodology depends on the characteristics of the particular tunnel application, the data available and the specific objectives and requirements for undertaking a risk assessment. The report presents two families of suitable approaches for the risk assessment of road tunnels: a scenario-based approach, which analyses a defined set of relevant scenarios in terms of frequency and/or consequences; the risk assessment is done separately for each individual scenario; R R02 15

10 une approche systémique, qui prend en compte un système global dans le cadre d un processus intégré. Dans ce cas l analyse tient compte de tous les scénarios pertinents pouvant affecter le risque dans le tunnel, et les valeurs de risque ainsi obtenues s appliquent au système dans son ensemble. Il existe différents types de critères de risque pour mener à bien une évaluation des risques (procédure visant à déterminer si un niveau de risque acceptable est obtenu). Ceux-ci comprennent les appréciations d experts, des critères liés aux scénarios (par exemple des valeurs seuil de probabilités d occurrence des scénarios ou de temps d évacuation nécessaire pour atteindre un lieu sûr), le risque individuel (par exemple la probabilité par année de décès d une personne donnée qui est exposée à un risque), et le risque sociétal (par exemple le nombre moyen de morts dans le tunnel par an ou une courbe fréquence- nombre de décès F-N). Le choix des critères à retenir dépend du cas traité. Des critères quantitatifs de risque peuvent être adoptés en tant que seuils en valeur absolue (par exemple un système sera considéré comme sûr si la valeur du risque du système est inférieure à la valeur seuil prédéfinie), ou pour des comparaisons relatives (par exemple la comparaison entre différentes mesures de sécurité ou la comparaison d un système donné avec un système de référence en matière de sécurité). Le présent rapport résume l application des méthodes d analyse des risques dans les tunnels routiers au niveau mondial et apporte des précisions sur les méthodes adoptées, le concept d évaluation des risques, l expérience de mise en application pratique et la pertinence des méthodes au regard de différentes exigences (par exemple, celles de la directive européenne là où elle s applique). Les méthodes suivantes sont traitées plus en détail : modèle Autrichien TuRisMo d analyse des risques en tunnel ; analyse néerlandaise de scénarios pour les tunnels routiers ; modèle néerlandais TUNPRIM ; étude spécifique des dangers française ; analyse des risques pour les tunnels routiers italiens ; modèle OCDE/AIPCR d évaluation quantitative des risques (concernant le transport des marchandises dangereuses dans les tunnels routiers). Chacune des méthodes exposées présente des avantages et des inconvénients, et aucune ne peut prétendre être la meilleure dans la pratique dans le contexte de la gestion de la sécurité des tunnels routiers. L approche la plus pertinente devra être choisie en tenant compte des avantages/inconvénients respectifs au regard de la situation particulière, et devra intégrer la nature du problème, le niveau d analyse exigé, et les ressources disponibles. Il est important de noter que les a system-based approach, which investigates an overall system in an integrated process, including all relevant scenarios influencing the risk of the tunnel, thus obtaining risk values for the whole system. For the purpose of risk evaluation (procedure to determine whether the tolerable risk has been achieved), several different types of risk criteria are available. These criteria include expert judgement, scenario related criteria (e.g. threshold values for scenario probabilities or escape time to a place of safety), individual risk (e.g. probability of death per year for a specific person exposed to a risk) and societal risk (e.g. expected number of fatalities in the tunnel per year or a frequencynumber of fatalities (FN) curve). The choice of which criteria to apply depends on the application. Quantitative risk criteria can be adopted as absolute threshold values (e.g. a system is safe if the relevant risk value of the system is lower than the defined threshold value) or for relative comparisons (e.g. comparison of different safety measures or comparison of a system to a safe reference system). The report summarises the worldwide application of risk analysis methodologies for road tunnels and provides details about the adopted methods, the concept of risk evaluation, the experience of practical application and the suitability of the methodologies to meet specific requirements (for instance, those of the EU Directive, where appropriate). Further details are then given on the following selected methodologies: Austrian tunnel risk model TuRisMo, Dutch scenario analysis for road tunnels, Dutch TUNPRIM model, French specific hazard investigation, Italian risk analysis for road tunnels, OECD/PIARC DG QRA model (for dangerous goods transport through road tunnels). All the presented methods exhibit specific advantages and disadvantages, but none can claim to be the most suitable in practical use in the context of road tunnel safety management. The most appropriate approach should be selected by considering the respective advantages and disadvantages in the context of a specific situation. The selection should reflect the nature of the problem, the required depth of assessment and the available resources. It has to be taken into R R02 17

11 méthodes quantitatives (par exemple les simulations ou les analyses statistiques) sont généralement plus complexes à mettre en œuvre et nécessitent plus d efforts que les méthodes qualitatives (par exemple les appréciations d experts). Les méthodes quantitatives nécessitent des données spécifiques qui peuvent ne pas exister ou ne pas présenter une qualité satisfaisante. Les méthodes ne peuvent pas être choisies de manière arbitraire : certaines méthodes d évaluation et d analyse des risques doivent être utilisées conjointement. Le travail mené montre clairement que les possibilités d harmonisation des méthodes d analyse des risques pour les tunnels routiers sont limitées. Les questions à étudier ainsi que les spécificités, réglementations et législations nationales sont si différentes qu il est impossible pour une méthode unique de couvrir tous les aspects de façon satisfaisante. Il semble cependant possible d élaborer dans le futur des recommandations qui soient applicables de manière universelle pour l analyse des risques dans les tunnels routiers. La standardisation de certains éléments spécifiques de l analyse des risques (par exemple les caractéristiques des scénarios d incendie tels que la puissance et la progression du feu, le recueil et l évaluation des données) semble également possible, sans pour autant porter atteinte à la flexibilité des méthodes. L expérience montre que la question de l évaluation des risques et la définition d un niveau acceptable de risque sont des éléments essentiels de la gestion des risques qui ouvrent à débat. Dans ce contexte, une évaluation des différents aspects du risque doit être effectuée. Dans le cadre du présent rapport, la question de l évaluation des risques a été traitée uniquement sous l angle des méthodes, afin de montrer quels types d évaluation des risques peuvent être mis en œuvre selon la méthode d analyse des risques utilisée. Les problèmes, possibilités et limites inhérents aux différentes stratégies d évaluation des risques ne sont pas abordés dans ce document. Ces aspects devraient faire l objet d une étude ultérieure plus approfondie. Les recommandations suivantes sont exposées à la fin du rapport pour la mise en œuvre pratique de l analyse des risques : n oubliez pas que quelle que soit la méthode choisie, il s agit toujours d un modèle plus ou moins réducteur des conditions réelles. La méthode ne pourra jamais prédire le déroulement effectif d un événement mais peut fournir une aide à la décision, sur la base d éléments rationnels et comparables ; la méthode doit être choisie pour répondre à un problème donné. Le présent rapport présente une vue d ensemble de méthodes qui ont fait leurs preuves pour différents problèmes ; account that quantitative methods (e.g. simulations or statistical analysis) are normally more complex and therefore imply more effort for the analysis than qualitative methods (e.g. expert judgements). Furthermore, quantitative methods require specific quantitative input data which may not be available or may not show the quality required. In addition, it has to be considered that methods cannot be chosen arbitrarily; certain risk evaluation and risk analysis methods have to be used together. The findings highlight clearly that the possibilities for the harmonisation of methods of risk analyses for road tunnels are limited. The problems to be investigated and the national characteristics, regulations and laws are so different that one unique method cannot cover all relevant issues in an adequate way. However, in the future it seems to be possible to develop universally applicable guidelines for risk analysis for road tunnels. The standardisation of some specific elements of risk analysis (e.g. characteristics of relevant fire scenarios such as fire size and development, and the collection and evaluation of data) seems to be achievable as well, without limiting the flexibility of the methods. Experience shows that the question of risk evaluation, and the definition of what level of risk is acceptable, is a significant and debatable part of risk management. In this context, an evaluation of the different aspects of risk has to be included. In the framework of this report the question of risk evaluation has only been treated from the point of view of methods, to demonstrate which ways of risk evaluation are feasible given a specific method of risk analysis being used. The problems, possibilities and restrictions related to different strategies of risk evaluation are not discussed. These aspects should be addressed in more detail in the future. The report ends by presenting the following recommendations for the practical use of risk analysis: be aware that whatever method you choose, you are always using a model which is a more or less major simplification of the real conditions. The method can never predict the course of a real event but helps you to make decisions on a sound and comparable basis; select the best method available for a specific problem. The present report provides a survey of well-tried methods for various problems; R R02 19

12 lors du choix de la méthode à utiliser pour l analyse des risques, il est important de considérer la manière dont les résultats seront évalués, car la méthode d analyse des risques et la stratégie d évaluation des risques ne sont pas indépendantes ; dans la mesure du possible, il est préférable d utiliser pour les méthodes quantitatives des données spécifiques au cas traité ; si de telles données ne sont pas disponibles, il est nécessaire de vérifier au moins l origine des données (c est à dire de s assurer que les conditions concernant l infrastructure, le trafic, etc. sont similaires au cas étudié). Certains modèles de risques peuvent intégrer des caractéristiques particulières qui ne s appliquent pas à tous les tunnels ; ainsi, il est essentiel que l analyse des risques ne soit réalisée que par des experts possédant l expérience nécessaire et comprenant bien les méthodes qu ils utilisent ; il est important de noter que les résultats d une analyse quantitative des risques doivent être interprétés comme donnant des ordres de grandeur et non pas des chiffres précis. Les modèles de risque produisent inévitablement des résultats imprécis. L évaluation des risques par comparaison relative (par exemple entre différentes mesures de sécurité ou entre l état existant du tunnel et un état de référence) peut permettre de réduire l incertitude des conclusions. when selecting a method for a risk analysis, you should also consider how to evaluate the results since the method of risk analysis and the strategy of risk evaluation are not independent; whenever possible, use specific data for quantitative methods. If specific data is unavailable, at least check the origin of the data you intend to use (are the conditions relating to infrastructure, traffic, etc. similar to your situation?). Be aware that specific features may be included in a risk model that are not valid for your tunnel; for these reasons, risk analysis should only be performed by experts with sufficient experience and understanding of the methods they use; be aware that the result of a quantitative risk analysis must be interpreted as an order of magnitude and not as precise number. Risk models inevitably deliver fuzzy results, so risk evaluation by relative comparison (e.g. of various safety measures or of an existing state to a reference state of a tunnel) may improve the robustness of conclusions drawn R R02 21

13 I N T R O D U C T I O N CONTEXTE DES TRAVAUX DE L AIPCR SUR LA GESTION DE LA SÉCURITÉ DANS LES TUNNELS ROUTIERS L HISTOIRE RÉCENTE DES CATASTROPHES SURVENUES DANS DES TUNNELS MONTRE QUE DES ACCIDENTS PEUVENT SURVENIR EN TUNNEL BIEN QU ILS SOIENT MOINS FRÉQUENTS QU À L AIR LIBRE. MÊME SI LA PROBABILITÉ QU UN INCIDENT DANS UN TUNNEL DÉGÉNÈRE EN UNE CATASTROPHE MAJEURE EST FAIBLE, LES CONSÉQUENCES DE TELS ÉVÈNEMENTS PEUVENT ÊTRE TRÈS GRAVES EN TERMES DE VICTIMES, DE DÉGÂTS À L INFRASTRUC- TURE ET D IMPACT SUR L ÉCONOMIE DU TRANSPORT. Les récentes catastrophes des tunnels du Mont Blanc, des Tauern et du Gothard ont démontré l urgence d améliorer la prévention et la réduction des conséquences des accidents en tunnel, y compris par l installation de systèmes de détection appropriés et la formation spécifique du personnel d exploitation et des services de secours. Ceci peut être réalisé par l élaboration de critères de sécurité pour la conception et la construction des futurs tunnels, ainsi que par la réorganisation de la gestion et de la confi guration des tunnels en service, de façon que le management dispose d outils d aide à la décision en matière de sécurité, d un suivi de l état de la sécurité dans les tunnels et d une meilleure information et communication avec les usagers. Ces différents points ont été clairement mis en évidence dans les recommandations émises par un comité international chargé de l enquête sur la catastrophe du Mont-Blanc [13]. Ce comité a conclu que les conséquences en termes de vies humaines pourraient être réduites de façon signifi cative par une organisation plus effi cace des services d exploitation et des services de secours (procédures harmonisées, plus sûres et plus effi caces pour les opérations de secours transfrontalières), du personnel plus qualifi é, des systèmes de sécurité plus effi caces, et une meilleure information des usagers (conducteurs de véhicules légers et chauffeurs de camions) sur la conduite à tenir en cas d urgence. Les différents accidents survenus ces dernières années ont fait prendre conscience des risques liés aux tunnels. Depuis 1999, la sécurité dans les tunnels routiers est devenue un sujet de préoccupation pour le grand public comme pour les spécialistes. Les nombreuses actions qui ont été menées au niveau national, européen et international, ont conduit à la mise en place de différentes réglementations. La directive européenne 2004/54/CE (ci-après directive européenne [15]) est un important texte législatif pour les pays de l Union européenne, qui fi xe les conditions de base qui doivent être satisfaites pour les tunnels appartenant au Réseau Routier Transeuropéen (RTE). I N T R O D U C T I O N BACKGROUND OF THE WORK OF PIARC ON MANAGEMENT OF ROAD TUNNEL SAFETY THE RECENT HISTORY OF TUNNEL DISASTERS SHOWS THAT ACCIDENTS IN TUNNELS, ALTHOUGH LESS FREQUENT THAN ON OPEN ROAD SECTIONS, CAN OCCUR. THE PROBABILITY OF THESE ACCIDENTS ESCALATING INTO MAJOR EVENTS IS LOW, HOWEVER THE CONSEQUENCES OF SUCH ACCIDENTS CAN BE SEVERE IN TERMS OF VICTIMS, DAMAGE TO THE STRUCTURE AND IMPACT ON THE TRANSPORT ECONOMY. More specifically, the recent catastrophes of the Mont Blanc tunnel, the Tauern tunnel and Gothard tunnel have demonstrated the urgent need for improving the prevention and mitigation of tunnel accidents, including adequate detection systems and preparedness of operation staff and emergency services. This can be achieved by providing safe design and construction criteria for new tunnels, re-organising the management and the configuration of in-service tunnels, providing management with proper decision support safety tools, following-up the state of safety in tunnels and ensuring information and better communications with tunnel users. This was clearly outlined in the recommendations issued by an international committee in charge of investigating the Mont-Blanc catastrophe [13]. It was concluded that fatal consequences could be greatly reduced by a more efficient organisation of operational and emergency services (harmonised, safer and more efficient emergency procedures for cross-border operations), more skilled personnel, more powerful safety systems and higher awareness among users (car and truck drivers) on how to behave in emergency situations. Since 1999 road tunnel safety has become a subject of increased interest in the public as well as among tunnel specialists, because of the risk awareness that was raised by the different incidents. The numerous initiatives, which have taken place at the national, European and international levels, have led to different regulatory developments. The European Directive 2004/54/EC (the EU Directive ) is today a major legislative text for EU countries setting basic requirements for tunnels in the Trans-European Road Network (TERN) R R02 23

14 L AIPCR (Association mondiale de la Route) est un forum international d analyse et de discussion des questions de sécurité dans les tunnels routiers, dont le but est d identifier, d élaborer et de diffuser les meilleures pratiques en matière de gestion de la sécurité, et de faciliter l accès aux informations internationales concernant la sécurité des tunnels. L un des thèmes abordés dans la stratégie de l AIPCR concerne l amélioration des évaluations du niveau de sécurité, des mécanismes, de la conception et des procédures de sécurité afin de permettre une exploitation sûre et efficace, répondant aux besoins des usagers et à leur sécurité. L un des objectifs est d améliorer l efficacité et la sécurité du réseau routier, en tenant compte des infrastructures routières telles que les tunnels, mais aussi des mouvements de personnes et de marchandises au sein de celui-ci, tout en gérant les risques associés au transport routier et à l environnement naturel. Objet du rapport «Analyse des risques dans les tunnels routiers» Ce rapport a pour but de décrire l utilisation de l analyse des risques dans le cadre de la sécurité des tunnels routiers et d identifier les options et les avantages qu offre cet outil. Il montre également le rôle joué par l analyse des risques dans le processus d évaluation de la sécurité des tunnels routiers. Un ensemble de différentes approches méthodologiques sont décrites et leur application pratique est illustrée par des études de cas. Ce rapport reprend les résultats d importants travaux de recherche européens en particulier SafeT [16] ainsi que des contributions des membres du groupe de travail. Cible du rapport Ce document s adresse à deux catégories de lecteurs : d une part, il concerne les experts en analyse des risques, qui trouveront dans ce document une description détaillée de différentes procédures d analyse des risques adaptées et mises en œuvre par différents pays, ainsi qu une démonstration de l application de ces méthodes au travers d études de cas. Le rapport pourra ainsi servir à étayer le choix d une méthode pertinente pour l étude d un problème spécifique ; d autre part, il s adresse également aux ingénieurs spécialisés en tunnels et aux responsables de tunnels en général. Même si ces derniers ne sont pas des experts dans le domaine, ils pourront appréhender la philosophie et les avantages de l analyse des risques appliquée à la sécurité des tunnels routiers, grâce à une vue d ensemble des méthodes disponibles et de leurs applications possibles. Portée et objectifs du rapport Ce rapport est une introduction à l application de l analyse des risques aux tunnels routiers et décrit la manière dont cet outil peut être utilisé dans le cadre du PIARC (the World Road Association) is an international forum for analysis and discussion of the issues related to road tunnel safety, identifying, developing and disseminating best tunnel safety management practice and giving better access to international information with regard to tunnel safety. One of the themes in the strategy of PIARC is the improvement of safety assessments, mechanisms, design and procedures consistent with efficient and effective operations that meet the needs of road users and their safety. One of the goals is to improve the safe and efficient use of the road system, taking into account road structures such as tunnels, including the movement of people and goods on the road network, while effectively managing the risks associated with road transport operations and the natural environment. Purpose of the report Risk Analysis for Road Tunnels This report is intended to describe the use of risk analysis for the investigation of safety issues in road tunnels and to identify the options and benefits of using this tool. Furthermore the role of risk analysis in the safety assessment process of road tunnels is shown. A set of different methods are presented, their practical application being shown in case studies. The report takes up the results of major European research activities mainly SafeT (16) and additional contributions prepared by the members of the working group. Target audience This document addresses a target audience at two different levels. on the one hand it is aimed at risk analysts, who can find in the document a detailed explanation of different risk analysis procedures adapted and implemented by different countries as well as a demonstration of an application of these methods in case studies. The report may therefore support the selection of a suitable method for the investigation of a specific problem; on the other hand it is also intended for tunnel engineers and tunnel managers in general who, even if they are not specialists in this field, can grasp the philosophy and the benefits of risk analysis for road tunnel safety in general and appreciate the range of practical methods available and their possible applications. Scope and Objectives of the document The report aims to provide an introduction into the application of risk analysis for road tunnels and to demonstrate how this tool can be used within the risk R R02 25

15 processus d évaluation des risques. En aucun cas, ce rapport n a la prétention de présenter un inventaire exhaustif des méthodes disponibles ; il n a pas non plus vocation à fournir des résultats à caractère scientifique ou innovant. Les objectifs principaux du présent document sont donc de : présenter une description générale de l analyse des risques considérée comme un outil utile dans le cadre du processus d évaluation des risques dans les tunnels routiers ; fournir une définition des termes importants liés à l analyse des risques et au processus d évaluation des risques ; présenter une vue d ensemble des différentes méthodes utilisées pour l évaluation des risques dans les tunnels routiers dans différents pays, leur champ d application ainsi que leurs caractéristiques propres ; recueillir et évaluer les expériences pratiques, et assurer l échange de ces expériences entre les différents pays ; discuter des résultats et en tirer des conclusions ; identifier les besoins d études plus détaillées. Méthode Une méthode de travail spécifique a été mise en œuvre pour la rédaction du présent rapport : recueil de l expérience concernant la mise en œuvre de l analyse des risques dans les pays membres de l AIPCR (envoi de questionnaires et évaluation des réponses) ; recueil et analyse des méthodes existantes, sur la base des résultats préliminaires obtenus par des projets de recherche financés par l Union européenne (essentiellement SafeT [16]) ainsi que par d autres études (voir étape précédente) ; description d un nombre limité de méthodes mises en œuvre en pratique, comprenant des informations relatives à leurs champs d application et limites, sur la base de l expérience pratique et des connaissances acquises par les membres du groupe de travail ; description d une étude de cas fournie par des membres du groupe de travail (pour chacune des méthodes présentées) ; discussion des résultats et des conclusions au sein du groupe de travail et formulation de conclusions et recommandations. Les méthodes pratiques (chapitre 4) et les études de cas (annexe 3) décrites ciaprès ont été rédigées par des ingénieurs possédant une grande expérience de ces méthodes et de leur mise en œuvre. Cependant, les bases scientifiques de chaque méthode n ont pas été vérifiées lors de l élaboration du présent rapport, par conséquent la fiabilité de leurs résultats ne peut être garantie. assessment process. However the report does not claim to present a comprehensive survey of existing practical methods and it is not either intended to produce scientific-oriented and innovative results. The main objectives of the document are as follows: provide a general description of risk analysis as a useful tool for the risk assessment process of road tunnels; give a definition of important terms related to risk analysis and the risk assessment process; prepare a survey of different methods used for the risk assessment of road tunnels in various countries, their range of application and their specific characteristics; collect and evaluate practical experience and ensure an exchange of experience with different countries; discuss results and draw conclusions; identify needs for further investigations. Methodology For the development of the present document a specific working process was developed as follows: collection of experience of the application of risk analysis in PIARC member countries (by distributing questionnaires and evaluating the answers); collection and analysis of existing methods based upon the preliminary results of EU-funded research projects and other investigations (see previous step); description of a limited number of practically applied methods including information on range and limits of application based upon the practical experience and knowledge of members of the working group; documentation of a case study provided by members of the working group (for each method described); discussion of relevant results and findings in the working group and deduction of conclusions and recommendations. The description of the practical methods (chapter 4) and the case studies (appendix 3) have been prepared by engineers who are experienced in the application of these methods. However, no check of the scientific basis of the individual methods was performed during the preparation of the present report and consequently no guarantee can be given for the reliability of their results R R02 27

16 1. L ANALYSE DES RISQUES PRINCIPES DE BASE ET APPLICATION PRATIQUE AU PROCESSUS D ÉVALUATION DES RISQUES 1.1. QU EST-CE QUE L ANALYSE DES RISQUES ET COMMENT PEUT-ELLE ÊTRE MISE À PROFIT? L analyse des risques est un outil qui a été développé initialement pour étudier la sécurité de sites (par exemple les centrales nucléaires) et de processus industriels potentiellement dangereux (par exemple dans l industrie chimique). L analyse des risques devrait aider à élaborer une stratégie de sécurité proactive en examinant les risques potentiels de façon systématique, remplaçant ainsi les méthodes empiriques s appuyant principalement sur les conclusions tirées d incidents ou d accidents qui ont déjà eu lieu. Au cours des 15 dernières années, certaines méthodes d analyse des risques ont été adaptées à l étude de la sécurité dans les tunnels en général, et dans les tunnels routiers en particulier. De façon générale, l analyse des risques traite des conséquences néfastes potentielles d un système. Dans la mesure où personne ne peut prédire les évènements futurs, la seule solution est de développer un modèle des risques inhérents au système en question, et ce de façon aussi réaliste que possible [14]. Il existe un nombre infini de possibilités concernant l apparition d évènements dangereux, et il est impossible de prendre toutes les situations en compte. Les études doivent donc se limiter à un certain nombre de scénarios représentatifs au risque que des scénarios importants puissent être négligés, ou que trop d importance soit accordée à des effets mineurs. Pour ces raisons il est essentiel de garder à l esprit que tout type d analyse des risques quelle que soit la méthode utilisée est un modèle plus ou moins simplificateur, basé sur des conditions et des hypothèses prédéfinies, et qu il ne s agit pas d une représentation conforme de la réalité. Cependant, l analyse des risques permet une bien meilleure compréhension des phénomènes liés aux risques que les approches simplement basées sur le retour d expérience. La signification de l analyse des risques et ses caractéristiques peuvent être résumées comme suit : l analyse des risques est une approche systémique d analyse de séquences et d interrelations appliquée aux incidents ou aux accidents potentiels. Elle permet de repérer les points faibles d un système et d identifier des mesures d amélioration possibles ; les termes «analyse des risques» couvrent une large famille comprenant différentes approches, méthodes et modèles complexes, combinant diverses méthodes adaptées à des tâches spécifiques ; 1. RISK ANALYSIS BASIC PRINCIPLES AND PRACTICAL APPLI- CATION IN THE RISK ASSESSMENT PROCESS 1.1. WHAT IS RISK ANALYSIS AND WHAT CAN BE ACCOMPLISHED BY USING RISK ANALYSIS? Risk analysis is a tool which was initially developed to investigate safety of potentially dangerous industrial processes (e.g. in the chemical industry) or potentially dangerous industrial plants (such as nuclear power plants). The application of risk analysis should help to establish a proactive safety strategy by systematically investigating potential risks. This proactive safety strategy was intended to replace experience-based concepts mainly relying on findings from incidents or accidents that had already happened. During the past 15 years, some risk analysis methods have been adapted to the investigation of tunnel safety in general and road tunnel safety in particular. In general, risk analysis deals with potential negative consequences of a system in the future. As nobody is able to predict future events, the only option in such a situation is to develop - as realistically as possible - a model of the risks associated to the system in question (14). As there are basically an unlimited number of possibilities how dangerous effects may develop, it is impossible to take all possible situations into account. Any investigation has to be limited therefore to selected representative scenarios, thus including the possibility that important scenarios are lacking or that too much emphasis is put on effects of minor importance. For these reasons it should always be kept in mind that every kind of risk analysis whatever method is used - is a more or less simplified model relying on preconditions and assumptions and is not a copy of reality. Nevertheless risk analysis provides a much better understanding of risk-related processes than merely experience-based concepts may ever achieve. The meaning of risk analysis and its characteristics can be summarised as follows: risk analysis is a systematic approach to analyse sequences and interrelations in potential incidents or accidents, hereby identifying weak points in the system and recognising possible improvement measures; the term Risk Analysis covers a large family of different approaches, methods and complex models combining various methods for specific tasks; R R02 29

17 l analyse des risques peut inclure une quantification des risques qui peut servir de base à une approche performancielle de la sécurité ; l un des principes généraux de l analyse des risques appliquée aux tunnels routiers devrait être une approche systémique (ou «holistique») qui tienne compte de l ouvrage lui-même, des véhicules, de l exploitation et n oublie surtout pas les usagers (Figure 1). risk analysis can include a quantification of risks which can be used as the basis of a performance-based approach to safety; a general basic principle of all kinds of risk analysis for road tunnels should be a holistic approach including infrastructure, vehicles, operation and - last but not least - users (Figure 1) Figure 1. Approche systémique de l analyse des risques L analyse des risques peut être employée : pour vérifier la cohérence globale des dispositions de sécurité ; pour choisir entre différentes options ; pour démontrer que les exigences de sécurité sont satisfaites, par exemple en cas d écarts par rapport aux mesures prescrites ; pour optimiser la façon d assurer la sécurité en termes de coût. Aujourd hui, la sécurité dans les tunnels routiers est assurée dans de nombreux pays par un ensemble de réglementations descriptives (aussi appelées «prescriptives»). Une réglementation descriptive (ou «prescriptive») spécifie les mesures de sécurité, les actions, ou les démarches qui doivent être mises en œuvre lors de la conception de tunnels, afin d atteindre un objectif souhaité. L application de ces exigences ne tient pratiquement pas compte Risk analysis can be used: Figure 1. Holistic approach for risk analysis to check general consistency of safety planning; to choose between alternatives; to demonstrate that safety requirements are fulfilled, e.g. in case of deviations from prescriptions; to optimise safety planning in terms of cost-effectiveness. Safety in road tunnels is currently controlled in many countries on the basis of prescriptive regulations: A prescriptive requirement specifies particular safety features, actions, or procedural elements to be included in the design of tunnels, as the means for achieving a desired objective. The implementation of these requirements has more or less to be done without considering the individual characteristics of a tunnel, but only categories of length, traffic, etc R R02 31

18 des caractéristiques propres à chaque tunnel mais seulement de catégories de longueur, de trafic, etc. Au contraire, une approche basée sur les risques permet une appréciation structurée et transparente des risques inhérents à un tunnel donné, en tenant compte des conditions locales, des facteurs potentiels pertinents, de leurs interrelations et des conséquences possibles des accidents. De plus, l analyse des risques permet d étudier et de comparer des mesures de sécurité complémentaires en termes de réduction des risques et de proposer un ensemble de mesures complémentaires adaptées à chaque cas de figure. Bien qu il soit possible de ramener les risques à des niveaux très bas, cela peut s avérer très coûteux et injustifié pour les infrastructures à protéger. Les résultats d une analyse des risques peuvent également servir de base pour des études complémentaires telles qu une analyse coûts/bénéfices permettant d assurer que les investissements consentis pour réduire les risques sont affectés de manière à garantir un niveau de sécurité optimal. Ainsi, l étude des risques permet une approche transparente et cohérente de la prise de décision en termes de risques et peut compléter utilement la mise en œuvre des mesures requises par les normes et recommandations MISE EN ŒUVRE DE L ANALYSE DES RISQUES DANS LE CADRE DU PRO- CESSUS D ÉVALUATION DES RISQUES Le processus d évaluation des risques comprend les trois éléments suivants : l analyse des risques : l analyse des risques a pour but de répondre à la question fondamentale : «Que peut-il se passer, et quelles sont les conséquences possibles?». L analyse des risques peut être qualitative ou quantitative, ou combiner ces deux approches. Dans le cas de l analyse quantitative, les probabilités des accidents et leurs conséquences (par exemple en termes de décès, de blessés, de dégâts matériels, d interruption de l exploitation, etc.) sont estimés, ainsi que les indicateurs de risques qui en résultent ; l évaluation des risques : l évaluation des risques proprement dite concerne le niveau d acceptabilité et doit répondre à la question «Est-ce que le niveau de risque estimé est acceptable?». Afin de rendre l évaluation des risques systématique et faisable, il est nécessaire de définir des critères de risque et de déterminer quels sont les niveaux de risque qui sont considérés comme acceptables ; réduction des risques / Mise en œuvre de mesures (complémentaires) de sécurité : la décision sur les mesures de sécurité doit répondre à la question By contrast the process of a risk-based approach allows a structured and transparent assessment of risks for a particular tunnel. This includes the consideration of the local risk situation in terms of relevant influence factors, their interrelations and possible consequences of incidents. Moreover, risk analysis makes it possible to investigate and compare additional safety measures in terms of risk reduction and to propose an adequate set of additional measures for the tunnel. Although risk can be reduced to very low levels, this may be very expensive and inappropriate for the assets to be protected. The results of a risk analysis can also be the basis for additional investigations such as a risk-based cost/effectiveness analysis, which can ensure that the money spent to reduce risk is allocated in such a way that an optimum level of safety is obtained. Hence, the risk-based approach offers an opportunity to achieve a transparent and consistent approach to decision-making about risks. It can be an appropriate supplement to the implementation of the measures required by standards and guidelines IMPLEMENTATION OF RISK ANALYSIS IN THE RISK ASSESSMENT PROCESS The risk assessment process includes the following three elements: risk analysis: risk analysis aims to answer the fundamental question: What might happen and what are the consequences? Risk analysis can be carried out in a qualitative or in a quantitative way or as a combination of both. In case of a quantitative analysis, probabilities of accidents and their consequences (e.g. in terms of fatalities, injuries, property damage, interruption of services) and the resulting risk values are estimated; risk evaluation: risk evaluation is directed towards the question of acceptability and has to give an answer to the question Is the estimated risk acceptable?. For a systematic and operable risk evaluation, risk criteria have to be defined and it has to be determined whether a given risk level is acceptable or not; risk reduction / Planning of (additional) safety measures: planning of safety measures has to answer the question Which measures are R R02 33

19 «Quelles sont les mesures nécessaires afin de garantir la sécurité du système (et l optimisation des coûts)?». Si le risque estimé est considéré comme n étant pas acceptable, des mesures de sécurité complémentaires doivent être proposées. L efficacité et la rentabilité de différentes mesures de sécurité peuvent être déterminées à partir de l analyse initiale de la fréquence et des conséquences des scénarios en examinant la façon dont celle-ci est affectée de façon positive ou négative par l introduction des mesures de sécurité considérées. L analyse des risques est un élément clé du processus d évaluation des risques (voir figure 2, page suivante). Avant d entreprendre une analyse des risques pour un tunnel routier, il est nécessaire de définir le système à étudier. Le système comprend l infrastructure, les équipements, le trafic, les procédures etc., ainsi que toutes les mesures et paramètres liés à la sécurité qui ont été intégrés dans la conception d un nouveau tunnel ou font partie d un tunnel existant. En général, dans le cas d un nouveau tunnel, toutes les exigences liées à la sécurité figurant dans les normes ou à recommandations descriptives sont déjà intégrées au système, ce qui n est pas nécessairement le cas pour un tunnel existant. Les divergences par rapport aux prescriptions et leurs conséquences en termes de risques peuvent être étudiées en utilisant l analyse des risques. La procédure d analyse des risques peut être divisée en trois étapes comme suit : identification des dangers : procédure systématique visant à identifier et hiérarchiser tous les dangers pertinents, et à analyser leurs effets combinés ; analyse des probabilité : détermination de la probabilité d occurrence d événements/scénarios pertinents ; analyse des conséquences : Etude des conséquences des scénarios analysés. La figure 2, page suivante ci-dessous présente les principales étapes du processus d évaluation des risques : Il est important de noter que la figure 2, page suivante ne montre que les éléments les plus courants du processus d évaluation des risques. Des graphes plus détaillés, des éléments et des interrelations complémentaires peuvent s avérer nécessaires lors de l étude de sécurité d un tunnel donné. necessary to get a safe (and cost-efficient) system? If the estimated risk is considered as not acceptable, additional safety measures have to be proposed. The effectiveness and cost-effectiveness of different safety measures can be determined by using the initial frequency and consequence analysis of the scenarios which will be positively or negatively affected under the assumption that the investigated safety measure has been implemented. Risk analysis is a key element of the risk assessment process (see Figure 2, next page). Before performing a risk analysis for a road tunnel the system to be investigated must be defined. The system consists of the structure, the equipment, the traffic, the procedures etc., including all safety-related design features and parameters which have been included in the design of a new tunnel or which are element of an existing tunnel. Normally in case of a new tunnel all safety relevant requirements based upon prescriptive standards or guidelines are already included in the system. In case of an existing tunnel this can be different. Deviations from prescribed measures and the effects on risk can be investigated by risk analysis. The procedure for a risk analysis can be divided into the following three steps: hazard identification: Systematic process to identify and structure all relevant hazards, and to analyse their correlating effects; probability analysis: Determination of the probabilities of relevant events/scenarios; consequence analysis: Investigation of consequences of relevant scenarios. The simplified flowchart in Figure 2, next page illustrates the main steps of the risk assessment process. It should be noted that Figure 2, next page shows the main typical components of the risk assessment process only; more detailed diagrams, supplementary components and additional mutual links may be needed when analysing safety of a particular tunnel R R02 35

20 PROCÉDURE D ÉVALUATION DES RISQUES Début Procédure d évaluation des risques Start Définition du système Analyse des risques Definition of the system Risk analysis Identification des dangers Hazard identification Analyse des probabilités Analyse des conséquences Probability analysis Consequence analysis Estimation des risques Risk estimation Critères de risques Évaluation des risques Évaluation des risques Risk criteria Risk evaluation Risk evaluation Réduction des risques Mesures de sécurité (complémentaires) Non Risque acceptable? Oui Risk reduction (additional) safety measures No Acceptable risk? Yes Fin Stop 1.3. TERMINOLOGIE Figure 2. Procédure d évaluation des risques (adaptée de [7]). L analyse des risques est en passe de devenir un outil standard pour vérifier la sécurité des tunnels dans plusieurs pays. L analyse des risques est explicitement exigée (lorsque nécessaire) par la directive européenne concernant les exigences de sécurité minimales applicables aux tunnels du réseau routier transeuropéen [15]. Par conséquent, il est important d harmoniser les principes généraux ainsi que la terminologie utilisés dans le cadre de l évaluation des risques des tunnels et des autres structures de génie civil. De plus, les principes généraux et les termes utilisés pour les tunnels doivent être cohérents avec ceux utilisés pour d autres ouvrages de génie civil. Il sera ainsi possible d établir une communication efficace entre les différentes parties concernées. Une harmonisation des principes généraux et de la terminologie utilisés dans le cadre du processus d évaluation des risques s avère donc nécessaire. Les principes généraux du processus d évaluation des risques (figure 2) et la terminologie (voir glossaire) reposent sur les normes nationales disponibles et les documents internationaux en vigueur fournis par l Organisation Internationale de Figure 2. Flowchart of the procedure for risk assessment (adapted from [7]) TERMINOLOGY Risk analysis is becoming a common tool for verification of tunnel safety in several countries. Risk analysis is explicitly requested (if necessary) by the EU Directive on the minimum safety requirements for tunnels in the trans-european road network [15]. Hence harmonisation of general principles and terminology used in the risk assessment of tunnels and other civil engineering systems is of critical importance. Moreover, the general principles and basic terms used for tunnels should be consistent with those used for other civil engineering systems. Effective communication between responsible partners can then be established. Harmonisation of general principles and terminology of the risk assessment process is therefore needed. The general principles of the risk assessment process (Figure 2) and the terminology (see glossary) are based on available national standards and valid international documents provided by the International Standardisation Organisation ISO R R02 37

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