Tunnelsikkerhet og valg av sikkerhetskonsept, av Terje Andersen

How this archive measures: lengths, bores, dates and ordering

How this archive is compiled

Alternativene som i hovedsak har vært diskutert er: Det er ut fra brannsikkerhetshensyn argumentert med at dobbeltløpede jernbanetunneler er mye sikrere enn dobbeltsporede tunneler, og at alle nye tunneler på dobbeltsporede jernbane-strekninger bør bygges i henhold til et dobbeltløpet konsept. Dobbeltløpede tunneler med hyppige tverrforbindelser har visse åpenbare sikkerhetsfordeler, men også noen mindre gunstige egenskaper som ikke alltid er like synlige.

Hvis tverrsnittene for hver av de parallelle tunnelløpene ved et dobbeltløpet konsept bygges like store som for ett dobbeltsporet løp ville alt unntatt økonomi tale til fordel for to parallelle tunnelløp. Slike konsepter vil være svært kostnadsdrivende og øke miljøproblemene på deponeringsiden og har ikke vært tema for debatten. Den reelle problemstilling er derfor å avveie fordeler og ulemper ved henholdsvis:

Åpenbart bør eventuelle prisforskjeller også ha betydning for valg av løsning gitt at de ulike alternativene gir en god og akseptabel sikkerhet. For ytterligere sikkerhetstiltak utover dette bør man se på nytte/kostnadstallene for tiltakene slik at knappe ressurser brukes på en fornuftig måte. Fordeler og ulemper ved ulike konsepter For jernbanetunneler kan det tenkes ulike tunnelkonsepter avhengig av trafikknivå, lengde og grunnforhold.

2.1 Enkeltsporede tunneler uten kryssingspor eller blokkposter Dette er den tradisjonelle norske jernbanetunnelen med et enkelt spor, normalt uten spesielle signaltekniske eller trafikktekniske installasjoner i tunnelen unntatt de nødvendige jernbane-tekniske installasjoner som trengs for framføring av togene. Under normal trafikk vil det maksimalt være ett tog i tunnelen og det vil generelt ikke være trafikkstyrende signaler i tunnnelen som hindrer toget i å kjøre ut av tunnelen når det først er kommet inn.

Unntak forekommer i forbindelse med signaler for innkjør til stasjoner som ligger i umiddelbar nærhet til tunnelen. De fleste norske jernbanetunneler er enkeltsporede tunneler av denne kategori. Trafikkretningen vil styre ventilasjonsretningen i tunnelen så lenge det er tog i tunnelen. 2.2 Enkeltsporede tunneler med kryssingspor og/eller blokkposter Tunnelene er i utgangspunktet tilsvarende som tunneler nevnt under 2.1, men med trafikk-styrende installasjoner i form av blokkposter og/eller kryssingspor med tilhørende signal-anlegg som gjør det mulig å håndtere flere tog i tunnelen på samme tid.

Reading the figures

Trafikkstyrende signalanlegg vil forekomme i slike tunneler som kan hindre toget i å kjøre ut. Ved kryssing-spor i tunnelen vil det også forekomme sporveksler i tunnelen som kan være et risikoøkende element. I tilfelle ulykker vil flere tog i tunnelen kunne bidra til å komplisere redningsbildet, men det vil kun være ett tog i hver tunnelseksjon.

Ventilasjonsretningen i tunnelen kan bli upredikterbar hvis det er mulighet for flere tog i ulike retninger i tunnelen. I Norge har Ulrikken tunnel blokkpost som tillater to etterfølgende tog i samme retning. Finsetunnelen og Gråskallen tunnel på Bergensbanen har kryssingsspor i tunnelene. 2.3 Dobbeltsporet bane i ett tunnelløp Dette er det tradisjonelle tunnelkonseptet for dobbeltsporede jernbanetunneler utsprengt i fjell.

Begge spor ligger i ett og samme tunnelløp med gode muligheter for anlegg av spor-sløyfer for overkjøring mellom sporene. Tunneltverrsnittet blir generelt meget stort (80 –115 m 2 for nye tunneler) med store luftvolumer under tunnelhenget. Sporene utrustes normalt med blokkposter for å håndtere flere etterfølgende tog, og ved lengre tunneler kan det anlegges en eller flere overkjøringssløyfer mellom sporene.

Det vil normalt være flere enn ett tog i tunnelen og ved umiddelbar evakuering av et tog i tunnelen må det tas hensyn til mulig trafikk på nabospor. Ventilasjonsretningen i tunnelen blir upredikterbar med flere tog i ulike retninger til tunnelen, men tunnelen har meget store luft-volumer med gode muligheter for røykskiktning.

I Norge er T-banens tunneler, Romeriks-porten, Lieråsen og Oslotunnelen av denne typen samt andre kortere tunneler på dobbelt-sporede baner. Dette er også et meget aktuelt tunnelkonsept for nye dobbeltspor fra Oslo til Ski og Asker. 2.4 Dobbeltløpet tunnel I dette konseptet er det to parallelle tunnelløp, et for hvert spor med mulighet for tverr-forbindelser og rømningsveger mellom tunnelløpene.

Dette er et tunnelkonsept som egner seg spesielt godt for svært lange (< 15-20 km) tunneler uten mulighet for kostnadseffektive rømningsveger til fri luft, og det er spesielt benyttet ved fullprofilborede tunneler. Tunnelkonseptet kan selvfølgelig også benyttes for andre tunneler som krever to togspor, men vil normalt ikke være et kostnadseffektivt konsept for tunneler drevet med tradisjonell fjellsprengningsteknikk.

Sporene vil normalt utrustes med blokkposter for å håndtere flere etterfølgende tog. Ved lengre tunneler vil det ofte være behov for en eller flere overkjørings-sløyfer mellom sporene. Ved disse vil skillet mellom tunnelløpene måtte brytes. Ventilasjons-retningen i tunnelløpene vil være predikterbar og følge trafikken. Tunneltverrsnittet i det enkelte tunnelløp blir vesentlig mindre enn for en dobbeltsporet tunnel og røykakkumuleringen vil skje mye raskere, spesielt i ganghøyde.

Tunnelkonseptet er i liten grad benyttet for jernbanetunneler i Norge, men benyttes en del i utlandet. Tunnelene under Storebælt og Øresund samt på den nye metroen i København er av denne typen. Hallandsås-tunnelen bygges også etter det konseptet. To løp er også det valgte konsept for de svært lange alpetunnelene som nå er under bygging eller planlegging.

For nærmere info se kap.3. For vegtunneler er dette også et vanlig konsept i Norge på strekninger med stor trafikk. 2.5 Dobbeltløpet tunnel med servicetunnel For lange og høyt trafikkerte tunneler under vann eller høye fjellmassiver hvor det er vanskelig å lage adkomst til tunnelen underveis kan det også være aktuelt å vurdere en separat servicetunnel over hele eller deler av strekningen for drifts- og vedlikeholdsaktiviteter samt for evakuering og redning.

Konseptet har så vidt vites ikke vært vurdert for jernbanetunneler i Norge, men det er benyttet for tunnelen under den engelske kanal. Et servicetunnelkonsept er gjerne kombinert med separate trafikktunneler for hver retning, men det finnes eksempler på at en servicetunnel er kombinert med en dobbelsporet trafikktunnel. Den undersjøiske del av Seikantunnelen i Japan er av denne typen.

Et konsept med servicetunnel har selvfølgelig mange fordeler med hensyn til sikkerhet og redning samt tilgang for inspeksjon, test og vedlikehold av teknisk utstyr, men servicetunnelen representerer også et betydelig kostnadselement. 3.1 Sveits Sveits har svært mange og lange jernbanetunneler i dag. I tillegg planlegges, prosjekteres og bygges mange nye jernbanetunneler i Sveits på ulike typer banestrekninger.

Det er ingen faste regler for valg av tunnelkonsept. I følge samtale med Hr Lorenz Riesen, Bundesamt für Verkehr vurderes tunnelløsningene fra prosjekt til prosjekt når det gjelder konseptvalg (dobbeltsporet vs dobbeltløpet). De nye lange alpetunnelene Gotthard (57 km) og Lötschberg (35 km) bygges som dobbelt-løpede tunneler med hyppige tverrslag.

For Gotthard basistunnel er det planlagt tverrslag mellom de parallelle tunnelløpene hver 375 m. For andre høyt trafikkerte lange tunneler velges primært enkeltløpede dobbeltsporede konsepter. Også for Zimmerberg fase 1 fra Zürich til Thalwil (ca 10 km) er det valgt en fullprofilboret dobbeltsporet tunnel. Diameter er ca 12 m. For andre nye tunneler på tilløpstrekningene til Gotthard basistunnel er ikke løsning endelig valgt da byggestart for disse tunnelene ligger noe fram i tid.

Dette gjelder blant annet Mt Ceneri i syd (15 km), og Zimmerberg fase 2 mellom Zug og Thalwil (10 km). I forprosjekteringen på disse tunnelen er det operert med dobbelt-sporede konsepter. Over de siste 10-20 år er standardtverrsnittet for en dobbeltsporet jernbanetunnel i Sveits øket fra 70 m 2 til 105 – 115m 2 .

Bakgrunnene for økningen er nok i første omgang ønske om å åpne for større lasteprofil og tillate høyere kjørehastigheter på nye banestrekninger. Høsten 1999 åpnet Rhätische Bahn den 19,1 km lange smalsporede (1000 mm) Vereina-tunnelen mellom Selfranga og Sagliains på strekningen fra Klosters til Nedre Engadin-dalen. Tunnelen er i hovedsak enkeltsporet, men med 2 km dobbeltsporede seksjoner i innløps-partiene, samt et kryssingsspor i midten.

Gjennom tunnelen går et biltransporttog hver halvtime i hver retning, samt andre tog. Fra tilgjengelig informasjon synes det ikke som tunnelen har noen rømningsveger underveis, men operatøren har redningstog tilgjengelig. Nordre del av tunnelen er boret, mens søndre del er drevet med konvensjonell fjellsprengning. De føderale sveitsiske myndigheter (Bundesamt für Verkehr) har nylig gjennomført en undersøkelse av sikkerheten i de sveitsiske jernbanetunneler /1/.

Undersøkelsen omfattet 689 tunneler som var operative per 1. Resultatene ble offentliggjort tidligere i år (2001). Av resultatene kan nevnes: Undersøkelsesrapporten påpeker at den mest effektive måten til forbedring av rømnings-mulighetene er å ha kort avstand mellom rømningsvegene, samt effektive kommunikasjons-systemer. 3.2 Storbritannia (Channel Tunnel Rail Link) I England bygges en ny jernbane fra London (St Pancras) til Kanaltunnelen.

For de sentrums-nære tunneler, dvs under Londons østlige bydeler og Themsen, er konseptet basert på borede dobbeltløpete tunneler (D= 7,15 m). Tverrforbindelser er planlagt for hver 750 m. For den kortere North Downs-tunnelen på 2 miles (3,2 km) er det valgt en boret dobbeltsporet tunnel med diameter 12,8 m.

Det er utført risikoanalyser for Londontunnelen /2/. En avveining av mange ulike faktorer, blant annet grunnforholdene, samt tilgjengelighet for rømningssjakter gjorde at man valgte et dobbeltløpet konsept med tverrforbindelser mellom tunnelrørene. For et dobbeltløpet konsept viste risikoanalysen ingen sikkerhetsgevinst for hyppigere tverrforbindelser enn hver 1000 m. For å samsvare med andre installasjoner i tunnelen er det allikevel valgt tverrforbindelser hver 750 m.

De fleste nybygde jernbanetunneler i Østerrike har vært bygget som dobbeltsporede tunneler, og dette er også det primære konseptet for tunneler under bygging. I et foredrag fra 1995 ble ØBBs konsept for sikkerhet i nye jernbanetunneler presentert /3/. Dobbeltløpede tunneler med hyppige tverrforbindelser er i ovennevnte foredrag kun forespeilet for svært lange tunneler, > 20 km er en antydet grense.

For mellomlange tunneler anbefales tunnelspesifikke vurderinger. Tverrslag til fri luft anbefales bygd med jevne mellomrom for grunne tunneler. Nye Semmering (23 km) fra Wien til Steiermark. Vi er ikke kjent med hvilke tunnelkonsepter som ligger til grunn for dagens løsninger på disse prosjektene. De nye Neubaustrecken for høyhastighetstog i Tyskland som ble bygd i 1980 årene har mange og lange tunneler med lengde opptil 10 km.

Tunnelene ble bygget som dobbeltsporede tunneler. Tunnelene trafikkeres både av godstog og høyhastighetstog. Maksimum hastighet i tunnelene er satt til 250 km/t mot 280 km/h utenfor. For å unngå fare for forskyvning av kontainere og annen last ved passering av to tog i tunnel ble det etter åpningen innført visse restriksjoner på trafikkering av tunnelene.

Dagens status på dette området er ikke kjent. Tunnelene på de nye "Neubaustrecke" på strekningene Køln – Frankfurt og Nürnberg – Ingolstadt, som generelt er noe kortere, bygges også i stor grad som dobbeltsporede tunneler men med noe større tverrsnitt. Sporavstanden senter til senter er 4,70 m. I tillegg utrustes tunnelene med rømningsveger til fri luft for hver km der hvor overdekningen er under 60 m.

Rømningsvegen utføres enten som en gangbar skråstilt sjakt eller som en vertikal trappesjakt. 3.5 Italia Italia har mange og lange tunneler blant annet under Appenninene med lengde opptil 18,5 km (mellom Bologna og Firenze), foruten den sydlige del av Simplon-tunnelen som totalt er enda lengre. Bortsett fra Simplon er tunnelene generelt bygd dobbeltsporede.

Dette er også det foretrukne konsept for nye tunneler blant annet for en ny høyhastighetsbane på strekningen Bologna – Firenze hvor det blant annet planlegges en tunnel på 19 km. Nylig ble den 7,3 km lange dobbeltsporede Fleres-tunnelen tatt i bruk. Mellom Frankrike og Italia er det under prosjektering en ny basistunnel mellom Lyon og Torino med lengde på ca 52 km.

Denne planlegges som dobbeltløpet tunnel, men i første omgang er det mulig at kun ett løp bygges. 3.6 Danmark Historisk har Danmark ikke mange jernbanetunneler. Under København sentrum mellom Vesterport og Østerport går lokaltogspor og hovedlinjespor i en nedgravd kulvert med lengde ca 1,5 km. Nørreport stasjon ligger omtrent midt på tunnelen.

For kryssingene av Storebælt og Øresund, samt i forbindelse med bygging av en ny metro i København, er det i de senere år bygget mange nye tunneler i Danmark. Disse tunnelene som enten er fullprofilborede eller senketunneler er bygd som dobbeltløpede tunnelkonsepter. Valget er nok ikke gjort utelukkende av sikkerhetshensyn da to parallelle løp for de aktuelle tunnelene også har andre fordeler.

Tunnelen/kulverten under Tårnby mellom Hovedbane-gården og Kastrup på Øresundsforbindelsens danske landanlegg er bygget som dobbeltsporet "cut & cover"-tunnel, men denne er ikke særlig lang. Tunnelene til den nye Metroen i København, som bygges som et dobbeltløpet konsept, har et relativt lite indre tverrsnitt. D= 4,9 m. Dette gir et tverrsnittsareal på 19 m 2 .

Tunnelene har en 0,7 m bred gangvei på en side av toget gjennom hele lengden. Det er ingen separate tverr-forbindelser mellom tunnelene, men stasjoner eller rømningssjakter hver 600 m. 3.7 Sverige Sverige har tradisjonelt ikke mange og lange jernbanetunneler. Hallandsåstunnelen (7,6 km) bygges som to dobbeltløpede tunneler.

(Byggingen for tiden avbrutt). Det samme konsept er planlagt for City-tunnelen under Malmø sentrum. På Grødingebanen er relativt nylig bygget dobbeltsporede tunneler, og på Botniabanen er planlagt enkeltsporede tunneler av betydelig lengde. Sikkerhet i tunneler er i Sverige underlagt Boverket og så langt vi forstår behandler de jernbanetunneler som en vanlig bygning.

Dette har ført til krav om hyppige rømningsveger med maksimum avstand til rømningsveger på 150 –200 m. Kravet oppfattes i jernbanekretser som meget strengt, grensende til det urimelige, og er i liten grad implementert, hverken for eksisterende eller nye tunneler. 3.8 Oppsummering av praksis i andre land En naturlig oppsummering synes å være som følger:

Erfaringer fra tunnelulykker En gjennomgang av kjente tunnel- og metroulykker kan bidra til å kaste lys over forholdene rundt ulykkene og gi en indikasjon på hvilke tiltak som i betydelig grad kunne ha redusert konsekvensene ved ulykken. Data om ulykkene er i hovedsak hentet fra kildene /4/ - /10/. I perioden fra 1940 fram til i dag har vi i ulike kilder identifisert 23 alvorlige ulykker i jernbane- og metrotunneler.

En beskrivelse av ulykkene samt noen data om tunnelen er gitt i Tabell 1 . Oversikten er ikke komplett, og det er ingen enhetlige kriterier for utvalg av ulykker botsett fra at de har skjedd i tunneler eller underjordiske rom på banesystemer. Det er rimelig grunn til å tro at de mest alvorlige ulykkene i perioden er inkludert.

For mange av de eldre ulykkene har forfatteren liten kunnskap om det aktuelle banesystem og tunnelkonsept. Totalt er det omkommet ca 1400 i de identifiserte ulykkene. Ut fra opplysninger om ulykkene synes det som ca 90 % av de omkomne har befunnet seg ombord på toget eller i stasjonsområder i dødsøyeblikket.

Kun en liten andel av totalen har omkommet i selve tunnelen utenfor toget. Også for brannulykker har det store flertall omkommet i de ulykkesutsatte togene. Det er derfor like viktig å ivareta muligheten for å evakuere toget som det er å sikre rask rømning fra tunnelen. I det følgende er gjort forsøk på en kort sammenfatning av ulykkene:

4.1 Branner i tog m.m. Den mest alvorlige ulykken skjedde i Armi-tunnelen i Italia i 1944 hvor 400-500 mennesker omkom pga kullosforgiftning av røyken fra togets to damplokomotiver, som ikke greide å forsere tunnelen. Toget måtte til slutt bakke ut og da hadde de fleste passasjerer omkommet. Hendelsen er ikke en tradisjonell brannulykke og er nok lite relevant for dagens tunneler og jernbanedrift, men forbrenningen og røykproduksjonen i de to damplokomotivene kan være sammenlignbar med det som kan oppstå ved full overtenning av en passasjervogn i et tog.

Av andre svært alvorlige ulykker kan nevnes brannen ved metroen i Baku i 1995 (289 om-komne) samt brannen på kabelbanen til Kitzsteinhorn i Østerrike i 2000. Begge disse tunnelene hadde relativ små tverrsnitt (Kitzsteinhorn 10 m 2 og Baku Metro 28 m 2 ). Dette synes å ha hatt en betydelig innvirkning på ulykkesutfallet da det store flertall av omkomne i disse ulykkene ikke kom seg ut av toget eller vognen de befant seg i.

Delvis skyldtes dette problemer med døråpning, men rask brannutvikling og røykakkumulering har nok også hatt en betydelig innvirkning. Et større tverrsnitt kunne gitt bedre tid til å evakuere togene før røyk og varme ble uutholdelig. Tverrslag eller hyppigere rømningsveger ville ikke redusert omfanget av disse ulykkene vesentlig, men kunne kanskje reddet enkelte personer.

En annen alvorlig tunnelulykke skjedde i 1972 i den dobbeltsporede Hokuriku-tunnelen (13,9 km) hvor det brøt ut brann i en restaurantvogn i et nattog. Toget stoppet omtrent midtveis i tunnelen for å koble av den brennende vognen men kom seg ikke videre. Toget hadde over 700 reisende hvorav 30 omkom.

Tunnelen hadde dårlig med ventilasjon og belysning. Dette skapte kritikk etter ulykken. Ulykken i San Fransisco i 1979 viser at dobbeltløpede tunneler med hyppige tverrforbindelser ikke er noen garanti for sikkerhet i brannsituasjoner, og ikke behøver å gi redningspersonell tilstrekkelig gode arbeidsforhold. Den aktuelle tunnelen hadde en mellomliggende service-tunnel i tillegg til to enkeltsporete trafikkløp, men allikevel omkom en person fra rednings-personellet, og flere ble skadet i brannulykken.

4.2 Andre ulykker I tillegg til brannhendelsene har det vært omtrent like mange andre ulykkeshendelser i tunneler. De fleste andre alvorlige ulykker har i hovedsak vært knyttet til en eller flere av følgende uhellskategorier: De fleste av disse hendelsene synes i liten grad påvirket av valg av tunnelkonsept. Derimot kan redningsarbeidet ved enkelte av hendelsene ha vært påvirket av valg av tunnelkonsept.

Det er dog ikke åpenbart hvilket konsept som vil gi de beste og mest effektive rednings-forhold under de ulike ulykkessituasjoner som kan forekomme. Kilder /1/: Bundesamt für Verkehr; Bericht zur Sicherheit in den schweizerischen Eisenbahntunnels, Bern, 2001. /2/: Scott, Paul & Richard Stokes; The design of a high speed rail tunnel in an urban environment.

3 rd International Conference on Safety in Road and Rail Tunnels, Nice, France, 9 th – 11 th March. /3/: Wehr, Hans, Charles Fermaud & Hans Bohnenblust: Risk analysis and safety concept for new long railway tunnels in Austria. 2 nd International Conference on Safety in Road and Rail Tunnels, Granada, Spain, 3 rd – 6 th April 1995, pp 3-10.

/ 4/: Semmens, Peter, Railway disasters of the World /5/: Kichenside, Geoffrey Great Train Disasters – The Worlds worst railway accidents /6/: Hall, Stanley Hidden Dangers – Railway Safety in the Era of Privatisation /7/: First International Conference on Safety in Road and Rail Tunnels, Basel, Switzerland, 23 rd – 25 th November 1992

/8/: Second International Conference on Safety in Road and Rail Tunnels, Granada, Spain, 3 rd – 6 th April 1995. /9/: Third International Conference on Safety in Road and Rail Tunnels, Nice, France, 9 th – 11 th March 1998. /10/: Department of Transport; Investigation into the King’s Cross Underground Fire, HMSO 1988. This page was last modified on November 29, 2002

This page records the records catalogued for the world in a tunnel almanac maintained at this address since the late 1990s. Rock temperature rises with depth, and on the deepest alpine crossings the working face has needed cooling before it needed lighting. Shotcrete applied at the face turned temporary support into permanent lining and changed what lengths were buildable. Emergency lay-bys are spaced by regulation rather than by geometry, which is why they appear at intervals the alignment does not explain.