CHOSEN PROBLEMS OF RISK MANAGEMENT IN VICINITY OF BRIDGES IN RESPECT TO SHIPS COLLISIONS



Podobne dokumenty
CHOSEN PROBLEMS OF INLAND SHIPS COLLISIONS WITH BRIDGES IN POLAND

POZIOM UFNOŚCI PRZY PROJEKTOWANIU DRÓG WODNYCH TERMINALI LNG

Inżynieria Ruchu Morskiego wykład 01. Dr inż. Maciej Gucma Pok. 343 Tel //wykłady tu//

Probabilistyczny model oceny bezpieczeństwa na akwenach przybrzeżnych. Marcin Przywarty

Rozkład prędkości statków na torze wodnym Szczecin - Świnoujście

Analiza i ocena ryzyka procesowego. Ryszard Sauk UDT Oddział w Szczecinie

Statystyczna analiza awarii pojazdów samochodowych. Failure analysis of cars

UNIKANIE NIEBEZPIECZNYCH SYTUACJI W ZŁYCH WARUNKACH POGODOWYCH W RUCHU STATKU NA FALI NADĄŻAJĄCEJ

OKREŚLENIE PARAMETRÓW PORTU ZEWNĘTRZNEGO W ŚWINOUJŚCIU W ASPEKCIE BEZPIECZEŃSTWA EKSPLOATACJI GAZOWCÓW LNG

Ocena Ryzyka Zawodowego AKTUALIZACJA OCENY RYZYKA ZAWODOWEGO NA STANOWISKACH PRACY W ZESPOLE SZKÓŁ SAMORZĄDOWYCH W PARADYŻU

ODLEGŁOŚĆ BOCZNA MANEWRU WYPRZEDZANIA STATKÓW MORSKICH NA AKWENACH OGRANICZONYCH

przedmiot podstawowy obowiązkowy polski drugi

ZESZYTY NAUKOWE NR 11(83) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

Inżynieria Środowiska. II stopień ogólnoakademicki. przedmiot podstawowy obowiązkowy polski drugi. semestr zimowy

Zarządzanie bezpieczeństwem Laboratorium 3. Analiza ryzyka zawodowego z wykorzystaniem metody pięciu kroków, grafu ryzyka, PHA

Studium techniczno ekonomiczno środowiskowe budowy drogi ekspresowej S6 na odcinku Słupsk Lębork D.4 ANALIZA WRAŻLIWOŚCI I RYZYKA STEŚ etap II

Zastosowanie symulacji Monte Carlo do zarządzania ryzykiem przedsięwzięcia z wykorzystaniem metod sieciowych PERT i CPM

DWUKROTNA SYMULACJA MONTE CARLO JAKO METODA ANALIZY RYZYKA NA PRZYKŁADZIE WYCENY OPCJI PRZEŁĄCZANIA FUNKCJI UŻYTKOWEJ NIERUCHOMOŚCI

Analiza wpływu ł zmęczenia kierowców na ryzyko wypadków na drogach krajowych

Bałtyckie Centrum Badawczo-Wdrożeniowe Gospodarki Morskiej i jego rola we wzmacnianiu innowacyjności Pomorza Zachodniego.

Kalibracja kryteriów akceptacji ryzyka, jako narzędzie zapobiegania stratom

Zarządzanie projektami. Zarządzanie ryzykiem projektu

Metodyka zarządzania ryzykiem w obszarze bezpieczeństwa informacji

Logistyka - nauka. Polski sektor TSL w latach Diagnoza stanu

Zarządzenie Nr 90/2008 Burmistrza Miasta Czeladź. z dnia

Statystyka od podstaw Janina Jóźwiak, Jarosław Podgórski

Regresja logistyczna (LOGISTIC)

BADANIA ZRÓŻNICOWANIA RYZYKA WYPADKÓW PRZY PRACY NA PRZYKŁADZIE ANALIZY STATYSTYKI WYPADKÓW DLA BRANŻY GÓRNICTWA I POLSKI

Procedura zarządzania ryzykiem w Urzędzie Gminy Damasławek

I. KARTA PRZEDMIOTU INŻYNIERIA BEZPIECZEŃSTWA NAWIGACJI

10. ZAGROŻENIE POWAŻNĄ AWARIĄ

POLITYKA ZARZĄDZANIA RYZYKIEM

PARAMETRY, WŁAŚCIWOŚCI I FUNKCJE NIEZAWODNOŚCIOWE NAPOWIETRZNYCH LINII DYSTRYBUCYJNYCH 110 KV

Spis treści 3 SPIS TREŚCI

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2014/2015

Statystyka w przykładach

ZARZĄDZENIE Nr 90/09 WÓJTA GMINY MROZY z dnia 16 grudnia 2009 roku

STATYSTYKA Statistics. Inżynieria Środowiska. II stopień ogólnoakademicki

Opis programu studiów

Funkcje charakteryzujące proces. Dr inż. Robert Jakubowski

dr hab. Renata Karkowska 1

ZESZYTY NAUKOWE NR 2 (74) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

Skrót raportu. o stanie bezpieczeństwa ruchu drogowego w województwie Pomorskim w 205 roku

ODDZIAŁYWANIE RUCHU STATKU NA LIP W OBSZARZE TORU PODEJŚCIOWEGO DO PORTU

POLITYKA ZARZĄDZANIA RYZYKIEM W SZKOLE PODSTAWOWEJ NR 2 W KROŚNIE ODRZAŃSKIM

ODKSZTAŁCENIA I ZMIANY POŁOŻENIA PIONOWEGO RUROCIĄGU PODCZAS WYDOBYWANIA POLIMETALICZNYCH KONKRECJI Z DNA OCEANU

ZESZYTY NAUKOWE NR 12 (84) AKADEMII MORSKIEJ Szczecin 2007

Normy do projektowania nowych linii elektroenergetycznych

Koszty wypadków drogowych i ofiar

POLITYKA ZARZĄDZANIA RYZYKIEM W SZKOLE PODSTAWOWEJ NR 2 IM. ŚW. WOJCIECHA W KRAKOWIE

Rozkład zmiennej losowej Polega na przyporządkowaniu każdej wartości zmiennej losowej prawdopodobieństwo jej wystąpienia.

Tomasz Redliński - Manager, Departament Bezpieczeństwa, PBSG Sp. z o.o. Janusz Słobosz Risk Consulting Manager, Aon Polska Sp. z o.o.

PROCEDURY ZARZĄDZANIARYZYKIEM

Zarządzanie bezpieczeństwem Laboratorium 2. Analiza ryzyka zawodowego z wykorzystaniem metody trzypunktowej

Statystyka i opracowanie danych Podstawy wnioskowania statystycznego. Prawo wielkich liczb. Centralne twierdzenie graniczne. Estymacja i estymatory

ANALIZA PARAMETRÓW STRUMIENIA STATKÓW NA TORZE WODNYM SZCZECIN - ŚWINOUJŚCIE ANALYSIS OF VESSEL STREAM PARAMETERS AT THE FAIRWAY

W4 Eksperyment niezawodnościowy

Sterowanie wielkością zamówienia w Excelu - cz. 3

KATASTROFY BUDOWLANE W 2014 ROKU

Geometria i oznakowanie węzłów autostradowych

ZESZYTY NAUKOWE NR 11(83) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

Symulacyjne badanie wpływu systemu PNDS na bezpieczeństwo i efektywność manewrów

PROGRAMOWANIE DYNAMICZNE W ROZMYTYM OTOCZENIU DO STEROWANIA STATKIEM

ZARZĄDZANIE PRĘDKOŚCIĄ W STREFACH PRZEJŚĆ DLA PIESZYCH I JEGO WPŁYW NA BEZPIECZEŃSTWO PIESZYCH

Spis treści. Przedmowa... XI. Rozdział 1. Pomiar: jednostki miar Rozdział 2. Pomiar: liczby i obliczenia liczbowe... 16

Temat pracy dyplomowej Promotor Dyplomant CENTRUM INŻYNIERII RUCHU MORSKIEGO. prof. dr hab. inż. kpt.ż.w. Stanisław Gucma.

Temat: BADANIE ZGODNOŚCI ROZKŁADU CECHY (EMPIRYCZNEGO) Z ROZKŁADEM TEORETYCZNYM TEST CHI-KWADRAT. Anna Rajfura 1

Ocena zagrożenia na sieci dróg na podstawie doświadczeń programu EuroRAP. Marcin Budzyński, Karol Romanowski Politechnika Gdańska

(Tekst mający znaczenie dla EOG)

Analiza ryzyka eksploatacji urządzeń ciśnieniowych wdrażanie metodologii RBI w Grupie LOTOS S.A

Niezawodność i diagnostyka projekt. Jacek Jarnicki

Określenie maksymalnego kosztu naprawy pojazdu

Zarządzanie bezpieczeństwem morskim z wykorzystaniem Formalnej Oceny Bezpieczeństwa Żeglugi na przykładzie Zatoki Pomorskiej

4. ZNACZENIE ROZKŁADU WYKŁADNICZEGO

DiaSter - system zaawansowanej diagnostyki aparatury technologicznej, urządzeń pomiarowych i wykonawczych. Politechnika Warszawska

Wnioskowanie statystyczne Weryfikacja hipotez. Statystyka

POPRAWKA do POLSKIEJ NORMY PN-EN :2008/AC

rok 2006/07 Jacek Jarnicki,, Kazimierz Kapłon, Henryk Maciejewski

KARTA KURSU. (do zastosowania w roku akademickim 2015/16) Kod Punktacja ECTS* 3. Dr hab. Tadeusz Sozański

Przeszkody przy drodze jako główne źródło poważnych zagrożeń dla uczestników ruchu w Polsce

Procedura zarządzania. w Sępólnie Krajeńskim z siedzibą w Więcborku;

Jako odbiorców rezultatów Projektu wytypowano szereg instytucji i władz: Realizacja Projektu przewidziana jest do końca 2021 roku.

Streszczenie: Zasady projektowania konstrukcji budowlanych z uwzględnieniem aspektów ich niezawodności wg Eurokodu PN-EN 1990

Prognozowanie i Symulacje. Wykład I. Matematyczne metody prognozowania

Weryfikacja hipotez statystycznych, parametryczne testy istotności w populacji

Analiza niepewności pomiarów

Zmienność wiatru w okresie wieloletnim

Znaczenie zarządzania ryzykiem w przedsiębiorstwie

Szczegółowy program kursu Statystyka z programem Excel (30 godzin lekcyjnych zajęć)

Opis zakładanych efektów kształcenia na studiach podyplomowych WIEDZA

Zarządzanie ryzykiem projektu

Estymacja parametrów modeli liniowych oraz ocena jakości dopasowania modeli do danych empirycznych

Temat: BADANIE ZGODNOŚCI ROZKŁADU CECHY (EMPIRYCZNEGO) Z ROZKŁADEM TEORETYCZNYM TEST CHI-KWADRAT. Anna Rajfura 1

Statystyka matematyczna i ekonometria

Podejmowanie decyzji w warunkach ryzyka. Tomasz Brzęczek Wydział Inżynierii Zarządzania PP

Zasady analizy ryzyka w Urzędzie Miasta Leszna

Zadania ze statystyki, cz.6

KOMPUTEROWA SYMULACJA PROCESÓW ZWIĄZANYCH Z RYZYKIEM PRZY WYKORZYSTANIU ŚRODOWISKA ADONIS

Ocena ryzyka w kształtowaniu bezpieczeństwa pożarowego przez właściciela (zarządcę) obiektu budowlanego

PODYPLOMOWE STUDIA ZAAWANSOWANE METODY ANALIZY DANYCH I DATA MINING W BIZNESIE

Transkrypt:

Journal of KONBiN 3(23)2012 ISSN 1895-8281 CHOSEN PROBLEMS OF RISK MANAGEMENT IN VICINITY OF BRIDGES IN RESPECT TO SHIPS COLLISIONS PROBLEMATYKA ZARZĄDZANIA BEZPIECZEŃSTWEM W REJONACH LOKALIZACJI MOSTOWYCH W ASPEKCIE ZDERZEŃ JEDNOSTEK PŁYWAJĄCYCH Lucjan Gucma Akademia Morska w Szczecinie l.gucma@am.szczecin.pl Abstract: The paper presents several issues of risk management in respect to ship collisions with bridges. Accident statistics in Poland and around the world, risk acceptance problems and two case studies for probability assessment are presented. Keywords: safety, risk management Streszczenie: W referacie przedstawiona została problematyka zarządzania ryzykiem w rejonach lokalizacji mostowych a aspekcie zderzeń jednostek pływających z mostami w tym wypadkowość w Polsce i na świecie, Przedstawiono również problemy akceptowalności ryzyka oraz dwa studia przypadków wybranych elementów analiz bezpieczeństwa lokalizacji mostowych w badanym aspekcie. Słowa kluczowe: bezpieczeństwo, zarządzanie ryzykiem 83

1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Liczba wypadków Problematyka zarządzania bezpieczeństwem w rejonach lokalizacji mostowych... Chosen problems of risk management in vicinity of bridges in respect... 1. Wypadkowość i problematyka zderzeń jednostek pływających z mostami Mosty zlokalizowane na akwenach morskich i śródlądowych należą do szczególnie wrażliwej infrastruktury z trzech głównych powodów: tworzą ograniczania nie tylko w płaszczyźnie pionowej, ale także poziomej; z racji przebywania na nich ludzi, mogą tworzyć dla nich zagrożenie w przypadku uderzenia statku w most; koszt mostu jest zwykle znacznie większy od kosztu statku. Na podstawie analiz literatury [Scheer, 2010; Radomski, 2011] można stwierdzić, że uderzenie statku jest jedną z głównych przyczyn katastrof mostów i mogą stanowić nawet 30% wszystkich przyczyn tych zdarzeń. W latach 2003-2013 zespół naukowy inżynierii ruchu morskiego Akademii Morskiej w Szczecinie wykonał szereg analiz bezpieczeństwa mostów w tym [Gucma L., 2013]: - mostu Kolejowego w Szczecinie (2003), - dwóch lokalizacji mostowych w Elblągu (2008), - mostów na Wyspę Spichrzów w Gdańsku (2009), - dwóch mostów na Motławie w Gdańsku (2009), - mostu na Ostrowie Brdowskim w Szczecinie (2013). Problematyka zderzeń statków z mostami wywodzi się z lat 60, kiedy to w wyniku wzrostu intensywności ruchu i gabarytów statków nastąpił wzrost wypadków i katastrof. Pierwsze, poważniejsze studia zostały przeprowadzone w roku 1980 po zderzeniu się statku Summit Venture z mostem Sunshine Skyway. Przygotowano zestawienie ważniejszych zderzeń statków z mostami od 1980 roku. Ustalono skutki i przyczyny zderzeń, liczbę ofiar oraz nazwę statku [Gucma L. 2013]. Można zauważyć (rys. 1), że średnio na świecie występują 2 poważne zderzenia statków z mostami rocznie, a co 2 lata występuje wypadek o katastrofalnych skutkach powodujący zniszczenie mostu, zatonięcie statku lub ofiary w ludziach. 4 3 2 1 0 Rys. 1. Roczna liczba poważnych w skutkach zderzeń statków z mostami na świecie Rok 84

1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Liczba wypadków Lucjan Gucma Amerykańskie statystyki [USCG, 2003] ujawniły, że duża część zderzeń statków z mostami powoduje jednak stosunkowo niewielkie straty. W latach 1992 2001 zanotowano łącznie 2692 zderzeń. Tylko 61 z nich (2,2%) spowodowało straty większe od 0,5 mln USD. Aż 1702 zdarzeń (63%) to incydenty, w których uszkodzenia nie były znaczące i nie dokonywano napraw mostu. W samym tylko rejonie zarządzanym przez RZGW w Szczecinie odnotowuje się około jednego zderzenia jednostki z mostem w roku. Najpoważniejszym zdarzeniem było zniszczenie prowadnic mostu Kolejowego w Szczecinie w 2001 r., co spowodowało konieczność ich wymiany. Na podstawie danych z RZGW w Szczecinie zebrano wszystkie przypadki zderzeń jednostek śródlądowych z mostami w rejonie RZGW Szczecin (rysunek 2). Było ich 17 w ciągu analizowanych 16 lat. Szczęśliwie, nigdy nie doszło do ofiar w ludziach. Dominują wypadki wynikające z błędu nawigatora, które zdarzają się z częstością ok. 90%, co potwierdzają statystyki światowe. Niepokojący jest też duży udział zderzeń z przęsłami, który wynosi aż 65%. Część z nich skończyła się poważanymi uszkodzeniami statku. Zderzenia takie wynikają najczęściej z błędów w przygotowaniu nawigacyjnym przejścia pod mostem, to jest z niewiedzy o aktualnym prześwicie mostu lub wysokości nawodnej jednostki własnej. 4 3 2 1 0 Lata Rys. 2. Liczba wypadków z mostami w rejonie administrowanym przez RZGW w Szczecinie [Gucma L., 2013] 2. Zarządzanie ryzykiem w aspekcie zderzenia z jednostkami pływającymi w rejonie mostów Budowa racjonalnego systemu zarządzania ryzykiem przed oddaniem obiektów narażonych na niebezpieczeństwa wypadku i katastrofy, zwłaszcza, gdy takowe mogą pociągać ofiary śmiertelne, to obecnie standard w wielu krajach. W rozdziale tym przedstawiono niektóre teoretyczne i praktyczne aspekty zarządzania ryzykiem. Skupiono się na miarach ryzyka oraz jego ocenie, co wiąże się z ustaleniem poziomów jego akceptacji. 85

Problematyka zarządzania bezpieczeństwem w rejonach lokalizacji mostowych... Chosen problems of risk management in vicinity of bridges in respect... Na rysunku 3 przedstawiono cztery główne czynniki wpływające na zderzenia statków z mostami. Do warunków nawigacyjnych można zaliczyć również warunki pogodowe. Ruch statków Droga wodna Ryzyko zderzenia statku z mostem Most Warunki nawigacyjne Rys. 3. Czynniki ryzyka zderzeń statków z mostami Ryzyko zderzenia statków z mostami można podzielić na pięć głównych kategorii: 1) ryzyko dla właściciela mostu związane z konicznością jego naprawy lub utrata korzyści po przerwaniu przeprawy; 2) ryzyko dla użytkowników mostu związane z możliwością utraty życia, zdrowia lub majątku podczas przeprawy; 3) ryzyko dla stron trzecich (postronnych), które nie czerpią korzyści bezpośrednich z mostu. Dotyczy również statków, w przypadku, gdy most powoduje zagrożenie w stosunku do stanu przed zbudowaniem mostu; 4) ryzyko dotyczące skutków socjoekonomicznych z powodu przerwania przeprawy mostowej; 5) ryzyko dla środowiska w wyniku zanieczyszczenia rozlewem lub uwolnieniem gazów trujących. Przeprowadzając analizy zagrożeń w rejonie mostów w aspekcie uderzenia statku, przyjmuje się, że sytuacją krytyczną jest niezamierzone zderzenie statku z mostem lub jego zabezpieczeniami. Takie zdarzenia krytyczne dzieli się na [L. Gucma, 2009]: - zderzenie kadłuba z podporą mostu lub jej zabezpieczeniami, - zderzenie nadbudówki z przęsłem mostu. Wypadki nawigacyjne polegające na zderzeniu statków z mostami można podzielić na następujące kategorie: Kategoria 1. Statki w drodze przechodzące swoją założoną trasą pod mostem, które zderzają się z podporą mostu w wyniku błędu nawigatora. Kategoria 2. Statki w drodze przechodzące swoją założoną trasą pod mostem, które zderzają się z podporą mostu w wyniku awarii technicznej (najczęściej steru). 86

Lucjan Gucma Kategoria 3. Statki w drodze przechodzące swoją założoną trasą w rejonie mostu, które zderzają się z jego podporą w wyniku podjęcia manewrów antykolizyjnych. Kategoria 4. Statki w drodze przechodzące w rejonie mostu, które zderzają się z podporą mostu w wyniku niewykonania zwrotu. Kategoria 5. Statki, które utraciły napęd w rejonie mostu i są na niego zdryfowane. Kategoria 6. Statki w drodze, które uderzają w przęsło mostu w wyniku zbyt małego zapasu, co jest spowodowane najczęściej błędem nawigatora. Kategoria 7. Statki w drodze, które przechodzą pod mostami otwieranymi i na skutek uszkodzenia mechanizmu lub błędu ludzkiego zderzają się z przęsłem mostu lub opada ono podczas zamykania na przechodzący statek. Kategoria 8. Statki, które nie podążają wyznaczonymi trasami, w tym statki rybackie i turystyczne. Kategoria 9. Statki w drodze przechodzące swoją założoną trasą pod mostem, które zderzają się częścią rufową z podporą w wyniku oddziaływania prądu lub wiatru na statek. Drzewo logiczne możliwych scenariuszy wypadków i ich skutków dla powyższych kategorii Grupy przedstawiono statkówna rysunku 4. Przyczyny Skutki Statki w drodze przechodzące pod mostem Statki w drodze wykonujące zwrot przed mostem Statki w drodze wykonujące manewr antykolizyjny przed mostem Statki w drodze przechodzące w okolicy mostu Błąd nawigatora Awaria techniczna Błąd nawigatora /operatora Awaria techniczna Błąd nawigatora /ów Skrajne warunki Zderzenie rufy z podporą przy pełnej prędkości Zderzenie nadbudówki z przęsłem przy pełnej prędkości Zderzenie dziobem z podporą w pełnej prędkości Zderzenie dziobem z podporą przy zredukowanej prędkości Statki niepodążające trasami wyznaczonymi Błąd nawigatora Zderzenie burtą z podporą statek dryfujący Rys. 4. Drzewo logiczne najbardziej możliwych scenariuszy zderzeń statków z mostami wraz z przyczynami i skutkami 87

Problematyka zarządzania bezpieczeństwem w rejonach lokalizacji mostowych... Chosen problems of risk management in vicinity of bridges in respect... Procedura zarządzania ryzykiem to wielostopniowa racjonalna metoda, mająca na celu zwiększanie bezpieczeństwa żeglugi poprzez ochronę życia i zdrowia ludzi, środowiska oraz własności [Gucma L., 2009]. Procedura polega na analizie (estymacji) ryzyka, oszacowaniu ryzyka, podjęciu decyzji o jego akceptowalności oraz jego czasowej kontroli. Składa się ona z czterech etapów: 1) Identyfikacji zagrożeń. 2) Analizy ryzyka (estymacji ryzyka na podstawie posiadanych danych bez uwzględniania zmian w analizowanym obszarze), która składa się z szacowania prawdopodobieństwa powstania zagrożenia (probability assessment) i określenia skutków zdarzenia (consequence analysis). 3) Oszacowania (oceny) ryzyka (porównanie ryzyka z wartościami kryterialnymi, a więc z poziomem akceptowalnym). 4) Zarządzania ryzykiem (z uwzględnieniem metod redukcji ryzyka i czasowej jego kontroli). Do analizy ryzyka najczęściej stosuje się miary ryzyka grupowego, do których można zaliczyć krzywe spodziewanych ofiar śmiertelnych w funkcji ich prawdopodobieństwa rocznego, przedstawione za pomocą tzw. krzywych ryzyka (FN frequency number of fatalities) (rysunek 5). 10-1 wypadki samochodowe 10-2 wypadki samolotowe 10-3 katastrofy naturalne (wszystkie) tornada pożary Częstość roczna 10-4 10-5 10-6 mosty niemieckie masowce huragany eksplozje statki Ro-Ro i pasażerskie uszkodzenia tam wybuchy chloru trzęsienia ziemi 10-7 uderzenie samolotu o ziemię 10-8 uderzenie meteorem elektrownie atomowe 10-9 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 Liczba ofiar Rys. 5. Przykładowe krzywe ryzyka F N wraz z krzywymi dla mostów niemieckich [Gucma L., 2013] 88

Lucjan Gucma 3. Poziomy akceptowalne zniszczenia mostu w wyniku zderzenia ze statkiem Kryteria akceptowalności ryzyka dla przerwania połączenia mostowego wynikają z następujących czynników: - możliwych strat w ludziach w przypadku ruchu na moście, - stopnia ważności mostu dla społeczeństwa lub/i obronności kraju, - kosztów odbudowy i kosztów przestoju w wyniku przerwania mostu, określanych najczęściej za pomocą analizy efektywności. Uwzględniając normy międzynarodowe i lokalne, kryteria akceptowalności ryzyka uszkodzenia krytycznego mostu przez przechodzące statki są ustanawiane osobno w każdym większym projekcie mostu na świecie. Często, aby stworzyć takie kryteria, należy wykonać szerokie odwołania do istniejących projektów inżynierskich lub naturalnych zagrożeń w badanym rejonie. Stosowane prawdopodobieństwo zniszczenia mostu w kodeksach i standardach międzynarodowych jest zwykle rzędu 0,0001 do 0,001 na 100 lat (tj.: 10 6 do 10 5 rocznie). Analizując dostępną literaturę [Gucma L. 2013] w zakresie akceptowalności ryzyka zniszczenia mostu w wyniku kolizji ze statkiem, można zauważyć: Dla projektu mostu przez Wielki Bełt kryterium katastrofy w wyniku zderzania ze statkiem 1 na 10 000 lat, daje prawdopodobieństwo przerwania połączenia mostowego na poziomie 0,02 na 100 lat (2 10 4 rocznie). Wydane w 1985 roku zalecenia stanu Luizjana dzielą mosty na kategorie. Dla mostów głębokowodnych (statki do 13 m zanurzenia) dopuszczalne prawdopodobieństwo zniszczenia mostu w wyniku kolizji ze statkiem może wynosić 0,01 na 100 lat (10 4 rocznie). Standard ISO nakłada graniczne prawdopodobieństwa zniszczenia mostu w wyniku zderzenia na poziomie prawdopodobieństwa 0,01 na 50 lat, co odpowiada 0,02 na 100 lat (2 10 4 rocznie). J.B. Menzies proponuje przyjmować ryzyko akceptowalne zniszczeń mostów na poziomie 2 10 6, która to wartość wydaje się być zbliżona do norm cytowanych w Eurokodzie 1 EN1990:2002. Warto również zauważyć, że autor ten stwierdza, iż w przeszłości ponad połowa wszystkich zniszczeń mostów była spowodowana wypadkiem związanym ze zderzeniem lub erozją dna przy podporze w wyniku powodzi. Zalecenia Federalnej Administracji Drogowej w USA (AASHTO) zakładają prawdopodobieństwa zniszczenia mostu na poziomie 0,1 i 0,01 na 100 lat (odpowiednio 10 3 i 10 4 rocznie) dla standardowych i krytycznych mostów. 89

Problematyka zarządzania bezpieczeństwem w rejonach lokalizacji mostowych... Chosen problems of risk management in vicinity of bridges in respect... Według L. J. Vincentsena i S. Spangenberga w zmienionym projekcie mostu i tunelu przez Wielki Bełt przyjęto poziomy akceptacji przerwania jednocześnie połączenia drogowego i kolejowego 0,02 na 100 lat, a mostowego lub kolejowego 0,1 na 100 lat. Według raportu 63 Construction Industry Research and Information Association ryzyko zniszczenia konstrukcji może być określone jako P z = (10 4 /n r )K s n d, gdzie P z jest prawdopodobieństwem zniszczenia konstrukcji z powodu jakiejkolwiek przyczyny w okresie eksploatacji, n d, n r jest liczbą osób zagrożonych w wypadku, a K s to współczynnik przyjmujący wartości zależne od klasy budowli: miejsca zgromadzeń publicznych, tamy 0,005; aktywność domowa, biuro, handel lub przemysł 0,05; mosty 0,5; wieże, maszty i konstrukcje morskie 5. Kryterium to zostało wykorzystane do projektowania drugiego mostu nad rzeką Severn i doprowadziło do osiągnięcia wartości akceptowalnej mniej niż 4 10 7 na rok. Nordic Committee for Safety of Structures podaje wartości dopuszczalne prawdopodobieństwa rocznego uszkodzenia na poziomie 10 3 do 10 7 dla skutków poważnych lub bardzo poważnych. JCSS podaje wartości kryterialne na poziomie 10 3 do 10 6 dla uszkodzeń ze skutkami poważnymi. AASHTO operuje tzw. okresami powrotnymi (czas pomiędzy wypadkami). Dla erozji dna przy podporze w wyniku powodzi stosuje 100- i 500-letni okres powrotny odpowiednio dla mostów regularnych i krytycznych (0,01 i 0,02 w roku), dla trzęsień ziemi 475- i 2500-letni okres powrotny (0,02 i 0,004), a dla kolizji ze statkami 1000- i 10 000-letni (0,001 i 0,0001 w roku). Należy zauważyć, że kryteria akceptacji ryzyka w Europie są budowane zwykle dla skumulowanych wszystkich możliwych wypadków, w tym sejsmicznych, pożarów, erozji dennej przy podporach, wpływu lodu itp. Kryteria amerykańskie budowane są dla pojedynczych zdarzeń. Analiza powyższa wskazuje, że brak jest ogólnie przyjętych norm światowych akceptowalności ryzyka. Wytyczne mają znaczną rozpiętość wartości kryterialnych. Prawdopodobieństwo przerwania połączenia mostowego od 10 3 do 10 6, może być przyjęta jako średnia wartość wyjściowa do dalszych analiz. 90

Lucjan Gucma 4. Wybrane przykłady analizy bezpieczeństwa przejścia statków w rejonie mostów Przedstawiono dwie przykładowe analizy dotyczące określania prawdopodobieństwa uderzania statku w elementy mostu ograniczające drogę wodną w płaszczyźnie pionowej-przęsło i poziomej-podporę. Zderzenie z przęsłem. Określanie zapasu wysokości do przęsła mostu metodami symulacji statystycznej Zbudowano model zapasu wysokości nad statkiem do przęsła. Poszczególne rozkłady zmiennych losowych i ich parametry oszacowano na podstawie wyników uzyskanych w projekcie Opracowanie metody dynamicznego prognozowania rezerwy wody pod stępkę... [L. Gucma, 2008d]. Do badań przyjęto przykładowy most na torze wodnym Szczecin Świnoujście o wysokości H = 36 m i statek maksymalny, jaki może wejść do Szczecina o parametrach L = 160 m, T = 9,15 m, A = 35 m dla dwóch prędkości 8 w i 4 w. Dane wejściowe do modelu przedstawiono w tabeli 1. Symulacje Monte Carlo przeprowadzono za pomocą pakietu @Risk dla liczebności próbek równej 100 000, co dało odpowiednią statystyczną zbieżność uzyskanych wyników. Najlepsze dopasowanie zapasu wysokości do przęsła mostu daje rozkład lognormalny o niewielkiej asymetrii. Za jego pomocą można określić prawdopodobieństwo uderzenia statku w przęsło mostu. Z wykresów przedstawionych na rysunku 6 widać, że 5% statków będzie miało zapas mniejszy niż odpowiednio: 1,24 m i 0,86 m dla badanych prędkości 4 i 2 m/s Potwierdzono również tezę o związku zapasu wysokości nad statkiem do przęsła z jego prędkością, co wynika ze zjawiska osiadania. Tabela 1. Rozkłady zmiennych losowych przyjęte do symulacji Monte Carlo i ich parametry Zmienna Symbol Przyjęta średnia wartość Rozkład błędu Parametry rozkładu błędu Wysokość mostu [m] H 36 jednostajny (0; 0,05) Zanurzenie statku [m] T 9,15 normalny ucięty (0; 0,1; 0,2) Wysokość nawodna [m] A 35 na podst. T j.w. Osiadanie [m] O 4 modele Poziom zwierciadła wody[m] p wa 0 bootstrap normalny ucięty (0; 0,1, 0,15) Szerokość statku [m] B 35 jednostajny (35; 40) Prędkość statku [w] v 8 i 4 normalny (0, 0,5) 91

gęstość prawdop. gęstość prawdop. Problematyka zarządzania bezpieczeństwem w rejonach lokalizacji mostowych... Chosen problems of risk management in vicinity of bridges in respect... lognormalny (14.32, 0.169) przes.=-12.80 2.5 2 X <= 1.245 5.0% X <= 1.801 95.0% 1.5 A v =4 m/s 1 0.5 0 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 zapas wysokości do przęsła [m] 3 2.5 X <= 0.857 5.0% lognormalny (19.96, 0.156) przes.=-18.85 X <= 1.371 95.0% 2 1.5 1 B v =2 m/s 0.5 0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 zapas wysokości do przęsła [m] Rys. 6. Rozkład zapasu wysokości nad statkiem do przęsła dla dwóch prędkości statków: 8 w i 4 w Zderzenie z podporą. Most Wielki Bełt analiza ruchu statków za pomocą AIS System AIS jest bardzo dobrym narzędziem do analizy ruchu statków i ich bezpieczeństwa także w rejonie mostów. Istnieje możliwość występowania utrudnień odbioru sygnału satelit GPS podczas przejścia z uwagi na przesłonięcia przez elementy mostu i możliwość utraty pozycji statku. Przeprowadzono analizy ruchu statków podczas przejścia pod największym mostem europejskim Wielki Bełt Zachodni, pod którym występuje ruch dwukierunkowy. Rejestrowano niefiltrowany sygnał AIS pochodzący z sieci wymiany danych AIS HELCOM. Zarejestrowano ogółem około 6500 przejść statków w jednym kierunku. Badania obejmowały rok 2011. Zarejestrowane trasy wybranych przejść statków pokazano na rysunku 7. Widać, że niektóre ze statków poruszają się blisko podpór mostu. 92

Lucjan Gucma 55.3485 f [N] 55.3465 podpora E 55.3445 środek podpora W 55.3425 55.3405 na południe 55.3385 na północ 55.3365 55.3345 11.0223 11.0273 11.0323 11.0373 11.0423 11.0473 l [E] Rys. 7. Zarejestrowane trasy przejść statków w rejonie Mostu Wielki Bełt Wschodni W następnym kroku określano rozkłady gęstości prawdopodobieństw funkcji położenia zarejestrowanych pozycji statków podczas przejścia pod mostem. Wykres dystrybuanty położeń statków poruszających się na północ przedstawiono na rysunku 8. Rozkład logistyczny o parametrach a = 11,03 i b = 8,32 wykazał dobre dopasowanie do danych empirycznych (stosowano testy Kołmogorowa Smirnowa i ). Widać, że prawdopodobieństwo zderzenia z podporą zachodnią mostu wynosi 6 10 4, a więc wykazuje dużą zgodność z danymi z literatury. Prawdopodobieństwo wyjścia poza własny tor żeglugowy i przedostania się w pas przeznaczony dla ruchu przeciwnego jest większe i wynosi 6,4 10 3. 1 F(x) 0.9 X < 11.02300 0.06% średnia = 11.030 X > 11.03600 00.67% 0.8 0.7 podpora W środek przejścia 0.6 0.5 dopasowanie 0.4 0.3 0.2 0.1 0 11.0222 11.0242 11.0262 11.0282 11.0302 11.0322 11.0342 11.0362 długość geograficzna wschodnia Rys. 8. Dystrybuanta położeń statków pod mostem (tor zachodni) 93

Problematyka zarządzania bezpieczeństwem w rejonach lokalizacji mostowych... Chosen problems of risk management in vicinity of bridges in respect... 5. Podsumowanie Wykazano, że problem zderzeń statków z mostami w Polsce i na świecie jest poważny, również na akwenach śródlądowych. Dodatkowo fakt znacznej degradacji infrastruktury przyczynia się do jego pogłębiania. Istnieje szereg metod szacowania ryzyka, z których omówiono dwie. Projektowanie nowych lokalizacji mostowych powinno być poparte indywidualnymi analizami ryzyka, gdyż jak wykazano normy i wytyczne nie zawsze zapewniają optymalne założenia do ich projektowania. Należy rozważyć przeprowadzenie głębszej dyskusji w kwestii bezpieczeństwa lokalizacji mostowych w aspekcie zderzeń ze statkami w Polsce zwłaszcza, że ewentualne katastrofy mogą pociągać za sobą ofiary śmiertelne. 6. Literatura [1] AASHTO (1991): Guide specification and commentary for vessel collision design of highway bridges. Volume I: Final report. American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Washington, D.C. [2] Gucma L. (2009): Wytyczne do zarządzania ryzykiem morskim. Wydawnictwo Akademii Morskiej w Szczecinie. Szczecin. [3] Gucma L. (2013): Zarządzanie ryzykiem w rejonie mostów usytuowanych nad drogami wodnymi w aspekcie uderzenia jednostek pływających. Wydawnictwo Akademii Morskiej w Szczecinie. Szczecin. [4] Radomski W. (2011): Katastrofy i awarie mostów a rozwój wiedzy budowlanej. Konferencja Naukowo-Techniczna Awarie Budowlane. Międzyzdroje. [5] Scheer J. (2010): Failed Bridges Case Studies, Causes and Consequences, Ernst&Sohn, 2010 [6] USCG (2003): Report of U.S. Coast Guard and American Waterways Operators. Bridge Allision Work Group. A Product of the Coast Guard AWO Safety Partnership. May. dr hab. inż. Lucjan Gucma jest od 1993 roku zatrudniony w Akademii Morskiej w Szczecinie. Specjalizuje się w projektowaniu infrastruktury portowej, analizach ryzyka systemów morskich oraz projektowaniu technicznych systemów bezpieczeństwa nawigacji. 94