New energy carriers in vehicles and their impact on confined infrastructures Overview of previous research and research needs

International audienceThe global warming debate forces the vehicle industry to come up with new environmentally friendly solutions. In 10 years time, or even faster depending on the pressure from different governments in particular in Europe, vehicles will not only use gasoline, diesel and LPG, but also CNG, Hydrogen, ethanol, DME and other bio-fuels, as well as batteries and fuel cells. This quick development and the diversity of new energy carriers can jeopardize the safety in underground infrastructures such as tunnels or car parks. This can cause a major drawback in the adoption of new energy carriers as regulators or operators may prohibit use of these vehicles in underground systems if no new relevant measures will be taken. Unclear situation will also affect the implementation of international policies aiming at reducing the environmental footprint and especially CO2 emission in road traffic. The problem became clear after a workshop with the vehicle industry, tunnel operators, authorities, and safety experts organised in November 2008 by L-surF Services with the support of ITA-COSUF, ECTP and HYSAFE. This workshop demonstrated that the construction sector lacks appropriate design data and tools as well as knowledge to build safe underground infrastructure compatible with a diversity of new and alternative energy carriers. Vehicle industry, infrastructure operators and regulators have not yet addressed this problem. In a first part, an overview of the regulatory situation regarding safety and security of the admission of new energy carriers for vehicles in underground infrastructures is presented. Then, a detailed review of previous relevant research projects performed makes it possible to formulate recommendations in terms of a strategic research & development agenda. The overview shows that it is necessary to develop an integrated risk assessment and management method specific for underground transport systems, metros and hubs in confined spaces taking into account the "emerging risk" aspects

Real-time safety management system for road tunnels: holistic view, automated evaluation and assessment

Um die Sicherheit der Straßentunnel zu gewährleisten, werden mehr als 400 m lange Tunnel ständig durch eine Tunnelleitzentrale überwacht. Die dort eingehende Flut von Einzelinformationen, wie Kamerabilder und zahlreiche Sensordaten, muss permanent durch das Personal erfasst und beurteilt werden. Das Projekt ESIMAS (Echtzeit-Sicherheits-Management-System für Straßentunnel) wird neue Wege aufzeigen, um die Leitstellenmitarbeiter zu unterstützen. Auf Grundlage der Datenanalyse und -bewertung von ESIMAS können zukünftig sicherheitsrelevante Ereignisse, wie ein Brand im Tunnel, zuverlässig und rechtzeitig erkannt werden. Im Ernstfall soll ESIMAS dem Leitzentralenpersonal sowie den Einsatz- und Rettungsdiensten Handlungsempfehlungen zur Ereignisbewältigung zur Verfügung stellen. Auf Basis dieser Handlungsempfehlungen können Maßnahmen schnellstmöglich und gezielt durchgeführt werden. Der innovative Ansatz von ESIMAS besteht in der ganzheitlichen Betrachtung aller Einzelinformationen und ihrer automatischen Auswertung und Bewertung. Hierdurch ist eine schnellere Reaktion der Leitstelle zum Schutz der Verkehrsteilnehmer möglich.In order to ensure road tunnel safety, more than 400 m long tunnels are permanently monitored by a tunnel control centre. The flood of individual data converging there, such as camera images and numerous sensor data must constantly be processed and evaluated by the personnel. The ESIMAS (Real Time Safety Management System for Road Tunnels) project is intended to show new methods for supporting staff in the control centre. On the basis of ESIMAS data analysis and assessment, in future it will be possible to identify incidents relevant to safety, such as tunnel fire, reliably and in plenty of time. In case of an emergency, ESIMAS is intended to supply the control centre personnel as well as the emergency services with recommendations on how to act to tackle incidents. Based on these recommendations, it will be possible to resort to speedy and targeted measures. The innovative application on ESIMAS involves the holistic appraisal of all pieces of individual information and their automatic evaluation and assessment. This results in the control centre being able to react more quickly to protect traffic users

Effectiveness of automatic fixed fire fighting systems in road tunnels

Im Gegensatz zu Gebäude und Industrieanlagen wurde der Einsatz automatischer Brandbekämpfungsanlagen in Straßentunneln bislang eher kritisch gesehen. Eine umfangreiche Validierung ihrer Wirksamkeit in Großbrandversuchen, die Optimierung der Systeme für den Tunneleinsatz, sowie positive praktische Erfahrungen lassen ein Überdenken dieser Position angezeigt erscheinen. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes wurde sowohl die Wirksamkeit von automatischen Brandbekämpfungsanlagen in Abhängigkeit von den verschiedenen Systemtypen, als auch deren Einbindung in das Gesamtsicherheitssystem eines Straßentunnels bewertet. Dabei wurden folgende Ergebnisse erarbeitet: - Ein früherer Aktivierungszeitpunkt hat wesentlichen Einfluss auf die Wirksamkeit einer automatischen Brandbekämpfungsanlage; - Korrekt geplante Brandbekämpfungsanlagen können Brandentwicklung und Temperaturen bei einem Brand in einem Tunnel sehr wirkungsvoll eindämmen; - Für den Personenschutz ist neben der Temperaturentwicklung die Rauchgasausbreitung wesentlich. Diesbezüglich gehen von einer automatischen Brandbekämpfungsanlage positive wie negative Wirkungen aus. Bei Modelltunnel mit mechanischer Lüftung konnte in Simulationen eine hohe Wirksamkeit von Brandbekämpfungsanlagen dargestellt werden; - Bei Modelltunneln mit Rauchabsaugung kann bei Aktivierung der Brandbekämpfungsanlage die Wirksamkeit der Lüftung durch den eingebrachten Impuls beeinträchtigt werden. Neben technischen Gesichtspunkten wurden auch die möglichen Einflüsse auf das menschliche Verhalten von Tunnelnutzern im Rahmen von Probandenversuchen mit virtueller Realität evaluiert. Dabei zeigte sich, dass bei gegebener Versuchsanordnung das Verhalten der Probanden (Ausstiegsverhalten, Flucht zum nächsten Notausgang) durch Aktivierung einer automatischen Brandbekämpfungsanlage nicht maßgeblich verändert wird. Die Ergebnisse gelten unter der Einschränkung, dass die haptischen Wirkungen einer automatischen Brandbekämpfungsanlage, wie Kälte oder Nässe, nicht modelliert werden konnten.In contrast to buildings and industrial plants the use of Fixed Fire Fighting Systems (FFFS) in road tunnels was evaluated rather critical for a long time. However, an extensive validation of their effectiveness in large-scale fire tests, the optimization of FFFS for tunnels and positive practical experiences led to a rethinking of this position. In the framework of this research project both the effectiveness of these systems taking into account different types of systems as well as their integration into the overall safety system of a road tunnel was evaluated. The following conclusions can be derived: - Early activation of FFFS has a significant influence on their effectiveness; - Proper designed FFFS can effectively influence the fire development and reduce temperatures in a tunnel; - For personal safety, in addition to the temperature development, the flue gas propagation is essential. In this regard, a FFFS leads to positive as well as negative effects; - For model tunnels with mechanical longitudinal ventilation systems simulations showed a high efficiency of FFFS. For model tunnels with smoke extraction systems the activation of a FFFS can negatively affect the effectiveness of the ventilation system due to the introduced vertical impulse. In addition to technical aspects, also possible influences on human behavior of road users were evaluated. It was found that for a given experimental setup, the evacuation behavior of the subjects is not significantly changed by the activation of a FFFS. The results are valid under the restriction that the haptic effects of FFFS, such as cold or wet conditions, could not be modeled