Loading...

De Onderbreking

Tunnels en veiligheid

Tunnels en veiligheid

Hoogwaardige rookbeheersing in Delftse spoortunnel

Noord-Holland, Waterwolftunnel

Visie van… Arjan Verweij

Veiligheid aantonen bij niet-rijkstunnels

Afstudeeronderzoek: veilige tunnel door snelle branddetectie

Maastunnel: veilig, functioneel monument

Delft, Willem van Oranjetunnel

Werkbare oplossingen door integrale aanpak veiligheid

Eerste aanzet voor veiligheidsconcept hyperloop

Kennisbank

Tunnels en veiligheid

Tunnels zijn wellicht de bekendste voorbeelden van ondergrondse bouwwerken. Het begon in Nederland met afgezonken tunnels om watergangen te kruisen, inmiddels worden ook boor- en landtunnels breed toegepast. Ontwikkelingen in de praktijk vragen om ontwikkeling in kennis en kunde. Ook op het gebied van veiligheid: ondergronds is het waarborgen van veiligheid vaak complexer dan boven de grond.

Nederland is specialist in afgezonken tunnels. Toch is er ook op dit gebied nog voldoende bij te leren. Gezien de hoge leeftijd van de meeste Nederlandse zinktunnels, is renovatie bijvoorbeeld een actuele en dringende opgave, waarover nog veel vragen leven. Daarnaast neemt de complexiteit bij het realiseren van geboorde tunnels toe: in stedelijke gebieden is het prettig als wegen en spoorlijnen ondergronds gaan, maar er is weinig ruimte om te bouwen en de hinder moet minimaal zijn. We willen in complexere situaties ondergronds bouwen, nog dieper en nog dichter bij de bestaande bebouwing.

Veiligheid is dan ook onlosmakelijk met ondergronds bouwen verbonden. Het werken in de grond heeft al snel effect op de omgeving. Bovendien moet de constructie na oplevering veilig te gebruiken zijn. Dat is op zichzelf al een opgave, maar een bijkomende uitdaging is het vooraf aantoonbaar maken van veilig gebruik, en dat in een complex belangenveld. De laatste jaren leidde dat bij tunnels soms tot problemen. Samen met het netwerk wil het COB ervoor zorgen dat nieuwe tunnels voortaan opengaan zonder gedoe.

Hoogwaardige rookbeheersing in Delftse spoortunnel

Bij brand in een tunnel of ondergronds station zijn een snelle en veilige evacuatie van reizigers en personeel van het grootste belang. Dat vraagt om een effectieve rook- en hittebeheersing. In de Willem van Oranjetunnel en station Delft zorgen onder andere 76 grote stuwdrukventilatoren en een uitgekiend rook- en warmteafvoersysteem daarvoor.

“Rook- en hittebeheersing in een tunnel zijn in theorie niet heel ingewikkeld”, vertelt Stan Veldpaus van Colt International. “Bij brand in een tunnel gaan rook en hitte direct omhoog naar het plafond. Doe je niets, dan verspreiden ze zich vervolgens in beide richtingen. Om mensen veilig te kunnen evacueren en ervoor te zorgen dat de brandweer de brand kan bestrijden, wil je dat rook en hitte vanaf de brand slechts één kant op gaan. Dat kun je bereiken met zogeheten stuwdrukventilatoren die een luchtstroom genereren die zo sterk is dat de rook en hitte worden weggedrukt. Voor het berekenen van de benodigde ventilatiekracht daarvoor, maken partijen meestal gebruik van de rekensoftware ProTuVem.”

“Bovenstaande geldt voor een doorlopende tunnel. Is er echter sprake van een tunnel met een onderbreking, dan wordt een effectieve rook- en hittebeheersing veel complexer. Hier in Delft is dat het geval. Het station ligt ongeveer middenin de spoortunnel en sluit aan beide kanten aan op vier spoorbuizen, waarbij alles in open verbinding met elkaar staat. Dan volstaat de ‘standaard’ rekensoftware niet langer en moet je geavanceerder gaan rekenen. Wij hebben daarvoor zogeheten CFD-modellen gebruikt, waarbij CFD staat voor computational fluid dynamics. Met deze specialistische rekensoftware kun je de exacte geometrie, de brandlast en de voorgestelde ventilatie invoeren, waarna het model berekent of je daarmee aan de eisen voldoet.”

Werkzaamheden in de tunnel bij station Delft. (Foto: ProRail/Ronald Tilleman)

Extra ventilatiecapaciteit

Tjeerd Dierckxsens van ProRail voegt toe: “Een extra complicerende factor hier is dat we de bouw van de spoortunnel en het nieuwe station destijds te omvangrijk vonden om als één project op de markt te brengen. Daarom hebben we het werk in drie stukken opgeknipt. De eerste fase betrof de bouw van het nieuwe station, de ruwbouw van de vier tunnelbuizen en het verplaatsen van de twee sporen op het spoorviaduct naar twee van de vier tunnelbuizen, inclusief het aanbrengen van de benodigde installaties. Fase twee, die nu plaatsvindt, bestaat uit de afbouw van de overige twee tunnelbuizen, het aanbrengen van de resterende tunneltechnische installaties en het spoor in deze buizen en het afbouwen van het ondergrondse perron voor de sporen 3 en 4. De derde fase omvat het viersporig maken van het hele spoortracé tussen Den Haag en Delft Campus (voorheen Delft Zuid) en tussen Schiedam en Rotterdam.”

‘Bij de engineering diende wel rekening te worden gehouden met de viersporige eindsituatie.’

Dierckxsens vervolgt: “In fase één moesten weliswaar slechts twee van de vier tunnelbuizen gereed worden gemaakt voor het treinverkeer, maar bij de engineering diende wel rekening te worden gehouden met de viersporige eindsituatie. Dat maakte het extra lastig.” Veldpaus beaamt dat: “In de tunnelbuizen die in 2015 in gebruik zijn genomen hangen 38 grote stuwdrukventilatoren. Zoveel ventilatoren waren toentertijd niet nodig, maar wel als de tunnel straks viersporig is. Als je in de eindsituatie de ventilatie in een van de tunnelbuizen inschakelt, moet je rekening houden met de luchtkortsluiting die optreedt via de drie andere tunnelbuizen. Dat vraagt om extra ventilatiecapaciteit. In de tunnelbuizen voor spoor 3 en 4 komen straks ook 38 ventilatoren.”

Veilige evacuatie

Bij de engineering heeft Colt ook nagedacht over maatregelen tijdens de werkzaamheden gedurende fase twee. “Zolang de tunnelbuizen voor spoor 3 en 4 nog niet gereed zijn, zijn deze buizen aan de stationszijde afgesloten met zogeheten overheaddeuren, een soort grote garagedeuren”, legt Dierckxsens uit. “De besturing van de ventilatie bij calamiteiten in de tunnelbuis voor spoor 1 en 2 gaat ervan uit dat deze deuren gesloten zijn. Aangezien het voor de werkzaamheden vaak handig is dat ze open zijn, hebben we van de aannemer geëist dat er altijd een werknemer bij een geopende deur staat die hem bij een incident direct kan sluiten.”

Voor de rook- en hittebestrijding in het station zelf is Colt uitgegaan van een rook- en warmteafvoersysteem (RWA-systeem). Veldpaus: “Anders dan in de tunnelbuizen, waar we de rook- en hitte als het ware met een sterke luchtstroom wegdrukken, werken we in het station met een soort afzuigsysteem. Dat kan hier omdat de ruimtes in het station aanmerkelijk hoger zijn dan de tunnelbuizen. Met grote brandgasventilatoren die aan de zijkanten bovenin in het gebouw zitten, kunnen we enorme hoeveelheden lucht afzuigen. Dat zorgt ervoor dat de eerste meters boven de perrons en stationshal bij brand rookvrij blijven en er alleen rook en hitte aanwezig zijn vlak onder de plafonds. Daardoor is een veilige evacuatie mogelijk en kunnen de hulpdiensten zien waar de brandhaard is. De afgezogen rook voeren we onder andere via openingen boven het water van de Westvest af.”

Noodtrappenhuizen

Behalve de engineering van de rook- en hittebeheersing in de tunnel en het station heeft Colt ook de overdruksystemen in de acht noodtrappenhuizen ontwikkeld, die naast de tunnelbuizen liggen. De essentie hiervan is dat bij brand een grote luchtstroming in het trappenhuis wordt gecreëerd richting de tunnel, die ervoor zorgt dat er geen rook naar binnen kan dringen. Aangezien de trappenhuizen niet allemaal hetzelfde zijn uitgevoerd, heeft Colt verschillende overdruksystemen toegepast. Aan de westzijde van de tunnel ligt bijvoorbeeld een parkeergarage waarin een van de noodtrappen uitkomt. De geometrie is hier anders, waardoor een andere dimensionering en plaatsing van de installaties nodig was. Conform de wettelijke eisen werkt het overdruksysteem in elk noodtrappenhuis autonoom, met een eigen voeding, schakelkasten en ventilator.

Naast de overdruksystemen, het RWA-systeem en het tunnelventilatiesysteem zijn er ook nog andere voorzieningen aangebracht om de risico’s van brand te minimaliseren. Daarbij gaat het niet alleen om rookdetectie, maar bijvoorbeeld ook om een ‘hittelint’ boven de sporen naast de perrons. De warmtedetectoren in dit lint geven bij een te hoge temperatuur een signaal door dat er mogelijk sprake is van brand. Ook in de tunnelbuizen zitten branddetectoren. Door de gegevens van deze detectoren te combineren met de gegevens van het sonarsysteem – dat nauwkeurig de locatie van treinen vaststelt – kan de exacte locatie van een brandhaard snel aan de hulpdiensten worden doorgegeven.

‘Bij de engineering zijn we uitgegaan van de meest ongunstige situatie.’

“Bij het ontwikkelen van de rook- en hittebeheersingssystemen zijn we van alle mogelijke scenario’s uitgegaan,” zegt Veldpaus, “zoals een brandende trein in een tunnelbuis, een brandende trein in het station of brand in een van de commerciële ruimtes in het station. Verder hebben we ook rekening gehouden met de situatie buiten de tunnel. Zo moeten de ventilatoren de rook en hitte ook kunnen verdringen als er een storm met windkracht tien op een van de tunnelmonden staat. Bij de engineering zijn we uitgegaan van de meest ongunstige situatie en de maximale brandlast om er zeker van te zijn dat we in alle situaties het gewenste veiligheidsniveau kunnen garanderen.”

Waterwolftunnel

De Waterwolftunnel is onderdeel van de vernieuwde provinciale weg N201 tussen Hoofddorp en Amstelhoek. Hij gaat onder de Ringvaart van de Haarlemmermeer door en ligt op de grens van de gemeenten Aalsmeer en Haarlemmermeer.

(Foto: Flickr/European Roads)

De Waterwolftunnel heeft twee gescheiden buizen met elk twee rijstroken en een middentunnelkanaal, dat onder meer dient als vluchtroute. In totaal is de tunnel 1.450 meter lang. Het gesloten deel is 670 meter lang en gaat aan beide kanten over in een open tunnelbak van 300 meter. Aan de oostzijde is er na de open tunnelbak nog een korte tunnel met een lengte van 80 meter.

Slim

Bij de bouw van de tunnel heeft de aannemerscombinatie steeds voor slimme, economisch aantrekkelijke oplossingen gekozen. Voor de aanleg is met damwanden een bouwput gemaakt. Hierin is met onderwaterbeton een vloer gestort die onder een helling ligt. Door in deze vloer wapening aan te brengen, was een aparte constructievloer niet nodig en kon de tunnel minder diep worden aangelegd. De betonnen zijwanden van de tunnel zijn relatief licht uitgevoerd met een dikte van 0,4 meter. Ze maken de constructie waterdicht en verhogen de brandwerendheid. Ze zijn er niet op berekend om de gronddruk tegen te houden. Daarvoor zorgen de stalen damwanden.

De tunnel kruist niet alleen de Ringvaart, maar ook het Bovenlandengebied, een moeraszone waarin de beschermde rugstreeppad leeft. Om te zorgen voor voldoende leefgebied voor deze zeldzame pad is een deel van het tunneldak uitgevoerd als ecologische zone met veeneilandjes. (Foto: Heijmans)

Veiligheid

De Waterwolftunnel is de eerste provinciale tunnel in Noord-Holland die aan de wet Aanvullende regels veiligheid wegtunnels (Warvw) moest voldoen. Reden voor de provincie Noord-Holland en de betrokken gemeenten (Aalsmeer en Haarlemmermeer) om vanaf het begin sterk in te zetten op veiligheid. Ze wilden namelijk voorkomen dat er vertraging zou optreden als gevolg van het niet verlenen van een openstellingsvergunning. Daarom is onder andere gekozen voor een intensief traject rond opleiden, trainen en oefenen (OTO). Alle directbetrokkenen hebben een opleiding en training gehad en hebben vervolgens uitgebreid geoefend, deels met 3D-simulatieprogramma’s.

Doordachte samenwerking bij calamiteiten

Stad van de toekomst

“De druk op de stedelijke regio’s neemt toe. Daarom moeten we slim gebruikmaken van ruimte en technologie. De nieuwe uitdagingen die we daarbij tegenkomen, kunnen we aan als we openstaan voor nieuwe technologieën en we de mensen die een bijdrage kunnen leveren ook daadwerkelijk betrekken.”

Bij Sweco werken we aan de stad van de toekomst. We creëren samen met klanten en partners een veilige, gezonde en comfortabele omgeving, bedenken oplossingen om de negatieve effecten van klimaatverandering tegen te gaan en werken aan een volledig energieneutrale en circulaire samenleving.

Al jaren bouwen we tunnels om verbindingen te leggen. Steeds meer leveren de nieuwe tunnels een bijdrage aan een duurzame en leefbare samenleving. Ze zorgen voor een veilige, gezonde en comfortabele omgeving. Door nieuwe technologieën toe te passen, zijn de mogelijkheden voor tunnels enorm; zeker als we technologieën koppelen aan communicatiesystemen en activiteiten in de slimme stad. De oudere tunnels kunnen een geheel nieuw leven krijgen; de nieuwe tunnels zullen klaar zijn voor de toekomst en mee-ontwikkelen in een snel veranderende wereld.

Dit werkt echter alleen als we openstaan voor nieuwe technologieën, als we tunnels niet meer zien als objecten op zichzelf maar als onderdeel van netwerken, en als we belangen van betrokkenen meenemen en waarderen. Het betekent dat er telkens nieuwe uitdagingen zijn, dat er meer partijen bij betrokken zijn en dat er nieuwe technologieën verschijnen. Het COB is de plek waar partijen elkaar treffen en door kennisdeling en -ontwikkeling nieuwe mogelijkheden ontdekken. Door het COB worden deze mogelijkheden werkelijkheid.

Dat is waar ik aan wil bijdragen. Ik geloof dat er veel mogelijk is als partijen samenwerken, als iedereen vanuit zijn eigen betrokkenheid de mogelijkheden ziet en erom wordt gewaardeerd. Maar ook als iedereen die een bijdrage kan leveren ook daadwerkelijk betrokken is; vanuit een belang, een goed idee of een nieuwe technologie. Ik geloof dat we pas dan tot écht vernieuwende tunnels en optimaal ondergronds ruimtegebruik komen, passend bij de stad van de toekomst.”

Arjan Verweij is sinds 1 september 2016 hoofd van de afdeling Waterbouw bij ingenieursadviesbureau Sweco. Sweco werkt samen met haar klanten aan het ontwerpen en ontwikkelen van de samenlevingen en steden van de toekomst. Sinds 1 december 2017 is Arjan tevens coördinator binnen het COB.

Foto: Vincent Basler

Veiligheid aantonen bij niet-rijkstunnels vraagt om doordachte aanpak

Aantonen dat een tunnel veilig is, moet volgens de Tunnelwet met de zogeheten QRA-methode. Het onderliggende rekenmodel is echter niet voor alle tunnels zonder meer geschikt. Bart Duijvestijn, Jeffrey Rundberg en Roel Scholten vertellen hoe zij met dit probleem zijn omgegaan bij respectievelijk de IJtunnel, de Schipholtunnels en de Abdijtunnel: tunnels die afwijken van de ‘standaardtunnel’.

Alle tunnels in Nederland moeten uiterlijk 2019 voldoen aan de Tunnelwet, waarbij veiligheid het belangrijkste onderdeel is. “De voorgeschreven QRA-methode gaat net als de Landelijke Tunnelstandaard uit van een standaardtunnel”, legt Roel Scholten uit, directeur bij NedMobiel en in opdracht van de provincie Noord-Holland coördinator van de renovatie van de Abdijtunnel. “Die standaardtunnel is gebaseerd op een rijkstunnel en bestaat onder andere uit twee gescheiden tunnelbuizen met elk een eigen rijrichting en een middentunnelkanaal dat bij calamiteiten dient als vluchtroute en toegang voor de hulpdiensten. Er zijn echter veel bestaande tunnels, zoals de Abdijtunnel, de verkeerstunnels op Schiphol en de IJtunnel, die een andere, afwijkende configuratie hebben. Door die andere configuratie en vaak ook een ander gebruik – zo rijden er door de Abdijtunnel uitsluitend bussen – kun je bij deze niet-rijkstunnels niet zomaar met de verplichte methode aantonen dat ze aan de wettelijke veiligheidsnorm voldoen.”

Gezamenlijke zoektocht

“Toen wij in 2011 plannen maakten voor de renovatie van de IJtunnel werd al aan een wijziging van de Tunnelwet gewerkt, maar was het toepassen van de QRA-methode nog niet verplicht”, vertelt Bart Duijvestijn (Arcadis), technisch manager van het renovatieproject. “In eerste instantie konden we de bouwvergunning onder de oude regels aanvragen en konden we ook aantonen dat we aan de veiligheidseisen voldeden. Tijdens het renovatieproject werden we verrast door een constructief detail van de tunnel en besloten we af te wijken van de bestaande vergunning. Ondertussen was de wetswijziging doorgevoerd. Daardoor moesten we voor de aanpassing van de bouwvergunning en voor de openstellingsvergunning de veiligheid opnieuw aantonen met de QRA-methode. Dat lukte ons niet met het standaardmodel, wat voor ons aanleiding was om met onze vergunningverlener in overleg te gaan hoe we dit probleem het beste konden aanpakken.”

Rond die tijd startten ook de renovatieprojecten voor de Abdijtunnel en de Schipholtunnels. Bij deze projecten was eveneens snel duidelijk dat het aantonen van de veiligheid met het wettelijk voorgeschreven model lastig zou worden. Daarom besloten Scholten, Duijvestijn en Jeffrey Rundberg (TechConsult), die bij Schiphol projectmanager Tunnelveiligheid is, de koppen bij elkaar te steken en samen op zoek te gaan naar oplossingen. Rundberg: “Bij onze gezamenlijke zoektocht hebben we ons niet beperkt tot het aantonen van de vereiste veiligheid. We hebben ook gekeken hoe je bij niet-rijkstunnels op een slimme manier de benodigde veiligheidsvoorzieningen kunt vaststellen. Bij tunnels die afwijken van de standaardtunnel kun je namelijk niet simpelweg de Landelijke Tunnelstandaard volgen. Met elkaar discussiërend zijn we erop gekomen om in een vroeg stadium, naast de verplicht voorgeschreven QRA, scenarioanalyses uit te voeren. Wat gebeurt er bijvoorbeeld als er brand in de tunnel ontstaat? En wat bij een kop-staartbotsing? Door dit soort scenario’s door te nemen met alle partijen die betrokken zijn bij een eventuele calamiteit, kun je vrij snel vaststellen welke technische installaties en welke procedures nodig zijn om de veiligheid te garanderen.”

Abdijtunnel. (Foto: Provincie Noord-Holland)

“Weten welke technische voorzieningen allemaal vereist zijn, is bij bestaande tunnels niet voldoende”, vervolgt Rundberg. “Eén van lastige dingen bij deze tunnels is namelijk dat de beschikbare ruimte grotendeels vastligt. Dat houdt in dat je veel moet schipperen. Zo ontbrak bij de Diensttunnel de ruimte voor het vereiste ventilatiesysteem en de blusinstallatie. Uiteindelijk hebben we dat opgelost door van twee rijstroken per tunnelbuis terug te gaan naar één rijstrook en de vrijkomende ruimte te gebruiken voor de noodzakelijke voorzieningen.” Scholten vult aan: “Bij de Abdijtunnel was ruimtegebrek ook een probleem. Wij hebben dat deels opgelost door de vereiste veiligheid niet met extra installaties te realiseren, maar met extra procedures. Zo hebben we alle chauffeurs die door de tunnel rijden uitgebreid geïnstrueerd welke stappen ze moeten nemen bij een calamiteit.”

Beleidsruimte

Voor het aantonen van de veiligheid van de betreffende tunnels hebben de projectteams van Scholten, Duijvestijn en Rundberg gebruikgemaakt van de beleidsruimte die er is voor tunnels die afwijken van de standaardtunnel. Duijvestijn: “Rijkswaterstaat heeft een procedure ontwikkeld die je moet volgen als blijkt dat je met het voorgeschreven model niet kunt bewijzen dat jouw tunnel voldoet aan de veiligheidsnormen. Alle drie hebben we deze procedure gevolgd. De eerste stap van deze procedure is dat je kijkt of je met conservatieve schattingen en aanpassingen van je invoergegevens wel kunt aantonen dat je voldoet. Lukt dat ook niet, dan is de volgende stap dat je nagaat of je de veiligheid kunt bewijzen door het rekenmodel zelf zodanig aan te passen dat het beter aansluit op de specifieke situatie.”

“Deze stappen zijn het beste uit te leggen aan de hand van een voorbeeld”, zegt Duijvestijn. “In de IJtunnel varieert het dwarsprofiel en daarmee ook de ventilatiesnelheid. Op sommige plekken is die snelheid lager dan impliciet is opgenomen in het rekenmodel. In QRA-tunnels kun je dit soort variaties niet invoeren, je kunt alleen kiezen voor wel of geen ventilatie. Een ander probleem was dat de afstand tussen de vluchtdeuren in de IJtunnel sterk wisselt, van circa 100 tot 190 meter. In QRA-tunnels kun je echter maar één afstand invoeren. Daarom zijn we bij de eerste stap uitgegaan van de grootste vluchtdeurafstand en de laagste ventilatiesnelheid, en hebben we ook nog eens één tunnelsectie gemodelleerd alsof daar geen langsventilatie is. Vervolgens hebben we gekeken of we met deze conservatieve waarden aan het toetscriterium voldeden. Dat bleek niet het geval.”

Duijvestijn vervolgt: “De tweede stap, het aanpassen van het model, hebben we steeds in nauwe samenspraak met Rijkswaterstaat gedaan. In het geval van variaties in de ventilatiesnelheid en de vluchtdeurafstand hebben we ervoor gekozen de tunnel op te knippen in vier delen met elk een representatieve vluchtdeurafstand. Vervolgens hebben we in drie van de vier delen, waar de ventilatiesnelheid voldoet aan de norm, gerekend met ventilatie en in het vierde deel zonder.”

“Een ander onderwerp dat zowel bij de IJtunnel als de Abdijtunnel om een modelaanpassing vroeg, was de uitstaptijd. Het standaardmodel gaat ervan uit dat inzittenden van voertuigen in de tunnel bij een calamiteit twaalf seconden nodig hebben om hun voertuig te verlaten. Dat gaat op voor personenauto’s en vrachtwagens, maar niet voor bussen. Zeker niet als er veel volle bussen door de tunnel rijden, zoals bij de IJtunnel, of zelfs alleen maar bussen zoals bij de Abdijtunnel. Nu kun je in QRA-tunnels de uitstaptijd bij de eerste stap wel verhogen, maar dan moet je voor alle reizigers uitgaan van de tijd die de allerlaatste buspassagier nodig heeft om uit de bus te komen. Met die waarde voldeden we niet aan de eisen. Daarom hebben we in overleg met Rijkswaterstaat het model zodanig aangepast dat voor een deel van de inzittenden de uitstaptijd niet twaalf seconden is, maar twaalf seconden of meer, afhankelijk van de uitstapvolgorde”, aldus Duijvestijn.

Voldoende handvatten

“De gekozen aanpak heeft bij onze tunnels uitstekend gewerkt en ik ben ervan overtuigd dat deze aanpak ook voor andere niet-rijkstunnels geschikt is”, stelt Scholten. “Met de scenarioanalyses als aanvulling op de verplichte QRA kun je in een vroeg stadium alle risico’s goed in kaart brengen. Daarna kun je bepalen welke technische voorzieningen en procedures nodig zijn om die risico’s voldoende af te dekken. Hoewel we daarbij niet direct konden uitgaan van de Landelijke Tunnelstandaard hebben we deze standaard niet ter zijde geschoven. Zo hebben we nadrukkelijk gekeken welke delen we konden gebruiken en voor welke onderwerpen we moesten uitgaan van de Tunnelwet. Verder hebben we ervaren dat de procedure van Rijkswaterstaat voor het aanpassen van QRA-tunnels voldoende handvatten biedt om aan te tonen dat je tunnel aan de veiligheidsnormen uit de Tunnelwet voldoet. Het vergt weliswaar meer werk en de nodige denkkracht, maar het is goed te doen. En door de modelaanpassingen in overleg met Rijkswaterstaat te doen, weet de vergunningverlener dat de veiligheid van de tunnel niet in het geding is.”

Veilige tunnel door snelle branddetectie

Tunnelbranden kunnen catastrofaal zijn in relatie tot mensenlevens en de tunnel zelf. Tijdige en accurate branddetectie is een elementaire voorwaarde om branden te kunnen beperken en te bestrijden. Marina Fragkopoulou, masterstudent aan de TU Delft en onderzoekstagiaire bij Deerns, onderzoekt de werking van state-of-the-artbrandmeldsystemen.

Door de toenemende stedelijke ontwikkeling en bevolkingsgroei, wordt verwacht dat de komende twintig tot dertig jaar snelwegen en andere infrastructuur een kritisch breekpunt bereiken ten aanzien van hun capaciteit. Dit resulteert in veel tunnelbouwprojecten in de komende tien tot vijftien jaar. Momenteel kent Europa al meer dan 15.000 kilometer aan operationele tunnels voor transport. Hoewel ongelukken door tunnelbranden minder vaak voorkomen dan ongevallen op open wegen, kan hun effect significant ernstiger zijn. Dit heeft te maken met de kritische basisfactoren van een tunnel:

  • Gesloten omgeving
  • Beperkte vluchtrichtingen
  • Noodzaak tot zelfredzaamheid
  • Menselijke factor

De menselijke factor is zeer moeilijk voorspelbaar. Om de zelfredzaamheid te verbeteren en mensen meer vluchttijd te geven, is het noodzakelijk branden vroegtijdig te detecteren.

Door een toenemende bewustzijn van de risico’s bij tunnelbranden, zijn er nieuwe veiligheidsmaatregelen en regelgevingen geïntroduceerd op nationaal en internationaal niveau. Veel Europese landen worden geconfronteerd met de verplichting tunnels te renoveren waar deze als ‘onveilig’ worden bestempeld. Renovatie kan voor stakeholders echter ongewenst en te kostbaar zijn. De studie van Marina richt zich daarom op alternatieve oplossingen om het gewenste veiligheidsniveau te bereiken.

Doel van het onderzoek

Initieel onderzoek wijst uit dat vroegtijdige branddetectie een van de meest belangrijke aspecten is van brandveiligheid in tunnels. Het doel van de studie is te verifiëren of meer geavanceerde technieken die een snelle reactietijd hebben een compromis kunnen zijn voor de huidige veiligheidseisen in de standaarden. Marina onderzoekt het effect van een technologisch geavanceerd systeem op de detectietijd en daarmee op het totale evacuatieproces.

Er worden drie type detectiesystemen onderzocht:

  • Lineaire hittedetectie (LHD): een continue hittedetectiekabel die over de volledige lengte van de tunnel hitte detecteert.
  • Meervoudige gasdetectie (MGD): sensoren die brandgerelateerde gassen detecteren in een vroege fase van de brandontwikkeling.
  • Gesloten-circuit camerasysteem (CCTV): de omgeving met camera’s in de gaten houden om brand te detecteren.

Marina heeft brandsimulatiesoftware (fire dynamics simulator, FDS) gebruikt om diverse scenario’s met branden te simuleren en de werking van elk branddetectiesysteem te onderzoeken. De FSD bevat standaard geen opties voor het modelleren van nieuwere warmte- en rookdetectiesystemen. De LHD moest bijvoorbeeld gemodelleerd worden als een rij met losse detectoren. Via leveranciers kon Marina de juiste parameters achterhalen, zoals de alarmdrempels. Met praktijktestresultaten heeft ze de modellen kunnen valideren.

De detectiesystemen worden getest op drie type brandhaarden. De omvang van de brand (heat release rate, in megawatt) volgt uit praktijkproeven:

  • Passagiersauto – 10MW
  • Bus – 30MW
  • Zwaar transportvoertuig -200MW

Simulaties van twee scenario’s: de rookontwikkeling bij een brandende auto (boven) en een brandende zware goederenvrachtwagen. (Beelden: Marina Fragkopoulou)

De brandhaarden worden gecombineerd met verschillende ventilatiecondities, windcondities en tunnelgeometrie. Dit is bijvoorbeeld van belang om te kunnen bepalen bij welke instellingen de detectoren geen vals alarm geven. In een afgesloten ruimte zoals een tunnel kunnen warmte en gassen van voertuigen al snel leiden tot hoge temperaturen en hoge concentraties van giftige stoffen, waardoor het alarm onterecht zou kunnen afgaan. De rol van het ventilatiesysteem is dan ook belangrijk om mee te nemen.

Resultaten

Testen met de branddetectoren hebben reeds interessante resultaten opgeleverd aangaande de reactie onder bepaalde condities. Zo lijken het type ventilatiesysteem en de luchtstroming inderdaad van grote invloed te zijn. Een sterke luchtstroming in de lengterichting van de tunnel heeft veel effect op warmtedetectoren die geactiveerd worden op basis van temperatuurstijging of een absolute temperatuurdrempel. Bovendien wijzen de resultaten erop dat de prestatie van een detector sterk afhangt van het brandscenario. Bij een autobrand lijkt detectie bijvoorbeeld minder effectief omdat de temperatuur langzaam stijgt, waardoor het systeem soms niet binnen drie minuten reageert: de reactiesnelheid die minimaal noodzakelijk is om het gewenste veiligheidsniveau te bereiken. Aan de andere kant is MGD bij dit scenario juist wel effectief. Hiermee kan brand vaak al binnen twee minuten gedetecteerd worden.

Het onderzoek leidt tot een gevalideerd model dat diepgaand inzicht geeft in de werking en prestaties van detectiesystemen onder invloed van externe factoren. De opzet van de studie maakt het mogelijk om meer brandscenario’s en nieuwe detectietechnologieën te onderzoeken met gevalideerde simulaties. Tunnelontwerpers kunnen op basis hiervan prestatiegerichte keuzes maken ten aanzien van de veiligheid, zoals voor het branddetectiesysteem, de interactie tussen de detectoren en het ventilatiesysteem, de verwachtte reactietijd en de impact op het evacuatieproces. Zo wordt duidelijk welke inrichting best passend is bij een brandscenario.

(Foto: Vincent Basler)

De Maastunnel in Rotterdam werd in 2012 als eerste tunnel in Nederland uitgeroepen tot rijksmonument. Bij de restauratie/renovatie van de tunnel werken Combinatie Aanpak Maastunnel en de gemeente Rotterdam samen om de wensen en eisen vanuit tunnelveiligheid en monumentenzorg zorgvuldig op elkaar af te stemmen. Buro van Stigt uit Amsterdam werd aangesteld als intermediair tussen Monumentenzorg en de gemeente Rotterdam om de monumentale waarden van de tunnel te bewaken en bewaren.

“Op het moment dat je met een rijksmonument te maken hebt, gaan allerlei zaken spelen. De veiligheidseisen kunnen botsen met de eisen van monumentenzorg”, vertelt Rinus Braam van Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam. “We zijn al in januari 2016 met alle partijen samen gaan zitten om het project voor te bereiden”, zegt Dieter van Staveren van Mobilis/TBI. Het doel is om de oorspronkelijke tunnel uit 1942 zo veel mogelijk te benaderen. Van de in de periode 1937-1942 door de gemeente Rotterdam in eigen beheer gebouwde tunnel is veel documentatie bewaard gebleven. “Maar omdat in die tijd anders met informatie werd omgegaan en bijvoorbeeld niet werd bijgehouden waar asbest werd gebruikt, hebben we veel onderzoek moeten doen”, aldus Rinus Braam.

“Dat jaar voorbereiding was een groot voordeel. In samenwerking kom je tot het beste resultaat.”

Dieter van Staveren: “We hebben een heel convergentiejaar gebruikt om alle aspecten van de renovatie af te stemmen. In dat jaar hebben we in de nachtelijke uren al allerlei proeven uitgevoerd. Bijvoorbeeld ten behoeve van de langsverlichting, maar ook het nabouwen van de leuningen van het inspectiedek en het aanbrengen van proefvlakken met geel asfalt.” Rinus Braam: “Dat jaar voorbereiding was een groot voordeel. In samenwerking kom je tot het beste resultaat.” Dieter van Staveren: “Je probeert iedereen in zijn waarde te laten, maar intussen wel door te pakken en door middel van onderzoek zo veel mogelijk te voorkomen dat je tegen onvoorziene zaken aanloopt.”

Focus op uitstraling
Bij de restauratie van een monument als de Maastunnel is vooral van belang dat de uitstraling van het object behouden blijft. Er kunnen andere materialen worden toegepast zolang kleur en vorm behouden blijven. De originele lagedruknatriumlampen worden vervangen door ledlicht. Na uitgebreide proeven is een kleur geel gevonden die niet te onderscheiden is van het origineel. Bij calamiteiten kan worden geschakeld naar wit licht, conform de veiligheidseisen. De gietijzeren armaturen aan de binnenzijde van de tunnel blijven gehandhaafd. Vervangende armaturen worden volgens de oorspronkelijke specificaties opnieuw gegoten. In een aantal gevallen wordt de oorspronkelijke uitstraling juist hersteld. Zo krijgt het asfalt de gele kleur van de oorspronkelijke klinkertjes.

Een vluchtdeur in de tunnel, lees meer in het blog van maastunnel.nl. (Foto: facebook.com/maastunnel)

Dieter van Staveren: “We brengen ook de oorspronkelijke leuningen langs het inspectiepad weer terug. Die waren in de jaren tachtig vervangen. De oorspronkelijke leuningen hebben echter niet de tussenregel die nu wel wettelijk verplicht is, en zijn niet 1,10, maar 0,85 meter hoog. Omdat de leuningen op het inspectiepad staan en in de praktijk nauwelijks worden gebruikt, konden we hier gemotiveerd van de regels afwijken en hebben we een ontheffing op de bouwvergunning gekregen.” Ook ten behoeve van de brandwerendheid moest een compromis worden gesloten. Rinus Braam: “Het plafond van de tunnel is afgewerkt met vuurvaste chamottetegels. Die zijn nauwelijks meer te krijgen. We gebruiken hiervoor Promatect, dat met wapening en stucwerk zodanig wordt afgewerkt, dat het beeld gelijk blijft aan dat van de oorspronkelijke toepassing.” De uitstraling van de hulppostkasten moest vanwege de wettelijke eisen wel veranderen. De kasten worden vanwege de zichtbaarheid rood en kunnen dus niet de kleur van de wandtegels behouden.

Een van de grootste opgaven was het toepassen van de wettelijk vereiste langsventilatie zonder het beeld in de tunnel aan te tasten. Dat is opgelost met een verhoogd tunneldak en een nieuw tussenplafond, waar de ventilatoren aan de buitenzijde van de tunnel tussen zijn geplaatst. De tunneltechnische installaties die verplicht zijn volgens de Wet aanvullende regels veiligheid wegtunnels (Warvw), waaronder luidsprekers en camera’s, zijn zo veel mogelijk geclusterd, zodat de impact op de uitstraling van de tunnel beperkt blijft. Ook ten aanzien van de vluchtroutes werd een compromis bereikt. Door extra trapjes te plaatsen werd voorkomen dat de originele betonnen schampkant gesloopt moest worden.

Anticiperen
Ondanks de goede voorbereiding komen de uitvoerders tijdens de renovatie onverwachte zaken tegen. Bijvoorbeeld toen bleek dat de bestaande wandtegels een veel lagere hechtingsbelasting hadden dan aangenomen, en 17.500 m² replicategels uit Spanje geïmporteerd moesten worden. Vertraging in de voorbereiding is dan onvermijdelijk, terwijl de planning – met twee keer een eenzijdige afsluiting van zomer tot zomer – heilig is. Dieter van Staveren: “We hebben van tevoren gezegd dat we van de beschikbare 52 weken er maar 46 wilden gebruiken. Zo hadden we zes weken voor ‘onvoorziene zaken’.” “En”, vult Rinus Braam aan, “we hebben nog wat optimalisatie in de planning weten te realiseren. Van de buffer uit het eerste jaar hebben we nu (december 2017, red.) drie weken gebruikt. Dus we zitten goed op schema.” Dieter van Staveren: “We zijn er zeker van dat we de eerste tunnelbuis in juli kunnen overdragen aan de opdrachtgever. Volgend jaar zullen we vermoedelijk efficiënter kunnen werken, omdat we hebben geleerd in de eerste buis en niet meer voor verrassingen komen te staan.”

Willem van Oranjetunnel

In 2009 startten in Delft de werkzaamheden voor het project Spoorzone Delft. Het spoorviaduct dat langs de oude binnenstad liep, is vervangen door een spoortunnel. Deze tunnel, de Willem van Oranjetunnel, is in april 2015 officieel geopend. De tunnel heeft twee tunnelbuizen en is geschikt voor vier sporen. Inclusief toeritten is hij 2.300 meter lang. Onderdeel van de tunnel is een nieuw ondergronds station.

(Foto: Ronald Tilleman)

Aanleiding

Tot de bouw van de tunnel is om verschillende redenen besloten. Het spoorviaduct was met zijn twee sporen een flessenhals op het verder viersporige tracé tussen Rotterdam en Amsterdam en was niet berekend op de verwachte groei van het treinverkeer. Daarnaast veroorzaakten de circa 350 treinen die iedere dag over het viaduct reden veel geluidsoverlast voor omwonenden en vormde de spoorlijn dwars door de stad een barrière tussen de verschillende wijken. Verder was het bestaande station te krap en voldeed het niet meer aan de eisen van de tijd.

(Foto: spoorzonedelft.nl)

Bouwmethode

Voor de bouw van de tunnel is gekozen voor ‘proven technology’. De aannemerscombinatie heeft de spoortunnel voor het grootste deel gebouwd met de wanden-dakmethode in combinatie met diepwanden. Deze methode is trillings- en geluidsarm en kan op relatief korte afstand van bestaande bebouwing worden toegepast. Met een speciale grijper wordt een sleuf gegraven. Tijdens het graven zorgt een steunvloeistof ervoor dat de sleuf niet instort. Als de sleuf klaar is gaat er wapening in en wordt hij volgestort met beton. Hierbij duwt het beton de steunvloeistof uit de sleuf. Zodra de wanden klaar zijn wordt hiertussen een dak gemaakt. Vervolgens kan de grond onder het dak worden ontgraven en de tunnelconstructie worden afgemaakt, terwijl de hinder bovengronds minimaal is.
Alleen bij de tunnelmonden en kruisingen met open water heeft de aannemerscombinatie een andere bouwmethode toegepast. Hier is met damwanden een bouwkuip gemaakt, waarin vervolgens de tunnel is gebouwd. Om eventuele effecten van de bouwwerkzaamheden op de omgeving exact waar te nemen – en op tijd maatregelen te kunnen treffen – heeft de aannemer samen met ProRail een uitgebreid monitoringprogramma uitgevoerd.

Innovatief

Bij het bouwproject zijn ook innovatieve technieken toegepast. Met crosshole sonic logging zijn bijvoorbeeld defecten in diepwanden opgespoord. Dit onderzoek vond plaats in kader van het Geo-Impuls/TU Delft-promotieonderzoek van Rodriaan Spruit. Crosshole sonic logging maakt gebruik van het principe dat een geluidsgolf die door beton gaat, met een andere snelheid beweegt dan wanneer hij door bentoniet of een holle ruimte gaat. Door bij diepwanden aan weerszijden van een voeg zenders te hangen die een hoogfrequent signaal uitzenden dan wel ontvangen, kun je de looptijd en de sterkte van de signalen dóór de voeg vastleggen. Met die gegevens kun je vervolgens de kwaliteit van de voeg over de gehele lengte van de diepwand bepalen. In Delft is met deze techniek met succes een zwakke plek in een diepwand gedetecteerd.

Ondergronds station

Het nieuwe ondergrondse station ligt bovenop de tunnel, vlak naast het bestaande station dat op termijn een andere bestemming krijgt. De stationshal op de begane grond is onderdeel van het nieuwe stadskantoor. Direct naast het station, onder het stationsplein, is een ondergrondse fietsenstalling voor 5.000 fietsen en iets verderop aan de Phoenixstraat een ondergrondse parkeergarage voor 650 auto’s. Het stationsplein is ingericht als een vervoersknooppunt, waar reizigers eenvoudig kunnen overstappen op tram, bus en taxi.

Het oude en het nieuwe station. (Foto: Ronald Tilleman)

Herontwikkelen

De gemeente Delft heeft de bouw van de spoortunnel aangegrepen om het hele gebied rond de spoorlijn te herontwikkelen. Hiervoor heeft ze een stimuleringssubsidie gekregen in het kader van de voorbeeldprojecten Intensief Ruimtegebruik. De grond die vrijkomt als het spoor naar de ondergrond is verplaatst, gaat Delft onder andere gebruiken voor de aanleg van een stadspark met veel water en de bouw van woningen en kantoren. De Spaanse architect en stedenbouwkundige Joan Busquets heeft voor het gebied een stedenbouwkundige visie ontwikkeld.

Werkbare oplossingen door integrale aanpak veiligheid

Voor het Zuidasdok is een integraal veiligheidsplan ontwikkeld. Bij de totstandkoming zijn verschillende belangen en disciplines bij elkaar gebracht. Jasper Nieuwenhuizen, voorzitter van de werkgroep integrale veiligheid van de projectorganisatie Zuidasdok: “Het unieke is dat meerdere systemen integraal samenwerken. De veiligheidsplannen van drie opdrachtgevers komen hier bij elkaar. Er wordt niet naar ieder object afzonderlijk gekeken, maar naar het gebied als geheel.”

Jasper Nieuwenhuizen en Peter Bals, senior adviseur Proactie bij de Brandweer Amsterdam-Amstelland, waren al in de verkenningsfase bij het project betrokken en maken ook nu nog deel uit van de werkgroep Integrale Veiligheid, waarin naast de initiatiefnemers ProRailRijkswaterstaat en de gemeente Amsterdam ook de gebruikers zitting hebben (NSGVB, hulpdiensten en bevoegd gezag).

Jasper Nieuwenhuizen noemt de passagiersstromen bij het station als voorbeeld voor de integrale aanpak. “Het veiligheidsplan van de NS strekt zich uit tot de deur van het station. Dat van het gemeentelijk vervoersbedrijf (GVB) begint bij de halte. Beide zijn goed voor hun gebied, maar sluiten niet automatisch op elkaar aan. In het Integraal Veiligheidsplan (IVP) gaan we uit van voetgangersstromen in het hele gebied en dus niet per object of discipline.”

Op eenzelfde manier wordt naar een groot aantal veiligheidsaspecten gekeken, variërend van constructieve veiligheid tot sociale veiligheid en van tunnelveiligheid tot waterveiligheid (zie kader onderaan). Jasper Nieuwenhuizen: “We kijken in eerste aanleg naar het reduceren van gevaren. Op basis daarvan voeren we verbeteringen door. Dat leidt tot steeds robuustere plannen. Hierdoor zijn in de uitvoeringspraktijk waarschijnlijk minder wijzigingen nodig. Zo proberen we faalkosten te elimineren.”

Preventie in de planfase

Bij het reduceren van gevaren is de praktische inbreng van brandweer en hulpdiensten onmisbaar. Tegelijkertijd is het voor dergelijke organisaties zeker niet vanzelfsprekend dat zij zich mengen in de planfase van een project. Peter Bals: “Bij de brandweer hebben we net een strategische reis achter de rug die ertoe leidt dat we niet alleen ‘na de vlam’ willen kijken, maar ook ‘voor de vlam’. De kern van de brandweer is dat we in actie komen als het eigenlijk al te laat is. Dat wordt ook steeds duurder. Daar komt bij dat in het verleden in projecten vaak vertragingen ontstonden als gevolg van eisen van de brandweer. Door de brandweer heel vroeg in het proces te betrekken, kun je dat voorkomen.”

“Wij kunnen het abstracte denken van ontwerpers versterken vanuit onze concrete invalshoek”, vervolgt Bals. “Knelpunten kunnen we in de contracteringsfase oplossen. Zo kwamen we al vroeg tot de conclusie dat de bereikbaarheid voor brandweer en hulpdiensten tijdens de aanleg van de noordtunnel een groot knelpunt zou kunnen worden. Door het ontwerp en de fasering te optimaliseren is dit potentiële veiligheidsknelpunt in de voorfase al weggenomen Overigens zal de brandweer deze ‘stap naar voren’ ook in andere projecten gaan maken. We proberen deze werkwijze ook bij kleinere projecten in beeld te krijgen. Ideaal zou zijn als veiligheid al wordt meegewogen in de fase waarin een projectontwikkelaar een eerste voorstel aan de gemeente doet.”

Bestuurlijke consensus

De aanpak waarin zoveel disciplines in zo’n vroeg stadium bij het project zijn betrokken, is bijzonder. Al in 2009, toen vast kwam te staan dat de variant ‘Dok onder de grond’ gefaseerd zou worden uitgevoerd, werd tot de integrale aanpak besloten. In een bestuursovereenkomst, getekend door het ministerie van Infrastructuur en Milieu, de gemeente Amsterdam, de stadsregio Amsterdamen de provincie Noord-Holland, werd vastgelegd dat alle betrokken partijen gezamenlijk aan een integraal veiligheidsplan zouden werken. Jasper Nieuwenhuizen: “Voorheen is wel geëxperimenteerd met een Veiligheidseffectrapportage, maar dat is nooit goed van de grond gekomen. Deze aanpak voldoet wel aan de verwachtingen.”

Impressie dwarsdoorsnede van mogelijke eindsituatie voor A10 en spoor (trein en metro). Ook is de huidige A10 weergegeven. Dit wordt in de eindsituatie openbare ruimte. (Beeld: Projectorganisatie Zuidasdok)

Voorkomen dat het misgaat

Aanleiding voor het IVP was onder meer het rapport Sneller en beter van de commissie Elverding. Deze commissie onderzocht in 2008 waar het misgaat in de besluitvorming over infrastructuurprojecten en kwam met aanbevelingen om tot snellere en betere uitvoering van grote infrastructurele projecten te komen. De aanbeveling van de commissie Elverding om de besluitvorming te verbeteren door ‘een strakke procesbeheersing en kwaliteitsbewaking in alle fasen, onder meer door middel van een procesplan bij het begin van elke fase’, werd in Amsterdam opgepakt.

De belangen zijn dan ook groot. Zuidasdok is een enorm project, dat zich over een groot aantal jaren uitstrekt en in allerlei opzichten een enorme impact op de omgeving zal hebben. Jasper Nieuwenhuizen: “Het is een heel belangrijk gebied in Nederland, dat je niet zomaar ‘dicht’ kunt doen. Werken met de winkel open vergt extra voorbereidingen. Integraal kijken draagt bij aan het op een zo hoog mogelijk niveau bewaken van de kwaliteit.”

Definitie veiligheidsthema’s

Veiligheidsthema

Definitie

Arbeidsveiligheid

De veiligheid van personen die beroepshalve aanwezig zijn. In het kader van het IVP ligt de scope op bouwactiviteiten.

Bouwveiligheid

Veiligheid van werknemers en omstanders bij een bouwplaats (arbeidsveiligheid en omgevingsveiligheid bouw gecombineerd).

Brandveiligheid

Veiligheid van personen met betrekking tot brand en de gevolgen van brand voor een constructie.

Constructieve veiligheid

De veiligheid van personen met betrekking tot het bezwijken van of het ontstaan van schade aan een constructie.

Externe veiligheid transport

De kans om te overlijden als rechtstreeks gevolg van een voorval bij het transport van een gevaarlijke stof (via weg, water, spoor en/of leiding).

Fysieke veiligheid

Fysieke veiligheid is het gevrijwaard zijn (en het gevrijwaard voelen) van gevaar dat voortvloeit uit ongevallen van natuurlijke en gebouwde omgeving. Dit gevaar bedreigt materiële en immateriële zaken die de maatschappij waardevol acht, zoals leven en gezondheid van mens en dier, goederen, het milieu en het ongestoord functioneren van de maatschappij [NIFV].

Integrale veiligheid

Alle veiligheidsaspecten van een systeem in samenhang beschouwd.

Machineveiligheid

De veiligheid voor gebruikers en onderhouds- en bedienend personeel van machines.

Omgevingsveiligheid bouw

De veiligheid van personen, niet zijnde werknemers, in de omgeving van bouwwerkzaamheden.

Overige interne fysieke veiligheid

Interne fysieke veiligheid omvat alle veiligheidsthema’s van interne veiligheid, uitgezonderd sociale veiligheid. Toch blijven er enkele onderwerpen over:veiligheid bij ontruimingen zonder brand en veiligheid bij grote drukte (crowding).

Security

De bescherming of beveiliging van inrichtingen, personen en infrastructuur tegen moedwillige verstoringen.

Systeemveiligheid

De veiligheid van degenen die aanwezig zijn in het systeem (railverkeer, wegverkeer, vaarwegverkeer, etc.), zoals reizigers, personeel en overige aanwezigen in de nabijheid van het systeem.

Transferveiligheid

Veiligheid van de passanten en gebruikers die zich verplaatsen binnen de transferruimte van de Openbaar Vervoer Terminal OVT. Transferveiligheid valt binnen dit IVP uiteen in onderdelen van andere veiligheidsthema’s (onder meer brandveiligheid in de OVT, spoorwegveiligheid ter plaatse van perrons, veiligheid bij grote drukte, verkeersveiligheid binnen de OVT) en wordt niet separaat beschouwd.

Sociale veiligheid

De mate waarin mensen beschermd zijn en zich beschermd voelen tegen persoonlijk leed door misdrijven (criminaliteit), overtredingen en overlast door andere mensen.

Spoorwegveiligheid

Veiligheid op en rondom het spoorwegnet in Nederland, zowel van treinreizigers en passanten (wegen langs het spoor, spoorwegkruisingen) als werkers aan het spoor. De metro wordt beschouwd bij het thema spoorwegveiligheid.

Tunnelveiligheid

Veiligheid van personen in omsloten verkeersconstructies.

Waterveiligheid

Veiligheid van personen of objecten met betrekking tot hoog-water (ook als gevolg van het binnendringen in ruimten onder maaiveld).

Wegverkeersveiligheid

Veiligheid van verkeersdeelnemers, als gevolg van deelname aan het wegverkeer. Het openbaar vervoer bestaande uit bussen en trams wordt ondergebracht bij het thema wegverkeersveiligheid.

 

Eerste aanzet voor veiligheidsconcept hyperloop

Hoe zorg je ervoor dat gestroomlijnde capsules voor personen- en vrachtvervoer veilig met duizend kilometer per uur door lagedrukbuizen bewegen? Wat is er nodig om passagiers bij incidenten snel te kunnen evacueren? En hoe garandeer je dat voortdurend bekend is waar elkaar opvolgende capsules zich bevinden? Een aantal leden van het vierde Delft Hyperloop-studententeam deed onderzoek naar dit soort veiligheidsvraagstukken.

In 2013 lanceerde Elon Musk, CEO van Tesla en SpaceX, het plan voor een nieuw vervoerssysteem: de Hyperloop. Dit systeem moet een alternatief vormen voor korte en middellange vliegreizen en gaat uit van gestroomlijnde capsules – pods – die met circa duizend kilometer per uur door buizen met lage druk bewegen. Voor snel transport tussen steden zijn in de stadscentra ondergrondse stations voorzien met goede aansluitingen op andere vervoerssystemen. In stedelijk gebieden liggen de buizen ondergronds, in het buitengebied bovengronds. De pods hebben ongeveer vijf minuten nodig om op hun maximale snelheid te komen die rond de duizend kilometer per uur ligt. Dat betekent dat je in ongeveer een half uur van Amsterdam naar Parijs reist.

Om de ontwikkeling van een werkend prototype te stimuleren, zette Musk een competitie op voor studententeams met als opdracht een schaalmodel van een pod te ontwikkelen op de helft van de ware grootte. Deze modellen werden vervolgens getest in een 1,2 kilometer lange lagedrukbuis in Californië, die was gebouwd door SpaceX.

De eerste competitie vond in 2016 plaats. Bij deze wedstrijd werd de pod beoordeeld op snelheid, veiligheid, efficiency en de schaalbaarheid van het ontwerp. Het Delftse studententeam Delft Hyperloop won de eerste prijs. Het jaar erop nam een tweede team uit Delft deel aan de competitie die ditmaal alleen draaide om de maximale snelheid. Ook dit jaar behoorde de Delftenaren bij de prijswinnaars, dit keer met de tweede plaats. De volgende competitieronde – die weer gericht was op topsnelheid – doorliep het derde Delftse studentteam ook goed, ze voldeden aan alle veiligheidschecks en mochten samen met drie andere teams meedoen aan de recordpoging. Op basis van testresultaten verwachtte het team een topsnelheid van zo’n 600 kilometer per uur te halen. Helaas ging er iets mis en begonnen de remmen al na 90 meter te werken. Daardoor bleef de teller steken op 202 kilometer per uur.

In stedelijk gebieden liggen de buizen ondergronds, in het buitengebied bovengronds. (Beeld: Delft Hyperloop)

Even veilig

Afgelopen studiejaar ging een vierde team van Delft Hyperloop van start. Van de 33 studenten bouwden de meesten een nieuwe pod, waarbij ze het prototype van het jaar daarvoor gebruikten om onderdelen te testen. Daarnaast werkte een klein aantal aan de ontwikkeling van een veiligheidsconcept voor het vervoerssysteem. Melanie Beek, leider van dit veiligheidsteam: “Net als de voorgaande teams richtten we ons niet alleen op een zo’n snel mogelijke pod, maar ook op de kansen van hyperloop als toekomstig vervoerssysteem. Vanuit die invalshoek hebben wij samen met diverse partners uit het bedrijfsleven onderzocht hoe je ervoor kunt zorgen dat de hyperloop in ieder geval even veilig is als andere vervoerssystemen.”

Haar collega Job ter Kuile vult aan: “Om een totaal nieuw vervoerssysteem als hyperloop geaccepteerd te krijgen, is het cruciaal dat de veiligheid ervan al in de ontwikkelfase is geanalyseerd en aangetoond. Dat was tot voor kort nog onvoldoende gedaan en daarom hebben wij het afgelopen jaar gewerkt aan een veiligheidsconcept voor een Europees hyperloopsysteem. Omdat hyperloop wordt gepresenteerd als een duurzaam alternatief voor korte en middellange vliegreizen, hebben we als doelstelling genomen dat een Europees hyperloopsysteem minimaal hetzelfde veiligheidsniveau dient te hebben als vluchten van Europese luchtvaartmaatschappijen in termen van passagiersslachtoffers per gevlogen passagierskilometer.”

Brandveiligheid

Samen met hun teamgenoten hebben Beek en Ter Kuile onder begeleiding van veiligheidskundige Ben van den Horn van Arcadis – die ook coördinator van het Kennisplatform Tunnelveiligheid (KPT) is – naar allerlei veiligheidsaspecten gekeken. Een daarvan is brandveiligheid, een onderwerp dat ook in ‘tunnelland’ veel aandacht vereist. De kans op brand in de buizen van een hyperloopsysteem is gering vanwege de bijna-vacuümtoestand in de buizen. De voor brand noodzakelijke zuurstof ontbreekt hier namelijk grotendeels. Dat geldt niet voor de delen van het systeem waar wel atmosferische druk heerst, zoals in stations, luchtsluizen en evacuatieroutes. Goede branddetectie in combinatie met brandblusinstallaties is in deze ruimten een vereiste om een eventuele brand snel te doven.

De kans op brand in de buizen van een hyperloopsysteem is gering vanwege de bijna-vacuümtoestand in de buizen.

In de capsules vormen brand en rook een serieus risico, zeker omdat ze volledig afgesloten zijn van de omgeving. Om dit risico te beheersen, zijn er diverse preventieve maatregelen bedacht. In ruimtes met passagiers gaat het onder andere om de toepassing van brandvertragende materialen, hoogwaardige rookdetectie en rook- en brandbestrijdende maatregelen zoals een water-mistsysteem. In compartimenten met elektronica en accu’s is het creëren van zuurstofarme situaties een oplossing. Een andere optie betreft de toepassing van een systeem met halon dat ook in de vrachtcompartimenten van vliegtuigen wordt gebruikt. Bij brand kan dit gas in compartimenten zonder passagiers worden geïnjecteerd om het vuur te doven.

Evacuatie

Ter Kuile: “Naast deze maatregelen is het van groot belang dat passagiers bij brand of een ander incident zo snel mogelijk geëvacueerd kunnen worden. Hiervoor hebben we verschillende evacuatieopties onderzocht. De eerste gaat uit van ‘safe havens’, veilige plekken waar passagiers de pod en het hyperloopsysteem kunnen verlaten bij een noodgeval in de pod. Metrosystemen gebruiken voor deze safe havens de stations, omdat die relatief dicht bij elkaar liggen. Aangezien de hyperloop bedoeld is voor vervoer over lange afstanden zijn hier extra safe havens nodig. Een andere optie die we hebben onderzocht, is de zogeheten ‘in-tube-evacuatie’ met nooddeuren in de hyperloopbuis. Deze evacuatievorm is nodig als een pod door een incident geen safe haven of station kan bereiken. Wij gaan ervan uit dat beide opties nodig zijn voor een veilig hyperloopsysteem.”

Beek vult aan: “Beide vormen van evacuatie vergen speciale maatregelen. Immers, in de buizen van hyperloop heerst een zeer lage druk, zodat de pods snel en energie-efficiënt kunnen bewegen. Die lage druk maakt het onmogelijk om de pod te verlaten. Daarom moeten zowel in de safe havens als op de locaties voor in-tube-evacuaties voorzieningen worden aangebracht om tijdelijk atmosferische druk te creëren.”

De eerste competitie vond in 2016 plaats. Bij deze wedstrijd werd de pod beoordeeld op snelheid, veiligheid, efficiency en de schaalbaarheid van het ontwerp. Het Delftse studententeam Delft Hyperloop won de eerste prijs. (Foto: TU Delft)

Veiligheidsbeleving

Het veiligheidsteam onderzocht ook andere onderwerpen, waaronder een veilig communicatiesysteem. De autonome pods die op relatief korte afstand van elkaar met hoge snelheid door de buizen bewegen moeten continu met elkaar, met het controlecentrum en met de buitenwereld communiceren. Hiervoor is een snel, veilig en betrouwbaar communicatiesysteem nodig. Op basis van hun onderzoek raden de studenten een zogeheten light fidelity-systeem (LiFi) aan waarbij data via licht razendsnel worden verzonden. Een ander onderwerp dat ze hebben onderzocht betreft de veiligheidsbeleving van passagiers. Bij een revolutionair vervoerssysteem dat werkt met autonome voertuigen is het van groot belang dat passagiers zich veilig voelen. Dat kan worden bevorderd door ontwerpkeuzen – denk aan zo ruimtelijk en open mogelijke passagierscompartimenten, het gebruik van lichte kleuren en comfortabele ronde vormen, zichtbare veiligheidsvoorzieningen en voorzieningen die reizigers verbinden met de buitenwereld – en door een goede informatievoorziening over de reis en de werking van de hyperloop.

Nieuw record

Terwijl het team van Beek en Ter Kuile onderzoek deed naar de verschillende veiligheidsaspecten, werkten de andere leden van Delft Hyperloop hard aan het schaalmodel van de pod om dit keer een snelheidsrecord neer te zetten. De teleurstelling was dan ook groot toen zij in de loop van het jaar hoorden dat SpaceX de competitie voorlopig heeft uitgesteld. Gelukkig konden de studenten een recordpoging doen op een eigen testbaan in Hilversum met een lengte van 380 meter. Die poging in de buitenlucht bij atmosferische druk werd een succes: in juni bereikten ze een maximale snelheid van 360 kilometer per uur over een traject van 300 meter.

Dit was de Onderbreking Tunnels en veiligheid

Bekijk een ander koffietafelboek: