X CONVEGNO S.I.I.V. – CATANIA – 26/28 OTTOBRE 2000

X CONVEGNOX CONVEGNOX CONVEGNOX CONVEGNONAZIONALENAZIONALENAZIONALENAZIONALE

S.I.I.V.S.I.I.V.S.I.I.V.S.I.I.V.

LA SICUREZZA DEI TUNNEL FERROVIARI

Francesco BellaAndrea Benedetto

Riccardo Della BellaDipartimento di Scienze dell’Ingegneria Civile

Università di Roma Tre – Via Corrado Segre 60 – 00146 – Roma – ItalyTel: +39.06.55175059Fax: +39.06.55175034

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LA SICUREZZA DEI TUNNEL FERROVIARI

FRANCESCO BELLA – Dip. di Scienze dell’Ingegneria Civile – Università di Roma TreANDREA BENEDETTO – Dip. di Scienze dell’Ingegneria Civile – Università di Roma TreRICCARDO DELLA BELLA – Dip. Scienze dell’Ingegneria Civile – Università di Roma Tre

SOMMARIOLa progettazione in sicurezza dei nuovi tunnel ferroviari e l’analisi di rischio degliesistenti è questione di sempre maggiore attualità [8], in ragione di alcunicondizionamenti intrinseci connessi particolarmente all’evoluzione delle esigenze dimobilità e trasporto, a motivazioni di tutela ambientale ed alla disponibilità dellemoderne tecnologie di scavo.Infatti lo sviluppo delle linee ad Alta Velocità combinato alla realizzazione di lunghitratti in sotterraneo ed al forte incremento dei flussi, conduce oggi a livelli di rischionon accettabili, in particolare alla luce degli odierni standard assunti a livellointernazionale [9; 2; 6]. Ciò è dovuto alla gravità del rischio piuttosto che allaprobabilità di un evento: infatti, benché spesso le frequenze di accadimento degliincidenti ferroviari in galleria risultino particolarmente basse, le conseguenze possonoessere catastrofiche.Queste considerazioni impongono di assumere prioritariamente tra le variabili diprogetto e di gestione dei tunnel, quelle derivanti da un’oggettiva applicazione delleprocedure di analisi del rischio [3].A tale proposito, anche sulla base metodologica [4;1] ed informativa [7] desunta daprecedenti studi specifici, sono stati analizzati e generalizzati gli scenari delle possibilicondizioni di rischio, attraverso l’articolazione di un complesso albero delle cause edegli eventi. Questo approccio consente di riferire ad alcune cause primarie unasuccessione di possibili eventi concatenati tra loro in cascata ovvero tra loro alternativi,chiarendo univocamente i processi causali nell’ambito di un modello logico di supportodecisionale, utilizzabile sia in fase di gestione che di progettazione.Inoltre l’albero degli eventi fornisce un importante riferimento per l’individuazionedelle cause cui possono conseguire gli effetti più gravi, definendo in tal modo gliobiettivi prioritari per interventi di miglioramento o adeguamento degli standard disicurezza dell’esercizio ferroviario in galleria.Oltre alla valutazione della gravità degli eventi incidentali, l’analisi di rischiopresuppone la stima delle probabilità di accadimento di tali eventi. Con riferimento aquesto aspetto si è rilevata una limitata disponibilità di dati, dovuta anche al limitatoperiodo storico di osservazione. Pertanto, con riferimento ai principali eventi attesi(deragliamento, collisione, incendio), sono state attribuite delle probabilità relative,derivate dall’integrazione e dalla verifica di informazioni bibliografiche internazionali edesunte da banche dati nazionali [5].

Il lavoro mette in evidenza l’importanza strategica dell’analisi del rischio ai fini dellagestione e progettazione delle gallerie ferroviarie, per l’oggettiva individuazione degliinterventi e, conseguentemente, per un più efficace utilizzo delle risorse finanziarie;inoltre propone una metodologia qualitativo-quantitativa finalizzata all’individuazionedei più opportuni sistemi per la riduzione del rischio.

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ABSTRACTPlanning the new railway tunnels and hazard analysing the existing ones is, right now,of utmost actuality [8], because of some conditions such as the mobility and transportevolution needs, the accepted environmental protection standards and the modernbuilding technologies.In fact the development of High Speed Railways combined to the extreme lenght of thenew tunnels and to the significant encreasing of the traffic, causes the overall riskraising to no more acceptable levels, expecially considering the actual internationalstandards [9; 2; 6]. This is induced by the severity of an accident rather than itsprobability: in fact, although the frequency of events occurrence may still be consideredextremely low, the severity can be catastrophic. Then the parameters of the hazardanalysis must be prior taken into consideration as tunnels planning and managementelements [3].The scenarios of the possible risks have been investigated and generalized, developing acomplex causes and events tree, referring to previously proposed methodologies [4; 1]and informations [7].Throught this approach a sequence of “in cascade” or “alternative” events can bereferred to some primary causes; this shows clearly the causal processes in a logicaldecisional support model, that can be useful in planning and management phases.Then the event tree gives the important choice to evaluate the causes of the most severeaccidents, so that the utmost aims for the actions oriented to encrease the safetystandards of the railway tunnels can be easly defined.The hazard analysis needs the evaluation of the probabilities of accidents occurrencetoo. Only few datas are now available, also because of the limited historicalobservations period. Then, the relative probabilities were associated to the mostinteresting events (derailment, collision, fire, etc.), computed integrating and validatingsome international references and national data bases [5].This paper shows the strategic relevance of the hazard analysis for the railway tunnelsplanning and management, in order to select the right action and, consequently, in orderto develop the most efficient politics for the financial resources; then we propose aqualitative-quantitative model to outline the best safety systems for risk reduction.

1. INTRODUZIONEIn questi ultimi anni si sta assistendo, anche nella progettazione e realizzazione delle

linee ferroviarie, ad un sostanziale cambiamento di approccio, rispetto ai criteri che perlungo tempo ne avevano costituito le principali linee guida. Ciò è evidente, ad esempio,dal confronto tra il patrimonio ferroviario esistente e le linee ad Alta Velocità di nuovagenerazione. Le esigenze di mobilità e trasporto, espresse dalle moderne comunità sia inambito nazionale che internazionale, hanno dimostrato la necessità di linee e retiferroviarie ad elevate prestazioni, tali da ridurre i tempi di percorrenza anche dell’ordinedel 50% e proponendosi sempre più frequentemente come elementi concorrenzialisignificativi rispetto al trasporto aereo. La qualità di tali prestazioni ha imposto rigorosivincoli plano-altimetrici per la geometria dei tracciati, introducendo la necessità disoluzioni in sotterraneo. D’altra parte a ciò si è associata una maturata sensibilità inmateria di protezione dell’ambiente che, più di una volta, ha privilegiato la scelta dellagalleria a vantaggio della tutela e della qualità degli ecosistemi. E’ comunque opportunosottolineare che tale soluzione si è talvolta dimostrata inidonea nel bilancio ecologico,sia in relazione ai rischi di interferenza con gli acquiferi, sia in relazione alle

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problematiche di gestione dei materiali di risulta. Il dato che probabilmente di più hainciso su questa tendenza verso un sostanziale incremento delle opere in galleria ècomunque quello della disponibilità di moderne tecnologie di scavo in grado, in alcunicasi, di realizzare in un’unica fase lo scavo ed il rivestimento portante del foro. Ciò haridotto in misura più che sensibile i tempi di realizzazione, aumentando molto leeconomie, sia in termini strettamente finanziari, sia in termini di rischio di cantiere.

Tempi attuali percorr. [min] Tempi percorr. AV [min] ∆∆∆∆T [min] ∆∆∆∆T %TO-MI 90 45 45 50%MI-BO 90 60 30 33%BO-FI 49 30 19 39%FI-RM 98 80 18 18%RM-NA 111 65 46 41%MI-VR 82 47 35 43%VR-VE 84 38 46 55%MI-GE 90 40 50 56%

Tabella 1 – Confronto tra tempi di percorrenza sulla rete attuale e su linee Alta Velocità

La drastica riduzione dei tempi di percorrenza nelle tratte ad Alta Velocità consenteun rilevante aumento dei convogli in transito sulle linee come riportato nella tabella 2.

Numero convogli/day attuali Numero convogli/day AV Diff.TO-MI 16 54 + 38MI-BO 74 126 + 52BO-FI 86 160 + 74FI-RM 79 144 + 65RM-NA 72 102 + 30MI-VR 30 72 + 42VR-VE 22 56 + 34MI-GE 16 52 + 36

Tabella 2 – Confronto tra numero di convogli al giorno attuale e per le linee Alta Velocità

Se a questo dato si associa il sostanziale incremento della lunghezza media dellegallerie (si pensi che sulla rete attuale la percentuale di gallerie più lunghe di 5kmrispetto all’intero sviluppo dei tratti in sotterraneo è dell’ordine del 20%, contro un datosuperiore al 63% nel caso delle nuove linee ad Alta Velocità MI-BO, BO-FI, RM-NA)ben si chiarisce come sia mutato lo scenario del rischio dell’esercizio ferroviario e comei tratti in galleria costituiscano un elemento di emergenza da studiare secondo glioggettivi metodi dell’hazard analysis, in coerenza con gli odierni standard assunti alivello internazionale [9, 2; 6].

Come è ben noto il rischio è espresso dal prodotto della probabilità di un evento perla sua gravità. Dai riferimenti bibliografici e dall’analisi effettuata sui data basedisponibili, emerge che, laddove i livelli di rischio sono elevati, le ragioni sonoimputabili univocamente alla gravità dell’incidente, poiché le frequenze di accadimentodegli incidenti ferroviari in galleria risultano particolarmente basse. D’altra parte, comeè ben noto, tali incidenti si possono manifestare con conseguenze catastrofiche.

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2. GLI STANDARD DI SICUREZZA E LA CURVA DEL RISCHIOLe valutazioni sul rischio connesso all’esercizio ferroviario in galleria, relativo ad

uno specifico evento, devono essere riferite ad un livello di accettabilità che usualmentepossiamo denominare standard di sicurezza. Lo standard di sicurezza, chequantitativamente definiremo a seguire, deriva da un processo decisionale di naturastrettamente politica. Infatti l’espressione del livello di accettabilità di un determinatorischio, sia esso ferroviario o di altra natura, è responsabilità che attiene al decisore cuidemocraticamente è stato delegato il compito di governo di una comunità, è piuttostoonere dei tecnici collaborare per garantire che tale standard sia effettivamenteperseguito.

Benché sia ragionevole ipotizzare una soglia di rischio condivisa da tutte le societàcaratterizzate da un analogo livello di sviluppo tecnologico, infrastrutturale e culturale,ad oggi ancora non è definita, in modo univoco a livello internazionale, tale soglia nelsettore del rischio ferroviario. D’altra parte non mancano le proposte di tecnici che, seda una parte possiedono gli elementi oggettivi per poter articolare proposte ragionevolisul piano dell’applicabilità, dall’altra non hanno la responsabilità politica peristituzionalizzare tali proposte, le quali comunque devono necessariamente esserediscusse in sede internazionale, nell’ambito di un complesso processo di concertazione.

In termini analitici, lo standard di sicurezza può sinteticamente essere espressoattraverso una curva che rappresenta al variare della probabilità di un evento quale sia lasoglia di gravità accettabile per quell’evento. Una recente ed interessante proposta èstata formulata da Diamantidis et al. [3], la quale è rappresentata nel piano probabilità-gravità nella figura 1. In tale esempio la gravità è riferita al numero di vittime perincidente.

Figura 1 – Curva del rischio accettabile proposta da Diamantidis et al. [3]

La curva del rischio accettabile o dello standard di sicurezza, espressa da unarelazione del tipo Rs=Rs(p,G) in cui p è la probabilità e G la gravità, deve essereconfrontata con la curva R=R(p,G) del rischio reale, caratteristico della specifica

1.E-12

1.E-11

1.E-10

1.E-09

1.E-08

1 10 100 1000

numero di vittime

probabilità (per treni km)

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situazione infrastrutturale e d’esercizio. La curva del rischio reale deve essere calcolataattraverso un procedimento oggettivo basato sulle informazioni storiche disponibili(casistica degli incidenti), su studi di rischio (statistiche e valutazioni teoriche) e sullabase di accettabili ipotesi semplificative, necessarie per affrontare quantitativamente unproblema così complesso e altamente non lineare.

A causa della carenza delle basi informative di riferimento spesso il peso delleipotesi semplificative risulta assolutamente non trascurabile. E’ pertanto importantesviluppare tecniche di verifica di tali ipotesi migliorando la qualità e potenziando laquantità delle raccolte dati.

3. L’ANALISI DI RISCHIOL’analisi di rischio ha l’obiettivo di definire analiticamente la curva R=R(p,G).

Pertanto è necessario, sulla base di informazioni storiche, modelli di probabilità eschemi di calcolo, stimare la probabilità e la gravità di ciascun evento nell’ambitodell’universo statistico degli eventi possibili. Nei paragrafi che seguono si discuteràquesto duplice aspetto.

3.1.1. La determinazione della frequenza media di un eventoIl calcolo della probabilità di un evento viene effettuato attraverso due passi:

− la valutazione della frequenza media di accadimento dell’evento,− l’analisi stocastica della frequenza di accadimento.

Infatti la frequenza media di accadimento di un evento, che può essere valutata sullabase delle informazioni storiche disponibili, è una variabile aleatoria e pertanto, inun’analisi di rischio, è necessario associarle un modello di probabilità, come illustratonel seguito.

La frequenza media può essere calcolata elaborando i dati contenuti nei data base. Inparticolare, volendo studiare la dinamica di ciascun tipo di evento è opportunodistinguere le informazioni in relazione alle cause che possono innescare l’eventoincidentale.

Nella tabella 3 si riporta il quadro delle frequenze medie di accadimento calcolatesulla base dei dati forniti dalle Ferrovie dello Stato, relativi agli otto anni dal 1992 al1999 [5]. Si noti che tali dati si riferiscono all’intera rete ferroviaria. Dati relativiesclusivamente agli incidenti in galleria non sono attualmente disponibili in formacompleta e statisticamente significativa. Per risolvere tale grave debolezza si èintrodotta una forte ipotesi semplificativa consistente nel considerare uniforme ladistribuzione degli incidenti ferroviari lungo l’intera rete. Ciò ha consentito di calcolare,una volta esclusi quegli incidenti che non possono per loro natura accadere in galleria,le frequenze degli incidenti nei tratti in sotterraneo, modulando le frequenze mediecalcolate sull’intera rete attraverso un fattore pari al rapporto dello sviluppo dellegallerie rispetto allo sviluppo dell’intera rete.

3.1.2. Il modello di probabilitàIl modello di probabilità diffusamente adottato per caratterizzare l’aleatorietà degli

eventi incidentali è quello di Poisson, che, come è ben noto, rappresenta unadistribuzione discreta di probabilità di un evento, che può o non può verificarsi.Nell’assunto teorico della distribuzione, ogni accadimento risulta indipendente daglialtri e ha la medesima probabilità di verificarsi.

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La distribuzione di Poisson è ad un unico parametro λ e la formulazione analiticadella densità di probabilità è espressa dalla seguente relazione:

!xe)x(p

xλλ−=

Il parametro della distribuzione è calcolato in funzione della frequenza campionariastimata sulla base delle informazioni storiche disponibili.

A titolo di esempio si riportano in figura 2 i due casi relativi all’evento di collisionedovuto a velocità eccessiva e ad errata frenatura. E’ interessante notare la differentestruttura della curva di probabilità per un evento raro e per uno frequente.

Figura 2 – Distribuzioni di Poisson per l’evento di collisione riferito a due cause distinte

Deragliamento Collisione IncendioN°. N°./8 Freq. N°. N°./8 Freq. N°. N°./8 Freq.

Guasto elettrico 1 0.125 3.9E-10 31 3.875 1.2E-08Vetustà reostato 9 1.125 3.5E-09Vetustà contattori 5 0.625 1.9E-09A

ppar

.el

ettr.

Vetustà cavi 4 0.5 1.5E-09Vetustà motori 5 0.625 1.9E-09Vetustà apparato rotabile 30 3.75 1.2E-08 2 0.25 7.7E-10Vetustà organi trasm. 6 0.75 2.3E-09 2 0.25 7.7E-10 5 0.625 1.9E-09

App

ar.

mec

can.

Vetustà freni 5 0.625 1.9E-09 6 0.75 2.3E-09 5 0.625 1.9E-09Vetustà linea aerea 12 1.5 4.6E-09Vetustà pantografi 2 0.25 7.7E-10

App

.te

cn.

Vetustà deviatoi 11 1.375 4.2E-09Vetustà armamento 12 1.5 4.6E-09 1 0.125 3.9E-10Carenza manutenz. vegetaz. 2 0.25 7.7E-10 1 0.125 3.9E-10

CA

USE

INTE

RN

E

Carenza manutenz. galleria 1 0.125 3.9E-10Eventi meteo intensi 7 0.875 2.7E-09 8 1 3.1E-09 5 0.625 1.9E-09EXT.Frana 2 0.25 7.7E-10 3 0.375 1.2E-09Disattenzione 9 1.125 3.5E-09 15 1.875 5.8E-09Errato posizion. deviatoi 32 4 1.2E-08 3 0.375 1.2E-09Velocità eccessiva 6 0.75 2.3E-09 6 0.75 2.3E-09Errata frenatura 9 1.125 3.5E-09 24 3 9.3E-09Er

rore

ines

erci

zio

Mancato rispetto segnale 12 1.5 4.6E-09 20 2.5 7.7E-09Cattiva manut. convoglio 10 1.25 3.9E-09 2 0.25 7.7E-10Cattiva manut. armamento 4 0.5 1.5E-09

Err.i

nm

an.

Presenza di ostacoli linea 4 0.5 1.5E-09 14 1.75 5.4E-09

AZI

ON

E U

MA

NA

Atto vandalico 5 0.625 1.9E-09 9 1.125 3.5E-09 42 5.25 1.6E-08

Tabella 3 – Numero di eventi in 8 anni (N°.) e all’anno (N°./8), frequenza attesa pertreni km (Freq.)

0.00

0.04

0.08

0.12

0.16

0.20

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

densità di probabilità

probabilità cumulata

collisione per velocità eccessiva

evento raro (0,75 event i / anno)

0.00

0.04

0.08

0.12

0.16

0.20

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

densità di probabilità

probabilità cumulata

collisione per errata frenatura

evento frequente (3 eventi / anno)

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3.2. Il modello per la determinazione della gravità di un eventoPer quanto attiene la determinazione della gravità attesa di un evento la letteratura

generalmente fa riferimento al numero di vittime, al numero di feriti o al livello di crisifunzionale che un incidente può determinare. I dati disponibili non sonosufficientemente dettagliati da consentire valutazioni a priori di tali indicatori, è pertantostato necessario introdurre una funzione che potesse esprimere la gravità attesa infunzione di variabili ad essa direttamente correlate. Tali variabili sono facilmenteriferibili al numero di passeggeri presenti sul treno, al tempo che il treno permane insotterraneo (ovvero alla lunghezza della galleria e alla velocità del treno) e all’energiacinetica che in un incidente può essere dissipata.

La relazione proposta è riportata a seguire:

( )2vKvLnG ∆=

in cui n è il numero di passeggeri, L la lunghezza della galleria, v la velocità media eK∆v2 la variazione di energia cinetica.

Tale approccio, pur non essendo significativo in termini assoluti, poiché non fornisceun valore di gravità attesa ma un indicatore ad essa positivamente correlato, èestremamente utile ai fini di un confronto tra eventi differenti o che interessanodifferenti tipologie di treno.

3.3 Le curve del rischioSulla base dei criteri adottati si sono valutate le curve del rischio con riferimento ai

tre eventi considerati: incendio, collisione e deragliamento. Per ciascuno degli eventisono state calcolate le curve del rischio in relazione ad ogni causa contemplata nel database. Allo scopo di confrontare in termini assoluti il ruolo di ciascuna causa, le singolecurve probabilità-gravità sono state pesate utilizzando la frequenza attesa diaccadimento, valutata sulla base delle informazioni storiche. Successivamente,aggregando le curve relative a ciascuna causa, è stata calcolata la curva del rischiodell’evento, che quindi è rappresentativa del rischio connesso all’eventoindipendentemente dalla causa stessa.

In figura 3 si riportano i tre diagrammi relativi a collisione, deragliamento edincendio. Si noti che sull’asse delle ascisse è riportato un indice di gravità calcolatosecondo il modello proposto al paragrafo 3.2, mentre sull’asse delle ordinate è riportatoil valore delle frequenze attese per ciascun evento, scalato secondo il valore dellaprobabilità fornita dal modello di Poisson. Giova sottolineare che questi diagrammi nonsono direttamente e quantitativamente confrontabili con quello di figura 1 per duesostanziali motivi: da una parte la gravità assunta da Diamantidis et al. è espressa innumero di vittime occorse, mentre nel caso in esame (non essendo disponibile unaanaloga informazione e avendo considerato anche eventi che non hanno procuratovittime) è ricondotta ad un indice sintetico, dall’altra Diamantidis et al. considerano soloeventi particolarmente gravi, mentre nel presente studio sono stati esaminati tutti glieventi che hanno dato luogo a malfunzionamenti o crisi seppur di modesta entità.

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Figura 3 – Curve del rischio per, deragliamento, collisione e incendio relative alla trattaRM-FI dell’Alta Velocità

4. LA METODOLOGIA PER LA RIDUZIONE DEL RISCHIOIl confronto della curva di rischio dell’evento (R=ΣRj) con la curva del rischio

accettabile (Rs) permette di verificare il superamento o meno del valore di soglia equindi di valutare la necessità di adottare adeguati provvedimenti per il contenimentodel rischio entro il valore ammissibile.

Tenuto conto che al superamento del valore limite di rischio concorrono molteplicicause elementari, occorre individuare un ordine di priorità di intervento su esse.

1.E-24

1.E-21

1.E-18

1.E-15

1.E-12

1.E-09

1.E-06

0 10 20 30 40 50

Probabilità x Frequenza attesaper treni km

Curva del rischio di deragliamento

Indice G

1.E-24

1.E-21

1.E-18

1.E-15

1.E-12

1.E-09

1.E-06

0 10 20 30 40 50

Probabilità x Frequenza attesaper treni km

Curva del rischio di incendio

Indice G

1.E-24

1.E-21

1.E-18

1.E-15

1.E-12

1.E-09

1.E-06

0 10 20 30 40 50Indice G

Probabilità x Frequenza attesaper treni km

Curva del rischio di collisione

A

B

C

D

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Una prima considerazione sull’opportunità di agire su una causa piuttosto che suun'altra è fornita dall’analisi della struttura della curva rischio totale, attraverso lavalutazione dell’incidenza relativa di ogni causa elementare sul rischio.

In generale a parità di costo d’intervento e nell’ipotesi che i provvedimenti sullecause elementari determinino la stessa riduzione percentuale del rischio elementare,risulta più conveniente l’intervento sulla causa prevalente in quanto ne consegue, intermini assoluti, una maggiore riduzione del valore di rischio totale.

Ciò, tuttavia, deve essere verificato caso per caso, poiché non può escludersi che,date le peculiarità delle cause di rischio e la specificità della infrastruttura oggettod’intervento, risulti più conveniente agire su una causa non prevalente, tenuto ancheconto delle diverse tipologie di interventi funzionali alla riduzione del rischio.

Questi possono essere distinti in attivi, nel caso riducano la frequenza diaccadimento, o in passivi se sono funzionali al contenimento della gravità.

Pertanto una condizione di rischio rappresentata da un punto (A) sulla curva delrischio accettabile (fig 3) può essere ricondotta entro i limiti ammissibili attraverso unariduzione della frequenza (punto B), una riduzione della gravità (punto C) o unariduzione di entrambi i fattori espressivi del rischio (punto D).Per esempio ai fini del contenimento del rischio d’incendio in galleria a seguito didifetto per vetustà dei convogli, potrebbero adottarsi provvedimenti quali la dotazionedi sistemi di spegnimento e di smaltimento dei fumi, la realizzazione di vie di fugaprotette per i passeggeri, la realizzazione di vie di accesso per soccorritori e vigili delfuoco, atti al contenimento della gravità (con riferimento al modello adottato essipossono essere ritenuti equivalenti ad una riduzione della lunghezza della galleria) oprovvedimenti funzionali a rendere meno frequente l’evento quali l’ammodernamentodel parco ferroviario in esercizio sulla linea.

Le considerazioni sopra esposte evidenziano che la curva di rischio si configuracome un utile strumento atto a :- verificare il superamento di valori limiti di accettabilità del rischio;- consentire una valutazione dell’incidenza relativa delle molteplici cause elementari

sul rischio totale e quindi orientare verso un’ipotesi di priorità d’intervento sullestesse.La successiva scelta dei provvedimenti da adottare per il controllo del rischio dovrà

derivare dall’analisi del processo di genesi dell’evento incidentale.La curva del rischio, infatti, non evidenzia tutte le possibili successioni di eventi che,

originati dalle cause elementari, conducono all’evento finale considerato attraversoeventi intermedi.

Essa pertanto, non consente di disegnare una strategia per il controllo del rischioarticolata su più livelli di intervento, ovvero che tenga conto della possibilità di agire,oltre che sulla causa origine, anche sugli eventi intermedi per evitare il manifestarsidell’evento temuto.

L’intervento su un evento intermedio, infatti, seppure non incide sul manifestarsidella causa elementare, riduce la probabilità dello stesso e di quelli che da essoderivano, determinando comunque una riduzione del rischio dell’evento finale temuto.

Lo studio dei rapporti causali di genesi degli eventi incidentali appareparticolarmente utile per consentire la valutazione dell’opportunità di intervento per ilcontrollo del rischio sulla causa elementare o sugli eventi intermedi. La diversa entitàdel risultato atteso per i due tipi di interventi deve, infatti, essere pesata sul diversoimpegno tecnico e finanziario necessario alla loro attuazione.

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4.1 I processi causali di genesi di un evento incidentaleLa ricognizione della letteratura in argomento, nonché la verifica delle banche dati

disponibili, ha posto in evidenza che le molteplici cause elementari di un eventoincidentale possibile in galleria ferroviaria, possono essere riconducibili a tre distintetipologie, in funzione della loro origine interna o esterna al sistema ferroviario oconseguenti all’azione dell’uomo.

Pertanto si sono distinte cause:- interne, comprendenti i malfunzionamenti dovuti a difetti o a carenza di

manutenzione degli impianti;- esterne, riconducibili ad eventi naturali quali per esempio, frane, allagamenti, ecc.- imputabili all’azione dell’uomo, quali errore degli operatori, sabotaggio, ecc.

Analogamente l’analisi relativa alle possibili successioni di eventi chepotenzialmente si possono verificare in galleria ferroviaria, ha evidenziato che gli eventiincidentali gravi, possono essere ricondotti a incendio, collisione e deragliamento.

In particolare l’incendio rappresenta il potenziale effetto finale di un articolatoprocesso di causa-effetto che, originato da cause elementari, può svilupparsi attraversoeventi intermedi, ivi compresi il deragliamento e la collisione, secondo lo schema logicoindicato in figura 4.

Figura 4 – Il processo di genesi degli eventi incidentali

4.2 L'albero degli eventiLa figura 4 sintetizza la logica utilizzata per la definizione dell’albero degli eventi

che, nella sua completa configurazione, pone in evidenza tutte le possibili successioni dieventi che, originati dalla causa elementare, conducono, attraverso percorsi articolati supiù livelli di concatenazione causale, all’evento finale considerato.

Le informazioni riportate negli alberi degli eventi, sono state meglio organizzatenell’albero delle cause, al fine di conseguire, per ognuno dei tre eventi finali considerati,il quadro generale delle molteplici connessioni causali che li generano.

EVENTI FINALI E

J

CAUSE ELEMENTARI C

EVENTI INTERMEDI

CAUSE PRIMARIE

ad una carenza di manutenzione degli impianti.

CAUSE ESTERNE: appartengono a tale categoria tutti gli eventinaturali.

AZIONE UMANA: riguarda le cause direttamente imputabili adun errore da parte dell’uomo.

DEFINIZIONE DELL’ALBERODEGLI EVENTI

DERAGLIAMENTO COLLISIONE INCENDIO

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Figura 5 – La collisione: l’albero delle cause

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A titolo esemplificativo e al solo fine di riferire ad un caso concreto le considerazioniche seguono, si rappresentano due possibili percorsi che conducono all’evento“deragliamento” a partire da una medesima causa elementare.

Figura 6 – Esempio di possibili connessioni causali

L’esempio mette in evidenza che un provvedimento sulla causa elementare, atto aripristinare l’efficienza del convoglio, riduce le probabilità di accadimento di tutti glieventi posti lungo i due percorsi e quindi determina una riduzione notevole del rischiodell’evento temuto. Un intervento su un evento intermedio di uno dei due rami, invece,produce effetti soltanto sul ramo a cui esso appartiene e in particolare solo sugli eventiche da esso derivano.

Da tali considerazioni emerge l’opportunità di intervenire sulla causa elementare,poiché, limitando all’origine la causa del processo di genesi dell’evento incidentale, siconseguono risultati più significativi in termini di riduzione del rischio.

In linea teorica, tuttavia, gli interventi sulla causa elementare non sempre sonotecnicamente possibili (si pensi a come intervenire al fine di ridurre la frequenza delsisma o di eventi meteorologici intensi, responsabili, attraverso eventi intermedi, dieventi incidentali gravi) oppure possono essere particolarmente onerosi.

L’albero degli eventi consente di individuare, in alternativa all’intervento sulla causaelementare, su quali eventi intermedi intervenire per limitare il rischio. Nel caso inesame, per esempio, esso mette in evidenza che risulta possibile intervenire soltantosull’apparato rotabile piuttosto che operare la totale manutenzione del convoglio.

Ovviamente la scelta di intervento ai diversi livelli di concatenazione causale (causaelementare o evento intermedio) deve essere supportata da analisi del tipo costi-benefici, che esulano dal presente studio.

In questa sede si vuole evidenziare soltanto che l’albero degli eventi si configuracome lo strumento ottimale per individuare l’insieme degli eventi intermedi sui qualipotenzialmente agire ai fini del contenimento del rischio imputabile ad una causaelementare.

Esso, inoltre, consente di effettuare valutazioni qualitative in ordine alla priorità diintervento sui molteplici rami. Se si accetta l’ipotesi di indipendenza tra gli eventiintermedi, la probabilità composta dell’evento finale (pi), relativa al ramo (i), risulta parial prodotto delle probabilità elementari (pj) degli eventi posti sul ramo.

pi= Π pjPer esempio con riferimento al caso in esame e nelle ipotesi precedentementerichiamate, la probabilità dell’evento finale valutata sui due rami è:

CARENZA DI MANUTENZIONEDEL CONVOGLIO

MALFUNZIONAMENTO DELL’IMPIANTO FRENANTE

RIDUZIONE DEL GRADO DI SICUREZZA PER INCREMENTO

DELLA VELOCITA’

RIDUZIONE DEL GRADO DI SICUREZZA PER INCREMENTO

DELLA VELOCITA’

CARENZA DI MANUTENZIONEDEL CONVOGLIO

CEDIMENTO STRUTTURALEDELL’APPARATO ROTABILE

DERAGLIAMENTO

X CONVEGNO S.I.I.V. – CATANIA – 26/28 OTTOBRE 2000 13

p1= p cattiva man. convoglio p malfunz. Imp. Fren. p mancato rispetto del limite di velocitàp2= p cattiva man. convoglio p cedimento dell’apparato rotabile

Dall’evidenza della formula risulta che, fatto salvo il caso in cui uno dei fattori risultasignificativamente prevalente rispetto agli altri, la probabilità connessa al ramo 1 (p1)appare infinitesimo di ordine superiore rispetto alla probabilità relativa al ramo 2.E’ quindi evidente l’opportunità di un intervento prioritario su quest’ultimo ramo.

5. CONCLUSIONIIl crescente ricorso nella progettazione e realizzazione delle linee ferroviarie alla

soluzione in sotterraneo e l’incremento dei flussi d’esercizio, incidendo sui fattoriespressivi del rischio (probabilità e gravità degli incidenti), ne alterano gli attuali scenarie impongono la necessità di effettuare corrette valutazioni in ordine ai possibili eventiincidentali in galleria.

Per dare risposta a tale esigenza è fondamentale attivare un efficace monitoraggioche superi gli attuali limiti della base informativa e consenta la costruzione di una bancadati affidabile per l’analisi del rischio.

Appare, inoltre, indispensabile definire un livello di accettabilità del rischioferroviario (Rs) che consenta di formulare le più idonee politiche di intervento inmateria di gestione della sicurezza.

L’analisi del processo di genesi dell’incidente consente la definizione di un articolatoalbero degli eventi che si configura come particolarmente utile ai fini della valutazionedegli interventi possibili ai diversi livelli di concatenazione causale per il controllo delrischio.

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