Die Regelwerke RABT 2006 beziehungsweise 2004/54/EG legen heute die einheitlichen Mindestanforderungen an die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln in Deutschland fest. Wird von diesen Anforderungen in begründeten Fällen abgewichen oder weist ein Tunnel eine besondere Charakteristik auf, so ist durch eine Risikoanalyse aufzuzeigen, dass durch den Einsatz alternativer Maßnahmen ein vergleichbar hohes Sicherheitsniveau gewährleistet werden kann. Um die in den Richtlinien genannte Forderung zu konkretisieren und eine praktische Umsetzung zu ermöglichen, wurde eine quantitative Methodik zur Sicherheitsbewertung von Straßentunneln entwickelt. Als Grundlage für die Herleitung der erforderlichen statistischen Eingangsgrößen wurden im Rahmen einer Unfallanalyse für 80 Tunnel rund 1'000 Unfallprotokolle spezifisch ausgewertet. Mit der Methodik können die Vorgaben für eine einheitliche und vergleichbare Durchführung von Sicherheitsbeurteilungen geschaffen werden. Bei der Entwicklung der Methodik wurden die Erfahrungen aus anderen, vergleichbaren Sicherheitsbereichen herangezogen und die entsprechenden Ansätze auf ihre Tauglichkeit hin für eine Anwendung im vorliegenden Kontext geprüft. Daneben wurden die aktuellen Entwicklungen und methodischen Ansätze zur Umsetzung der Forderungen gemäß Artikel 13 der Richtlinie 2004/54/EG im Ausland analysiert und die entsprechenden Erkenntnisse soweit sinnvoll in die Entwicklung der Methodik einbezogen. Die Methodik basiert in ihren Grundsätzen und dem gewählten Vorgehen auf einem risikoorientierten Ansatz, der er in verschiedenen Ländern zu unterschiedlichsten Sicherheitsfragen bereits erfolgreich angewandt wird. Bei der Erarbeitung der Methodik wurde darauf geachtet, dass der gewählte Ansatz neben der Erarbeitung der wissenschaftlichen Grundlagen im Hinblick auf die künftige Anwendung auch einen engen praxisorientierten Bezug aufweist. Die Methodik gibt aber bewusst nicht zu allen Aspekten "rezeptartige" Vorgaben vor, sondern definiert einen Rahmen, innerhalb dessen die konkrete Anwendung durchzuführen ist. Für das Regelwerk wurden Empfehlungen zum weiteren Vorgehen abgegeben sowie weiterer Forschungsbedarf aufgezeigt, welcher insbesondere die Aspekte der Risikobewertungskriterien sowie der Datengrundlagen betrifft. Um die Suche innerhalb des Berichtes zu erleichtern, wird dieser zusätzlich noch einmal auf der beiliegenden CD angeboten. Sie enthält darüber hinaus die Anlagen und den Bericht in englischer Sprache.
Um das oft komplexe Zusammenwirken von einzelnen betriebstechnischen Einrichtungen zur Detektion von Brandereignissen und Steuerung der Lüftung sowie den übrigen sicherheitstechnischen Systemen überprüfen zu können, werden nach ZTV-ING im Rahmen der Abnahme Funktionsprüfungen gefordert, indem Brände simuliert und die zu prüfenden Größen messtechnisch erfasst werden. Reale Brandversuche in Straßentunnel sind jedoch unter dem Aspekt der Wirtschaftlichkeit und des notwendigen technischen Aufwandes zur Erfassung der interessierenden Branddaten und zum Schutz der betriebstechnischen Einrichtungen sowie des Bauwerkes in der Anzahl der Szenarien wie in der Energiefreisetzung begrenzt. Die unter vertretbarem Aufwand erreichbare Brandleistung beträgt zirka 5 MW. Um dennoch Aussagen über das Verhalten des Systems bei höheren Brandleistungen und unterschiedlichen, realen Randbedingungen (Brandorte, Verkehrsbelegung, Windverhältnisse und so weiter.) zu erhalten, sollten Simulationsrechnungen durchgeführt werden können. Diese erlauben eine sehr flexible Modellierung des Tunnels und die Ermittlung sämtlicher relevanter Größen an beliebigen Punkten im Untersuchungsgebiet. Da die Randbedingungen sehr tunnelspezifisch sein können, sind zur Kalibrierung entsprechender Rechenprogramme Eingangswerte aus standardisierten Brandversuchen hilfreich. Ziel der Untersuchung war es daher, mit Hilfe eines geeigneten Rechenprogramms Anforderungen an einen Brandversuch hinsichtlich der notwendigen Daten zur Funktionsüberprüfung und zur Brandhochrechnung zu definieren. Zur Durchführung der Simulationsrechnungen wurde der "Fire Dynamics Simulator" (FDS) verwendet, der über das National Institute of Standards and Technology als 0pen Source-Rechenprogramm erhältlich ist. Grundlage des Rechenprogramms bilden die Gleichungen für die Massen-, Impuls-, Energie- und Stofferhaltung, die im 3-dimensionalen Raum numerisch gelöst werden und als Ergebnis Geschwindigkeits-, Temperatur- und Konzentrationsfelder bereitstellen. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden verschiedene Versuchsreihen des Memorial-Tunnel-Fire-Ventilation-Test-Program (MTFVTP) zur Verifizierung der Rechenergebnisse herangezogen. Die vergleichende Gegenüberstellung der einen Brand charakterisierenden Größen Geschwindigkeit und Temperatur ergaben eine überwiegend gute Übereinstimmung der Messwerte aus den Brandversuchen mit den Simulationsergebnissen. Basierend auf den Berechnungen zu den Temperatur- und Geschwindigkeitsverteilungen wurden schließlich unter den Aspekten der Funktionsüberprüfung der betriebstechnischen Einrichtungen und der Erfassung von Eingangsgrößen für Simulationsrechnungen Anforderungen zur Versuchsanordnung, Branddauer, Brandgut und Erfassung der relevanten Messgrößen im Längs- und Querschnitt sowie Anforderungen zu Schutzvorkehrungen abgeleitet. Die Untersuchung hat gezeigt, dass die Definition "eines" Standardbrandversuchs nicht zweckmäßig ist, da die Zielsetzungen sich zu sehr unterscheiden. Dagegen konnten konkrete Grundlagen und Empfehlungen zur Festlegung standardisierter Brandversuche für die gemäß RABT und ZTV-ING vorgesehenen Funktionstests erarbeitet werden. Außerdem konnte gezeigt werden, dass das für die Simulationsrechnungen verwendete Programm FDS derzeit ein adäquates Instrument bildet, nicht nur bezüglich der Simulation von Tunnelbränden unter realen Gegebenheiten und der resultierenden Strömungs- und Temperaturverhältnissen sowie Rauchkonzentrationen, sondern auch in Bezug auf die benötigte Rechner- und Speicherkapazität.
