KR20090116860A - Method for analyzing fire dangerousness of railway tunnel - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for analyzing fire risk of a railway tunnel is provided to analyze the fire risk by predicting the probability of accidents, and comparing the predicted information with a standard value. CONSTITUTION: The past statistical data is inputted(S11). The tunnel information and train information of the analysis object are inputted(S12). The accident occurrence frequency about the tunnel length is predicted(S13). The number of deaths and the probability of accident occurrence over the number of deaths are generated. The FN curves express the probability of accident occurrence over the number of deaths and the number of deaths in a graph(S15). The data range with higher value than the standard FN curve is determined as having higher fire risk(S16).

Description

철도 터널 화재의 위험도 분석 방법{Method for analyzing fire dangerousness of railway tunnel}Method for analyzing fire dangerousness of railway tunnel}

본 발명은 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법으로서, 더욱 상세하게는, 전체 철도 차량의 과거 운행 거리 및 화재 발생의 통계 자료에 근거하여 현재 철도 터널에서의 화재 발생 시나리오를 가정하고, 각 시나리오별로 사망자 수 및 그 발생 확률을 예측한 후 기준치와 비교하여 철도 터널의 화재 위험도를 판별하는 것이다.The present invention is a risk analysis method of a railway tunnel fire, and more specifically, a fire occurrence scenario in a current railway tunnel is assumed based on the historical distance and fire statistics of the entire railway vehicle, and the number of deaths for each scenario is estimated. And after predicting the probability of occurrence and compare with the reference value to determine the fire risk of the railway tunnel.

철도 터널 화재는 일반 화재에 비하여 발생률은 낮으나 과거의 사례를 볼 때 한 번 발생하게 되면 인명 및 재산의 손실이 야기되는 대형 참사로 번질 수 있다. 현재, 국내 철도 터널 화재를 위한 소방방재 설계 기술 수준은 법규 위주 설계가 대부분이다. 법규 위주의 설계는 최소한의 안전을 목적으로 법규의 세부적인 지침과 기술 기준에 의해 유연성 없는 강제적인 규제에 의한 설계로서 안전도가 고려되지 않았다.Railway tunnel fires have a lower incidence than ordinary fires but, in the past, once a fire can result in a catastrophic disaster resulting in loss of life and property. At present, most of the fire protection disaster design technology level for the domestic railway tunnel fire is designed around the law. Legally oriented designs are designed with mandatory regulations without flexibility due to detailed guidelines and technical standards of the law for the purpose of minimum safety, and safety is not considered.

오늘날 철도 터널의 건설은 계속 증가 추세에 있으며, 현대의 철도 운송 시스텝은 철도 차량의 고속화와 철도 터널의 장대화가 진행되고 있다. 이러한 점을 고려해 볼 때 철도터널 화재의 위험성은 증가하고 있다.Today, the construction of railway tunnels continues to increase, and modern rail transportation systems are progressing in speeding up railroad cars and increasing the length of railway tunnels. In view of this, the risk of fire in railway tunnels is increasing.

특히 장대터널의 경우 노선 직선화에 따른 운행거리 감소 및 운행 속도가 증가하는 장점이 있지만, 이에 반해 대피 등의 방재 성능이 감소하게 되고 터널의 장대화로 인하여 터널 시스템은 매우 복잡해지고 많은 요인들이 승객의 생명 안전에 영향을 주게 되므로 이들을 고려한 안전설계가 필요하다. 따라서 위험도 기반의 설계 기법이 요구되고 있으며, 이를 위해서 정량적 위험도 분석이 필요한 실정이다. 또한, 장대터널에서 반드시 설치되어야 하는 구난역에 대한 설계 기술도 국내에 마련되어 있지 않아 이에 대한 설계기술 개발이 필요하다. 하지만, 이러한 화재안전기술이 단계적인 연구개발을 통해 이루어지기보다 외국의 단편적인 기술이나 혹은 관련 기술이 부족한 상태에서 이루어지고 있어 체계적이고 적극적인 연구개발이 필요하다. 더욱이 현재까지도 철도차량의 화재안전수준의 측정과 향상의 정도, 문제점의 평가 등에 대한 부분에 대해서는 특별한 대안이 없는 상황이다.In particular, the long tunnel has the advantage of reducing the operating distance and increasing the speed due to the straightening of the route.However, the disaster prevention performance such as evacuation is reduced, and the tunnel system becomes very complicated due to the lengthening of the tunnel. Because it affects life safety, safety design considering them is necessary. Therefore, a risk-based design technique is required, which requires quantitative risk analysis. In addition, the design technology for the rescue station, which must be installed in the long tunnel, is not provided in Korea, so it is necessary to develop design technology for it. However, these fire safety technologies are implemented in a state where there is a shortage of foreign fragments or related technologies, rather than through phased R & D, so systematic and active R & D is required. Furthermore, there are no special alternatives to the extent to which the measurement and improvement of the fire safety level of railroad cars and the evaluation of problems have been made.

본 발명은 전술한 바와 같은 점에 착안하여 창출된 것으로서, 철도 차량의 화재 분석을 위한 요소 항목을 정량화하여 사용자의 입력 정보부터 가상의 화재 발생 시나리오를 자동 생성하고, 개별 시나리오마다 발생하는 사망자 수 및 발생 확률을 예측하여 철도 터널 화재의 위험도를 분석하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above-mentioned point, and quantifies the factor items for the fire analysis of the railway vehicle to automatically generate a virtual fire occurrence scenario from the user's input information, the number of deaths that occur for each scenario and The aim is to analyze the risk of railway tunnel fires by predicting the probability of occurrence.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법에 따르면, (S11)사용자로부터 전체 철도 차량의 연도별 운행 거리 및 사고 발생 건수를 포함하는 과거 통계 데이터를 입력받고 저장하는 단계; (S12)사용자로부터 분석 대상의 터널 정보와 차량 정보를 입력받아 저장하는 단계; (S13)상기 과거 통계 데이터를 이용하여 단위 운행거리 당 사고 발생 건수(사고발생건수/train km)를 산정한 후 당해 터널 길이에 대한 사고 발생 빈도(MF : Master Frequency)를 예측하는 단계; (S14)상기 사고 발생 빈도를 사고 화재 유형을 정의한 이벤트 트리를 통과하여 미리 정의한 복수개 시나리오로 분기하고, 개별 시나리오(Sn)의 사망자 수(N) 및 상기 사망자 수(N) 이상의 사고 발생 확률(F)을 생성(Sn(F, N))하는 단계; (S15)개별 시나리오의 상기 사망자 수(N) 및 상기 사망자 수(N) 이상의 사고 발생 확률(F)을 그래프로 표현한 시나리오별 FN 커브를 생성하는 단계; 및 (S16)상기 시나리오별 FN 커브와 기준치 FN 커브를 비교하여 상기 시나리오별 FN 커브가 기준치 FN 커브의 데이터 구간보다 높은 값을 갖는 데이터 구 간에 대하여 화재 위험도가 높다고 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the risk analysis method of the railway tunnel fire of the present invention for achieving the above object, (S11) receiving and storing the historical statistical data including the operating distance and the number of accidents by year of the entire railway vehicle from the user step; (S12) receiving and storing the tunnel information and the vehicle information of the analysis target from the user; (S13) estimating an accident occurrence frequency (MF: Master Frequency) for the corresponding tunnel length after calculating the number of accident occurrences (count of accidents / train km) per unit driving distance using the historical statistical data; (S14) branching the frequency of accidents into a plurality of predefined scenarios through an event tree defining an accident fire type, and the number of deaths (N) of individual scenarios (Sn) and the probability of occurrence of an accident more than the number of deaths (N) (F) Generating (Sn (F, N)); (S15) generating a scenario-specific FN curve in which the death number (N) of each scenario and the probability of occurrence of an accident (F) equal to or greater than the death number (N) are graphed; And comparing the scenario-specific FN curve with the reference value FN curve, and diagnosing that the scenario-specific FN curve has a high risk of fire for a data section having a higher value than the data interval of the reference value FN curve. do.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 이벤트 트리는, 상기 터널 정보와 상기 차량 정보를 기반으로 가상의 화재 발생시 발생할 수 있는 복수개의 사고 화재 유형별 시나리오로 분기하는 것으로서, 화재 발생 원인과 상기 화재 발생 원인별로부터 발생되는 사건 이벤트를 계층적 노드로 형성하고, 상기 노드는 사건 이벤트의 발생 확률을 정의한 노드값을 가지며, 트리를 이동하는 동안에 정량화된 상기 노드값에 의하여 개별 시나리오의 사고 발생 확률(f)이 정량적으로 예측 분석되는 것을 특징으로 한다.According to a preferred feature of the present invention, the event tree, based on the tunnel information and the vehicle information to branch into a plurality of scenarios for each type of accident fire that can occur when a virtual fire occurs, from the cause of the fire and the cause of the fire The event event is generated as a hierarchical node, and the node has a node value defining a probability of occurrence of the event event, and the probability of occurrence of an accident f of each scenario is quantitative by the node value quantified while moving the tree. It is characterized by being predicted and analyzed.

나아가, 상기 이벤트 트리는, 상기 사고 발생 빈도(MF)가 배정되는 루트 노드; 상기 루트 노드로부터 분기하며, 탈선-충돌, 탈선, 충돌, 기계적 결함 및 방화를 포함하는 화재 발생 원인 노드; 및 상기 화재 발생 원인 노드로부터 순차적 분기하며, 화재 감지 여부, 진화 여부, 기관사 인지 여부, 안내 방송 여부, 터널내 정지 여부 및 조절 정차 여부를 포함하는 사건 이벤트 노드를 포함하여 상기 루트 노트로부터 최하위 레벨의 사건 이벤트 노드에 도달하여 고유한 복수개 시나리오로 분기하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the event tree may include a root node to which the accident occurrence frequency (MF) is assigned; A fire originating node branching from the root node and including a derailment-collision, a derailment, a collision, a mechanical defect and a fire protection; And an event event node which sequentially branches from the fire occurrence node and includes an event event node including fire detection, fire extinguishing, driver identification, announcement, stop in tunnel, and control stop. Reaching an event event node and branching into a plurality of unique scenarios.

바람직하게, 상기 단계(S14)는, (S141)상기 사고 발생 빈도(MF)가 이벤트 트리상에서 분기하는 과정에서 개별 노드의 노드값을 이용하여 개별 시나리오의 사고 발생 확률(f)을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (S14), (S141) generating the accident occurrence probability (f) of the individual scenario using the node value of the individual node in the process of branching on the event tree (MF) It is characterized by including.

나아가, 상기 단계(S14)는, (S142)개별 시나리오의 개별 차량에 대하여 허용 피난 시간(Aset)과 필요 피난 시간(Rset)의 차이에 의하여 시나리오별, 차량별 생 존판별함수의 PDF(Probability Density Function)(Gpdf : G <= 0(사망), G > 0(생존))를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the step (S14), (S142) for each vehicle in the individual scenarios by the difference between the allowable evacuation time (Aset) and the required evacuation time (Rset), the PDF (Probability Density) of the survival discrimination function for each vehicle Function) (G pdf : G <= 0 (death), G> 0 (survival)).

나아가, 상기 허용 피난 시간(Aset)은, 승객이 대피하는데 허용되는 가용 시간으로서, 온도 80℃ 이상이 되는 시간; 가시도 10m 이하가 되는 시간; 및 프루드 수(Fr) 0.9 이하가 되는 시간 중에서 제일 짧은 시간인 것을 특징으로 한다.Further, the allowable evacuation time (Aset) is the available time allowed for the evacuation of passengers, the time when the temperature is 80 ℃ or more; Time to be 10 m or less in visibility; And the shortest time among the times when the number Fr is 0.9 or less.

더 나아가, 상기 필요 피난 시간(Rset)은, 승객이 대피하는데 요구되는 가용 시간으로서, 화재 발생 후 승객 또는 기관사가 화재를 감지하기까지의 감지 시간; 화재 감지 후 피난 행동을 결정하고 실제 피난 이동을 시작하기 전까지 걸리는 반응 시간; 및 차량을 탈출하여 안전한 대피장소까지 이르는 이동 시간의 총합을 포함하는 시간인 것을 특징으로 한다.Furthermore, the required evacuation time Rset is an available time required for evacuation of the passenger, and includes a detection time after the occurrence of the fire until the passenger or the engine detects the fire; Reaction time after determining the evacuation behavior after the fire detection and before the actual evacuation movement; And it is characterized in that the time including the total of the travel time to escape the vehicle to the safe evacuation site.

바람직하게, 상기 생존판별함수의 PDF(Gpdf)는, 불확실성을 고려하는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 허용 피난 시간(Aset)과 필요 피난 시간(Rset)의 다양한 분포값을 이용(조합)하여 생성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the PDF of the survival discrimination function (G pdf ) is generated by using (combined) various distribution values of the allowable evacuation time (Aset) and the required evacuation time (Rset) using Monte Carlo simulation considering the uncertainty. It features.

나아가, (S143)생존판별함수의 PDF(Gpdf)의 x축 G값에 대하여 Y축 확률값을 누적하는 CDF(Cumulative Density Function) 변환을 거쳐서 시나리오별, 차량별 생존판별함수의 CDF에서 Gcdf =0일 때의 시나리오별, 차량별 사망 확률(D)을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, (S143) G cdf = in the CDF of the survival discrimination function for each scenario and vehicle through a CDF (Cumulative Density Function) transformation that accumulates the Y-axis probability value for the x-axis G value of the PDF of the survival discrimination function (G pdf ). And generating a death probability D for each vehicle and a scenario when 0.

더 나아가, (S144)상기 사망 확률(D)과 대응하는 차량별 승객수를 이용하여 차량별 사망자 수를 구하고, 상기 차량별 사망자 수의 합에 해당하는 개별 시나리 오(Sn)의 사망자 수(N)를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, (S144) the number of deaths for each vehicle is obtained using the number of passengers per vehicle corresponding to the death probability D, and the number of deaths of individual scenarios Sn corresponding to the sum of the number of deaths per vehicle (Sn) And N).

더 나아가, (S145)개별 시나리오(Sn)에 대하여 사망 확률(D)과 사망자 수(N)를 쌍으로 하는 데이터 Sn(f, N)을 사망자 수로 정렬한 후 사망 확률(D)을 누적하여 사망자 수(N) 이상의 사고 발생 확률(F)을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, in the (S145) individual scenario (Sn), data Sn (f, N) paired with the probability of death (D) and the number of deaths (N) is sorted by the number of deaths, and then the death probability (D) is accumulated. And generating a probability (F) of accident occurrence more than the number (N).

본 발명에 따른 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법은, 철도 터널의 화재 위험도를 분석하고자 과거 통계, 철도 정보, 열차 정보, 화재 유형 및 판단 지표 등의 데이터를 정량화하여 당해 터널에서의 화재 유형별 시나리오에 따라서 사망자 수와 사고 발생 확률을 예측하여 화재 위험도를 판정한다.In the risk analysis method of the railway tunnel fire according to the present invention, in order to analyze the fire risk of the railway tunnel, the data such as historical statistics, railway information, train information, fire type and judgment indicators are quantified according to the fire type scenarios in the tunnel. Determine the risk of fire by estimating the number of deaths and the probability of an accident occurring.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예의 구성을 상세하게 살펴본다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings looks at in detail the configuration of a preferred embodiment of the present invention.

<1. 기술 개념><1. Technology concept>

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과거 통계 데이터를 예시한다.1 illustrates historical statistical data in accordance with an embodiment of the present invention.

본 발명에서는 철도 터널 화재의 위험도 분석을 위하여 과거 철도 차량의 연도별 운행 거리 및 사고 발생 건수를 포함하는 과거 통계 데이터를 참조한다. 도 1은 사용자가 텍스트 파일로 과거 통계 데이터를 작성한 경우를 예시한다. 1행은 과거 7년간의 데이터임을 나타낸다. 2행은 개별 연도를 나타낸다. 3행은 해당 연도별 총 주행 거리(train km)를 나타낸다. 4행은 해당 연도별 탑승 승객 인원이다. 5행 은 당해 연도별 사고 발생 건수이다. 6행은 3행의 총 주행 거리를 5행의 사고 발생 건수로 나눈 값으로서 1 train km당 사건 발생 건수를 나타낸다.In the present invention, in order to analyze the risk of a railway tunnel fire, reference is made to historical statistical data including the distance traveled and the number of accidents by year of the past railway vehicles. 1 illustrates a case where a user writes historical statistical data in a text file. Row 1 represents data for the past seven years. Line 2 represents the individual year. Line 3 represents the total train km by year. Line 4 is the number of passengers in the year. Line 5 is the number of accidents by year. Line 6 is the total distance traveled by three lines divided by the number of accidents in five rows, representing the number of incidents per train km.

본 발명에서는 과거 통계 데이터를 이용하여 분석 대상의 당해 터널에 대하여 발생 가능한 사고 건수를 의미하는 사고 발생 빈도(MF : Master Frequency)를 예측할 수 있다. 아래 수학식 1은 사고 발생 빈도(MF)의 수식을 정의한다.In the present invention, it is possible to predict the occurrence frequency (MF: Master Frequency), which means the number of accidents that can occur in the tunnel of the analysis target using the historical statistical data. Equation 1 below defines the expression of the accident occurrence frequency (MF).

사고 발생 빈도(MF)= (사고 발생 건수/총 주행 거리(train km)) X 터널 길이Accident Frequency (MF) = (Number of Accidents / Total Mileage) X Tunnel Length

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 정보와 열차 정보의 데이터를 예시한다.2 illustrates data of tunnel information and train information according to an embodiment of the present invention.

터널 정보는 터널 제원(예 : 터널의 길이, 넓이, 높이), 소방 방재 시설(예 : 화재 감지기, 팬 등), 이동 거리 계산을 위한 터널 설계 정보(예 : 구난역, 피난연락갱, 사갱, 수직갱 등) 등을 포함한다.Tunnel information includes tunnel specifications (e.g. tunnel length, width, height), fire protection facilities (e.g. fire detectors, fans, etc.), and tunnel design information (e.g., rescue stations, evacuation gangs, tunnels) Vertical shafts, etc.);

열차 정보는 총 길이, 개별 차량의 제원, 승객 수 등을 포함한다.Train information includes total length, specifications of individual vehicles, number of passengers, etc.

철도 터널의 화재 위험도 분석에서 화재 크기, 화재 위치, 화재 성장률, 제연 조건, 터널 폭 및 높이, 구난역의 위치, 피난 연락갱의 간격 등은 생존율에 영향을 미치는 것이기에 위험도 분석 결과에 따라서 터널 정보와 열차 정보의 설계 변경이 요구된다.In the fire risk analysis of railway tunnels, the size of fire, fire location, fire growth rate, smoke condition, tunnel width and height, location of rescue station, spacing of evacuation pit, etc. affect the survival rate. A design change of train information is required.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이벤트 트리를 예시한다.3 illustrates an event tree according to one embodiment of the invention.

본 발명에서는 과거 통계 정보, 터널 정보, 열차 정보를 기초로 화재 위험도 를 분석하기 위하여, 먼저 발생 가능한 화재 시나리오를 예측하고 개별 시나리오별로 화재 위험도를 분석한다. 본 발명에서 화재 위험도의 분석은 개별 시나리오마다 사망자 수(N)와 그 사망자 수(N)가 발생할 수 있는 사고 발생 확률(f)을 분석하는 것이다.In the present invention, in order to analyze the fire risk on the basis of historical statistical information, tunnel information, train information, first predict a possible fire scenario and analyze the fire risk for each scenario. In the present invention, the analysis of the fire risk is to analyze the number of deaths (N) and the probability of occurrence of an accident (f) that may occur in each scenario.

본 발명의 이벤트 트리는 과거의 화재 발생 유형 및 확률에 의거하여 발생 가능한 화재 시나리오로 분기한다.The event tree of the present invention branches to possible fire scenarios based on past fire occurrence types and probabilities.

이벤트 트리는 복수개의 노드로 구성되고, 루트 노드(root node)로부터 분기되는 화재 발생 원인 노드와 화재 발생 원인 노드로부터 계층적으로 순차 분기되는 사건 이벤트 노드로 구성된다. 그리고 각각의 개별 노드는 사건 발생 확률을 정의하는 노드값을 가진다. 개별 노드의 노드값은 과거 화재 발생의 유형 및 후속되는 이벤트 사건을 정량적으로 분석하여 확률값으로 미리 정의한 것이다.The event tree is composed of a plurality of nodes, and is composed of a fire occurrence node branched from a root node and an event event node sequentially hierarchically branched from a fire occurrence node. Each individual node has a node value that defines an event probability. Node values of individual nodes are predefined as probability values by quantitatively analyzing past fire occurrences and subsequent event events.

본 발명에서 화재 발생 원인 노드는 탈선-충돌(탈선과 충돌에 의한 화재 발생), 탈선, 충돌, 기계적 결함 및 방화로 구성되어 루트 노드로부터 분기된다. 물론, 개별 화재 발생 원인 노드의 확률값의 총합은 1이 된다. In the present invention, a fire occurrence node is composed of a derailment-collision (fire caused by a collision with a derailment), a derailment, a collision, a mechanical defect and a fire branch, and branches from a root node. Of course, the sum of the probability values of the individual fire originating nodes is 1.

사건 이벤트 노드는 계층적 및 순차적으로 분기되는 화재 감지 여부, 진화 여부, 기관사 인지 여부, 안내 방송 여부, 터널내 정지 여부 및 조절 정차 여부를 포함하는 사건 이벤트 노드로 구성된다. 개별 사건 이벤트에서 발생할 수 있는 모든 확률의 합은 1이다.The event event node is composed of event event nodes including hierarchical and sequential branching of fire detection, extinguishment, driver identification, announcement or not, stop in tunnel, and control stop. The sum of all probabilities that can occur in an individual event event is one.

이벤트 트리에서의 엔드 노드(end node)의 개수는 본 발명의 시나리오 개수를 말하며, 루트 노드로부터 엔드 노드로 분기하는 과정에서 시나리오별로 사고 발 생 확률(Sn(f))이 구해지고 이로부터 사고 발생 건수(Sn(mf))를 예측할 수 있다. 아래 수학식 2는 개별 시나리오의 사고 발생 확률 및 사고 발생 건수의 수식을 정의한다.The number of end nodes in the event tree refers to the number of scenarios of the present invention, and in the process of branching from the root node to the end node, the probability of occurrence of an accident (Sn (f)) is determined for each scenario and the occurrence of an accident is generated from the event tree. The number Sn (mf) can be predicted. Equation 2 below defines the formula of the probability of occurrence and the number of accidents in each scenario.

개별 시나리오 사고 발생 확률(Individual scenario incident probability ( SnSn (f))= 개별 시나리오((f)) = individual scenario ( SnSn ) 경로에 포함된 ) Included in the path furnace 드값들의 곱Product of devalues

개별 시나리오 사고 발생 건수(Individual scenario incidents ( SnSn (mf))= 총 사고발생빈도(MF) X 사고 발생 확률((mf)) = total incident frequency (MF) X probability of incident ( SnSn (f))(f))

(시나리오별 (By scenario SnSn (f)의 총합은 1이고, 시나리오별 The sum of (f) is 1, for each scenario SnSn (mf)의 총합은 MF임.)The sum of (mf) is MF.)

개별 시나리오의 사고 발생 확률(Sn(f))가 구해지면 개별 시나리오의 각 차량마다 사망자 수를 산정한다. 사망자 수의 산정은 생존 판별 함수 G의 확률 분포 함수 PDF(Probability Density Function)를 이용한다. 아래 수학식 3은 생존 판별 함수 G의 확률 분포 함수(Gpdf)를 정의한다.When the probability of accident occurrence (Sn (f)) of each scenario is obtained, the number of deaths is calculated for each vehicle of each scenario. The calculation of the number of deaths uses the probability distribution function PDF (Probability Density Function) of the survival discrimination function G. Equation 3 below defines the probability distribution function G pdf of the survival determination function G.

GG pdfpdf = 허용 피난 시간( = Allowable evacuation time ( AsetAset ) - 필요 피난 시간()-Required evacuation time ( RsetRset ))

AsetAset : Available safety egress time Available safety egress time

RsetRset : Required safety egress time : Required safety egress time

GG pdfpdf <= 0 : 사망,  <= 0: death, GG pdfpdf > 0 : 생존 > 0: Survival

위의 수학식 3에서 허용 피난 시간(Aset)은 승객이 대피하는데 허용되는 가용 시간으로서, 다음의 3가지 값 중에서 가장 적은 값으로 한다.In Equation 3 above, the allowable evacuation time (Aset) is the available time allowed for the passenger to evacuate, which is the lowest of the following three values.

i) 온도가 80℃ 이상이 되는 시간i) the time at which the temperature becomes 80 ° C or higher;

ii)가시도 10m 이하가 되는 시간ii) the time when the visibility is less than 10 m

iii)프루드 수(Fr) 0.9 이하가 되는 시간iii) Time to be Froude 0.9 or less

그리고 필요 피난 시간(Rset)은 승객이 대피하는데 요구되는 가용 시간으로서, 감지 시간(Detection Time) + 반응 시간(Reaction Time) + 이동 시간(Movement Time)을 포함한다.The required evacuation time Rset is an available time required for the passenger to evacuate, and includes a detection time + reaction time + movement time.

감지 시간은 화재 발생 후 승객 또는 기관사가 화재를 감지하기까지의 시간을 말한다. 반응 시간은 화재 감지 후 피난 행동을 결정하고 실제 피난 이동을 시작하기 전까지 걸리는 시간을 말한다. 이동 시간은 차량을 탈출하여 안전한 대피장소까지 이르는 시간을 말한다.The detection time is the time after which a passenger or engineer detects a fire. The reaction time is the time taken after determining the evacuation behavior after the fire detection and before the actual evacuation movement begins. Travel time is the time to escape a vehicle to a safe evacuation site.

예를 들면, 사고 후 화재(Stationary Fire)일 경우의 필요 피난 시간(Rset)은 다음과 같다. 승객 또는 기관사가 화재를 감지하는 것으로 가정하면 감지시간은 로그 정규 분포를 따른다. 승객 또는 기관사가 감지하지 못한 것으로 가정하면 60초에서 180초 사이의 균일 분포를 적용한다. 반응 시간은 화재가 현장에서 소화되었다면 0이다. 현장에서 소화되지 못하고 비상 대피 방송이 나간 경우는 로그 정규 분포(30, 20, 100, 10)을 따른다. 현장에서 소화되지 못하고 비상 대피 방송조차 나가지 않았다면 로그 정규 분포(100, 130, 800, 30)를 따른다. 이동 시간은 승객 이 차량에서 빠져나오는 시간과 차량 출구로부터 안전한 대피 장소까지 이동하는데 걸리는 시간을 합산한 것이다. For example, the required evacuation time (Rset) in the case of a stationary fire is as follows. Assuming a passenger or engineer detects a fire, the detection time follows a lognormal distribution. Assuming no passenger or engineer detects, apply a uniform distribution between 60 and 180 seconds. The reaction time is zero if the fire is extinguished on site. In the event of indigestion and emergency evacuation broadcasts, the lognormal distribution (30, 20, 100, 10) is followed. Follow log normal distributions (100, 130, 800, 30) if not digested on site and not even emergency evacuation broadcast. Travel time is the sum of the time it takes a passenger to leave the vehicle and the time it takes to travel from the vehicle exit to a safe evacuation site.

다른 예로서, 운행 중 화재(Running Fire)일 경우는 전술한 필요 피난 시간(Rset)에 브레이킹 시간(Breaking Time)이 더 합산된다. 브레이킹 시간이 더 추가되는 이유는 전술한 사고 후 화재와는 다르게 화재가 운행 중에 발생하여 기관사가 차량을 멈추는데 까지는 시간이 걸리기 때문이다. 물론, 차량이 터널을 빠져나올 수 있는 경우는 고려 사항에서 제외한다. 즉, 브레이킹 시간은 열차 차량에서 화재가 발생한 것을 인지한 기관사가 운행중인 열차를 멈추는데 까지 걸리는 시간을 말한다. 여기서, 기관사가 화재를 인지한 후 원하는 정차 지점에 정차하지 못하고 바로 열차를 정지하는 경우 일반적인 브레이킹 시간만 고려하고, 원하는 정차 지점에 정차할 수 있는 경우에는 원하는 지점까지 이동하는 시간이 브레이킹 시간에 포함되어야 한다. As another example, in the case of a running fire, a breaking time is further added to the above-described necessary evacuation time Rset. The reason why the braking time is further added is that unlike the fire after the above-mentioned accident, a fire occurs during operation and it takes time for the engineer to stop the vehicle. Of course, the case where the vehicle can exit the tunnel is excluded from consideration. In other words, the braking time refers to the time it takes for the engineer to stop the train running when the train vehicle is aware of a fire. Here, if the engineer stops at the desired stop point immediately after detecting the fire, only the general braking time is taken into account. If the driver can stop at the desired stop point, the braking time is included in the braking time. Should be.

도 4는 수학식 3을 이용하여 개별 시나리오 및 개별 차량에서 얻어진 생존 판별 함수 G의 확률 분포 함수 PDF(Probability Density Function) 그래프를 도시한다.FIG. 4 shows a probability distribution function PDF (Probability Density Function) graph of the survival discrimination function G obtained in individual scenarios and individual vehicles using Equation 3. FIG.

본 발명에서는 수학식 3의 확률 분포 함수를 도출하기 위하여 불확실성을 고려하는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한다. 몬테카를로 시뮬레이션은 허용 피난 시간(Aset)과 필요 피난 시간(Rset)을 구성하는 복수개 인수들의 다양한 분포값을 고려하기 위하여 이 분포값들의 임의의 랜덤 조합을 이용하여 확률 분포 함수(PDF)를 생성한다. X축의 Gpdf값이 0을 초과하는 경우(Gpdf > 0), 허용 피난 시간(Aset)이 남기 때문에 승객은 생존한다.In the present invention, Monte Carlo simulation using uncertainty is used to derive the probability distribution function of Equation 3. Monte Carlo simulation generates a probability distribution function (PDF) using any random combination of these distribution values to take into account the various distribution values of the plurality of factors constituting the allowable evacuation time (Aset) and the required evacuation time (Rset). If the value of G pdf on the X axis exceeds 0 (G pdf > 0), the passenger survives because of the allowable evacuation time (Aset).

도 5는 도 4의 확률 분포 함수(PDF)의 X축 G값에 대하여 Y축 확률값을 누적하여 얻어진 생존 판별 함수 G의 누적 분포 함수(CDF : Cumulative Density Function)를 도시한다.FIG. 5 illustrates a cumulative density function (CDF) of the survival discrimination function G obtained by accumulating the Y-axis probability value with respect to the X-axis G value of the probability distribution function (PDF) of FIG. 4.

이것은 X축 G값 이상일 경우의 Y축 확률값을 누적하여 얻어진다. 그리고 Gcdf =0일 경우의 확률값 D는 개별 시나리오 및 개별 차량에서의 사망 확률을 나타낸다.This is obtained by accumulating the Y-axis probability values when the X-axis G value or more is accumulated. And the probability value D when G cdf = 0 represents the probability of death in individual scenarios and individual vehicles.

이상으로, 개별 시나리오 및 개별 차량에서의 사망 확률이 구해지면 당해 차량의 사망자 수를 아래의 수학식 4를 이용하여 구한다.As described above, when the probability of death in the individual scenario and the individual vehicle is obtained, the number of deaths of the vehicle is calculated using Equation 4 below.

시나리오별 차량별 사망자 수 = Deaths by Vehicle by Scenario = 차량내In-vehicle 승객 수 X 사망 확률(D) Number of Passengers X Probability of Death (D)

시나리오별 사망자 수(Deaths by Scenario ( SnSn (N)) = 시나리오별 차량별 사망자 수의 총합(N)) = total number of deaths per vehicle by scenario

시나리오별 사망자 수 Sn(N)이 구해지면, 전술한 시나리오별 사고 발생 확률(Sn(f))을 이용하여 Sn(f, N)을 생성한다. 그리고 Sn(f, N)을 사망자 수로 정렬시킨 후 사망자 수 N명 이상이 사망할 확률을 정의하기 위하여 Sn(f)를 누적하여 Sn(F)를 생성한다. 이로부터 Sn(F, N)이 생성되고 이것은 예측 FN 커브의 데이터이다.When the number of deaths Sn (N) for each scenario is obtained, Sn (f, N) is generated using the above-described scenario occurrence probability Sn (f). After sorting Sn (f, N) by the number of deaths, Sn (f) is accumulated by generating Sn (f) to define the probability of death of more than N deaths. From this, Sn (F, N) is generated, which is the data of the predictive FN curve.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라서 기준 FN 커브에 대하여 예측 FN 커브 의 데이터를 대비한 경우를 예시한다.6 illustrates a case where data of a predicted FN curve is compared with respect to a reference FN curve according to an embodiment of the present invention.

FN 커브는 사망자 수 N명 이상이 사망하는 사고 발생 확률 F를 정의하는 것으로서, 기준 FN 커브는 각 국가마다 자국 내의 사회적 위험도를 고려하여 발표하는 데이터이다. 여기서, 사회적 위험도는 핵시설, 공장 설비, 운송, 항만, 항공 등 다양한 분야에 대한 사고를 종합적으로 분석한 것이다. 예측 FN 커브와 대비하여 동일 사망자 수에 대하여 예측 커브의 사망 확률이 기준 커브보다 낮을 경우 상대적으로 안전하다고 평가할 수 있다. 따라서, 기준 커브에 비하여 상대적으로 F 값이 높은 구간은 위험 구간으로서 터널의 설계 변경을 통하여 방재 시설 또는 대피 시설 등이 요구된다.The FN curve defines the probability of occurrence of an accident, F, in which at least N deaths occur, and the reference FN curve is data released for each country in consideration of social risks in the country. Here, social risk is a comprehensive analysis of accidents in various fields such as nuclear facilities, factory facilities, transportation, ports, and aviation. Compared to the predicted FN curve, the death rate of the predicted curve is lower than that of the reference curve for the same number of deaths. Therefore, a section with a higher F value than the reference curve is a dangerous section, and a disaster prevention facility or an evacuation facility is required through a tunnel design change.

이하에서는 전술한 본 발명의 기술적 개념을 적용한 위험도 분석 시스템 및 그 위험도 분석 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a risk analysis system to which the above-described technical concept of the present invention and a risk analysis method thereof will be described.

<2. 시스템 구성><2. System Configuration>

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널 화재의 위험도 분석 시스템(1)의 개략적 구성을 도시한다.7 shows a schematic configuration of a risk analysis system 1 of a railway tunnel fire according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 위험도 분석 시스템(1)은 과거 철도 운행시에 발생한 화재 정보를 입력받고 통계 데이터를 저장하는 과거 통계 정보 입력 수단(11), 위험도 분석 대상의 터널 정보를 입력받고 저장하는 분석 대상 정보 입력 수단(12), 과거 통계 정보를 이용하여 분석 대상의 당해 터널에서의 사고 발생 빈도(MF)를 예측하는 사고 발생 빈도 예측 수단(13), 당해 터널에서의 발생 가능한 시나리오를 예측 하고 개별 시나리오에서의 사망자 수 및 그 상기 사망자 수 이상의 사망 확률 Sn(F, N))을 예측하는 시나리오별 사망 예측 수단(14), 예측된 Sn(F, N)을 이용하여 시나리오별 FN 커브를 생성하는 시나리오별 FN 커브 생성 수단(15) 및 기준 FN 커브와 예측한 FN 커브를 비교하여 당해 터널의 위험도를 분석 진단하는 화재 위험 진단 수단(16)을 포함하여 구성된다.The risk analysis system 1 according to the present invention includes historical statistical information input means 11 for receiving fire information generated during past railway operation and storing statistical data, and analysis target information for receiving and storing tunnel information of a risk analysis target. The input means 12, the accident occurrence frequency predicting means 13 for predicting the occurrence frequency (MF) of the analysis target in the tunnel by using the historical statistics information, predicting the possible scenarios in the tunnel and in each scenario Per-scenario-specific death prediction means 14 for predicting the number of deaths and the probability of death Sn (F, N) above the number of deaths per scenario, and for each scenario for generating a scenario-specific FN curve using the predicted Sn (F, N) And a fire risk diagnosis means 16 which analyzes and diagnoses the risk of the tunnel by comparing the FN curve generating means 15 and the reference FN curve with the predicted FN curve.

도 8은 도 7의 시나리오별 사망 예측 수단(14)의 상세 구성을 도시한다.FIG. 8 shows a detailed configuration of the death prediction means 14 for each scenario of FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 시나리오별 사망 예측 수단(14)은 개별 시나리오에서의 사고 발생 확률(Sn(f))을 예측하는 사고 발생 확률 생성 수단(141), 개별 시나리오의 개별 차량마다 생존 판별 함수의 PDF 분포를 생성하는 생존 판별 함수 PDF 생성 수단(142), PDF 분포를 CDF 분포로 변환하여 개별 시나리오의 개별 차량에서의 사망 확률(D)을 생성하는 사망 확률 생성 수단(143), 사망 확률(D)과 개별 차량의 승객 수를 이용하여 개별 시나리오의 사망자 수를 예측하는 사망자 수 생성 수단(144) 및 개별 시나리오의 사망자 수에 대한 사고 발생 확률(Sn(f))을 누적하여 사망자 수 이상의 사고 발생 확률(Sn(F))을 예측하는 사고 발생 확률 생성 수단(145)을 포함하여 구성된다.The scenario-specific death prediction means 14 according to an embodiment of the present invention includes an accident occurrence probability generating means 141 which predicts an accident occurrence probability Sn (f) in each scenario, and survival determination for each vehicle of each scenario. Survival determination function PDF generating means 142 for generating a PDF distribution of the function, death probability generating means 143 for converting the PDF distribution to a CDF distribution and generating a probability of death (D) in the individual vehicles of the individual scenarios, and the probability of death (D) and the number of deaths generating means 144 for predicting the deaths of the individual scenarios using the number of passengers of the individual vehicles and the probability of accident occurrence (Sn (f)) for the deaths of the individual scenarios accumulated by And an accident occurrence probability generating means 145 for predicting the accident occurrence probability Sn (F).

이상의 철도 터널 화재의 위험도 분석 시스템(1)을 구성하는 개별 구성 요소에 대하여 후술하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법을 통하여 그 상세한 기능과 동작을 설명한다.The detailed functions and operations of the individual components constituting the above-mentioned railway tunnel fire risk analysis system 1 will be described through the railway tunnel fire risk analysis method described below.

<3. 방법 구성><3. How to Configure>

본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법은 전술한 시스템(1)의 구축을 통하여 바람직하게 실현될 수 있다. The risk analysis method of the railway tunnel fire according to an embodiment of the present invention may be preferably realized through the construction of the system 1 described above.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법의 개략적 구성을 도시한다.9 shows a schematic configuration of a risk analysis method of a railway tunnel fire according to an embodiment of the present invention.

과거 통계 정보 입력 수단(11)은 분석 대상의 터널에 대한 위험도 분석을 위하여 과거 철도 운행 자료를 입력받아 통계 정보로 저장한다(S11). 과거 철도 운행 자료는 전체 철도 차량의 연도별 운행 거리 및 사고 발생 건수를 포함한다.The historical statistical information input means 11 receives historical railroad operation data and stores it as statistical information for risk analysis on the tunnel of the analysis target (S11). Historical rail service data includes the annual distance traveled and the number of accidents for all rail vehicles.

분석 대상 정보 입력 수단(12)은 위험도 분석 대상의 터널 정보와 열차 정보를 입력받고 저장한다(S12). 터널 정보는 길이, 폭, 높이 등의 제원 정보와 피난 시설 및 방재 시설의 데이터를 포함한다. 열차 정보는 차량 수, 차량의 제원 정보, 차량별 승객 수 등을 포함한다.The analysis target information input unit 12 receives and stores tunnel information and train information of the risk analysis target (S12). Tunnel information includes specifications such as length, width, height, and data of evacuation and disaster prevention facilities. The train information includes the number of vehicles, specifications of the vehicles, the number of passengers per vehicle, and the like.

전술한 도 1 및 도 2에서는 미리 데이터 파일을 작성하여 파일 입력하는 데이터 배치 입력의 예를 도시하였으나, GUI 인터페이스를 이용하여 사용자가 화면 안내에 따라서 입력하는 것도 가능하다. 터널 정보는 위험도 분석 결과에 따라서 위험하다고 판정되는 경우 설계 변경을 통한 안전 설계가 요구된다.1 and 2 described above show an example of a data batch input for creating a data file and inputting a file in advance, but the user may input the screen according to a screen guide using a GUI interface. If the tunnel information is determined to be dangerous according to the result of the risk analysis, safety design through design change is required.

과거 통계 및 분석 대상의 데이터가 모두 입력된 후 사용자가 위험도 분석을 시작하면, 사고 발생 빈도 예측 수단(13)은 수학식 1을 이용하여 과거 데이터로부터 얻어지는 1km 열차 거리(train km)당 사고 발생 건수를 이용하여 터널 길이에서의 사고 발생 빈도(MF)를 구한다(S13). 사고 발생 빈도는 1년 동안의 사고 발생 건수를 예측한 것이다.When the user starts the risk analysis after all the historical statistics and analysis target data are input, the accident occurrence frequency predicting means 13 calculates the number of accident occurrences per 1 km train distance obtained from the historical data using Equation 1 The frequency of occurrence of an accident (MF) in the tunnel length is calculated using S13. The frequency of accidents is an estimate of the number of accidents in one year.

이후에, 시나리오별 사망 예측 수단(13)은 당해 분석 대상의 터널에 대하여 발생 가능한 복수개 화재 시나리오를 예측하고, 개별 시나리오에서의 사망자 수 및 그 사망자 수가 발생하는 사고 발생 확률(Sn(F, N))을 생성한다(S14).Subsequently, the scenario-specific death prediction means 13 predicts a plurality of fire scenarios that may occur for the tunnel of the analysis target, and the number of deaths in each scenario and the probability of occurrence of accidents in which the deaths occur (Sn (F, N)). ) Is generated (S14).

상기 단계(S14)를 상세하게 구분하면, 사고 발생 확률 생성 수단(141)은 이벤트 트리를 방문하여 복수개 시나리오로 분기하고, 수학식 2에서 정의한 개별 시나리오를 구성하는 이벤트 발생 확률이 곱해져 시나리오별 사고 발생 확률(Sn(f))을 예측한다(S141).When the step S14 is classified in detail, the accident occurrence probability generating unit 141 visits the event tree and branches into a plurality of scenarios, and the event occurrence probability constituting the individual scenarios defined in Equation 2 is multiplied to cause accidents for each scenario. The occurrence probability Sn (f) is predicted (S141).

이벤트 트리는 도 3을 참조하여 이미 설명한 바와 같이 과거 화재 유형으로부터 미리 구축된 이진 트리로서, 루트 노드로부터 분기되는 화재 발생 원인 노드(탈선-충돌, 탈선, 충돌, 기계적 결함 및 방화)와 개별 화재 발생 원인 노드로부터 발생되는 화재 이벤트를 순차적으로 정의하는 사건 이벤트 노드(화재 감지 여부, 진화 여부, 기관사 인지 여부, 안내 방송 여부, 터널내 정지 여부 및 조절 정차 여부)로 구성된다. 즉, 도 3의 이벤트 트리에서는 루트 노드로부터 택일적으로 분기 가능한 5개의 화재 발생 원인 노드, 개별 화재 발생 원인 노드로부터 연속적으로 나열되는 총 6개의 사건 이벤트 노드가 존재한다. 일단, 1회의 이벤트 트리의 분기가 이루어지면, 그 후부터는 개별 노드값에 해당하는 확률값이 변동되지 않는 이상 트리를 경유할 필요없이 개별 시나리오의 사고 발생 확률(f)을 저장하고 그 저장 값을 사용하는 것이 가능하다.The event tree is a binary tree pre-built from past fire types, as already described with reference to FIG. 3, which causes fire originating nodes (derailment-collision, derailment, collision, mechanical defects and arson) branching from the root node and individual fire occurrence causes. It consists of event event nodes (fire detection, extinguishment, engine driver, announcement, stop in tunnel and control stop) that sequentially define fire events generated from the node. That is, in the event tree of FIG. 3, there are five fire event nodes that can be branched from the root node, and six event event nodes sequentially arranged from individual fire cause nodes. Once a branch of an event tree is made, thereafter there is no need to go through the tree unless the probability value corresponding to the individual node value changes, and then store the probability of occurrence of the event (f) of the individual scenario and use the stored value. It is possible.

한편, 생존 판별 함수 PDF 생성 수단(142)은 개별 시나리오의 개별 차량에 대하여 수학식 3을 이용하여 생존 판별 함수의 PDF(확률 분포 함수)를 생성한 다(S142). 이 PDF는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 Gpdf를 구성하는 다양한 개별 인자들의 분포값을 조합하여 구해진 확률 분포 함수임을 이미 설명한 바 있다.On the other hand, the survival determination function PDF generating means 142 generates a PDF (probability distribution function) of the survival determination function by using Equation 3 for the individual vehicles of the individual scenarios (S142). This PDF has already been described as a probability distribution function obtained by combining the distribution values of the various individual factors constituting G pdf using Monte Carlo simulation.

Gpdf가 구해진 후, 사망 확률 생성 수단(143)은 Gpdf에 대하여 x축 G값에 대하여 Y축의 확률값을 누적하는 CDF(Cumulative Density Function) 변환을 거쳐서 시나리오별, 차량별 생존판별함수의 CDF에서 Gcdf=0일 때의 시나리오별, 차량별 사망 확률 D를 생성한다(S143). 즉, D는 개별 시나리오의 개별 차량에서 승객들의 사망 확률을 정의한다.After G pdf is obtained, the death probability generating means 143 performs a CDF (Cumulative Density Function) conversion that accumulates the probability values of the Y-axis with respect to the X-axis G value with respect to the G pdf , and then calculates the CDF of the survival discrimination function for each scenario and vehicle. Death probability D for each scenario and vehicle when G cdf = 0 is generated (S143). That is, D defines the probability of death of passengers in individual vehicles in individual scenarios.

사망 확률 D가 구해진 후, 사망자 수 생성 수단(144)은 수학식 4를 이용하여 D를 개별 차량의 승객 수와 곱하여 개별 차량의 사망자 수를 구하고 전체 차량의 사망자 수로 합산하여 개별 시나리오의 사망자 수(Sn(N))를 생성한다(S144).After the probability of death D is obtained, the number of deaths generating means 144 multiplies D by the number of passengers of the individual vehicles using Equation 4 to obtain the number of deaths of the individual vehicles and add the number of deaths of the total vehicles to the number of deaths of the individual scenarios ( Sn (N)) is generated (S144).

Sn(N)이 예측되면, 사고 발생 확률 생성 수단(145)은 개별 시나리오의 사망자 수 N에 대하여 N명 이상이 사망하는 사고 발생 확률을 생성한다(S145). 이를 위하여 단계(S141)의 개별 시나리오의 사고 발생 확률(f)과 단계(S144)의 사망자 수(N)로부터 리스트 Sn(f, N)를 생성하고 사망자 수(N)의 순서로 정렬한 후 사망자 수(N) 이상의 확률을 구하기 위하여 대응하는 사고 발생 확률(f)을 누적하여 Sn(F, N)을 생성한다(S145). 즉, Sn(F, N)은 개별 시나리오에서 사망자 수 N명 이상이 발생하는 사고 발생 확률(F)을 정의한다.If Sn (N) is predicted, the accident occurrence probability generating means 145 generates an accident occurrence probability of death of N or more for the number N of deaths in the individual scenario (S145). To this end, a list Sn (f, N) is generated from the probability of occurrence of an accident (f) of the individual scenario of step S141 and the number of deaths (N) in step S144, and the deaths are arranged in the order of the number of deaths (N). In order to calculate the probability of the number N or more, a corresponding accident occurrence probability f is accumulated to generate Sn (F, N) (S145). That is, Sn (F, N) defines the probability of occurrence of an accident (F) in which more than N deaths occur in individual scenarios.

Sn(F, N)이 구해진 후, 시나리오별 FN 커브 생성 수단(15)은 사망자 수 N과 사망자 수 N명 이상의 사망 확률 F를 그래프로 표현한 시나리오별 FN 커브를 생성 한다(S15).After Sn (F, N) is obtained, the scenario-specific FN curve generating means 15 generates a scenario-specific FN curve in which a death probability N of the number of deaths N and the number of deaths N or more is expressed in a graph (S15).

그리고 화재 위험 진단 수단(16)은 시나리오별 예측 FN 커브와 기준치 FN 커브를 비교하여 예측 FN 커브가 기준치 FN 커브의 데이터 구간보다 높은 값을 갖는 데이터 구간에 대하여 화재 위험도가 높다고 진단한다(S16). 여기서, 위험 구간으로 판정된 개별 시나리오에 대하여 대응하는 터널 정보의 입력 화면을 사용자에게 제시하여 설계 변경을 안내하는 것이 가능하다. 물론, 열차 정보의 설계 변경을 통하여 화재 위험도를 조절하는 것도 가능하다.Then, the fire risk diagnosis means 16 compares the predicted FN curve and the reference value FN curve for each scenario, and diagnoses that the risk of fire is high for the data section in which the predicted FN curve has a higher value than that of the reference value FN curve (S16). Here, it is possible to guide the design change by presenting an input screen of the corresponding tunnel information to the user for the individual scenario determined as the danger section. Of course, it is also possible to adjust the risk of fire by changing the design of the train information.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법의 실시예가 구성된다. 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, an embodiment of the risk analysis method of the railway tunnel fire according to the present invention is configured. Although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention and the claims to be described below by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be construed as limited to.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과거 통계 데이터의 예시도.1 is an exemplary diagram of historical statistical data according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 정보와 열차 정보의 데이터 예시도.2 is a diagram illustrating data of tunnel information and train information according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이벤트 트리의 예시도.3 is an exemplary diagram of an event tree in accordance with one embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생존 판별 함수의 예시도.4 and 5 are exemplary diagrams of a survival determination function according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 FN 커브의 예시도.6 illustrates an FN curve in accordance with an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널 화재의 위험도 분석 시스템의 개략적 구성도.Figure 7 is a schematic diagram of a risk analysis system of a railway tunnel fire according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시나리오별 사망 예측 수단의 개략적 구성도.8 is a schematic diagram of a scenario-specific death prediction means according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법의 개략적 순서도.9 is a schematic flowchart of a risk analysis method of a railway tunnel fire according to an embodiment of the present invention.

Claims (11)

(S11)사용자로부터 전체 철도 차량의 연도별 운행 거리 및 사고 발생 건수를 포함하는 과거 통계 데이터를 입력받고 저장하는 단계;(S11) receiving and storing historical statistical data including a yearly driving distance and the number of accident occurrences of the entire railway vehicle from the user; (S12)사용자로부터 분석 대상의 터널 정보와 차량 정보를 입력받아 저장하는 단계;(S12) receiving and storing the tunnel information and the vehicle information of the analysis target from the user; (S13)상기 과거 통계 데이터를 이용하여 단위 운행거리 당 사고 발생 건수(사고발생건수/train km)를 산정한 후 당해 터널 길이에 대한 사고 발생 빈도(MF : Master Frequency)를 예측하는 단계;(S13) estimating an accident occurrence frequency (MF: Master Frequency) for the corresponding tunnel length after calculating the number of accident occurrences (count of accidents / train km) per unit driving distance using the historical statistical data; (S14)상기 사고 발생 빈도를 사고 화재 유형을 정의한 이벤트 트리를 통과하여 미리 정의한 복수개 시나리오로 분기하고, 개별 시나리오(Sn)의 사망자 수(N) 및 상기 사망자 수(N) 이상의 사고 발생 확률(F)을 생성(Sn(F, N))하는 단계;(S14) branching the frequency of accidents into a plurality of predefined scenarios through an event tree defining an accident fire type, and the number of deaths (N) of individual scenarios (Sn) and the probability of occurrence of an accident more than the number of deaths (N) (F) Generating (Sn (F, N)); (S15)개별 시나리오의 상기 사망자 수(N) 및 상기 사망자 수(N) 이상의 사고 발생 확률(F)을 그래프로 표현한 시나리오별 FN 커브를 생성하는 단계; 및(S15) generating a scenario-specific FN curve in which the death number (N) of each scenario and the probability of occurrence of an accident (F) equal to or greater than the death number (N) are graphed; And (S16)상기 시나리오별 FN 커브와 기준치 FN 커브를 비교하여 상기 시나리오별 FN 커브가 기준치 FN 커브의 데이터 구간보다 높은 값을 갖는 데이터 구간에 대하여 화재 위험도가 높다고 진단하는 단계(S16) comparing the scenario-specific FN curve and the reference value FN curve to diagnose that the risk of fire is high for the data section in which the scenario-specific FN curve has a higher value than that of the reference value FN curve. 를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법.Rail tunnel fire risk analysis method comprising the. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이벤트 트리는,The event tree, 상기 터널 정보와 상기 차량 정보를 기반으로 가상의 화재 발생시 발생할 수 있는 복수개의 사고 화재 유형별 시나리오로 분기하는 것으로서,Branching into a plurality of scenarios for each type of accident fire that may occur when a virtual fire occurs based on the tunnel information and the vehicle information, 화재 발생 원인과 상기 화재 발생 원인별로부터 발생되는 사건 이벤트를 계층적 노드로 형성하고, 상기 노드는 사건 이벤트의 발생 확률을 정의한 노드값을 가지며, 트리를 이동하는 동안에 정량화된 상기 노드값에 의하여 개별 시나리오의 사고 발생 확률(f)이 정량적으로 예측 분석되는 것을 특징으로 하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법.An event event generated from each fire occurrence cause and a fire event are formed into hierarchical nodes, and each node has a node value defining a probability of occurrence of the event event, and is individually determined by the node value quantified while moving the tree. A risk analysis method for a railway tunnel fire, characterized in that the probability of occurrence of an accident in a scenario (f) is quantitatively predicted and analyzed. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 이벤트 트리는,The event tree, 상기 사고 발생 빈도(MF)가 배정되는 루트 노드;A root node to which the accident occurrence frequency (MF) is assigned; 상기 루트 노드로부터 분기하며, 탈선-충돌, 탈선, 충돌, 기계적 결함 및 방화를 포함하는 화재 발생 원인 노드; 및A fire originating node branching from the root node and including a derailment-collision, a derailment, a collision, a mechanical defect and a fire protection; And 상기 화재 발생 원인 노드로부터 순차적 분기하며, 화재 감지 여부, 진화 여부, 기관사 인지 여부, 안내 방송 여부, 터널내 정지 여부 및 조절 정차 여부를 포함하는 사건 이벤트 노드An event event node which sequentially branches from the fire causing node and includes fire detection, fire extinguishing, driver identification, guide broadcasting, stop in tunnel, and control stop. 를 포함하여 상기 루트 노트로부터 최하위 레벨의 사건 이벤트 노드에 도달하여 고유한 복수개 시나리오로 분기하는 것을 특징으로 하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법.And a branching into a plurality of unique scenarios by reaching an event event node of the lowest level from the root note. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계(S14)는,The step (S14), (S141)상기 사고 발생 빈도(MF)가 이벤트 트리상에서 분기하는 과정에서 개별 노드의 노드값을 이용하여 개별 시나리오의 사고 발생 확률(f)을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법.In operation S141, the occurrence frequency f of the railway tunnel fire is generated using the node values of the individual nodes in the process of branching on the event tree. Risk analysis method. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 1 or 4, 상기 단계(S14)는,The step (S14), (S142)개별 시나리오의 개별 차량에 대하여 허용 피난 시간(Aset)과 필요 피난 시간(Rset)의 차이에 의하여 시나리오별, 차량별 생존판별함수의 PDF(Probability Density Function)(Gpdf : G <= 0(사망), G > 0(생존))를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법.(S142) Probability Density Function (PDF) of the survival discrimination function for each scenario and vehicle according to the difference between the allowable evacuation time (Aset) and the required evacuation time (Rset) for each vehicle of the individual scenario (G pdf : G <= 0 (Death), G> 0 (survival)). 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 허용 피난 시간(Aset)은,The allowable evacuation time (Aset), 승객이 대피하는데 허용되는 가용 시간으로서, Available time allowed for passengers to evacuate, 온도 80℃ 이상이 되는 시간;Time to become the temperature of 80 degreeC or more; 가시도 10m 이하가 되는 시간; 및Time to be 10 m or less in visibility; And 프루드 수(Fr) 0.9 이하가 되는 시간Time to become Froude 0.9 or less 중에서 제일 짧은 시간인 것을 특징으로 하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법.The risk analysis method of the railway tunnel fire, characterized in that the shortest time. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 필요 피난 시간(Rset)은,The necessary evacuation time (Rset), 승객이 대피하는데 요구되는 가용 시간으로서, Available time required for evacuation of passengers, 화재 발생 후 승객 또는 기관사가 화재를 감지하기까지의 감지 시간;Detection time after a fire occurs until a passenger or engineer detects a fire; 화재 감지 후 피난 행동을 결정하고 실제 피난 이동을 시작하기 전까지 걸리는 반응 시간; 및Reaction time after determining the evacuation behavior after the fire detection and before the actual evacuation movement; And 차량을 탈출하여 안전한 대피장소까지 이르는 이동 시간Travel time to escape vehicle to safe evacuation site 의 총합을 포함하는 시간인 것을 특징으로 하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법.The risk analysis method of a railway tunnel fire, characterized in that the time including the sum of. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 생존판별함수의 PDF(Gpdf)는,PDF (G pdf ) of the survival discrimination function, 불확실성을 고려하는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 허용 피난 시간(Aset)과 필요 피난 시간(Rset)의 다양한 분포값을 이용(조합)하여 생성하는 것을 특징으로 하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법.A risk analysis method for a railway tunnel fire, which is generated by using (combination) various distribution values of allowable evacuation time (Aset) and required evacuation time (Rset) using Monte Carlo simulation considering uncertainties. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, (S143)생존판별함수의 PDF(Gpdf)의 x축 G값에 대하여 Y축 확률값을 누적하는 CDF(Cumulative Density Function) 변환을 거쳐서 시나리오별, 차량별 생존판별함수의 CDF에서 Gcdf =0일 때의 시나리오별, 차량별 사망 확률(D)을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법.(S143) G cdf = 0 days in the CDF of the survival discrimination function for each scenario and vehicle through the CDF (Cumulative Density Function) transformation that accumulates the Y-axis probability value for the x-axis G value of the PDF of the survival discrimination function (G pdf ). A risk analysis method for a railway tunnel fire, comprising the step of generating a death probability (D) for each vehicle scenario. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, (S144)상기 사망 확률(D)과 대응하는 차량별 승객수를 이용하여 차량별 사망자 수를 구하고, 상기 차량별 사망자 수의 합에 해당하는 개별 시나리오(Sn)의 사망자 수(N)를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법.(S144) calculating the number of deaths for each vehicle by using the number of passengers per vehicle corresponding to the probability of death (D), and obtaining the number of deaths (N) of the individual scenario Sn corresponding to the sum of the number of deaths per vehicle (Sn). Rail tunnel fire risk analysis method comprising the. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, (S145)개별 시나리오(Sn)에 대하여 사망 확률(D)과 사망자 수(N)를 쌍으로 하는 데이터 Sn(f, N)을 사망자 수로 정렬한 후 사망 확률(D)을 누적하여 사망자 수(N) 이상의 사고 발생 확률(F)을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 터널 화재의 위험도 분석 방법.(S145) After sorting data Sn (f, N) paired with the probability of death (D) and the number of deaths (N) for each scenario (Sn) by the number of deaths, accumulating the probability of death (D) and the number of deaths (N). The risk analysis method of the railway tunnel fire, characterized in that it comprises the step of generating a probability (F) of accident occurrence.
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