Risk oriented design of protective highway structures

Abstract

The problem of risk-based design of protective highway structures is considered. It is stated that the accidents involving damage to components of road infrastructure are a natural subject of a quantitative risk analysis. The paper discusses how to apply a risk oriented approach to the design of protective components of road infrastructure. A simulation-based procedure developed for a design of a protective highway structure by means of a multi-attribute selection is suggested. Attention is focused on uncertainties related to both accidental actions, which must be sustained by the protective structure, and behaviour of the structure under these actions. The proposed procedure serves for a comparison of alternative designs of the protective structure. The comparison takes into account epistemic uncertainties in failure-to-protect probabilities related to the alternative designs. It is shown that the multi-attribute selection can be carried out as a simulation-based propagation of the epistemic uncertainties. A loop of such simulation must involve deterministic algorithm of the multi-attribute selection. Repeating this loop a number of times yields relative frequencies of selecting individual alternative designs as the best ones. The optimal alternative design can be chosen as a design with the largest frequency of selection.

Nagrinėjama, kaip projektuoti apsaugines transporto konstrukcijas remiantis rizikos analizės metodais. Laikoma, kad avarijos, galinčios pažeisti kelių infrastruktūros komponentus, yra natūralus rizikos analizės objektas. Straipsnyje nagrinėjama, kaip taikyti rizikos analizės rezultatus apsauginių konstrukcijų komponavimui ir skaičiavimui. Siūloma keleto kriterijų (daugiakriterinės) atrankos procedūra apsauginei transporto konstrukcijai projektuoti remiantis stochastiniu modeliavimu. Dėmesys sutelktas į neapibrėžtumus, susijusius su apsauginę konstrukciją galinčiomis pažeisti avarinėmis apkrovomis ir konstrukcijos reakcija į šias apkrovas. Procedūra tinka keliems projektuojamos apsauginės konstrukcijos variantams lyginti. Parodyta, kaip atlikti kelių kriterijų atranką ir kaip atsižvelgti į episteminius neapibrėžtumus, susijusius su tikimybe, kad apsauginė konstrukcija neįvykdys savo funkcijos. Parodyta, kad kelių kriterijų atranka gali būti atlikta transformuojant (propaguojant) episteminius neapibrėžtumus stochastinio modeliavimo būdu. Tokio modeliavimo ciklas apima deterministinį kelių kriterijų atrankos algoritmą. Daugiakartis šio ciklo atlikimas leidžia skaičiuoti pavienių apsauginės konstrukcijos variantų pasirinkimo dažnius. Optimaliuoju variantu gali būti pripažintas tas, kurio pasirinkimo dažnis yra didžiausias.