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Anlage 4, Teilgutachten 2; Beschreibung DOE-Standard

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Teil-Gutachten 2 / Nr. TPA/03/AS/2320/01-2<br />

Qualitätssichernde Bewertung einer Untersuchung von flugbetrieblichen Auswirkungen<br />

auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 1 von 29<br />

<strong>Anlage</strong> 4: <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong><br />

<strong>Anlage</strong> 4: <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> 1<br />

<strong>Anlage</strong> 4.1: <strong>Beschreibung</strong> des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s 2<br />

<strong>Anlage</strong> 4.1.1: Ermittlung der Absturzwahrscheinlichkeit 5<br />

<strong>Anlage</strong> 4.1.2: Ermittlung der Absturzrate 5<br />

<strong>Anlage</strong> 4.1.3: Ermittlung der Wahrscheinlichkeitsverteilung 7<br />

<strong>Anlage</strong> 4.1.4: Ermittlung der effektiven Einwirkungsfläche 11<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2: Berechnung der Absturzwahrscheinlichkeit im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> 14<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.1: Festlegung der Flugbewegungen 14<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.2: Anzahl „N“ der Flugbewegungen 15<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.3: Festlegung der Verteilung der Wahrscheinlichkeitsdichte f(x,y) 16<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.4: Festlegung der effektiven Trefferfläche 18<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.5: Festlegung der Absturzhäufigkeit eines Flugzeuges pro Flugbewegung 19<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.6: Berechnung der Absturzwahrscheinlichkeit 19<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.7: Berechnung der Absturztreffer-Wahrscheinlichkeit für definierte <strong>Anlage</strong>nbereiche<br />

<strong>Anlage</strong> 4.3: Square-Mile-Zonen im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> 24<br />

<strong>Anlage</strong> 4.3.1: Verteilung f(x,y) für Betriebsrichtung 25R/25L 25<br />

<strong>Anlage</strong> 4.3.2: Verteilung f(x,y) für Betriebsrichtung 07R/07L 27<br />

<strong>Anlage</strong> 4.3.3: Verteilung f(x,y) für Betriebsrichtung 07N 29<br />

TÜV Pfalz <strong>Anlage</strong>n und Betriebstechnik GmbH<br />

Fachabteilung <strong>Anlage</strong>nsicherheit<br />

Stand: 08. Januar 2004 <strong>Anlage</strong> 4_2_<strong>DOE</strong>-Rev-A<br />

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Teil-Gutachten 2 / Nr. TPA/03/AS/2320/01-2<br />

Qualitätssichernde Bewertung einer Untersuchung von flugbetrieblichen Auswirkungen<br />

auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 2 von 29<br />

<strong>Anlage</strong> 4.1: <strong>Beschreibung</strong> des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s<br />

Vorbemerkung:<br />

Die <strong>Beschreibung</strong> des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s erfolgte bereits im Zusammenhang mit Teil-Gutachten 1. Die<br />

wesentlichen Inhalte, mit Ausnahme der Vergleichsberechnungen zum Gutachten des RWTÜV,<br />

werden hier im Sinne des Methodenvergleichs nochmals wiedergegeben.<br />

Der <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>-3014-96 [<strong>DOE</strong>-1996] ist ein analytischer <strong>Standard</strong>, der die Wahrscheinlichkeit<br />

bestimmt, mit dem ein Flugzeug auf ein bestimmtes Gebiet, z.B. eine chemische <strong>Anlage</strong>, abstürzt.<br />

Der <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> verwendet konservative einfache Gleichungen zur Ermittlung der Absturzwahr-<br />

scheinlichkeit. Die Absturzraten pro Flugbewegung sowie die räumlichen Wahrscheinlichkeitsver-<br />

teilungen sind in Tabellen zusammengefasst.<br />

Im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> werden drei Flugphasen unterschieden:<br />

•<br />

•<br />

•<br />

Startphase, inkl. Anrollen und Steigphase.<br />

Flugphase, inkl. dem Übergang vom Steigen in die Flugphase, der Flugphase und dem Über-<br />

gang von der Flugphase in die Sinkphase.<br />

Landephase, inkl. Landeanflug und Ausrollen.<br />

Der <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> definiert sogenannte „guideline values“, d.h. Werte bzgl. Anzahl von Abstürzen pro<br />

Jahr, Anzahl von gefährlichen Stofffreisetzungen pro Jahr etc.. Diese Werte werden mit den nach dem<br />

<strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> ermittelten Werten verglichen. Werden die „guideline values“ überschritten, dann sind<br />

über den <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> hinausgehende Betrachtungen erforderlich. Damit wird deutlich gemacht,<br />

dass bei Überschreiten von zulässigen Risikowerten zunächst eine genauere, weniger konservative<br />

Betrachtung durchzuführen ist.<br />

Im Folgenden sind zwei Kernaussagen aus dem <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> zitiert und vom Gutachter sinngemäß<br />

übersetzt.<br />

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TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 3 von 29<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.1-1: Zitat aus [<strong>DOE</strong>-1996] Accident Analysis for aircraft crash into hazardous<br />

Facilities, October 1996, Seite 6<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.1-2: Zitat aus [<strong>DOE</strong>-1996] Accident Analysis for aircraft crash into hazardous<br />

Facilities, October 1996, Seite 7 (Fortsetzung von Seite 6)<br />

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TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 4 von 29<br />

Der <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> ist ein analytischer <strong>Standard</strong>, mit dem Anspruch eine aktuelle technische überprüf-<br />

bare und in sich konsistente Methode zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe das Risiko für einen<br />

Flugzeugabsturz in eine <strong>Anlage</strong> mit Gefahrstoffen näherungsweise ermittelt werden kann. Der Fokus<br />

der Methode liegt in der Ermittlung des Risikos für die Gesundheit und Sicherheit von Personen<br />

außerhalb der betroffenen <strong>Anlage</strong> sowie der Beschäftigten innerhalb der <strong>Anlage</strong> im Falle einer<br />

Freisetzung der Gefahrenstoffe aus der <strong>Anlage</strong> in Folge eines Flugzeugabsturzes. Somit handelt es<br />

sich beim <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> nicht um einen <strong>Standard</strong> zur Ermittlung der Flugsicherheit, der Sicherheit<br />

von Personen im Flugzeug oder individueller Personen am Boden, welche im Falle eines Absturzes<br />

betroffen sein können. Diese Zielsetzung bildet die Basis für Annahmen, die im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong><br />

getroffen wurden, um bestimmte Konsequenzen (Auswirkungen) innerhalb eines bestimmten<br />

Abstandes vom Freisetzungsort der Gefahrenstoffe aus den Betrachtungen wegzulassen.<br />

Ein weiteres wichtiges Element in der Entwicklung des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s ist, dass der Fokus auf die<br />

Risikoanalyse und weniger auf die Risikoabschätzung gelegt wurde. Dies bedeutet, der <strong>DOE</strong>-<br />

<strong>Standard</strong> soll eine Organisation (Expertenteam etc.) in die Lage versetzen, auf der Basis<br />

ausreichender Informationen eine Entscheidung zu treffen, in wie weit die Freisetzung von<br />

Gefahrstoffen als Folge eines Absturzes ein sicherheitsrelevantes Ereignis darstellt. Mit dem <strong>Standard</strong><br />

wird weiterhin angestrebt, ausreichende Informationen bereitzustellen um die Herkunft des Risikos zu<br />

identifizieren, und welche Aktionen sinnvoll/möglich sind, das Risiko des Eintritts oder die<br />

Auswirkungen nach einem Ereigniseintritt Absturz in die <strong>Anlage</strong> zu minimieren. In vielen Fällen ist es<br />

hierzu nicht erforderlich das Risiko genau zu bestimmen, es ist viel mehr ausreichend zu bestimmen,<br />

ob das Risiko oder die Elemente Häufigkeit des Eintritts und Art der Auswirkungen einen bestimmten<br />

Schwellenwert (z.B. im Vergleich zu anderen akzeptierten Risikowerten) nicht überschreitet.<br />

Diese Aussage kann wie folgt zusammengefasst werden.<br />

Der <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> erhebt nicht den Anspruch eine Methode bereitzustellen mit deren Hilfe das<br />

Einzel- oder Gruppenrisiko für Personen berechnet werden kann, die am Boden durch die Folgen von<br />

Flugzeugabstürzen gefährdet sind. Die Methode zielt auf die Analyse des Risikos, wenn im<br />

Zusammenhang mit einem Flugzeugabsturz Gefahrstoffe freigesetzt werden.<br />

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<strong>Anlage</strong> 4.1.1: Ermittlung der Absturzwahrscheinlichkeit<br />

Die Absturzwahrscheinlichkeit pro Jahr (F) wird im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> bestimmt mit Hilfe einer Gleichung,<br />

die aus vier Faktoren besteht:<br />

1) die Anzahl der Operationen pro Jahr (N),<br />

2) die Absturzrate eines Flugzeuges pro Lande- oder Startoperation (P),<br />

3) die bedingte Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung (f(x,y) pro mile 2 ); Trefferwahrscheinlichkeit,<br />

dass ein Flugzeug in ein Gebiet von einer Quadratmeile stürzt, in der sich die <strong>Anlage</strong> befindet,<br />

und<br />

4) die lagespezifische effektive Fläche in Quadratmeilen (Aeff in mile 2 ); hier geht die geometrische<br />

Größe des Werksgeländes, die Spannweite des Flugzeugs und die Streuung der Flugzeugteile<br />

beim Absturz mit ein.<br />

F N ijk ⋅ Pijk<br />

⋅ f ijk ( x,<br />

y)<br />

⋅ Aeff<br />

, ij<br />

i,<br />

j,<br />

k<br />

= ∑ (Gleichung 1)<br />

Die verschiedenen Indizes werden benötigt für:<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

i: Index für die Flugphase (Start, Flug, Landung)<br />

j: Index für die Flugzeugkategorie (im vorliegenden Gutachten werden nur „Air carrier“<br />

betrachtet)<br />

k: Index für die Flugquelle (verschiedene Start- bzw. Landebahnen)<br />

<strong>Anlage</strong> 4.1.2: Ermittlung der Absturzrate<br />

Die verwendete Datenbasis für die Absturzraten als auch für die örtliche Absturzverteilung bezieht<br />

sich auf Daten der FAA und der NTSB. Insgesamt wurden nach C.Y. Kimura [Kimura-1997] für<br />

„general aviation“ 1.250 Abstürze aus der NTSB „accident database“ berücksichtigt. Auswertungen<br />

von Abstürzen nach 1996 sind in den Tabellendaten nicht vorhanden. Eine Untergliederung der Daten<br />

in Flugzeuge der Kategorie I, II, III und IV (Boeing-Klassen) sowie eine Unterscheidung zwischen Jets<br />

und Turboprops wurde bei den im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> veröffentlichen Daten nicht vorgenommen.<br />

Die Absturzraten werden unterschieden zwischen<br />

Allgemeine Flugbewegungen („General Aviation“),<br />

Kommerzielle Flugbewegungen („Commercial“) und<br />

Militärische Flugbewegungen („Military“).<br />

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Als weiteres Kriterium wird unterschieden zwischen Starts und Landungen.<br />

Für die einzelnen Kategorien werden die folgenden Absturzraten pro Start bzw. pro Landung<br />

angegeben:<br />

AIRCRAFT<br />

(Flugzeugtyp)<br />

Take off<br />

(Starts)<br />

(per takeoff)<br />

(pro Start)<br />

CRASH RATE (P)<br />

(Absturzrate)<br />

Landing<br />

(Landungen)<br />

(per landing)<br />

(pro Landung)<br />

General Aviation<br />

(allgemeiner Flugverkehr)<br />

1. Fixed Wing Single Engine<br />

(Flugzeug mit einem Motor)<br />

1.1E-5 2.0E-5<br />

2. Fixed Wing Multiengine<br />

(Flugzeug mit mehreren Motoren)<br />

9.3E-6 2.3E-5<br />

3. Fixed Wing Turboprop<br />

(Flugzeug mit Turboprop-Antrieb)<br />

3.5E-6 8.3E-6<br />

4. Fixed Wing Turbojet<br />

(Flugzeug mit Jet-Antrieb)<br />

1.4E-6 4.7E-6<br />

Representative Fixed Wing<br />

(<strong>Standard</strong> Flugzeug)<br />

1.1E-5 2.0E-5<br />

Representative Helicopter 1)<br />

(<strong>Standard</strong> Hubschrauber)<br />

2.5E-5 Siehe Fußnote 1<br />

Commercial<br />

(kommerzieller Flugverkehr)<br />

1. Air Carrier<br />

(Verkehrsflugzeuge mit > 30 Sitzen<br />

oder > 3,4 t Ladegewicht (FAA-Def.))<br />

1.9E-7 2.8E-7<br />

2. Air Taxi<br />

Military<br />

(Militärflugzeuge)<br />

1.0E-6 2.3E-6<br />

1. Large Aircraft 2)<br />

(große Militärflugzeuge)<br />

5.7E-7 1.6E-6<br />

2. Small Aircraft 3)<br />

(kleine Militärmaschinen)<br />

1.8E-6 3.3E-6<br />

Tab. <strong>Anlage</strong> 4.1-1: Flugzeugabsturzraten geordnet nach Flugkategorien, Flugzeugarten und Flugphase<br />

(Quelle: [<strong>DOE</strong>-1996], Tabelle B-1)<br />

Für die durchgeführten Berechnungen sind die beiden Gelb hinterlegten Felder relevant.<br />

1)<br />

Hubschrauberabstürze werden auf Basis „Ereignis pro Flug“ bewertet und unter Starts dargestellt.<br />

2)<br />

Große Militärflugzeuge beinhalten Bomber, Fracht- und Tankflugzeuge<br />

3)<br />

Kleine Militärflugzeuge beinhalten Jäger-, Kampf- und Trainingsflugzeuge<br />

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<strong>Anlage</strong> 4.1.3: Ermittlung der Wahrscheinlichkeitsverteilung<br />

Für die Wahrscheinlichkeitsverteilung f(x,y) (bedingte Wahrscheinlichkeitsdichte) der räumlichen<br />

Absturzpositionen wird im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> ein Koordinatensystem verwendet, welches definiert ist<br />

durch die folgenden Kriterien:<br />

•<br />

•<br />

•<br />

Der Koordinatenursprung liegt im Zentrum der Start- bzw. Landebahn.<br />

Die x-Richtung bildet die Mittellinie der Start- bzw. Landebahn, verlängert über den Anfang und<br />

das Ende der Start- bzw. Landebahn hinaus. Die positive x-Richtung liegt in Flugrichtung.<br />

Die y-Achse ist senkrecht zur x-Achse und bildet einen 90 °-Winkel mit der positiven x-Achse im<br />

gegenläufigen Uhrzeigersinn (siehe Abb. <strong>Anlage</strong> 4.1-3)<br />

Start-/Landebahn<br />

+y<br />

Koordinatenursprung<br />

Flugrichtung<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.1-3: Koordinatenkonvention im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>. Quelle: [<strong>DOE</strong>-1996], Fig. B-1<br />

Die Verteilung der Wahrscheinlichkeitsdichten ist aus den aufbereiteten historischen Absturzdaten in<br />

der <strong>DOE</strong>-Veröffentlichung [<strong>DOE</strong>-1996] in Tabellenformat dokumentiert. Die Zahlen in den Tabellen<br />

geben die bedingte Wahrscheinlichkeit dafür an, dass ein Flugzeug wenn es abstürzt auf dieser<br />

Fläche von 1 Quadratmeile abstürzt. Die Datenfelder repräsentieren jeweils Felder in x- und y-<br />

Richtung mit einer Ausdehnung von jeweils 1 Meile in jeder Richtung.<br />

Für kommerzielle Flugbewegungen sind die Daten in Tabelle B2 und B3 in der <strong>DOE</strong>-Veröffentlichung<br />

[<strong>DOE</strong>-1996] für „Air carriers“ und „Air Taxis“ enthalten.<br />

In weiteren Tabellen sind im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> die Daten für den allgemeinen Flugverkehr, welche alle<br />

„Festflügler“ abdeckt, und für Militärflüge (vgl. Tab. <strong>Anlage</strong> 4.1-1) dargestellt.<br />

Die Wahrscheinlichkeitsverteilungen für kommerzielle Flugbewegungen sind symmetrisch um die x-<br />

Achse, d.h. f(x,y) = f(x,-y). Dies spiegelt die Auswertung der historischen Absturzdaten wieder, nach<br />

denen die meisten Absturzpositionen entlang der Einfluglinie stattfinden, die im Endanflug mit der<br />

Mittellinie der Start-/Landebahn identisch ist.<br />

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x,<br />

y -16,-15 -15,-14 -14,-13 -13,-12 -12,-11 -11,-10 -10,-9 -9,-8 -8,-7 -7,-6 -6,-5 -5,-4 -4,-3 -3,-2 -2,-1 -1,0 0,1<br />

5,6 1,2E-05 1,2E-05<br />

4,5 1,0E-05 1,4E-05 1,9E-05 2,1E-05 2,1E-05 1,6E-05<br />

3,4 1,4E-05 2,2E-05 3,1E-05 4,0E-05 4,6E-05 4,4E-05 3,4E-05 2,0E-05<br />

2,3 1,2E-05 2,0E-05 3,4E-05 5,4E-05 7,9E-05 1,1E-04 1,3E-04 1,3E-04 1,1E-04 7,1E-05 3,3E-05<br />

1,2 1,6E-05 3,1E-05 5,6E-05 1,0E-04 1,7E-04 2,8E-04 4,2E-04 5,8E-04 7,1E-04 7,5E-04 6,5E-04 4,3E-04 1,9E-04 5,1E-05<br />

0,1 1,4E-05 2,9E-05 5,9E-05 1,2E-04 2,5E-04 5,0E-04 1,0E-03 2,1E-03 4,3E-03 8,6E-03 1,7E-02 3,4E-02 6,3E-02 1,1E-01 1,5E-01 9,9E-02 6,9E-03<br />

-1,0 1,4E-05 2,9E-05 5,9E-05 1,2E-04 2,5E-04 5,0E-04 1,0E-03 2,1E-03 4,3E-03 8,6E-03 1,7E-02 3,4E-02 6,3E-02 1,1E-01 1,5E-01 9,9E-02 6,9E-03<br />

-2,-1 1,6E-05 3,1E-05 5,6E-05 1,0E-04 1,7E-04 2,8E-04 4,2E-04 5,8E-04 7,1E-04 7,5E-04 6,5E-04 4,3E-04 1,9E-04 5,1E-05<br />

-3,-2 1,2E-05 2,0E-05 3,4E-05 5,4E-05 7,9E-05 1,1E-04 1,3E-04 1,3E-04 1,1E-04 7,1E-05 3,3E-05<br />

-4,-3 1,4E-05 2,2E-05 3,1E-05 4,0E-05 4,6E-05 4,4E-05 3,4E-05 2,0E-05<br />

-5,-4 1,0E-05 1,4E-05 1,9E-05 2,1E-05 2,1E-05 1,6E-05<br />

-6,-5 1,2E-05 1,2E-05<br />

Tab. <strong>Anlage</strong> 4.1-2: Bedingte Absturz-Wahrscheinlichkeitsverteilung für kommerziellen Flugverkehr<br />

für die Landung (Crash location conditional probability f(x,y) for<br />

commercial aircraft landing). Quelle: [<strong>DOE</strong>-1996], Tabelle B-3<br />

x,<br />

y -1,0 0,1 1,2 2,3 3,4 4,5 5,6 6,7 7,8 8,9 9,10 10,11 11,12<br />

13,14 1,1E-05 1,1E-05<br />

12,13 1,0E-05 1,4E-05 1,3E-05 1,0E-05<br />

11,12 1,4E-05 1,7E-05 1,6E-05 1,2E-05<br />

10,11 1,1E-05 1,9E-05 2,2E-05 1,9E-05 1,4E-05<br />

9,10 1,7E-05 2,6E-05 2,8E-05 2,4E-05 1,6E-05<br />

8,9 1,1E-05 2,6E-05 3,7E-05 3,7E-05 2,9E-05 1,9E-05 1,1E-05<br />

7,8 2,0E-05 4,0E-05 5,3E-05 5,0E-05 3,7E-05 2,3E-05 1,3E-05<br />

6,7 1,1E-05 3,7E-05 6,6E-05 7,8E-05 6,8E-05 4,8E-05 2,9E-05 1,6E-05<br />

5,6 2,6E-05 7,3E-05 1,1E-04 1,2E-04 9,6E-05 6,3E-05 3,6E-05 1,9E-05<br />

4,5 1,1E-05 6,8E-05 1,6E-04 2,1E-04 1,9E-04 1,4E-04 8,6E-05 4,7E-05 2,4E-05 1,1E-05<br />

3,4 4,5E-05 2,0E-04 3,7E-04 4,1E-04 3,3E-04 2,2E-04 1,2E-04 6,4E-05 3,1E-05 1,4E-05<br />

2,3 2,3E-04 7,3E-04 1,0E-03 9,2E-04 6,4E-04 3,7E-04 1,9E-04 9,2E-05 4,2E-05 1,9E-05<br />

1,2 1,0E-04 1,8E-03 3,9E-03 3,8E-03 2,6E-03 1,5E-03 7,5E-04 3,5E-04 1,5E-05 6,5E-05 2,8E-05 1,2E-05<br />

0,1 2,6E-02 1,8E-01 1,5E-01 7,1E-02 2,8E-02 1,1E-02 3,9E-03 1,5E-03 5,5E-05 2,1E-04 8,0E-05 3,1E-05 1,2E-05<br />

-1,0 2,6E-02 1,8E-01 1,5E-01 7,1E-02 2,8E-02 1,1E-02 3,9E-03 1,5E-03 5,5E-05 2,1E-04 8,0E-05 3,1E-05 1,2E-05<br />

-2,-1 1,0E-04 1,8E-03 3,9E-03 3,8E-03 2,6E-03 1,5E-03 7,5E-04 3,5E-04 1,5E-05 6,5E-05 2,8E-05 1,2E-05<br />

-3,-2 2,3E-04 7,3E-04 1,0E-03 9,2E-04 6,4E-04 3,7E-04 1,9E-04 9,2E-05 4,2E-05 1,9E-05<br />

-4,-3 4,5E-05 2,0E-04 3,7E-04 4,1E-04 3,3E-04 2,2E-04 1,2E-04 6,4E-05 3,1E-05 1,4E-05<br />

-5,-4 1,1E-05 6,8E-05 1,6E-04 2,1E-04 1,9E-04 1,4E-04 8,6E-05 4,7E-05 2,4E-05 1,1E-05<br />

-6,-5 2,6E-05 7,3E-05 1,1E-04 1,2E-04 9,6E-05 6,3E-05 3,6E-05 1,9E-05<br />

-7,-6 1,1E-05 3,7E-05 6,6E-05 7,8E-05 6,8E-05 4,8E-05 2,9E-05 1,6E-05<br />

-8,-7 2,0E-05 4,0E-05 5,3E-05 5,0E-05 3,7E-05 2,3E-05 1,3E-05<br />

-9,-8 1,1E-05 2,6E-05 3,7E-05 3,7E-05 2,9E-05 1,9E-05 1,1E-05<br />

-10,-9 1,7E-05 2,6E-05 2,8E-05 2,4E-05 1,6E-05<br />

-11,-10 1,1E-05 1,9E-05 2,2E-05 1,9E-05 1,4E-05<br />

-12,-11 1,4E-05 1,7E-05 1,6E-05 1,2E-05<br />

-13,-12 1,0E-05 1,4E-05 1,3E-05 1,0E-05<br />

-14,-13 1,1E-05 1,1E-05<br />

Tab. <strong>Anlage</strong> 4.1-3: Bedingte Absturz-Wahrscheinlichkeitsverteilung für kommerziellen Flugverkehr<br />

für den Start (Crash location conditional probability f(x,y) for<br />

commercial aircraft take off). Quelle: [<strong>DOE</strong>-1996], Tabelle B-2<br />

Für Landungen erstreckt sich die Verteilung, bezogen auf den Mittelpunkt der Bahn, 16 Meilen in der<br />

Längsachse und maximal ± 6 Meilen in der Querachse. Für Starts liegt die Verteilung 12 Meilen in<br />

der Längsachse und ± 14 Meilen in der Querachse.<br />

Für die nicht mit Zahlen belegten Felder wird der Wert „0“ angesetzt. Der Vergleich der Verteilungen<br />

zwischen Landung und Start zeigt, dass die Verteilung der Abstürze bei der Landung enger um die<br />

Anfluggrundlinie liegt als dies beim Start der Fall ist.<br />

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Stand: 08. Januar 2004 <strong>Anlage</strong> 4_2_<strong>DOE</strong>-Rev-A


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Qualitätssichernde Bewertung einer Untersuchung von flugbetrieblichen Auswirkungen<br />

auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 9 von 29<br />

Wahrscheinlichkeitsdichte f(x,y)/mile 2<br />

0,18<br />

0,16<br />

0,14<br />

0,12<br />

0,10<br />

0,08<br />

0,06<br />

0,04<br />

0,02<br />

0,00<br />

-0,02<br />

-0,04<br />

0<br />

Absturzverteilung für die Startphase nach <strong>DOE</strong><br />

2<br />

4<br />

6<br />

Länge in Meilen<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.1-4: Absturzverteilung für die Startphase<br />

8<br />

10<br />

12<br />

10<br />

5<br />

0<br />

-5<br />

-10<br />

Breite in Meilen<br />

Startrichtung<br />

Da bei der Auswertung der Absturzdaten im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> keine Unterscheidung zwischen ver-<br />

schiedenen Typen von Flugplätzen sowie Abflugsituationen gemacht wurde, sind die Verteilungen<br />

auch nicht auf Abflugrouten spezifiziert. Es wurde bei der Ermittlung der Wahrscheinlichkeitsdichten<br />

unterstellt, dass der Einfluss verschiedener Abflugrouten auf die Verteilung durch die Auswertung<br />

über viele Absturzdaten implizit in den Daten berücksichtigt ist.<br />

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Stand: 08. Januar 2004 <strong>Anlage</strong> 4_2_<strong>DOE</strong>-Rev-A


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Qualitätssichernde Bewertung einer Untersuchung von flugbetrieblichen Auswirkungen<br />

auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 10 von 29<br />

Wahrscheinlichkeitsdichte f(x,y)/mile 2<br />

0,16<br />

0,14<br />

0,12<br />

0,10<br />

0,08<br />

0,06<br />

0,04<br />

0,02<br />

0,00<br />

-0,02<br />

-0,04 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0<br />

Länge in Meilen<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.1-5: Absturzverteilung für die Landephase<br />

Breite in Meilen<br />

0<br />

-2<br />

-4<br />

-6<br />

246<br />

Landerichtung<br />

Die mittlere Absturzrate N P f(x,y) für Flugbewegungen außerhalb dem Flughafenbereich wird in dem<br />

<strong>DOE</strong>-Bericht [<strong>DOE</strong>-1996] für die einzelnen Flugbewegungen wie folgt angegeben:<br />

Flugverkehr<br />

Air Carrier 2.10 -6<br />

Air Taxi 8.10 -6<br />

Large Military 7.10 -7<br />

Small Military 6.10 -6<br />

Allgemeiner Flugverkehr 3.10 -3<br />

Absturzrate pro Squaremile und Jahr<br />

Maximum Mittelwert Minimum<br />

4.10 -7<br />

1.10 -6<br />

2.10 -7<br />

4.10 -6<br />

2.10 -4<br />

7.10 -8<br />

4.10 -7<br />

6.10 -8<br />

4.10 -8<br />

1.10 -7<br />

Tab. <strong>Anlage</strong> 4.1-4: Mittlere Absturzrate N P f(x,y) für Flugbewegungen außerhalb des<br />

Flughafenbereichs. Quelle: [<strong>DOE</strong>-1996], Tabelle B-14, B-15<br />

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Qualitätssichernde Bewertung einer Untersuchung von flugbetrieblichen Auswirkungen<br />

auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 11 von 29<br />

<strong>Anlage</strong> 4.1.4: Ermittlung der effektiven Einwirkungsfläche<br />

Die effektive Trefferfläche stellt die Fläche dar, die eine <strong>Anlage</strong> dem anfliegenden Flugzeug bietet und<br />

die bei einem Flugzeugabsturz Schäden erleiden kann. Dies kann durch einen direkten Einschlag<br />

eines Flugzeuges, oder beim Rutschen des Flugzeuges in die <strong>Anlage</strong>, oder durch Trümmerflug nach<br />

einem Flugzeugabsturz geschehen.<br />

Die effektive Fläche besteht aus 2 Teilen: Af Einflugfläche (effective fly-in Area), As beschädigte<br />

Fläche (skid Area)<br />

A = A +<br />

A f<br />

A s<br />

eff<br />

=<br />

f<br />

A<br />

s<br />

2 ⋅ L ⋅W<br />

⋅WS<br />

( WS + R)<br />

⋅ H cotφ<br />

+<br />

+ L ⋅W<br />

(Gleichung 2)<br />

R<br />

= ( WS + R)<br />

⋅ S<br />

Die Einflugfläche setzt sich zusammen aus der Trefferfläche bei <strong>Anlage</strong>nhöhe „Null“ und der<br />

„Schattenfläche“, die durch ein Einflughöhe, den Einflugwinkel und die Höhe der <strong>Anlage</strong> bestimmt<br />

wird.<br />

Im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> wird konservativ angenommen, dass das Flugzeug senkrecht auf die Diagonale der<br />

als Rechteck angenommen <strong>Anlage</strong>ngrundfläche (siehe Abb. <strong>Anlage</strong> 4.1-6) trifft (d.h. die größt mög-<br />

liche Trefferfläche). Effekte wie „gehärtete“ Konstruktionen, die das Rutschen des Flugzeuges oder<br />

die Verteilung von Trümmern behindern, werden in diesem Ansatz nicht berücksichtigt.<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.1-6: Berechnung der effektiven Trefferfläche. Quelle: [<strong>DOE</strong>-1996], Fig. B-3<br />

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auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 12 von 29<br />

Die effektive Fläche ist abhängig von folgenden Faktoren:<br />

Af = effektive Einflugfläche<br />

As = effektive beschädigte Fläche<br />

WS = Spannweite des Flugzeugs (siehe Tabelle B-16, [<strong>DOE</strong>-1996])<br />

R = Länge der Diagonale = (L 2 + W 2 ) 0,5<br />

H = Höhe der <strong>Anlage</strong><br />

cotφ = Durchschnitt des Cotangens vom Flugzeugabsturzwinkel (siehe Tabelle B-17, <strong>DOE</strong>-<br />

<strong>Standard</strong>-3014-96)<br />

L = Länge der <strong>Anlage</strong><br />

W = Breite der <strong>Anlage</strong><br />

S = Streuung der Flugzeugteile (siehe Tabelle B-18, [<strong>DOE</strong>-1996])<br />

Wie aus Gleichung (2) deutlich wird, ergibt sich die minimale Trefferfläche nach dem <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong><br />

für den Fall „<strong>Anlage</strong>ngröße = 0“ aus dem Produkt der Spannweite „WS“ und der Streulänge „S“.<br />

Im Folgenden ist die Kernaussage aus dem <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> zitiert und sinngemäß vom Gutachter<br />

übersetzt.<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.1-7: Zitat aus [<strong>DOE</strong>-1996] Accident Analysis for aircraft crash into hazardous<br />

Facilities, October 1996, Seite B-29<br />

Für die Berechnung der effektiven Fläche muss der Analyst vertraut sein mit den „kritischen<br />

Bereichen“ einer <strong>Anlage</strong>. Kritische Bereiche sind Orte innerhalb einer <strong>Anlage</strong>, welche Gefahrstoffe<br />

enthalten und/oder Bereiche, die im Falle eines Treffers einen Domino-Effekt auslösen können (z.B.<br />

durch Feuer, Zusammenbruch von Einrichtungen und/oder Explosionen), welcher sich auf Bereiche<br />

mit Gefahrstoffen ausdehnen kann.<br />

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auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 13 von 29<br />

Dieses Wissen über die „kritischen Bereiche“ ist wichtig, um ein unnötig konservatives Vorgehen zu<br />

vermeiden welches sich sonst leicht einstellt, wenn die Abmessungen einer <strong>Anlage</strong> „blind“ verwendet<br />

werden. Zum Beispiel wenn die Abmessungen eines kritischen <strong>Anlage</strong>nbereichs klein sind im Ver-<br />

gleich zu denen der gesamten <strong>Anlage</strong>, dann muss sich dies in der Analyse widerspiegeln. Weiterhin<br />

muss der Analyst die äußere Form der <strong>Anlage</strong> berücksichtigen und die Anordnung im Bezug zu<br />

anderen <strong>Anlage</strong>n und Einrichtungen, wenn die zur Berechnung erforderlichen Eingabeparameter<br />

bestimmt werden. Informationen über die kritischen Bereiche und die potentiellen Einflugwinkel eines<br />

Flugzeuges können ebenfalls dazu beitragen, weitergehende Untersuchungen zu vermeiden oder zu<br />

verändern. Werden diese Grundsätze nicht beachtet, können die konservativen Ansätze im <strong>DOE</strong>-<br />

<strong>Standard</strong> die Analyse unnötigerweise überfordern.<br />

Das Zitat aus dem <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> kann so zusammengefasst werden:<br />

Aufgrund des konservativen Grundansatzes muss bei der Anwendung des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s mit Sorg-<br />

falt auf die Analyse der kritischen <strong>Anlage</strong>nbereiche geachtet werden. Domino-Effekte müssen ebenso<br />

wie Abschirmeffekte in Verbindung mit den potentiellen Flugrouten und „Einflugwinkel“ berücksichtigt<br />

werden. Nur dann kann innerhalb des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s eine erste obere Abschätzung über das<br />

Absturzrisiko vorgenommen werden.<br />

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Qualitätssichernde Bewertung einer Untersuchung von flugbetrieblichen Auswirkungen<br />

auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 14 von 29<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2: Berechnung der Absturzwahrscheinlichkeit im<br />

<strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong><br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.1: Festlegung der Flugbewegungen<br />

Bei der Bestimmung der Wahrscheinlichkeit für einen Flugzeugabsturz auf das Werkgelände der<br />

Firma TICONA/InfraServ werden 2 Fälle unterschieden:<br />

A: Ist-Stand 2000<br />

B: Planungsfall 2015; zusätzliche Landebahn Nord-West<br />

Die beiden Fälle werden weiter untergliedert:<br />

A1, B1: Start von der Startbahn West: nicht relevant, das Werksgelände wird nicht überflogen.<br />

A2, B2: Landung auf den beiden Start-/Landebahnen aus Richtung Osten: nicht relevant, selbst bei<br />

einem „overrun“ ist das Werksgelände nicht gefährdet, da es sich ca. 1,5 Meilen bzw.<br />

2,3 km hinter dem Ende der Start-/Landebahn befindet.<br />

A3, B3: Landung auf den beiden Start-/Landebahnen aus Richtung Westen: nach <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong><br />

relevant, da das Werksgelände beim Anflug in einem Abstand in y-Richtung von < 1 Meile<br />

überflogen wird.<br />

A4, B4: Start von den beiden Start-/Landebahnen in Richtung Osten: nicht relevant, da das<br />

Werksgelände nicht überflogen wird.<br />

A5, B5: Start von den beiden Start-/Landebahnen in Richtung Westen: relevant, da das Werkge-<br />

lände bei Flugroute Nord-West überflogen wird.<br />

Für den Planungsfall 2015 mit der zusätzlichen Landebahn Nord-West ergeben sich zusätzlich neben<br />

den oben genannten Fällen zwei zusätzliche Betrachtungen:<br />

B6: Landung auf der Landebahn Nord-West aus Richtung Westen: relevant, da das Werk-<br />

gelände überflogen wird.<br />

B7: Landung auf der Landebahn Nord-West aus Richtung Osten: relevant bei „overruns“, wird<br />

aber im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> nicht berücksichtigt.<br />

Die Unterscheidung zwischen „relevant“ und „nicht relevant“ bezieht sich auf das Kriterium, ob das<br />

Gelände der Fa. TICONA/InfraServ bei der jeweiligen Flugroute überflogen oder gestreift wird. In der<br />

Systematik des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s fallen allerdings auch die Flugrouten in die statistische Bewertung,<br />

die nicht direkt das Gelände der Fa. TICONA/InfraServ betreffen, aber über eine „Square-Mile-Feld“<br />

der bedingten Wahrscheinlichkeitsverteilung f(x,y) verlaufen. Diese Unterscheidung wird in Abschnitt<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.3 genauer betrachtet.<br />

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Qualitätssichernde Bewertung einer Untersuchung von flugbetrieblichen Auswirkungen<br />

auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 15 von 29<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.2: Anzahl „N“ der Flugbewegungen<br />

Für die Ermittlung der Absturzwahrscheinlichkeiten wurden im vorliegenden Gutachten die Flugbewe-<br />

gungszahlen aus dem Planteil B11, Kap. 11-12 [B11-11/12-2003] zum Planfeststellungsantrag vom<br />

06.08.2003 entnommen. Zum Vergleich wurden auch die Zahlen aus dem Raumordnungsverfahren<br />

(Gutachten G13 [G13-2001]) dargestellt. Des weiteren wurde im vorliegenden Gutachten eine<br />

Aufteilung der Abflüge aus der Betriebsrichtung 25R und 25L in nord- und südabdrehende Richtung<br />

vorgenommen. Für die Berechnung der Eintrittswahrscheinlichkeit eines Flugzeugabsturzes nach<br />

dem <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> hat diese Aufteilung keine Auswirkung, da sich für die beiden Fälle die gleichen<br />

Trefferwahrscheinlichkeiten ergeben. Für weiterführende Betrachtungen (siehe Tabelle <strong>Anlage</strong> 4.2-4<br />

und 4.2-6) ist diese Aufteilung in nord- und südabdrehende Richtung jedoch nützlich.<br />

Flugbewegung<br />

Anzahl Flugbewegungen<br />

Ist-2000 Plan-2015<br />

G 13 B 11 G 13 B 11<br />

Gesamtflugbewegungen 458.731 240.217<br />

480.434<br />

656.000<br />

Starts gesamt 240.210 120.105<br />

240.210<br />

346.656<br />

Landungen gesamt 240.224 120.112<br />

240.224<br />

346.656<br />

Startbahn West (18) 140.560 70.250<br />

140.500<br />

189.974<br />

Landung auf 07R/ 07L 63.232 31.616<br />

63.232<br />

46.156<br />

Starts auf 25R nordabdrehend 176.992 * )<br />

Starts auf 25L nordabdrehend<br />

71.700 * )<br />

29.491<br />

58.982<br />

Starts auf 25R, 25L südabdrehend 6.359<br />

12.718<br />

Landungen auf Nord-Westbahn BR 25N 133.956<br />

Landungen auf Nord-Westbahn BR 07N 45.422<br />

344.926<br />

689.852<br />

172.463<br />

344.926<br />

172.463<br />

344.926<br />

84.959<br />

169.918<br />

22.808<br />

45.616<br />

2.099<br />

4.198<br />

62.708<br />

125.416<br />

64.416<br />

128.832<br />

22.862<br />

45.724<br />

Die mit * ) gekennzeichneten Werte beziehen sich auf Starts in Betriebsrichtung 25R und 25L ohne Unterscheidung in nord- und<br />

südabdrehender Flugbewegung.<br />

Tab. <strong>Anlage</strong> 4.2-1: Flugbewegungszahlen<br />

Bei den Zahlen aus dem Gutachten G 13 [G13-2001] zum Raumordnungsverfahren, handelt es sich<br />

(mit Ausnahme der Angabe der Gesamtflugbewegungen) um die Summe der Flugbewegungen der 6<br />

verkehrsreichsten Monate. Für eine obere Abschätzung der Gesamtflugbewegungen sind die Zahlen<br />

bereits mit 2 multipliziert.<br />

Bei den Zahlen aus Planteil B11, Kap. 11-12 [B11-11/12-2003] zum Planfeststellungsantrag vom<br />

06.08.2003, handelt es sich um die Summe der Flugbewegungen der 6 verkehrsreichsten Monate.<br />

Für eine obere Abschätzung der Gesamtflugbewegungen wurden die Zahlen mit 2 multipliziert (in der<br />

obigen Tabelle als gelb unterlegt). Die tatsächliche Anzahl der Flugbewegungen liegt ca. 5 % unter<br />

den so berechneten Werten.<br />

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auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 16 von 29<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.3: Festlegung der Verteilung der Wahrscheinlichkeitsdichte f(x,y)<br />

Fall A1, B1:<br />

Start in Richtung Süden von Startbahn West (18). Hier ergibt sich jeweils eine Trefferwahrschein-<br />

lichkeit von 0, da das Werksgelände für diese Fälle weiträumig umflogen wird.<br />

Fall A2, B2:<br />

Landung in Richtung Westen (25R, 25L). Hier ergibt sich jeweils eine Trefferwahrscheinlichkeit von 0,<br />

da der Anflug weiträumig um das Werksgelände der Fa. TICONA/InfraServ erfolgt. Auch ein „overrun“<br />

gefährdet auf Grund des ausreichenden Abstandes nicht das Werksgelände.<br />

Fall A3, B3:<br />

Landungen in Richtungen Osten (07R, 07L). Das Werk der Fa. TICONA/InfraServ wird nicht direkt<br />

überflogen. Allerdings beträgt der Abstand des Werkgeländes in y-Richtung, also quer zur<br />

Flugrichtung, weniger als eine Meile und liegt somit in einem der Quadrat-Mile-Felder des <strong>DOE</strong>-<br />

<strong>Standard</strong>s. In Flugrichtung befindet sich das Werksgelände im Quadrat-Mile-Feld zwischen der -3.<br />

und -4. Meilen, es ergibt sich somit nach <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> eine Trefferwahrscheinlichkeit für das<br />

Gelände der Fa. TICONA/InfraServ von<br />

f(x=-3-4, y=01) = 6,3 x 10 -2 .<br />

Fall A4, B4:<br />

Starts in Richtungen Osten (07R, 07L). Hier ergibt sich jeweils eine Trefferwahrscheinlichkeit von 0,<br />

da das Werkgelände für diese Fälle weiträumig umflogen wird.<br />

Fall A5, B5:<br />

• Starts in nordabdrehender Richtung<br />

Starts in nordabdrehender Richtung von den vorhandenen Start- bzw. Landebahnen (25R, 25L):<br />

Bei diesem Fall wird das Werkgelände überflogen. Dies ist z.B. anhand der Radarspuren in<br />

<strong>Anlage</strong> 10 zum vorliegenden Teil-Gutachten 2 zu erkennen. Der Abstand vom Anfang der<br />

Startbahn bis zum Werkgelände TICONA/InfraServ beträgt ca. 7 km, d.h. in x-Richtung befindet<br />

man sich im 3. bis 4. Quadrat-Mile-Feld. Daraus ergibt sich eine Trefferwahrscheinlichkeit für<br />

dieses Feld von<br />

f(x=34, y=01) = 2,8 x 10 -2 .<br />

• Starts in südabdrehender Richtung<br />

Starts in südabdrehender Richtung von den vorhandenen Start- bzw. Landebahnen (25R, 25L):<br />

Bei diesem Fall wird das Werkgelände nicht direkt überflogen. Es ergibt sich auch für diesen Fall<br />

eine Trefferwahrscheinlichkeit von 2,8 x 10 -2 (siehe Abb. <strong>Anlage</strong> 4.3).<br />

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Qualitätssichernde Bewertung einer Untersuchung von flugbetrieblichen Auswirkungen<br />

auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 17 von 29<br />

Fall B6:<br />

Landung auf der Landebahn Nord-West in Richtung Osten (07N). Für die Berechnung wurde gemäß<br />

Tab. B3 des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s (x zwischen –2 und –1 Meile, y zwischen 0 und 1 Meile) ein Wert von<br />

0,15 ermittelt.<br />

Fall B7:<br />

Landung auf der Landebahn Nord-West in Richtung Westen (25N). Nach der Betrachtungsweise des<br />

<strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s ist dieser Fall nicht zu berücksichtigen, da das Werkgelände ca. 700 m „hinter“ der<br />

Landebahn liegt, und somit der Abstand des Werkgeländes zum Mittelpunkt der Landebahn ca. 2 km<br />

beträgt. Der <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> gibt nur Werte zur Trefferwahrscheinlichkeit für eine Fläche einer<br />

Quadratmeile hinter dem Mittelpunkt der Start- bzw. Landebahn an.<br />

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Qualitätssichernde Bewertung einer Untersuchung von flugbetrieblichen Auswirkungen<br />

auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 18 von 29<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.4: Festlegung der effektiven Trefferfläche<br />

Folgende Werte wurden für die eigene Ermittlung der effektiven Trefferfläche zugrunde gelegt:<br />

Für Air Carrier wird aus Tabelle B-16, <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>-3014-96 eine Flügelspannweite von WS = 98 ft<br />

(29,87 m) entnommen. Für den mittleren Absturzwinkel wird für kommerzielle Luftfahrt aus Tabelle<br />

B-17, <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> ein Wert von cotφ = 10,2 angenommen (dies entspricht einem Winkel von 5°36’)<br />

und die mittlere Rutschdistanz liegt nach Tabelle B-18, <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>-3014-96 bei S = 1.440 ft<br />

(438,9 m).<br />

Für das Werkgelände wurden die folgenden Werte herangezogen:<br />

H = 49 m (Höhen-Angabe auf dem Luftbild des Werkes TICONA)<br />

L = 1.000 m (Lageskizze TICONA-Gelände)<br />

W = 587,5 m (Lageskizze TICONA-Gelände)<br />

Mit diesen Werten errechnet sich die effektive Trefferfläche, bezogen auf das gesamte Werkgelände<br />

zu 1,735 km 2 . Dies entspricht 0,67 miles 2 .<br />

Im Sinne des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s ergibt sich eine „minimale Einwirkungsfläche für den Fall, dass die<br />

geometrischen Abmessungen der <strong>Anlage</strong> auf „Null“ gesetzt werden 4 . Die effektive minimale<br />

Trefferfläche berechnet sich dann aus dem Produkt der Spannweite WS und der Streulänge S:<br />

min<br />

eff<br />

A = WS ⋅ S = 29,<br />

87m<br />

⋅ 438,<br />

9m<br />

= 13.<br />

110m<br />

.<br />

2<br />

Dies bedeutet, dass innerhalb des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s für kommerziellen Flugverkehr keine Fläche<br />

unterhalb von 0,013 km 2 gleich 0,005 mile 2 möglich ist.<br />

Der aus dem <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> übernommene Wert für die Flügelspannweite von 29,87 m entspricht<br />

nicht dem Maximalwert der für die Landebahn Nord-West vorgesehenen Flugzeugtypen. Aus den<br />

Planunterlagen zum Planfeststellungsantrag (Planteil B11, Kap. 17; Flugzeugabmessungen [B11-<br />

16/17-2003]) geht hervor, dass der A 340-600 eine Flügelspannweite von 63,60 m besitzt. Dies ist<br />

mehr als doppelt so groß wie der Mittelwert aus dem <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>.<br />

Setzt man diesen größeren Wert in die Berechnung der effektiven Trefferfläche ein, so ergibt sich als<br />

minimale effektive Trefferfläche ein Wert von 0,028 km 2 gleich 0,0107 mile 2 .<br />

Um den Einfluss der Spannweite WS eines Flugzeuges auf die Berechnung der effektiven Fläche<br />

deutlich zu machen, wurde die effektive Fläche für das gesamte <strong>Anlage</strong>ngelände mit der Spannweite<br />

4 Dies entspräche dem Absturz auf freies unbebautes Gelände.<br />

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Stand: 08. Januar 2004 <strong>Anlage</strong> 4_2_<strong>DOE</strong>-Rev-A


Teil-Gutachten 2 / Nr. TPA/03/AS/2320/01-2<br />

Qualitätssichernde Bewertung einer Untersuchung von flugbetrieblichen Auswirkungen<br />

auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 19 von 29<br />

des Airbusses A340-600 von 63,6 m berechnet. Es ergibt sich mit dieser Spannweite eine effektive<br />

Fläche von 1,79 km² (=0,69 m²). D.h. die Verdoppelung der Flügelspannweite ergibt eine<br />

Vergrößerung der effektiven Fläche um ca. 3% bezogen auf das Gesamtgelände der Fa. TICONA/<br />

InfraServ. Die vorliegenden Berechnungen der Absturzwahrscheinlichkeiten wurden mit der im <strong>DOE</strong>-<br />

<strong>Standard</strong> angegeben Spannweite WS ermittelt um die Vergleichbarkeit zum RWTÜV-Gutachten zu<br />

gewährleisten.<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.5: Festlegung der Absturzhäufigkeit eines Flugzeuges pro Flugbewegung<br />

Für die Absturzhäufigkeit eines Flugzeuges pro Flugbewegung sind die Werte der<br />

Absturzwahrscheinlichkeiten für „Air carrier“ anzuwenden, da diese Flugzeugkategorie innerhalb des<br />

<strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s noch am besten das tatsächliche Flugaufkommen trifft. Die Werte für „General<br />

aviation“ (vergl. Tabelle <strong>Anlage</strong> 4.1.1) würden zu einer Überschätzung des Absturzrisikos führen, da<br />

hier auch Absturzereignisse berücksichtigt wurden, die nicht dem Flugzeugmix und den ILS-<br />

Anflugbedingungen für Frankfurt/Main entsprechen.<br />

Diese Werte (Tabelle <strong>Anlage</strong> 4.1.1) liegen bei<br />

1,90 ·10 -7 Abstürzen pro Start<br />

und<br />

2,80 ·10 -7 Abstürzen pro Landung<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.6: Berechnung der Absturzwahrscheinlichkeit<br />

Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht über die einzelnen Beiträge zur Gesamt-Wahrscheinlichkeit<br />

für einen Absturztreffer pro Jahr auf die Gesamtfläche des Geländes der Fa. TICONA/InfraServ.<br />

Verschiedene Berechnungsvarianten mit unterschiedlichen effektiven Trefferflächen, sowie An- bzw.<br />

Abflugvarianten sind in der Tabelle <strong>Anlage</strong> 4.2-3 zusammengefasst.<br />

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Flugphase<br />

i<br />

in<br />

Richtung<br />

<strong>Beschreibung</strong> Wahrscheinlichkeit für<br />

einen Absturztreffer pro Jahr<br />

Flugquelle k,<br />

(Betriebsrichtung)<br />

Fall Flugbew.<br />

Ist 2000 Fall Flugbew.<br />

Planung<br />

2015<br />

Start Süden Startbahn West (18) A1 0 B1 0<br />

Landung Westen Start-/Landebahnen (25R, 25L) A2 0 B2 0<br />

Landung Osten Start-/Landebahnen (07R, 07L) A3 63.232 7,46 x 10 -4 B3 45.616 5,38 x 10 -4<br />

Start Osten Start-/Landebahnen (07R, 07L) A4 B4 0<br />

Start (N) *)<br />

Westen Start-/Landebahnen (25R, 25L) A5 58.982 2,10 x 10 -4 B5 4.198 1,49 x 10 -5<br />

Start (S) **)<br />

Westen Start-/Landebahnen (25R, 25L) A5 12.718 4,52 x 10 -5 B5 125.416 4,46 x 10 -4<br />

Landung Osten Landebahn Nord-West (07N) B6 45.724 1,28 x 10 -3<br />

Landung Westen Landebahn Nord-West (25N) B7 0<br />

Σ F [pro Jahr] 1,00 x 10 -3<br />

2,28 x 10 -3<br />

1 / Σ F [alle ... Jahre] 999 438<br />

Tab. <strong>Anlage</strong> 4.2-2: Zusammenstellung der Ergebnisse nach den Berechnungen des TÜV Pfalz<br />

*) Start (N) steht für nördlich abdrehenden Verkehr.<br />

**) Start (S) steht für südlich abdrehenden Verkehr.<br />

Bei den bisherigen Berechnungen wurde davon ausgegangen, dass alle Flugbewegungen zu<br />

berücksichtigen sind, die ein Square-Mile-Feld im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> überfliegen, welches vom<br />

<strong>Anlage</strong>nstandort der TICONA/InfraServ berührt wird (siehe Abbildungen in <strong>Anlage</strong> 4.3). Für den<br />

südabdrehenden Verkehr der Betriebsrichtung 25R, 25L aber auch für den Landeverkehr in<br />

Betriebsrichtung 07R und 07L ist diese Vorgehensweise kritisch zu hinterfragen, da bei anderen<br />

Methoden der Risikoermittlung diese Flugrouten nicht bei der Ermittlung des Absturzrisikos zu<br />

berücksichtigen sind. Auch die Auswertung von Absturzdaten zeigt, dass die Verteilung der<br />

Absturzorte den An- und Abflugrouten folgt und somit der südabdrehende Abflug vom Bahnsystem<br />

25R, 25L sowie der anfliegende Verkehr in Betriebsrichtung 07R, 07L nicht das TICONA-Gelände<br />

berühren. Daher wurden in der folgenden Tabelle verschiedenen Werte für die<br />

Trefferwahrscheinlichkeit angegeben, die bestimmte Flugbewegungen unberücksichtigt lassen.<br />

Variante Summe der<br />

Flugbewegungen<br />

Absturztreffer-<br />

Wahrscheinlichkeit<br />

pro Jahr<br />

Ereignis in<br />

Jahren<br />

Ist Plan Ist Plan Ist Plan<br />

Berechnung TÜV Pfalz 134.932 220.954 1,00 x 10 -3 2,28 x 10 -3 999 438<br />

Berechnung TÜV Pfalz ohne<br />

Starts in südabdrehenden<br />

Verkehr in BR 25R, 25L<br />

Berechnung TÜV Pfalz ohne<br />

Starts in südabdrehenden<br />

Verkehr in BR 25R, 25L und<br />

ohne Landung in BR 07R, 07L<br />

122.214 95.538 9,56 x 10 -4 1,84 x 10 -3 1.047 544<br />

58.982 49.922 2,10 x 10 -4 1,30 x 10 -3 4.767 770<br />

Tab. <strong>Anlage</strong> 4.2-3: Zusammenstellung der Ergebnisse für verschiedene Flugrouten<br />

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Aus der obigen Gegenüberstellung wird deutlich, dass sich das „Nichtberücksichtigen“ bestimmter<br />

Routen bei der Berechnung der Absturztreffer-Wahrscheinlichkeit nur beim Ist-Fall relevant auswirkt.<br />

Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass für den Planfall der startende nordabdrehende<br />

Verkehr stark zurückgeht und die Absturztreffer-Wahrscheinlichkeit durch die geplante Landebahn<br />

Nord-West dominiert wird. Beim Ist-Fall wirkt sich der landende Verkehr in Betriebsrichtung 07R und<br />

07L stark aus.<br />

Würde auch der nordabdrehende Verkehr aus Betriebsrichtung 25R, 25L unberücksichtigt bleiben 5) ,<br />

dann ergäbe sich für den Ist-Fall eine Reduzierung der Absturztreffer-Wahrscheinlichkeit auf einen<br />

Wert der dem allgemeinen Risikowert außerhalb von Flughäfen entspricht. Mit den Werten aus<br />

Tabelle <strong>Anlage</strong> 4.1.4 liegt dieser Wert für eine effektive Trefferfläche von 0,67 mile 2 bei über<br />

700.000 Jahren. Für den Planfall verringert sich der Risikowert von 770 Jahr auf 779 Jahre, also<br />

vernachlässigbar.<br />

Neben der Festlegung der für die Berechnung der Absturztreffer-Wahrscheinlichkeit relevanten Flug-<br />

bewegungen ist auch die Bestimmung der effektiven Trefferfläche von Bedeutung. Dies wird im<br />

folgenden Abschnitt näher untersucht.<br />

<strong>Anlage</strong> 4.2.7: Berechnung der Absturztreffer-Wahrscheinlichkeit für definierte<br />

<strong>Anlage</strong>nbereiche<br />

Der <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> weist ausdrücklich darauf hin (siehe Zitat in Abschnitt <strong>Anlage</strong> 4.1.4), dass die<br />

„kritischen Trefferflächen“ identifiziert werden müssen, da sonst die Berechnung zu übertrieben<br />

konservativen Risikowerten führt. Daher wurden für die Berechnung der Absturztreffer-Wahrschein-<br />

lichkeit verschiedene Areale auf dem Gelände der Fa. TICONA/InfraServ betrachtet, die sich durch<br />

ausreichend lokalisierte Gefahren auszeichnen.<br />

Hierzu gehören:<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

Ethylenverdichterstation,<br />

Methanol-Tanklager P 255,<br />

Tankläger 84, 85,<br />

Bereich der Produktionsanlage,<br />

Minimale effektive Trefferfläche nach <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> und<br />

Minimale effektive Trefferfläche nach <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> für die Abmessungen eines A340-600.<br />

Die Angaben zu den Flugzeugoperationen pro Jahr, der Absturzrate und der Wahrscheinlichkeits-<br />

verteilung entsprechen den oben getroffenen Angaben. Für die lagespezifische effektiven Flächen Aeff<br />

wurden die folgende Werte zugrunde gelegt:<br />

5) Für diesen Fall wäre eine Verlagerung der nordabdrehenden Abflugrouten im Bereich der Geländes der Fa.<br />

TICONA/InfraServ in Richtung Westen erforderlich.<br />

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Fall Länge L Höhe H Breite W Fläche Aeff<br />

in m in km 2 in mile 2<br />

<strong>Anlage</strong>ngelände 1.000 49 588 1,74 0,67<br />

Westliches <strong>Anlage</strong>ngelände 400 49 400 0,73 0,28<br />

Produktionsanlagen inkl. TL 84/85 200 49 400 0.55 0.21<br />

Methanol-Tanklager P 255 55 25 25 0,078 0,03<br />

Ethylen-Verdichterstation 55 12 20 0,051 0,02<br />

Minimal-Fläche nach <strong>DOE</strong>-<br />

<strong>Standard</strong><br />

Minimal-Fläche nach <strong>DOE</strong>-<br />

<strong>Standard</strong> für A340-600<br />

0 0 0 0,013 0,005<br />

0 0 0 0,028 0,0107<br />

Tab. <strong>Anlage</strong> 4.2-4: Zusammenstellung verschiedener Ziele und Trefferflächen<br />

Wie aus der obigen Tabelle deutlich wird, ist es innerhalb des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s nicht zulässig unter<br />

eine effektive Trefferfläche von 0,028 km 2 zu gehen, wenn man von einer max. Flügelspannweite von<br />

63,60 m ausgeht.<br />

Das westliche <strong>Anlage</strong>ngelände ist relevant, wenn ein Absturz direkt an der westlichen Werksgrenze<br />

erfolgt und Trümmer bis in die Produktionsanlagen gestreut werden. Durch die räumliche Nähe der<br />

verschiedenen <strong>Anlage</strong>nbereiche ist in diesem Fall durch „Domino-Effekte“ (vergleiche <strong>Anlage</strong> 9 in<br />

Teil-Gutachten 1) davon auszugehen, dass der gesamte Werksbereich als Schadensfläche betroffen<br />

ist. Daher ist dieser Wert für das westliche Werksgelände der plausible Wert, der bei den weiteren<br />

Betrachtungen gewählt werden sollte.<br />

Der Bereich der Produktionsanlagen kommt zum Tragen, wenn ein Absturz im Bereich der<br />

Produktionsanlagen erfolgt. Durch „Domino-Effekte“ ist es hierbei unerheblich, in welchem Bereich<br />

der Produktionsanlagen der Absturz erfolgt, da genügend brennbares Inventar vorhanden ist um den<br />

Gesamtbereich zu schädigen (vergl. <strong>Anlage</strong> 8 und 9 im Teil-Gutachten 1).<br />

Der Bereich Methanol-Tanklager P 255 und Ethylen-Verdichterstation sind zusammen zufassen, da<br />

der Absturz auf das Methanol-Tanklager auch die Zerstörung der Verdichterstation bedingt und<br />

umgekehrt. Eine Rückkopplung auf die Produktionsanlagen oder das westlich Werksgelände kann<br />

vernünftigerweise ausgeschlossen werden, da der Trümmerflug aufgrund der kinetischen Energie<br />

bevorzugt in östlicher Richtung erfolgt (in Richtung der Landebahn) und Brand- sowie<br />

Explosionsereignisse nicht ausreichen um Schäden im rückwärtigen westlichen Bereich zu<br />

verursachen (siehe <strong>Anlage</strong> 8 und 9 im Teil-Gutachten 1).<br />

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Variante <strong>Anlage</strong>nbereich Fläche Ereignis in Jahren<br />

Berechnungen mit allen<br />

Flugbewegungen, die<br />

eines der Square-mile-<br />

Felder im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong><br />

streifen auf denen ein<br />

Geländeteil der Fa.<br />

TICONA/InfraServ liegt.<br />

Berechnungen ohne<br />

Starts in südab-<br />

drehendem Verkehr in BR<br />

25R, 25L und ohne Lan-<br />

dung in BR 07R, 07L<br />

in miles 2 Ist Plan<br />

<strong>Anlage</strong>ngelände 0,67 999 438<br />

Westliches <strong>Anlage</strong>ngelände 0,28 2.390 1.048<br />

Produktionsanlagen inkl.<br />

Tanklager 84/85<br />

0,21 3.187 1.397<br />

Methanol-Tanklager P 255 0,03 22.311 9.782<br />

Ethylen-Verdichterstation 0,02 33.466 14.673<br />

Minimal-Fläche nach <strong>DOE</strong>-<br />

<strong>Standard</strong><br />

Minimal-Fläche nach <strong>DOE</strong>-<br />

<strong>Standard</strong> für A340-600<br />

0,005 133.866 58.692<br />

0,0107 62.554 27.426<br />

<strong>Anlage</strong>ngelände 0,67 4.767 770<br />

Westliches <strong>Anlage</strong>ngelände 0,28 11.407 1.842<br />

Produktionsanlagen inkl. TL<br />

84/85<br />

0,21 15.209 2.457<br />

Methanol-Tanklager P 255 0,03 106.463 17.197<br />

Ethylen-Verdichterstation 0,02 159.694 25.795<br />

Minimal-Fläche nach <strong>DOE</strong>-<br />

<strong>Standard</strong><br />

Minimal-Fläche nach <strong>DOE</strong>-<br />

<strong>Standard</strong> für A340-600<br />

0,005 638.778 103.180<br />

0,0107 298.494 48.215<br />

Tab. <strong>Anlage</strong> 4.2-5: Zusammenstellung verschiedener Ziele und Trefferflächen für zwei Flugroutenvarianten<br />

Die berechneten Risikowerte zeigen, dass es innerhalb des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s möglich ist differenzierte<br />

Aussagen über die Risikoverteilung innerhalb eines Areals zu erhalten. Auch die sinnvolle Berück-<br />

sichtung von Flugrouten ist möglich, wenn man entscheidet, ob eine Flugbahn, auch wenn diese über<br />

ein Square-Mile-Feld verläuft, Berücksichtigung findet oder nicht.<br />

Die grundsätzliche Frage, in wie weit die im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> angegebene Absturzrate für „Air carrier“<br />

geeignet ist, die Situation an einem modernen Flughafen wie Frankfurt/Main wiederzugeben, und in<br />

wie weit die Verteilung der Wahrscheinlichkeitsdichte im Square-Mile-Raster die spezifische An- und<br />

Abflugroutenführung in Frankfurt/Main wiedergibt bleibt innerhalb des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s unbeantwortet.<br />

Dies kann der <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong> nicht leisten, da er als Screening Methode angelegt ist und nicht als<br />

standortspezifische Methode zur Ermittlung von Absturzrisiken.<br />

Daher kann innerhalb des <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>s das Risiko für einen fatalen Schaden auf dem Gelände der<br />

Fa. TICONA/InfraServ für den Planungsfall nicht unter ein Ereignis pro 1.842 Jahre liegen. Auf<br />

gleicher Basis ergibt sich für den Ist-Zustand ein Risiko von einem Ereignis pro 11.400 Jahre.<br />

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<strong>Anlage</strong> 4.3: Square-Mile-Zonen im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong><br />

Die folgenden Abbildungen zeigen die Lage der Bahnen des Flughafens Frankfurt/Main im Bezug auf die Square-Mile-Felder im <strong>DOE</strong>-<strong>Standard</strong>.<br />

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TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 25 von 29<br />

<strong>Anlage</strong> 4.3.1: Verteilung f(x,y) für Betriebsrichtung 25R/25L<br />

x-Richtung<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.3-1: Verteilung f(x,y) für Betriebsrichtung 25R (Start)<br />

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auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 26 von 29<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.3-2: Verteilung f(x,y) für Betriebsrichtung 25L (Start)<br />

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auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 27 von 29<br />

<strong>Anlage</strong> 4.3.2: Verteilung f(x,y) für Betriebsrichtung 07R/07L<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.3-3: Verteilung f(x,y) für Betriebsrichtung 07R (Landung)<br />

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auf die Sicherheit von Betriebsanlagen und den Arbeitsschutz der Firmen<br />

TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 28 von 29<br />

x-Richtung<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.3-4: Verteilung f(x,y) für Betriebsrichtung 07L (Landung)<br />

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TICONA und InfraServ in Kelsterbach Seite 29 von 29<br />

<strong>Anlage</strong> 4.3.3: Verteilung f(x,y) für Betriebsrichtung 07N<br />

Abb. <strong>Anlage</strong> 4.3-5: Verteilung f(x,y) für Betriebsrichtung 07N (Landung)<br />

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