Seismic resilience assessment of critical infrastructures – Case study of M1 highway bridges
Authors: Vigh László Gergely , Honfi Dániel , Dunai László , Zsarnóczay Ádám , Simon József , Dohány Máté , Berki Zsolt 
Published: April 2022

Summary. Safety and security of critical infrastructure networks is
one of today’s top priorities, as they are getting increasingly complex and
interdependent. Thus, their potential failure due to unforeseen and extreme
events may result in excessive direct and indirect losses. Recently, focus has
shifted from protection to resilience, i.e. the ability of a system exposed to a
hazard not only to resist, but accommodate to and recover from the hazard
effects.

This paper – by the implementation of the IMPROVER technological resilience
analysis – demonstrates the seismic technological resilience assessment of a
section of M1 Highway in Hungary. Resilience against the community’s tolerances
as well as risk-based resilience indicators are evaluated. The results suggest
that technological resilience could be improved, thus certain resilience
treatment options are highlighted.

Összefoglalás. A kritikus infrastruktúra-hálózatok biztonsága
napjaink egyik legfontosabb prioritása, mivel ezek egyre összetettebbek és
kölcsönösen függnek egymástól. Így az előre nem látható és szélsőséges események
miatti esetleges meghibásodásuk túlzott mértékű közvetlen és közvetett
veszteséget eredményezhet. A közelmúltban a hangsúly a védelemről a
rezilienciára, rugalmasságra helyeződött át, vagyis a veszélynek kitett rendszer
azon képességére, hogy nemcsak ellenálljon, hanem alkalmazkodjon is a
veszélyhatásokhoz, és helyreálljon azokból.

Jelen cikk – az IMPROVER technológiai ellenállóképesség-elemzés felhasználásával
– az M1-es autópálya egy szakaszának szeizmikus technológiai ellenálló
képességének vizsgálatát mutatja be. Az értékelés az IMPROVER keretein belül
kifejlesztett, az ISO 31000 kockázatkezelési folyamatába integrálódó ICI-REF
keretrendszert (IMPROVER Critical Infrastructure Framework) követi. A
keretrendszer különféle módszereket ajánl a kritikus infrastruktúra ellenálló
képességének felmérésére.

Elsőként meghatározzuk és számszerűsítjük a vizsgált szakasz szeizmikus
veszélyeztetettségét a valószínűségi szeizmikus veszélyeztetettségi analízis
segítségével, melynek eredményeképpen a helyszíneknek a spektrális gyorsulás –
túllépési valószínűség kapcsolatát mutató veszélyeztetettségi görbéit kapjuk
meg. Ezt követően különböző károsodási szintekhez meghatározzuk az érintett
hídszerkezetek sérülékenységi görbéit, mely a spektrális gyorsuláshoz tartozó
tönkremeneteli valószínűséget mutatja. Az esemény és a károsodás bekövetkezte
esetén megváltozó útpálya kapacitás és forgalmi helyzet alapján az áteresztő
képesség csökkenése mellett a menetidőtöbblet is számítható, így a közvetlen
károk költségei mellett az indirekt költségek is számszerűsíthetőek, és így a
bekövetkezési valószínűségekből és a költségekből a kockázatot számítjuk.

Értékeljük a közösség toleranciáival szembeni rezilienciát, valamint a
kockázatalapú reziliencia mutatókat. Részletes leírást adunk a
forgalomszimulációkat is magában foglaló katasztrófaelhárítási és helyreállítási
modellek alkalmazásáról. A cél az, hogy kiszámítsuk a várható felhasználói
késések időbeli alakulását a különböző elemzett forgatókönyveknél, és
összegezzük az ebből eredő várható költségeket a végső helyreállításig. A
reziliencia értékelése két megközelítésen alapul: 1) összehasonlítás a
felhasználói toleranciával, és 2) a reziliensség kockázatalapú értékelése. Az
eredmények alapján a technológiai reziliensség javítható, melyre több kezelési
lehetőséget is felvázolunk. Az autópálya komplex reziliencia-kezelési
stratégiáinak kidolgozásakor azonban az IMPROVER-en belül kifejlesztett egyéb
módszerek, például a szervezetelemzés (IORA) és a holisztikus önértékelési
(CIRI) eszközök eredményeire is támaszkodni szükséges.