U-Bahn

U-Bahn-Klimatologie - ein neues Forschungsfeld zur Erhöhung der Sicherheit in einer gefährdeten Infrastruktur

Bis Ende der neunziger Jahre des 20. Jahrhunderts war das natürliche Strömungsregime in den Tunnel- und Stationsanlagen von U-Bahn-Systemen völlig unbekannt. Somit lagen über das unterirdische Strömungssystem und damit auch die Ausbreitungsbedingungen von Luftschadstoffen innerhalb des verzweigten Tunnel- und Stationsnetzes von U-Bahn-Systemen bis heute keine genauen Informationen vor. Aus diesem Grund beschäftigt sich die Arbeitsgruppe seit 1998 mit dieser Fragestellung, woraus sich in den vergangenen 20 Jahren das neue Forschungsfeld der U-Bahn-Klimatologie entwickelt hat.

Zudem ist der Austausch bzw. sind die Wechselwirkungen zur städtischen – oberirdischen – Atmosphäre vielschichtig und weitestgehend unbekannt. Ausreichende Kenntnisse sowohl über das „unterirdische“ Strömungsfeld als auch die Wechselbeziehungen zur Außenluft sind für eine nachhaltige Gesundheitsvorsorge hinsichtlich bioklimatischer und lufthygienischer Belastungen als auch für wirkungsvolle Evakuierungsmaßnahmen bei plötzlich auftretenden Katastrophen - wie z. B. Bränden oder Terroranschlägen- unbedingt erforderlich.

Während sich die ersten Untersuchungen in NYC, Dortmund und Washington DC noch mit den grundlegenden Mechanismen des natürlichen Strömungssystems beschäftigten, setzt sich die aktuelle Forschung in Berlin mit den speziellen Einflussfaktoren und Antrieben dieses hoch dynamischen Strömungssystems auseinader. Ziel ist nach wie vor der Aufbau eines Diagnose- und Sicherheitssystems, mit dessen Hilfe es möglich sein wird, im Rahmen eines Katastrophenfalls die richtigen Entscheidungen und Maßnahmen zu treffen, wie z. B. die Einsatzkräfte zu bündeln und die am stärksten gefährdeten Orte zu evakuieren. Darüber hinaus soll ein flexibles Fluchtwegesystem für die Fahrgäste entwickelt werden.

 

In einer derzeitig durchgeführten Pilotstudie werden in Zusammenarbeit mit der Firma epi-GmbH und den Stadtwerken Dortmund verschiedene Messeinrichtungen in der U-Bahn von Dortmund getestet. Mittels Sonic-Anemometern und Temperatursensoren werden die Strömungsverhältnisse sowie die Lufttemperaturen aufgenommen und analysiert.

  
Messeinrichtung in der U-Bahn von Dortmund


Rauchversuch in der U-Bahn von München

Bioklimatische Situation in U-Bahn-Systemen

Innerhalb von U-Bahn-Stationen reduziert sich der Strahlungseinfluss auf die langwellige
Ausstrahlung der Boden-, Wand- und Deckenflächen. Somit wird die Lufttemperatur nur
mittelbar über die von außen eindringende Luft sowie unmittelbar durch den Wärme-
transport im Erdreich bestimmt. Darüber hinaus spielt die Abwärme der Züge sowie der
Klimaanlagen der unterirdischen Arbeitsräume, aber auch die der Fahrgäste eine erhebliche
Rolle. Insgesamt kommt es im Vergleich zur Außenwitterung zu einer zeitlichen Verschiebung
der Temperatur- und Luftfeuchteschwankungen sowie zu einer z.T. erheblichen Aufheizung
der U-Bahnatmosphäre. Da der Mensch seine Kleidung i.d.R. der Außenwitterung anpasst,
die Temperatur- und Feuchteverhältnisse innerhalb der U-Bahnen aber nur selten mit dieser
übereinstimmen, kann es im Übergang zwischen beiden Systemen zu erheblichen Belastungen
für den Organismus kommen. Eine Analyse dieser Situation sowie die Ausarbeitung von
Lösungsmöglichkeiten sind Ziele dieses Projektes.