Sicherheit in U-Bahn-Stationen
Öffentliche Verkehrssysteme sind ein wesentlicher Bestandteil unserer Städte und spielen eine wichtige Rolle in unserer Gesellschaft. Daher sind die zivilen Sicherheitsaspekte von unterirdischen Verkehrseinrichtungen von entscheidender Bedeutung. U-Bahnhöfe sind in der Regel komplexe und kompakte Strukturen, in denen heißer Rauch leicht die Fluchtwege beeinträchtigen kann.
Dieses Forschungsthema ist Teil des Projekts ORPHEUS, das sich mit komplexen U-Bahnhöfen befasst. Nachfolgend ein Beispiel, bei dem sich zwei U-Bahn-Linien kreuzen und das Bahnsteigniveau unter einer Einkaufsebene liegt.
Um einen umfassenden Einblick in die Reaktion des Systems auf verschiedene Umwelt- und technische Parameter zu erhalten, wird ein Versuchsplan erstellt. Er umfasst die Klimabedingungen unter Tage, verschiedene Brandpositionen sowie unterschiedliche Wärmefreisetzungsraten. Die ausgewählten Brandpositionen sind unten dargestellt.
Die Modellierung des Rauch- und Wärmetransports in der Station wird mit dem Fire Dynamics Simulator (FDS) durchgeführt. Das vollständige Stationsmodell besteht aus mehreren Meshes und etwa 26 Millionen Zellen mit einem Gitterabstand von 15 Zentimetern. Die Berechnungen werden auf dem JURECA-Supercomputer (Projekt jjsc11) durchgeführt. Die Sicherheitsbewertung basiert auf mehreren Verlässlichkeitskriterien. Diese Kriterien werden auf räumlich und zeitlich aufgelösten Karten bewertet. Die folgende Abbildung zeigt eine solche Karte für ein einzelnes Kriterium.
Weitere Untersuchungen betreffen die Einbeziehung der von FDS berechneten Rauch- und Wärmedaten in Fußgängersimulationen. Eine Schnittstelle zu JuPedSim ist bereits entwickelt und wird zur Berechnung der erforderlichen sicheren Evakuierungszeiten eingesetzt.
Zugehörige Publikationen
Smoke and heat extraction in underground stations
Arnold, L. ; Schröder, B. ; Meunders, A. ; Schmidt, S.
14th International Interflam Conference, Interflam 2016, London, United Kingdom
High parametric CFD-analysis of fire scenarios in underground train stations using statistical methods and climate modelling
Schröder, B. ; Arnold, L. ; Schmidt, S. ; Brüne, M. ; Meunders, A.
10th International Conference on Performance-Based Codes and Fire Safety Design Methods, Gold Coast, Australia
Zugehörige Abschlussarbeiten/Dissertationen
Multivariate Methods for Life Safety Analysis in Case of Fire
Benjamin Schröder
PhD thesis, 2017
Entrauchung unterirdischer Personenverkehrsanlagen – Eine Untersuchung verschiedener Konzepte mittelshochparametrischer CFD-Simulationen
Sven Schmidt
Master thesis, 2015
Charakterisierung unterirdischer Bahnhöfe hinsichtlich des vorbeugenden und abwehrenden Brandschutzes
Gerald Borchert
Bachelor thesis, 2014