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Investigations on air currents in underground public transportation systems

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Abstract:

Sufficient knowledge about the underground field of airflow, and the interdependencies with the outer atmosphere is urgently needed to allow for quick evacuation and safety measures to be applied in emergency situations. In case of a fire or a terror attack, respectively, the trains will have to stop, which will cause the spreading ways of pollutants to adjust to the background current, which in turn is then uninfluenced by train movements. However, information about airflow conditions in underground public transport systems and the factors that are influencing these directly is scarce. It has to be assumed that the underground field of currents is governed by extremely complex and highly variable factors such as the previous and the actual weather conditions; it is thus correspondingly variable and flexible. This means that it is important to investigate the background airflow to identify the respective underlying principles. The investigation presented here shows impressively that a distinct background current can develop inside an underground public transportation system: Short intervals between trains that run opposed to the direction of currents can alternate and modify this background current in so far that it is reversed into the opposite direction; thus, in this situation, the background current cannot be identified as such any more. This is the key to the problem of two opposing directions of current inside one single station. However, this situation cannot be used to develop a primer rule for underground systems: Position of tracks and platforms inside the stations, and the routing of tracks inside the tunnels play an important role with respect to this problem. However, the dependency of such an underground system on the weather conditions outside could not be quantified yet; measurements with the aim to identify and quantify such dependencies have already started.

Ausreichende Kenntnisse sowohl über das ''unterirdische'' Strömungsfeld innerhalb von Untergrundbahnen als auch die Wechselbeziehungen zur Außenatmosphäre sind für eine nachhaltige Gesundheitsvorsorge als auch für Notfälle unbedingt erforderlich. So muss z.B. im Falle eines Brandes bzw. eines Terroraktes der Fahrbetrieb eingestellt werden, so dass sich die Ausbreitung einer Schadstoffwolke an das durch Züge ungestörte Strömungsfeld anpassen wird, Informationen hierüber liegen aber bisher nicht in ausreichendem Maß vor. Es ist davon auszugehen, dass das unterirdische Strömungssystem neben dem Zugverkehr durch stark variierende Einflussfaktoren wie den vorangegangenen Witterungsverlauf sowie das aktuelle Wettergeschehen bestimmt wird, und daher entsprechend vielfältig und variabel ist. Die hier vorgestellte neuste Untersuchung sollen diese Hypothese überprüfen und gegebenen Falls entsprechende Grundmuster erkennen lassen. Erste Messungen weisen darauf hin, dass sich innerhalb des Tunnel- und Stationsnetzes von Untergrundbahnen eine klare Hintergrundströmung ausbildet. Kurze Zugfolgen entgegengesetzt zur Strömungsrichtung, können diese Hintergrundströmung so stark modifizieren, dass diese nicht mehr zu identifizieren und die Hauptströmungsrichtung entgegengesetzt gerichtet ist. Somit kann es vorkommen, dass innerhalb einer Stationsplattform zwei entgegengesetzte Hauptströmungen vorliegen, dies kann aber nicht als Regel angesehen werden. Hier spielen sowohl die Anordnung der Gleise und der Plattformen innerhalb einer Station als auch die Trennung zwischen den Gleisen innerhalb der Tunnel eine entscheidende Rolle. Es liegen erste Hinweise für eine Abhängigkeit von den äußeren Witterungsbedingungen vor, diese konnten bisher noch nicht vollständig geklärt werden, da hierfür noch ausreichend lange Messreihen fehlen. Entsprechende Messungen wurden im April 2000 in Dortmund begonnen.

Keywords:

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2001/0010-0239

Publication date: July 1, 2001

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