Simulation Den besten Fluchtweg aus U-Bahn-Stationen finden
Schneller als in Echtzeit sollen Simulationen im Fall von Bränden oder Giftgasanschlägen vorhersagen, welche Fluchtwege sicher sind. Dazu muss aber erst einmal die natürliche Luftströmung bekannt sein.
Eine neue Methode, um natürliche Luftströmungen in U-Bahn-Stationen messen zu können, entwickelt Markus Brüne von der Ruhr-Universität Bochum. Er ist am Projekt Orpheus beteiligt, in dem Forscher untersuchen, wie Menschen im Katastrophenfall am sichersten aus einer U-Bahn-Station gelangen können. Dazu entsteht ein Computermodell, das eines Tages schneller als in Echtzeit vorhersagen soll, wie sich Giftgas oder Rauch bei Feuer in einem Bahnhof verteilen und wo der sicherste Fluchtweg ist. Damit die Simulation die Realität richtig abbildet, muss sie die natürliche Luftströmung in einer U-Bahn-Station berücksichtigen. Wie man diese künftig messen könnte, erzählt Markus Brüne im Bochumer Wissenschaftsmagazin Rubin.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung förderte das Vorhaben „Optimierung der Rauchableitung und Personenführung in U-Bahnhöfen: Experimente und Simulationen“, kurz Orpheus, von Februar 2015 bis Februar 2018. Projektkoordinator war das Forschungszentrum Jülich.
Luftströmungen verändern sich im Lauf der Zeit
Jede U-Bahn-Station hat ihr eigenes Klima: Die Luftströmungen sind von baulichen Gegebenheiten und von äußeren Witterungsbedingungen abhängig. Damit das Computermodell realistische Vorhersagen für eine bestimmte Station machen kann, muss es die Randbedingungen, also die Luftströmungen, in der Station kennen.
Im Experiment messen Forscher die Strömungen mit speziellen Geräten, den sogenannten Ultraschall-Anenometern. Für eine Alltagsanwendung wäre das jedoch zu aufwendig und zu kostspielig.
Temperatur mit Kommunikationskabeln messen
Markus Brüne verfolgt während seiner Promotion in der Arbeitsgruppe Klimatologie extremer Standorte daher einen anderen Ansatz. Er überprüft, ob sich die Luftströmung aus Temperaturmessungen ableiten lässt. Die Temperatur wiederum kann man über Lichtwellenleiter erfassen – und die sind bereits zahlreich in U-Bahn-Tunneln verbaut.
„Die Kommunikationskabel in U-Bahn-Systemen bestehen aus Lichtwellenleitern“, beschreibt Markus Brüne die Idee. „Wir untersuchen, ob man die Temperatur mit diesen bereits vorhandenen Lichtwellenleitern messen könnte.“ Das war eine der Fragen, denen sich Brüne im Orpheus-Projekt widmete. Die Daten erfasste er in der Berliner U-Bahn-Station „Osloer Straße“.
Langsamer, aber richtig
Zur Kontrolle maß er die Temperatur im gleichen Bahnhof außerdem mit einem speziell für den Versuch angebrachten Lichtwellenleiter sowie mit herkömmlichen Temperatursensoren. Die Ergebnisse sind laut Markus Brüne vielversprechend. „Das Kommunikationskabel ist zwar träge“, berichtet er. „Man hat im Vergleich zu speziellen Sensorkabeln einen Zeitversatz von fünf bis zehn Minuten.“ Aber das Kabel übermittelt langsame Temperaturveränderungen korrekt und sollte für eine normale Strömungsmessung reichen, so seine Einschätzung.
Ob sich die Luftströmung zuverlässig aus den Temperaturdaten rekonstruieren lässt, wird Markus Brüne als nächstes überprüfen.
