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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Stömungsverhältnissen
eines fließfähigen Mediums
in einem 3-dimensionalen Netzwerksystem, insbesondere in einem U-Bahn-System.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Bestimmen von bevorzugten Flucht- und/oder Rettungswegen bei Not-
und/oder Katastrophenfällen
in solchen 3-dimensionalen Netzwerksystemen, insbesondere in den
genannten U-Bahn-Systemen.
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Es gibt eine Vielzahl von 3-dimensionalen Netzwerksystemen
unterschiedlichster Komplexitäten,
die im täglichen
Leben von einer Vielzahl von Menschen häufig täglich benutzt werden. Die wichtigsten
Beispiele für
solche 3-dimensionalen Netzwerksysteme sind insbesondere Tunnel,
hier sowohl Fußgängertunnel
als auch Tunnelsysteme, die von Verkehrsmitteln durchfahren werden
oder auch Tunnel, die sowohl von Fußgängern als auch von Verkehrsmitteln,
z.B. Zügen
oder Autos benutzt werden, Gebäude
mit teilweise komplexen überirdischen und/oder
unterirdischen Gängen,
Räumen
und Verbindungen zwischen diesen oder auch zu anderen Gebäuden, aber
auch nur teilweise abgedeckte räumliche
Bereiche, beispielsweise in Fußgängerzonen,
Einkaufspassagen, etc.
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Eine der wichtigsten und am häufigsten
genutzten 3-dimensionalen Netzwerksysteme sind die weltweit verbreiteten
U-Bahn-Systeme, die in mehr als 40 Staaten der Welt benutzt werden
und die täglich
von Millionen von Menschen insbesondere in den Ballungsgebieten
genutzt werden.
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Es besteht ein großes Interesse
daran, Informationen über
die Klimatologie in solchen Netzwerksystemen zu erhalten, insbesondere
Informationen über
die Strömungsverhältnisse
in den entsprechenden Netzwerksystemen. Das Wissen über die
Klimatologie solcher Netzwerksysteme und das Wissen über Änderungen
der Klimatologie aufgrund interner oder externer Einflüsse ermöglicht es
erst, zum einen die Klimatologie zu beeinflussen, beispielsweise
eine ausreichende Belüftung
eines weitgehend geschlossenen Netzwerksystems sicherzustellen,
oder ein für die
Nutzer des Netzwerksystems „angenehmes
Klima" zu fördern
oder zu unterstützen.
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Neben der Möglichkeit der Beeinflussung oder
Steuerung des Klimas in einem Netzwerksystem während normalen Betriebsbedingungen
ist die Klimatologie eines Netzwerksystems, und hier insbesondere
die herrschenden Strömungsverhältnisse
eines in dem Netzwerksystem vorhandenen fließfähigen Mediums, in der Regel
Luft, bei Not- oder Katastrophenfällen oder im Falle von Terroranschlägen, beispielsweise
mit biologischen und/oder chemischen Gift- stoffen bzw. Kampfstoffen, von essentieller
und herausragender Bedeutung, um Informationen über die zu erwartende Gefahren,
möglicherweise
betroffene Gefahrengebiete, die Ausbreitung der Gefahr und über sinnvolle
und erfolgversprechende Fluchtmöglichkeiten
zu erlangen oder bevorzugte und erfolgversprechende Rettungswege
für externe Rettungsmannschaften,
in Abhängigkeit
von den gerade vorherrschenden Strömungsverhältnissen, zu ermitteln, so
daß Rettungseinsätze schnell
und effektiv durchgeführt
werden können.
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Insbesondere die Notwendigkeit von
Verbesserungen bei Rettungseinsätzen
bei öffentlichen
Verkehrsmittel-Systeme, die sich zumindest teilweise in 3-dimensionalen
Netzwerksystemen bewegen, wird durch die sich leider in den letzten
Jahren häufenden Katastophenfälle, aber
auch Terroranschläge,
unterstrichen. So hat beispielsweise der Giftgasanschlag im U-Bahn-System von Tokyo
im Jahre 1995 deutlich gezeigt, daß ohne Wissen über die
Strömungsverhältnisse
in einem Netzwerk selbst dann, wenn bekannt sein sollte, wo ein
Giftgasanschlag stattgefunden hat oder von welchem Standort aus
eine Bedrohung durch Giftgas oder Rauch entsteht, keine effektiven
Schutzmaßnahmen
eingeleitet werden können und
keine Voraussagen getroffen werden können, welche Bereiche und Gebiete
eines Netzwerksystems durch Verbreitung von Rauch und/oder Giftgas betroffen
sein könnten,
so daß auch
eine vorsorgliche Evakuierung von gefährdeten Bereichen nicht möglich ist.
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Auch die weltpolitische Lage und
Entwicklung führt
dazu, daß die
Gefahr von terroristischen Anschlägen, möglicherweise auch durch biologische und
chemische flüchtige
Stoffe, in Zukunft eher steigen wird.
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Ein weiteres Beispiel für solche
Katastrophenfälle
ist die Brandkatastrophe in Österreich, Kaprun,
bei der bei einem Brand in einem Tunnel der Kitzsteinbahn im Jahre 2000 ca.
150 Menschen ums Leben gekommen sind, wobei ein Großteil der
Menschen nicht direkt durch Feuer oder Hitzeentwicklung umgekommen
ist, sondern indirekt durch den durch Brand hervorgerufenen Rauch,
wobei möglicherweise
ein Großteil
der bedrohten Menschen hätte
gerettet werden können,
wenn sie eine andere Fluchtrichtung gewählt hätten.
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Auch für Rettungskräfte, die
zu einer möglichen
Unglücksstelle
vordringen können,
ist es von essentieller Bedeutung, die Strömungsverhältnisse zu kennen, da Rettungskräfte beispielsweise
durch einen rauchfreien Tunnel in der Regel in sehr wenigen Minuten
zum Unglücksort
vordringen und dort helfen können,
während
ein Rettungsteam, welches sich durch einen dicht verrauchten Tunnel
vorkämpfen
muß, unter
ungünstigen
Umständen
mehrere Stunden fir eine nur kurze Distanz von wenigen hundert Metern
benötigt
oder aber gar nicht zum Unglücksort
vordringen kann.
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Es sind bereits Untersuchungen von
Luftströmungen
in U-Bahn-Systemen durchgeführt
worden, wie es beispielsweise in der Meteorologischen Zeitschrift,
Vol. 10, No. 4, Seiten 239 bis 246, „Investigations on air currents
in unterground public transportation systems", Andreas Pflitsch,
Stuttgart 2001, beschrieben worden ist. Wie auch diese Untersuchung
zeigt, sind die Strömungsverhältnisse
in einem 3-dimensionalen Netzwerksystem entgegen früherer Annahmen
sehr komplex und von unterschiedlichsten Faktoren abhängig, beispielsweise
vorherrschenden Temperaturen der das Netzwerksystem umgebenden Umwelt,
insbesondere Klimaverhältnisse
sowie saisonale Änderungen
(Winter/Sommer), diurnale Änderungen
(Tag/Nacht), vorherrschende Windverhältnisse, Vorgänge in und
um das Netzwerksystem, wie z.B. Zugbewegungen etc. Auch bei vermeintlich
einfach strukturierten Netzwerksystemen oder Teilbereiche eines
Netzwerksystems, wie z.B. einem Tunnel, können je nach Umgebungsbedingungen
unterschiedlichste und wechselnde Strömungsverhältnisse auftreten. Insbesondere
können
sich die Strömungsverhältnisse
in einem solchen Netzwerksystem aufgrund solcher internen und/oder
externen Einflüsse
sehr kurzfristig ändern,
teilweise über
längere
Zeiträume,
teilweise aber auch nur über
einen Zeitraum von wenigen Sekunden, beispielsweise aufgrund einer
veränderten
Zugbewegung in einem Bahnhof oder einer Wetteränderung, z.B. bei einem Kälteeinbruch,
wobei die Änderungen
der Strömungsverhältnisse
nicht etwa nur marginal sind, sondern sich die Strömungsverhältnisse
tatsächlich
auch vollständig
umkehren können.
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Eine möglichst genaue Kenntnis von
Strömungsverhältnissen
in einem 3-dimensionalen Netzwerksystem ist daher sowohl im Hinblick
auf die normalen Betriebsbedingungen, aber insbesondere im Hinblick
auf möglicherweise
nicht vorhersehbare Extremfälle,
hier insbesondere die oben genannte Katastrophenfälle oder
Terroranschläge,
von extremer Bedeutung. Die Messung der Strömungsverhältnisse in einem 3-dimensionalen
Netzwerksystem ist jedoch sehr aufwendig, insbesondere die für eine Messung der
Strömungsverhältnisse
erforderlichen Geräte, beispielsweise
Anemometer, insbesondere Ultraschall-Anemometer, sind sehr komplexe
Meßinstrumente,
die zum einen regelmäßig gewartet
werden müssen,
fehleranfällig
sind und insbesondere zu hohen Kosten führen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren und eine Vorrichtung bzw. ein System oder Systembestandteile
zur Bestimmung von Strömungsverhältnissen
eines fließfähigen Mediums
in einem 3-dimensionalen Netzwerksystem zur Verfügung zu stellen, das auf einfache
und kostengünstige
Weise Rückschlüsse auf
Strömungsverhältnisse
und insbesondere auf zeitlich variierende Strömungsverhältnisse in einem solchen Netzwerksystem
ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren
gemäß Anspruch
1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch
16 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch
25 und ein Computersystem gemäß Anspruch
26 gelöst,
die Ansprüche
2 bis 15 und 17 bis 24 betreffen besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und betreffen ferner ein weiterentwickeltes Verfahren bzw. eine
weiterentwickelte Vorrichtung zum Bestimmen von bevorzugten Flucht-
und/oder Rettungswegen bei Not- und/oder Katastrophenfällen in
3-dimensionalen Netzwerken, insbesondere in U-Bahn-Systemen.
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Unter dem Begriff „3-dimensionales
Netzwerksystem" sind sowohl vollständige Netzwerksysteme als auch
Teilbereiche von Netzwerksystemen zu verstehen, beispielsweise ein
einzelner Bahnhofsbereich in einem komplexen U-Bahn-System oder eine
Kombination mehrere Bahnhöfe
und mehrerer Verbindungswege zwischen diesen, aber auch beispielsweise
Tunnelab schnitte oder vernetzte Tunnelabschnitte. Ferner kann ein
3-dimensionales Netzwerksystem im Sinne dieser Erfindung ein vollständig nach
außen
abgeschlossenes System sein, es ist jedoch auch möglich, daß ein 3-dimensionales
Netzwerksystem zumindest zeitweise mit einer Umgebung in Verbindung
steht, beispielsweise durch Eingänge
oder Zufahrten, so daß insbesondere
Wechselwirkungen zwischen der Umgebung und dem 3-dimensionalen Netzwerk
entstehen. Dies ist der üblichere
Fall, wie er beispielsweise auch bei den angesprochenen U-Bahn-Systemen vorliegt.
Eine zeitweise Verbindung kann insbesondere dann vorliegen, wenn
Aus- und/oder Eingänge
des Netzwerksystems geschlossen bzw. geöffnet werden können, beispielsweise
durch Schleusen, Türen,
etc.
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Die Netzwerksysteme im Sinne der
Erfindung können
sehr einfach aufgebaut sein, ein typischer, sehr einfacher Aufbau
ist ein im wesentlichen gradliniger Tunnel oder Tunnelabschnitt.
Ferner können
die Netzwerksysteme so genannte „natürlich belüftete" Netzwerksysteme sein,
bei denen keine zusätzlichen
Lüftungsvorrichtungen,
wie z.B. Ventilatoren etc., vorgesehen sind, es können jedoch
auch solche zusätzlichen
Belüftungsvorrichtungen
eingesetzt sein, die ebenfalls die Strömungssituation in dem Netzwerksystem
beeinflussen können.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis,
daß die
Strömungsverhältnisse,
obwohl sie sehr komplex sind und von den unterschiedlichsten Faktoren
abhängig
sein können,
auch mit den Temperaturverhältnissen
in dem Netzwerksystem in direkter Verbindung stehen. Änderungen
der Strömungsverhältnisse
gehen daher mit Änderungen
der Temperaturen in dem System bzw. an bestimmten Stellen in dem
System einher, so daß es
möglich
ist, lediglich durch Messung der Temperatur auf indirektem Wege
auf Strömungsverhältnisse
bzw. Änderungen
der Strömungsverhältnisse
zurückzuschließen.
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Die Messung von Temperaturen ist
darüber hinaus
im Vergleich zur Messung von Strömungen mittels
eines Anemometers wesentlich kostengünstiger möglich, insbesondere sind Temperatursensoren im
Vergleich zu Anemometern nicht nur kostengünstiger, sondern auch kleiner,
fehlerunanfälliger
und auch in extremen Klima-Situationen, wie sie beispielsweise bei einem
Katastrophenfall auftreten können,
einsetzbar, so daß das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig und
zuverlässig
eine Beurteilung von Strömungsverhältnissen
ermöglicht,
und insbesondere, bei der bevorzugten Anwendung zur Prävention
von Katastrophenfällen
eine erhöhte
Sicherheit insbesondere von U-Bahn-Systemen oder öffentlichen Transportsystemen
ermöglicht.
Auch sind Temperatursensoren aufgrund ihrer Kompaktheit einfach gegen
Vandalismus und Zerstörung
zu schützen.
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Erfindungsgemäß umfaßt das Verfahren zur Beurteilung
von Strömungsverhältnissen
eines fließfähigen Mediums
in einem 3-dimensionalen Netzwerksystem das Messen der Temperatur
des fließfähigen Mediums
innerhalb des 3-dimensionalen Netzwerksystems mittels mindestens
einem Temperatursensor, das Auslesen des mindestens einen Temperatursensors
in vorbestimmten Zeitabständen
sowie das Auswerten der Meßdaten
des mindestens einen Temperatursensors unter Berücksichtigung der aktuellen
Meßwerte
und/oder der zeitlichen Entwicklung der Meßwerte, um Rückschlüsse auf
die Strömungsverhältnisse
in dem 3-dimensionalen
Netzwerksystem zu ziehen.
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Bevorzugt erfolgt die Auswertung
der Meßdaten
des mindestens einen Temperatursensors unter Berücksichtigung sowohl der aktuellen
Meßwerte als
auch der zeitlichen Entwicklung der Meßwerte, da damit besonders
zuverlässig
insbesondere Veränderungen,
vor allem nicht erwartete Veränderungen, beobachtet
werden können,
gleichzeitig aber auch die aktuellen Absolutwerte Rückschlüsse auf
die Strömungsverhältnisse
ermöglichen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt bevorzugt
ausschließlich
Temperaturmessungen bzw. Temperatursensoren, auf deren Meßdaten Rückschlüsse auf
die Strömungsverhältnisse
gezogen werden, da der Verzicht auf andere komplexe und kostenintensive
Meßinstrumente
das Gesamtsystem besonders preisgünstig und zuverlässig macht,
es ist jedoch auch möglich,
neben den zu messenden Temperaturen auch andere klimatische Daten,
beispielsweise die Feuchtigkeit des fließfähigen Mediums, insbesondere
die Luftfeuchtigkeit, mittels eines Hygrometers oder den herrschenden
Druck des fließfähigen Mediums
mittels Drucksensoren (Barometer) zu messen. Prinzipiell wäre es auch
möglich,
an einzelnen ausgewählten
Punkten zusätzlich
Strömungssensoren
anzubringen, insbesondere an Punkten, die gut zu erreichen sind
und bei denen eine Wartung und Überwachung
der Strömungssensoren
einfach und kostengünstig
möglich
ist, bzw. an Punkten, an denen diese Strömungssensoren, beispielsweise
ein Ultraschall-Anemometer, möglichst
geringen widrigen klimatischen und/oder mechanischen und/oder sonstigen
Belastungen ausgesetzt sind. Das Vorsehen eines zusätzlichen
Strömungssensors
kann insbesondere an den Positionen sinnvoll sein, an denen ausnahmsweise
Strömungsänderungen
in Isothermie oder in annähernder
Isothermie stattfinden können,
um eine Unterstützung
der Beurteilung der Strömungssituation
durch die Überwachung
mittels Temperatursensoren zu unterstützen, zu überprüfen und/oder noch zuverlässiger bzw.
genauer zu machen. Bevorzugt wird jedoch das Verfahren ohne dauerhaftes
Hinzuziehen jeglicher Strömungssensoren
durchgeführt.
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Es soll an dieser Stelle jedoch bereits
darauf hingewiesen werden, daß zur
Installation einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
und zum Implementieren des erfindungsgemäßen Verfahrens durchaus die
Möglichkeit
nicht nur besteht, sondern sogar bevorzugt ist, das 3-dimensionale
Netzwerksystem, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
eingesetzt werden sollen, vorab zu vermessen und zu charakterisieren,
insbesondere um genaue Rückschlüsse auf
das Verhältnis zwischen
Temperatur und Strömung
an bestimmten Punkten innerhalb des 3-dimensionalen Netzwerksystems
zu ermitteln. Die bei der Charakterisierung des 3-dimensionalen
Netzwerk gewonnenen Daten können
als Referenzdaten zusätzlich
beim erfindungsgemäßen Verfahren
und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendet werden, wie nachfolgend erläutert wird.
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Bevorzugt erfolgt die Messung der
Temperaturen an mehreren Stellen innerhalb des Netzwerksystems,
insbesondere an kritischen Stellen, an denen Änderungen der klimatologischen
Verhältnisse
in besonders starkem Ausmaß zu
erwarten sind, bzw. an Stellen, die als besonders kritisch im weitesten Sinne
zu verstehen sind, also insbesondere an Stellen, die ein er höhtes Gefährdungspotential
aufweisen oder möglicherweise
für Terroranschläge als besonders „geeignet"
anzusehen sind.
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Je komplexer das Netzwerksystem ist,
desto mehr Temperatursensoren müssen
in der Regel eingesetzt werden, ferner erhöht die Anzahl der Temperatursensoren
bzw. der Meßpunkte
die Genauigkeit der Rückschlüsse auf
die Strömungsverhältnisse.
Je nach gewünschter
Genauigkeit ist es daher möglich, mehrere
Temperaturmeßpunkte
vorzusehen, oder aber auch auf einige Temperaturmeßpunkte
bzw. Temperatursensoren zu verzichten, wenn bereits durch die geringe
Anzahl der Temperatursensoren ein ausreichend sicherer Rückschluß auf die
Strömungsverhältnisse
möglich
ist. Bei einfachen Netzwerksystemen oder bei einfachen Teilbereichen
von Netzwerksystemen kann unter Umständen ein einziger Meßort bzw.
ein einziger Temperatursensor ausreichend sein, um die gewünschten
Rückschlüsse auf
die Strömungsverhältnisse
ziehen zu können.
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Beim Einsatz eines einzigen Temperatursensors
ist es jedoch erforderlich, daß von
gewissen Grundannahmen ausgegangen wird, die Temperaturen bzw. Temperaturänderungen
mit entsprechenden Strömungsverhältnissen
in Verbindung setzen. Diese Grundannahmen können beispielsweise durch ein vorheriges
Vermessen des Systems erhalten werden, wie es oben beschrieben worden
ist, oder auch durch eine Simulation oder aufgrund von Erfahrungen
in bereits vermessenen bzw. bekannten Systemen, die bei einem neuen
System berücksichtigt
werden, von dem ausgegangen wird, daß es sich zumindest ähnlich,
wenn nicht identisch verhält.
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Beim Einsatz von wenigstens zwei
Temperatursensoren ist es auch möglich,
ohne vorherige Vermessungen des Systems, beispielsweise auch mittels
Strömungssensoren,
direkt Rückschlüsse auf
die Strömungsverhältnisse
zu ziehen, indem die Temperatursensoren im Hinblick auf ihre zeitliche
Entwicklung ausgewertet werden, so daß beispielsweise bei einer
Temperaturerhöhung
an dem einen Temperatursensor zu einem Zeitpunkt t1 und
einer nachfolgenden Temperaturerhöhung an dem zweiten Sensor zum
Zeitpunkt t2 auf einen Warmluftstrom ge schlossen
werden kann. Bevorzugt nutzt das erfindungsgemäße Verfahren jedoch vorab durchgeführte Messungen
der Strömungsverhältnisse
des Systems bei unterschiedlichen Bedingungen.
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Es soll an dieser Stelle bemerkt
werden, daß es
besonders vorteilhaft ist, wenigstens einen Temperatursensor in
der Umgebung des Netzwerksystems, also außerhalb des eigentlichen Netzwerksystems
anzubringen, insbesondere in der Nähe von Eingängen und/oder Zufahren etc.
des Netzwerksystems, um auch die Umwelteinflüsse auf das Strömungsverhalten,
beispielsweise Temperaturen und klimatische Verhältnisse bzw. Veränderungen
berücksichtigen
zu können.
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Insbesondere ist es bevorzugt, in
einem Querschnitt eines Bereichs, insbesondere eines Verbindungsweges
oder eines Raumes eines 3-dimensionalen Netzwerks, mehrere Temperatursensoren insbesondere
in unterschiedlicher Höhe
vorzusehen. Unter dem Begriff „Querschnitt"
ist beispielsweise ein Schnitt quer zu einer Längsausdehnung eines Verbindungsganges
oder eines Tunnels zu verstehen, insbesondere verläuft eine
Querschnittsebene im wesentlichen senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung
in dem 3-dimensionalen Netzwerksystem.
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Bevorzugt werden mindestens zwei
Temperatursensoren in unterschiedlichen Höhen innerhalb eines Querschnittes,
aber auch in unterschiedlichen Querschnittsebenen, angebracht, wobei
der Begriff Höhe
bevorzugt in Richtung der wirkenden Gravitationskraft zu verstehen
ist. Eine solche Anordnung von Temperatursensoren ist insbesondere
deshalb sinnvoll, weil dadurch auftretenden Ober- und Unterströmungen,
beispielsweise eine warme Oberströmung und eine kalte Unterströmung, die
häufig
auch in entgegengesetzten Richtungen und mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten
verlaufen, indirekt über
die Messung der Temperatursensoren berücksichtigt und nachgewiesen
werden können.
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Bevorzugt erfolgt die Auswertung
der Meßdaten
des mindestens einen Temperatursensors mittels eines Computersystems,
da hierdurch automatisch und in schneller Zeit Informationen über die Strömungsverhältnisse
erhalten werden können.
Bevorzugt erfolgt die Auswertung in Echtzeit, so daß zu jedem
Zeitpunkt direkt die akut vorherrschenden Strömungsverhältnisse indem zu beobachtenden Netzwerksystem
oder Teilen des Netzwerksystems abgefragt werden können.
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Bevorzugt wird zum Auswerten der
Meßdaten
des mindestens einen Temperatursensors auf sogenannte Referenzdaten
zurückgegriffen,
um akkuratere Rückschlüsse auf
die Strömungsverhältnisse treffen
zu können.
Diese Referenzdaten können
eine Vielzahl von Daten umfassen, die beispielsweise durch Simulationen
eines Systems gewonnen werden können,
aber auch durch vorherige Messungen in dem System, beispielsweise
auch basierend auf Strömungsmessungen
mittels eines Anemometers und gleichzeitig stattfindenden Temperaturmessungen,
wie oben beschrieben, so daß aus
diesen Simulationen bzw. aus den Messungen geschlossen werden kann,
wie eine Änderung
der Strömungsverhältnisse
sich auf die herrschenden, im späteren
Verfahren bevorzugt ausschließlich
vorgenommenen Temperaturmessungen auswirken wird.
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Es soll an dieser Stelle angemerkt
werden, daß selbst
in dem Falle, daß tatsächliche
Messungen auch mit Strömungsmeßgeräten durchgeführt werden,
das erfindungsgemäße Verfahren,
insbesondere im Dauerbetrieb, vollständig ohne Strömungsmeßgeräte auskommen
kann, im Normalbetrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung
daher keine Strömungsmeßsensoren
erforderlich sind.
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Insbesondere ist es auch möglich, daß auf der
Grundlage von bereits simulierten bzw. gemessenen Systemen direkte
Rückschlüsse auf
vergleichbare Verhältnisse
in neuen Systemen gezogen werden können, so daß auf die gewonnenen Erkenntnisse, insbesondere
auf die Beziehung von Strömungsverhältnissen
und Temperaturverhältnissen
in einem bestimmten System Rückschlüssen gezogen
werden können.
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Um die Genauigkeit der Rückschlüsse auf die
Strömungsverhältnisse
noch weiter zu verbessern, besteht bei einer besonderen vorteilhaften
Ausgestaltung des Verfahrens ferner die Möglichkeit, beim Auswerten der
Meßdaten
auch bekannte Einflüsse
auf das Netzwerksystem und/oder Änderungen
des Netzwerksystems zu berücksichtigen,
insbesondere solche Einflüsse
und Änderungen,
die periodisch auftreten. Bei einem U-Bahn-System, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren
bevorzugt eingesetzt wird, besteht beispielsweise die Möglichkeit, Zugbewegungen
zu berücksichtigen,
wobei vorteilhafterweise die tatsächlichen und nicht die planmäßigen Zugbewegungen
berücksichtigt
werden. Die tatsächlichen
Zugbewegungen können
dabei einfach ebenfalls durch Sensoren, die in dem Netzwerksystem
vorgesehen sind, beispielsweise Lichtschranken etc., ermittelt werden,
es ist jedoch auch möglich,
beispielsweise Sensorvorrichtungen zu nutzen, die beispielsweise
in einer U-Bahn bereits vorhanden sind oder dort vorgesehen werden,
wobei die Meßdaten, beispielsweise
Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung der Züge etc. in regelmäßigen Abständen oder
kontinuierlich an ein auswertendes System übertragen werden und zur Auswertung
der Meßdaten
zur Beurteilung der Strömungsverhältnisse
berücksichtigt
werden.
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Bevorzugt werden sämtliche
Referenzdaten oder sonstige Daten und Einflüsse bzw. Änderungen des Systems entweder
auf einer Datenbank festgehalten, auf die bei der Auswertung und
der Beurteilung der Strömungsverhältnisse
zugegriffen wird, oder aber die Daten werden bevorzugt in Echtzeitdirektübertragung
zur Auswertung bzw. Beurteilung der Strömungsverhältnisse herangezogen.
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Bei einer besonders bevorzugten Realisierung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Strömungsverhältnisse
in dem Netzwerksystem graphisch, beispielsweise auf einem Bildschirm
in einer Überwachungszentrale,
wiedergegeben, so daß lediglich
die wichtigen Strömungsverhältnisse
angezeigt werden, während
die an sich der Bestimmung der Strömungsverhältnisse zugrundeliegenden Meßdaten,
nämlich
die Temperaturdaten, unterdrückt werden,
um für
den Benutzer des Verfahrens bzw. den Betreiber einer erfindungsgemäßen Vorrich tung benutzerfreundlich
lediglich die relevanten (Strömungs-)Informationen
in übersichtlicher
Form zu übermitteln.
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Bevorzugt ist es jedoch auch möglich, parallel
dazu oder auf Anfrage die tatsächlichen
Meßdaten,
nämlich
die Temperaturwerte, die von den einzelnen Temperatursensoren gemessen
werden, abzufragen.
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Bei einer besonderen Weiterentwicklung
ist dieses erfindungsgemäße Verfahren
Teil eines Verfahrens zum Bestimmen von bevorzugten Flucht- und/oder
Rettungswegen bei Not- und/oder
Katastrophenfällen
in 3-dimensionalen Netzwerksystemen, insbesondere in U-Bahn-Systemen, wobei zusätzlich zu
dem Messen der Temperaturen mittels mindestens eines Temperatursensors,
dem Auslesen des mindestens einen Temperatursensors und dem Auswerten
der Meßdaten
ferner eine Auswahl von bevorzugten Flucht- und/oder Rettungswegen
auf der Grundlage der aufgrund der Meßdaten bestimmten Strömungsverhältnisse
stattfindet. Die Fluchtwege bzw. Rettungswege werden dabei so ausgewählt, daß eine Unglücksstelle
für Rettungskräfte möglichst in
Strömungsrichtung
des in dem Netzwerksystem befindlichen fließfähigen Mediums erreicht werden kann
oder umgekehrt die Unglücksstelle
in einer Richtung entgegen der Strömungsrichtung verlassen werden
kann, um giftigen Gasen oder Rauch etc. auszuweichen. Da sich, wie
erläutert,
die Strömungsverhältnisse
in dem Netzwerk ständig ändern können, ist
es erforderlich, daß mittels
des oben beschriebenen Verfahrens die Strömungsverhältnisse aktuell beurteilt werden,
um die bevorzugten Fluchtwege auszuwählen.
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Mittels dieses erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es daher für
die „Opfer"
eines Not- oder eines Katastrophenfalles und auch für die Rettungskräfte bzw.
Evakuierungskräfte
möglich,
die Unglücksstelle durch
Bereiche des Netzwerksystems zu erreichen oder zu verlassen, die
nicht durch beispielsweise Rauch oder giftige Gase, die von der
Unglücksstelle ausgehen
und mit der Strömungsrichtung
von der Unglücksstelle
im Netzwerksystem verteilt werden, kon taminiert sind, so daß möglichst
gefahrlos auf die Unglücksstelle
zugegriffen werden bzw. diese verlassen werden kann.
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Bevorzugt findet auch die Auswahl
der bevorzugten Flucht- und/oder Rettungswege automatisch mittels
eines Computersystems statt, das automatisch die Wege auswählt, auf
denen eine möglichst
geringe Kontamination insbesondere durch Rauch und/oder Giftgase
zu erwarten ist. Bevorzugt werden die ausgewählten Wege ebenfalls graphisch oder
auf anderer Weise angezeigt, wobei die Anzeige sowohl in einem Überwachungszentrum
beispielsweise für
den im Netzwerk stattfindenden Schienenverkehr ausgegeben werden
kann. Bevorzugt werden die Informationen über die bevorzugten Flucht- und
Rettungswege jedoch auch direkt in den betroffenen Bereich übermittelt,
beispielsweise in das Cockpit einer U-Bahn, so daß der U-Bahn-Führer entsprechend
reagieren und seine Gäste
anleiten kann. Es ist auch möglich,
daß im
Netzwerksystem selbst automatisch Anzeigen gesteuert werden, die die
bevorzugten Flucht- oder Rettungswege anzeigen. Als typische Anzeigevorrichtungen
eignen sich hier optische Anzeigen, beispielsweise Leuchtpfeile, aber
auch akustische Anzeigen oder eine Kombination beider Anzeigen.
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Die Erfindung betrifft ferner eine
Vorrichtung zur Durchführung
des oben beschriebenen Verfahrens, die mindestens einen Temperatursensor
zur Messung der Temperatur des in einem Netzwerksystem vorhandenen
fließfähigen Mediums,
eine Vorrichtung zum Auslesen des mindestens einen Temperatursensors
in vorbestimmten Zeitabständen
sowie eine Vorrichtung zur Auswertung der ausgelesenen Meßdaten des
mindestens einen Temperatursensors umfaßt.
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Bevorzugt handelt es sich bei der
Vorrichtung zum Auslesen des mindestens einen Temperatursensors
und/oder zum Auswerten der Meßdaten um
ein Computersystem bzw. einen Teil eines Computersystems, insbesondere
können
die Meßdaten von
den Temperatursensoren durch übliche Übertragungsmittel,
beispielsweise eine drahtgebundene elektrische Übertragung, eine optische Übertragung, beispielsweise über Glasfasern,
aber auch über drahtlose
Kommunikation erfolgen, wobei die Vorrichtungen die jeweiligen Schnittstellen
umfassen.
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Bevorzugt kann auf die Daten bzw.
die ermittelten Strömungsverhältnisse
insbesondere über
ein Internetsystem und/oder ein Intranetsystem zugegriffen werden.
Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn mehrere Personen gegebenenfalls
gleichzeitig auf die Daten zugreifen müssen, beim Beispiel eines U-Bahn-Systems
insbesondere die zentrale Überwachungsstelle
für diesen öffentlichen
Nahverkehr, der Fahrer eines Zuges bzw. einer U-Bahn oder im Falle von
Katastrophen oder Unglücken
insbesondere eine Leitstelle einer Rettungseinheit, der Polizei
und/oder der Feuerwehr etc.
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Bevorzugt umfaßt die Vorrichtung auch Anzeigevorrichtungen
für die
Strömungsverhältnisse, beispielsweise
eine graphische Bildschirmanzeigevorrichtung, aber auch bei einer
bevorzugten Ausführungsform
die bevorzugten Flucht- und/oder Rettungswege, gegebenenfalls ebenfalls
integriert in der Bildschirmanzeigevorrichtung, die insbesondere
bei einer Leitstelle vorgesehen ist, aber auch im Netzwerksystem
bzw. in Zügen
des öffentlichen
Personenverkehrs, die sich in solchen Netzwerksystemen bewegen,
vorgesehen sein kann.
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Im Hinblick auf weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen und der bevorzugten Vorrichtung
wird auf die Beschreibung des entsprechenden Verfahrens verwiesen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein
Verfahren zum Ermitteln von korrelierenden Referenzdaten für Strömungsverhältnisse
einerseits und Temperaturen andererseits in einem 3-dimensionalen Netzwerksystem,
die eine Zusammenhang von den Temperaturen und den Strömungsverhältnissesn
an mindestens einer Stelle in dem 3-dimensionalen Netzwerk wiedergeben,
wobei das Verfahren das Messen von Strömungsverhältnissen an mindestens einer
Stelle in dem 3-dimensionalen Netzwerk, das Messen von Temperaturen
bei den gemessenen und gegebenen Strömungsverhältnissen und das Speichern
der korrelierenden Meßdaten
für die
Strömungsverhältnisse und
die Temperaturen auf einem Speichermedium umfaßt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein
Computerstystem mit mindestens einer Schnittstelle zum Empfang von
Daten mindestens eines Temperatursensors und mit einem Speichermedium,
auf dem Daten zu Strömungsverhältnissen
und zu Temperaturen in einem 3-dimensionalen Netzwerksystem und
ferner ein korrelierender Zuordnungsalgorithmus gespeichert ist,
mittels dem mögliche
Meßdaten
des mindestens einen Temperatursensors mindestens einem gespeicherten
Strömungsverhältnis zugeordnet
werden können.
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Diese und weitere Vorteile und Merkmale
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden anhand der nachfolgenden schematischen Abbildung noch deutlicher
werden:
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1 zeigt
in einer schematischen, perspektivischen Ansicht ein 3-dimensionales
Netzwerksystem, in diesem Falle zwei sich kreuzende U-Bahn-Linien
mit miteinander verbundenen Bahnhöfen, wobei Hauptluftströmungen angegeben
sind, wie sie sich im wesentlichen in einer nächtlichen Betriebsruhe, in der
keine Züge
fahren, einstellen;
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2a zeigt
schematisch ein einfacheres 3-dimensionales Netzwerksystem, hier
einen U-Bahnhof
mit zwei Eingängen,
wobei auch hier Hauptluftströmungen
angezeigt sind, wie sie sich im wesentlichen in einer nächtlichen
Betriebsruhe, in der keine Züge
fahren, einstellen;
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2b zeigt
ein weiteres Netzwerksystem, das dem in 2a gezeigten Netzwerksystem sehr ähnlich ist,
wobei jedoch die Umgebungsbedingungen unterschiedlich sind, so daß sich im
Vergleich zu dem in 2a gezeigten
Netzwerksystem unterschiedliche Hauptströmungen ausbilden, wie sie sich im
wesentlichen in einer nächtlichen
Betriebsruhe, in der keine Züge
fahren, einstellen;
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3a zeigt
ein Netzwerksystem, das gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung mit Temperatur-Meßsensoren
versehen ist;
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3b zeigt
ein Netzwerksystem, das gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung mit Temperatur-Meßsensoren
versehen ist.
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4 zeigt
Meßergebnisse,
die an einem ersten Meßpunkt
innerhalb des in 3a dargestellten
Systems über
einen Zeitraum von mehreren Stunden aufgenommen worden sind, wobei
die Graphik die Horizontalgeschwindigkeit und die Vertikalgeschwindigkeit
sowie die Strömungsrichtung
der mittels eines Anemometers ermittelten Strömung und die Lufttemperatur über die
Zeit darstellt;
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5 zeigt
eine mit 4 vergleichbare Graphik,
wobei die dargestellten Meßwerte
jedoch an einem zweiten Meßpunkt
innerhalb des in 3a dargestellten
Netzwerksystems aufgenommen worden sind;
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6 zeigt
schematisch ein Netzwerksystem, das gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung an zwei Stellen mit Temperatursensoren ausgestattet
ist;
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7 zeigt
Meßergebnisse
in dem in 6 dargestellten
System, die über
mehrere Tage aufgenommen worden sind;
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8.
zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines möglichen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Computer-Systems,
bei dem das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum
Einsatz kommen.
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1 zeigt
ein erstes Beispiel eines drei-dimensionalen Netzwerksystems 100,
nämlich
ein U-Bahn-System, bei dem sich drei U-Bahn-Linien 120, 130 und 140 kreuzen.
Jede U-Bahn-Linie 120, 130 und 140 umfaßt je zwei
Gleis-Systeme 122, 124; 142, 144 bzw. 132, 134 für einen
U-Bahn-Betrieb in beide Richtungen.
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Wie ebenfalls in 1 ersichtlich ist, umfaßt das Netzwerksystem 100 drei
Bahnhöfe 126, 136 und 146 für die U-Bahn-Linien 120, 130 und 140 in
einem Bahnhofskomplex mit drei Plattformen. Die Bahnhöfe 126, 136, 146 sind über ein
Verbindungssystem 180, das unterschiedliche Verbindungswege 182, 184, 186, 188, 190, 192, 194, 196, 198 und
weiteren Gängen
etc. umfaßt,
miteinander und mit der Außenumgebung
(Eingänge/Ausgänge) verbinden.
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Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden,
daß das
in 1 gezeigte Netzwerksystem lediglich
einen Teilbereich eines gesamten (miteinander verbundenen) U-Bahn-Systems
darstellt, und der Begriff „Netzwerksystem"
im Sinne dieser Erfindung immer sowohl vollständige Systeme aber auch Teilsysteme,
beispielsweise einzelne U-Bahnhöfe,
Kombinationen von U-Bahnhöfen,
Kombinationen von Teilbereichen sonstiger Netzwerksysteme etc. umfassen
kann. Insbesondere ist es möglich,
daß das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
nur in Teilbereichen eines Gesamtsystems, insbesondere in einzelnen
U-Bahnhöfen oder
in einzelnen Teilkomplexen, eingesetzt wird.
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Die in 1 beispielhaft
und schematisch eingezeichneten kalten und warmen Luftströmungen sind
Hauptluftströmungen,
die mittels eines Ultraschall-Anemometers gemessen worden sind und
die sich in der nächtlichen
Betriebsruhe, während
der kein U-Bahn-Verkehr in dem System stattfindet, ausbilden. Die
Strömungen
sind von unterschiedlichsten Faktoren, insbesondere der Struktur
und der Vernetzung sowie von Umgebungsbedingungen abhängig, wobei
die Strömung,
die sich während
der oben erläuterten
nächtlichen
Betriebsruhe ausbildet, auch als ungestörte „Hintergrundströmung" bezeichnet wird.
Diese Hintergrundströmung
wird durch besondere Vorgänge
innerhalb und außerhalb
des Systems beeinflußt.
Bei einem U-Bahn-System wird die Strömungssituation während des
Betriebs insbesondere durch Zugbewegungen beeinflußt, wobei
sich die Strömungssituation
nach der letzten „Störung" beispielsweise
durch eine Zugbewegung relativ schnell wieder der Hintergrundströmung, in
der Regel asymptotisch, annähert.
Bei üblichen
Systemen kann bereits nach wenigen Minuten davon ausgegangen werden,
daß sich
eine ungestörte
Hintergrundsströmung
wieder weitgehend eingestellt hat.
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2a zeigt
ein einfaches Netzwerksystem 200, hier einen Teilbereich
einer U-Bahn-Linie 220 mit zwei Gleis-Systemen, von denen
in 2a lediglich ein
Gleis-System 222 gezeigt ist, wobei der in 2 gezeigte
Teilbereich des Netzwerksystems 200 einen Bahnhof 226 und
ein Verbindungssystem 280 mit zwei Ausgängen 282 und 284 umfaßt.
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Aufgrund der Bedingungen des Gesamtsystems
bildet sich auch in diesem Netzwerksystem 200 während der
nächtlichen
Betriebsruhe eine Hintergrundströmung
aus, wobei bei dem hier gezeigten System im wesentlichen eine kalte
Luftströmung 252 durch
den Ausgang 282 von dem das Netzwerksystem 200 umgebenden
Bereich in den Bahnhof 226 einströmt, und ferner eine warme Luftströmung 256 aus
dem Bahnhof 226 durch den Ausgang 284 aus dem
Netzwerksystem 200 bzw. dem Bahnhof 226 herausströmt.
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In 2b ist
ein weiteres Netzwerksystems dargestellt, das dem in 2a dargestellten Netzwerksystem
sehr ähnlich
ist und ebenfalls eine U-Bahn-Linie 230 mit zwei Gleis-Systemen, bei denen
erneut wiederum nur ein Gleis-System 222 gezeigt ist, einen
Bahnhof 226 und ein Verbindungssystem 280 mit
zwei Ausgängen 282 und 284 umfaßt.
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Aufgrund jedoch der unterschiedlichen
Bedingungen des Gesamtsystems bildet sich im Gegensatz zu dem in 2a gezeigten Netzwerksystem
eine unterschiedliche Hintergrundströmung aus. Sowohl durch den
Ausgang 282 als auch durch den Ausgang 284 läuft eine
kalte Unterströmung 254 vom Außenbereich
in den Bahnhof 226, während
gleichzeitig eine warme Oberströmung 258 durch
beide Ausgänge 282, 284 aus
dem Bahnhof 226 herausströmt.
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Die 3a zeigt
ein Netzwerksystem, das mit einem Netzwerksystem wie es in den 2a und 2b gezeigt ist, sehr ähnlich ist, wobei dieses Netzwerksystem 300 ebenfalls
eine U-Bahn-Linie 320 mit zwei
Gleissystemen, von denen nur ein Gleissystem 322 gezeigt
ist, einen Bahnhof 326 und ein Verbindungssystem 380 umfaßt, das
einen Ausgang 382 und einen Ausgang 384 aufweist.
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Gemäß der Erfindung sind in dem
Netzwerksystem 300 an vier Stellen Meßpunkte mit Temperatursensoren 22, 24, 26 und 28 vorgesehen,
wobei die Meßpunkte 22, 24, 26, 28 in
einem Querschnittbereich direkt beim Übergang zwischen dem Bahnhof 326 und
den jeweiligen Ausgängen 382 und 384 vorgesehen
sind.
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Zwei der Meßpunkte mit Temperatursensoren 22 und 26 sind
in einem oberen Bereich des Querschnitts, hier circa einem halben
Meter unter der Deckenfläche,
angebracht, während
zwei weitere Temperatursensoren 24 und 28 im Bodenbereich, beispielsweise
aus Schutzgründen
in den Boden versenkt oder direkt auf den Boden und durch ein offenes
Gehäuse
abgeschirmt, angeordnet sind. Durch diese Anordnung können sowohl
Ober- als auch Unterströmungen
festgestellt werden, so daß eine
sehr genaue Überwachung
der Strömungsverhältnisse möglich ist.
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3b zeigt
ein weiteres Netzwerksystem, das mit dem in 3a gezeigten Netzwerksystem im wesentlichen
identisch sind, gleiche bzw. ähnliche Elemente
sind daher mit identischen Bezugszeichen versehen worden. Im Gegensatz
zu dem in 3a gezeigten
System ist das Netzwerksystem 300, das in 3b gezeigt ist, mit insgesamt 10 Meßpunkten mit
Temperatursensoren 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40 und
einem weiteren externen Meßpunkt mit
Temperatursensor 50 versehen. Neben den Temperatursensoren 22, 24, 26, 28 sind
je zwei weitere Meßpunkte
mit Temperatursensoren 34, 36 bzw. 38, 40 am Ende
des jeweiligen Ausgangs 382, 384 vorgesehen, ferner
sind zwei weitere Meßpunkte
mit Temperatursensoren 30, 32 in der Mitte des
Bahnhofs 362 vorgesehen.
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Bei jedem Paar Meßpunkte ist jeweils, in Querschnittsrichtung
betrachtet, ein Meßpunkt
in einem oberen Bereich angeordnet, bei dieser Ausführungsform
direkt in der Nähe
des Dekkenbereiches, während
ein weiterer Temperatursensor im Boden eingelassen ist. Der externe
Temperatursensor ist außerhalb
des Netzwerksystems in der Nähe
des Eingang 384 angeordnet, so daß über den im Meßpunkt 50 angeordneten
Temperatursensor die Außentemperatur
abgelesen und für
die Bestimmung der Strömungsverhältnisse
genutzt werden kann.
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4 zeigt
Temperatur- und Strömungsverhältnisse,
wobei die Messungen im Meßpunkt 24 gemessen
worden sind.
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Wie aus 4 ersichtlich ist, sind die Horizontalgeschwindigkeit
und die Vertikalgeschwindigkeit sowie die Strömungsrichtung mittels eines
Ultraschall-Anemometers über
einen Zeitraum von mehreren Stunden gemessen worden, wobei dieser
Zeitraum ebenfalls eine nächtliche
Betriebsruhephase umfaßt,
während
der keine Züge
in dem gemessenen System verkehren.
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Die Messungen wurden über einen
Zeitraum von einer Sekunde gemittelt und in dem in 4 dargestellten Diagramm angezeigt, wobei
die Geschwindigkeit sowohl der Horizontal- als auch der Vertikalströmung in
m/s, die Lufttemperatur in Grad Celsius und die Strömungsrichtung über eine
360°-Skala
aufgeteilt ist, wobei der Wert 0° einer
Strömung
in 3a von links nach
rechts, also in den Bahnhof hinein, entspricht, während eine
Strömung
von 180° einer
Luftströmung
in 3a von rechts nach
links entspricht.
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Wie deutlich in 4 ersichtlich ist, ist insbesondere in
der nächtlichen
Ruhephase eine gleichmäßige Hintergrundströmung mit
relativ geringen Schwankungsbreiten zu erkennen, wobei eine Horizontalströmung von
ca. 0,5 m/s bis 1 m/s und eine Vertikalströmung mit einer Geschwindigkeit
von ca. -0,5 m/s auftritt, wobei das negative Vorzeichen andeutet,
daß die
Strömung
in vertikaler Richtung abfällt.
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Die Strömungsrichtung ist während der nächtlichen
Ruhephase ebenfalls nahezu konstant und bewegt sich in einem Bereich
um 0°, also
von links nach rechts.
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Außerhalb der nächtlichen
Betriebsruhephase wird die Strömung
durch ein- und ausfahrende Züge
beeinträchtigt,
wobei in 4 deutlich
ersichtlich ist, daß sowohl
die Horizontalgeschwindigkeit als auch die Vertikalgeschwindigkeit
beim Einfahren der Züge
betragsmäßig zunimmt,
ferner die Strömungsrichtung
sich stark ändert
und weitgehend in entgegengesetzte Richtung, ungefähr 180°, verläuft.
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Wie ebenfalls deutlich in 4 ersichtlich ist, ändert sich
aber nicht nur die Strömungsrichtung
und die Strömungsgeschwindigkeit,
sondern parallel dazu ändert
sich auch die Lufttemperatur genau zu den Zeitpunkten, an denen
auch die Strömung Änderungen
unterworfen ist, nämlich
insbesondere beim Ein- und Ausfahren der Züge. Wie 4 deutlich zeigt, sind die Änderungen
der Temperatur darüber hinaus
nicht marginal, vielmehr sind die Temperaturschwankungen sehr deutlich,
und betragen ca. 6°C bis
8°C, so
daß die
Temperaturschwankungen zum einen sehr leicht nachweisbar sind, ferner
die Temperaturschwankungen sehr deutlich über den beispielsweise während der
nächtlichen
Betriebsruhephase vorliegenden Temperaturschwankungen liegen, die gleichsam
als „Rauschen"
vernachlässigt
werden können.
Um Strömungsänderungen
auch schnell zu detektieren, werden bevorzugt sehr schnell reagierende
Temperatursensoren eingesetzt, z.B. elektronische Sensoren, deren
Widerstand bzw. Leitfähigkeit sich
mit der Temperatur ändert.
Es können
z.B. PT 1000 oder NTC-Sensoren
verwendet werden.
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Wie aus den in 4 über
die Zeit aufgetragenen Meßwerten
ersichtlich ist, könnte
daher auf der Grundlage der vorliegenden Informationen das in 3a oder in 3b dargestellte Netzwerksystem 300 mit
lediglich einem Temperatursensor am Meßpunkt 24 ausgestattet
werden, wobei mit den vom Temperatursensor in Meßpunkt 24 aufgenommenen Werte
direkt Rückschlüsse auf
die Strömungszustände in dem
System herleitbar sind, so daß auf
die kostenintensiven und empfindlichen Anemometer verzichtet werden
kann.
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5 zeigt
einen mit 4 vergleichbaren Graphen,
jedoch sind in 5 die
Meßdaten
aufgezeichnet, die an dem Meßpunkt 26 (s. 3a) aufgenommen worden sind.
Auch in 5 wird deutlich, daß Änderungen
der Strömungen
in dem System direkt auch eine Änderung
der Lufttemperatur im Meßpunkt 26 (s. 3a) hervorrufen, so daß auch durch eine
reine Tempe raturmessung am Meßpunkt 26 ohne
ständig
vorzusehene Anemometer direkt Rückschlüsse auf
den Strömungszustand
in dem System gezogen werden können.
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Es soll an dieser Stelle angemerkt
werden, daß das
System und das Verfahren, das in Zusammenhang mit den 3 bis 5 oben
erläutert
worden ist, lediglich beispielhaft zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargelegt sind. Es ist für
den Fachmann selbstverständlich
klar, daß ein
Netzwerksystem unterschiedlichste Meßpunkte aufweisen kann und
Daten, wie sie beispielsweise in den 4 und 5 dargestellt sind, an unterschiedlichsten
Meßpunkten aufgenommen
werden können,
wobei eine Erhöhung der
Anzahl der Meßpunkte
in der Regel auch exaktere Bestimmungsmöglichkeiten für das Strömungsverhalten
in dem System ermöglicht.
Messungen können
zu unterschiedlichen Tages- und Jahreszeit und bei unterschiedlichsten
Bedingungen und unterschiedlichsten Faktoren aufgenommen werden,
um möglichst
viele denkbare Situationen abzudecken. Wie oben erläutert können sämtliche
Informationen, die beispielsweise durch Messungen, wie sie in Zusammenhang
mit 4 und 5 erläutert worden sind, erhalten
worden sind, in Datenbanken abgespeichert werden, die im Zusammenhang
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
benutzt werden können.
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Es wird jedoch auch insbesondere
aus den in den 4 und 5 dargestellten und an den
Meßpunkten 24 und 26 gewonnenen
Meßdaten
deutlich, daß auch
lediglich ein einzelner Temperatursensor an einem Meßpunkt 24 oder 26 ausreichend
ist, um zuverlässige
Aussagen über
das Strömungsverhalten
in dem zu betrachtenden Netzwerksystem zu erhalten, mit den im einleitenden
Teil der Beschreibung verbundenen Vorteilen.
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6 zeigt
ein weiteres Netzwerksystem 400, bei dem gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zwei Meßpunkte mit Temperatursensoren 60 und 62 vorgesehen
sind. Das Netzwerksystem 400 umfaßt zwei U-Bahn-Linien 420 und 440 mit jeweils
zwei Gleissystemen 422, 424 bzw. 442, 444, wobei
die beiden U-Bahn-Linien 420 und 440 etwa in Y-Form verlaufen,
und daher in dem in der 6 rechts
dargestellten Schenkel zusammenlaufen. Das gezeigte Netzwerksystem
umfaßt
mehrere Bahnhöfe 446.
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Wie in 6 ersichtlich,
sind an zwei Stellen Meßpunkte
mit Temperatursensoren 60, 62 vorgesehen, einmal
in der Nähe
eines Bahnhofs im gemeinsamen Schenkel des Netzwerksystems, einmal
kurz nach der Verzweigungsstelle der beiden U-Bahn-Linien 420 und 440.
Die Meßpunkte
mit Temperatursensoren 60, 62 befinden sich daher
außerhalb
von Bahnhofsbereichen in einer Tunnelführung der U-Bahn.
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7 zeigt
Meßergebnisse,
die an dem Meßpunkt 60 über einen
Verlauf von mehreren Tagen aufgenommen worden sind, wobei jede Unterteilung auf
der x-Achse einen Zeitraum von 2 Stunden umfaßt, nämlich von 1 Uhr bis 3 Uhr morgens,
in denen keine Züge
verkehren, so daß die
gemessenen Temperaturen und Strömungen
im wesentlichen unabhängig
vom Zugverkehr sind. An den Unterteilungen der x-Achse treten aufgrund
der tatsächlich
stattgefundenen Meßpausen
(von 3 Uhr bis 1 Uhr am nächsten
Tag) Diskontinuität
bzw. Sprünge
in der Meßkurve
auf.
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Wie 7 sehr
deutlich zeigt, liegt am Meßpunkt 60 überwiegend
eine Strömung
im Bereich 180° vor,
wie es insbesondere für
die Meßtage 5 bis 15 der
Fall ist. Ferner zeigt 7 jedoch
deutlich, daß bei
einer Erhöhung
der Temperatur am Meßpunkt 60 auch
die Strömung
an dieser Stelle in die Gegenrichtung ausgerichtet ist. Insbesondere
beispielsweise am Meßtag 3,
an dem die Temperatur gegenüber
dem vorherigen Meßtag
um circa 3° gestiegen
ist, wurde eine umgekehrte Strömungsrichtung
etwa in Richtung 0° gemessen.
Auch bei den Meßtagen 19 bis 22 und
insbesondere 25 bis 27, bei denen relativ hohe Temperaturen vorliegen,
ist eine Strömung
in einer Strömungsrichtung
von etwa 0° gemessen
worden, während
am Meßtag 23,
bei einem Abfall der Temperatur, die Strömung zeitweise wieder in die
entgegengesetzte Richtung, in etwa Richtung 180°, stattgefunden hat. An den
Meßtagen 29 und 30,
an den wieder relativ niedrige Temperaturen in einem Bereich von
etwa 11° bis
13° vorgelegen haben,
hat sich eine Strömungsrichtung
von etwa 180° eingestellt.
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7 zeigt
daher ebenfalls sehr deutlich, daß das Strömungsverhalten, insbesondere
Strömungsrichtung,
und Temperatur in einem 3-dimensionalen Netzwerksystem in einem
direkten Zusammenhang stehen, so daß durch bloße Temperaturmessung Rückschlüsse auf
die Strömungsverhältnisse
gezogen werden können,
so daß ein
3-dimensionales Netzwerksystem auf einfache Weise lediglich mit
den Temperatursensoren ausgestattet werden kann, was zu den oben
beschriebenen Vorteilen führt.
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8 zeigt
ferner schematisch ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei dem Meßdaten von
internen Temperatursensoren 20, 22, 24, 26, 28 und
einem externen Temperatursensor 50 über eine Schnittstelle 610 in
ein Computersystem 620 übertragen
werden, wobei diese Übertragung
sowohl elektrisch über
eine Drahtverbindung, optisch über
eine Glasfaserverbindung und/oder drahtlos erfolgen kann. Das Computersystem 620 greift
auf ein Speichermedium 630 zu, auf dem korrelierende Daten von
Strömungsverhältnissen
und Temperaturen an bestimmten Stellen innerhalb eines 3-dimensionialen Netzwerksystems
sowie ein Zuordnungsalgorithmus gespeichert ist, der bestimmte Strömungsverhältnisse
möglichen
Meßdaten
bzw. Kombinationen von Meßdaten
der Temperatursensoren 20, 22, 24, 26, 28, 50 zuordnet.
Die Zuordnung kann über
eine bestimmte Funktion errechnet werden, es ist jedoch auch möglich, daß Temperaturwerte
und/oder Kombinationen von Temperaturwerten direkt nach Art einer
tabellarischen Zuordnung bestimmten Strömungssituationen zugeordnet
werden, wobei das Computersystem nach dem Auslesen der von den Temperatursensoren 20, 22, 24, 26, 28, 50 ermittelten
Meßwerten
die Kombination der in dem Speichermedium 360 gespeicherten
Daten auswählt,
die der tatsächlich
gemessenen Situation an nächsten kommt.
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Das Computersystem 620 ermittelt
daher auf der Grundlage der von dem Temperatursensoren 20, 22, 24, 26, 28, 50 ermittelten
Temperaturwerten und der zeitlichen Abfolge bzw. Änderung
dieser Temperaturwerte unter Berücksichtigung
der auf dem Speichermedium 630 gespeicherten Daten die
vorhandene Strömungssituation.
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Die von dem Computersystem 620 ermittelten
Strömungsdaten
und -werte können
direkt an ein Display 640 ausgegeben werden, das beispielsweise in
einer Verkehrsleitstelle vorhanden ist. Parallel dazu kann der Computer 620 an
ein Netzwerk 650 angeschlossen sein, wobei es sich bei
dem Netzwerk um eine direkte Verbindung aber auch um eine Internet-
oder eine Intranetverbindung handeln kann. Die Daten können über dieses
Netzwerk 650 an ein weiteres Computersystem 660 weitergeleitet
werden, wobei dann die Daten auf einem weiteren Display 670,
beispielsweise graphisch, dargestellt werden können. Das Computersystem 660 und
das Display 670 können
beispielsweise in einer Rettungsleitstelle angeordnet sein.
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Ferner ist es möglich, daß die von dem Computersystem 620 ermittelten
Daten über
ein Netzwerk 680 an Anzeigevorrichtungen 690 übermittelt
werden, wobei diese Anzeigevorrichtung 690 beispielsweise
innerhalb eines zu überwachenden
3-dimensionalen Netzwerksystems, beispielsweise in Tunneln in einem
U-Bahn-System, aber auch beispielsweise im Führerhaus eines U-Bahn-Zuges
angeordnet sein kann.
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Die in der vorstehenden Beschreibung,
den Ansprüchen
und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Realisierung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen
von Bedeutung sein.
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- 20
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 22
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 24
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 26
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 28
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 30
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 32
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 34
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 36
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 38
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 40
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 50
- externe
Meßpunkte
mit Temperatursensor
- 60
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 62
- Meßpunkt mit
Temperatursensor
- 100
- Netzwerksystem
- 120
- U-Bahn-Linie
- 122
- Gleis-System
- 124
- Gleis-System
- 126
- Bahnhof
- 130
- U-Bahn-Linie
- 132
- Gleis-System
- 134
- Gleis-System
- 136
- Bahnhof
- 140
- U-Bahn-Linie
- 142
- Gleis-System
- 144
- Gleis-System
- 146
- Bahnhof
- 160
- Verbindungsgang
- 180
- Verbindungssystem
- 182
- Verbindungsweg
- 184
- Verbindungsweg
- 186
- Verbindungsweg
- 188
- Verbindungsweg
- 190
- Verbindungsweg
- 192
- Verbindungsweg
- 194
- Verbindungsweg
- 196
- Verbindungsweg
- 198
- Verbindungsweg
- 200
- Netzwerksystem
- 220
- U-Bahn-Linie
- 222
- Gleis-System
- 226
- Bahnhof
- 252
- kalte
Luftströmung
- 254
- kalte
Unterströmung
- 256
- warme
Luftströmung
- 258
- warme
Unterströmung
- 280
- Verbindungssystem
- 282
- Ausgang
- 284
- Ausgang
- 300
- Netzwerksystem
- 320
- U-Bahn-Linie
- 322
- Gleis-System
- 326
- Bahnhof
- 380
- Verbindungssystem
- 382
- Ausgang
- 384
- Ausgang
- 400
- Netzwerksystem
- 420
- U-Bahn-Linie
- 422
- Gleis-System
- 424
- Gleis-System
- 440
- U-Bahn-Linie
- 442
- Gleis-System
- 446
- Bahnhöfe
- 610
- Schnittstelle
- 620
- Computersystem
- 630
- Speichermedium
- 640
- Display
- 650
- Netzwerk
- 660
- Computersystem
- 670
- Display
- 680
- Netzwerk
- 690
- Anzeigevorrichtung