Feuer in der U-Bahn: Sensoren zeigen sichere Rettungswege an

Bei Katastrophen in U-Bahn-Tunneln gehen Rettungskräfte oft nahezu blind in den Einsatz. Im Projekt SenSE4Metro entwickeln Forschende daher Sensoren zur Lagebilderfassung. Was diese können, erklärt Projektleiter Jonah Vincke im Interview mit bmbf.de.

Bei einer Katastrophe im U-Bahn-Tunnel decken die Sensoren sichere Rettungswege auf.

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Bmbf.de: Herr Vincke, Sie entwickeln ein Sicherheitsmanagement- und Notfalleinsatzsystem für U-Bahn-Tunnel: Warum ist das wichtig?

Um Menschen bei Terroranschlägen, Überschwemmungen oder Bränden im Untergrund schneller helfen zu können. Ein Rettungseinsatz in U-Bahn-Tunneln stellt die Helfer vor enorme Herausforderungen: Es gibt meist nur zwei Zugriffswege und keine genauen Informationen über das Geschehen. Mit unserem System wollen wir diese Lücke schließen.

Wie wollen Sie das machen?

Jonah Vincke, Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI
Jonah Vincke vom Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik in Freiburg leitet das Projekt SenSE4Metro. Sein Team entwickelt die Sensoren, die Brände, Überschwemmungen und Erschütterungen registrieren.   © Fraunhofer-Institut fuer Kurzeitdynamik Ernst-Mach-Institut EMI

Wir entwickeln ein Sensornetzwerk, das bei Katastrophen automatisch Alarm auslöst. Die Sensoren werden alle 50 bis 100 Meter im Tunnel angebracht und können drahtlos sowohl miteinander als auch mit den Einsatzkräften kommunizieren.

… und wann schlagen sie Alarm?

Das System reagiert auf Feuer, Rauch, Überschwemmungen und Explosionen. Es kann beispielsweise den Ort und die Stärke einer Druckwelle erfassen – und anhand dieser Daten könnte abgeschätzt werden, ob bestimmte Streckenabschnitte einsturzgefährdet sind. Bei einem Brand lokalisiert es den Rauch: In Bereichen, wo nur an der Decke Rauch ist, ist eine Evakuierung noch möglich. Befindet er sich in Kopfhöhe, markiert das System den Fluchtweg als unpassierbar.

Wie können die Einsatzkräfte das sehen?

Über einen Monitor in der Einsatzzentrale oder mobil mit einem Tablet: Darauf sehen die Einsatzkräfte eine farbige Karte der Tunnel. Unpassierbare Wege sind rot, freie Wege grün – und gelb zeigt beispielsweise Rauch an der Decke an.

Sehen auch die Menschen im Tunnel, in welche Richtung sie flüchten müssen?

Bisher noch nicht. Das System wird derzeit in einem Berliner U-Bahn-Tunnel erprobt. Kommt es später flächendeckend zum Einsatz, würden wir gerne leuchtende Pfeile in passenden Farben anbringen.

Kann eine Explosion die Sensoren beschädigen – und das ganze System lahmlegen?

Das System besteht aus vielen Knotenpunkten und ist sehr robust. Wird ein Knotenpunkt beschädigt und kann keine Daten mehr weiterleiten, wird er unter Nutzung anderer, noch funktionsfähiger Knoten umgangen. Die Information wird also einfach über einen alternativen Weg weitergeleitet.

Ein Stromausfall könnte doch alle Knoten lahmlegen…

Nein, die Sensoren sind völlig autark! Sie brauchen nur wenig Strom – und den generieren sie selbst. Die unteren Sensoren haben einen sogenannten „Vibrationsharvester“ – also sozusagen einen „Ernter“ für Strom. Dieser funktioniert wie folgt: Eine vorbeifahrende U-Bahn versetzt die Schienen in Schwingung. Der „Ernter“ wandelt die Vibration in elektrische Energie um. Und der Sensor speichert sie.

Was wollen Sie bis zum Projektende erreichen?

Mehr Sicherheit für alle Beteiligten! Unser Sensornetzwerk ist nur ein Teil des Projekts, an dem deutsche und indische Forscher sowie Unternehmen gemeinsam im Verbund arbeiten. So wird zum Beispiel auch die Wirkung von Explosionen in Zügen und an U-Bahnstationen untersucht. Weitere Partner beschäftigen sich mit dem Sozialverhalten von Menschen bei Katastrophen. Und wieder andere Forschende simulieren die Wirkung extremer Belastungen wie bei einer Explosion auf die baulichen Strukturen von Tunneln. Die Forschungsergebnisse sollen dazu beitragen, Rettungsstrategien zu verbessern.

Sicherheitsmanagement- und Notfalleinsatzsystem für U-Bahn-Systeme (SenSE4Metro)

Das deutsch-indische SenSE4Metro-Projekt ist Anfang 2015 gestartet und wird nach dreijähriger Laufzeit im Dezember dieses Jahres abgeschlossen. Aufgrund der hohen Sicherheitsstandards sind Notfallsituationen in deutschen U-Bahnen glücklicherweise sehr selten. Bei Notfällen oder Katastrophen sind die Herausforderungen aber ähnlich wie im dicht besiedelten Indien, das insbesondere in den Megastädten den Ausbau der U-Bahnsysteme dynamisch vorantreibt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt im Rahmen des Programms „Forschung für die zivile Sicherheit“ mit rund 2,6 Millionen Euro. Deutsche Projektpartner sind das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik / Ernst-Mach-Institut (EMI) in Freiburg, die Berliner Feuerwehr, das Brandenburgische Institut für Gesellschaft und Sicherheit gGmbH (BIGS) in Potsdam und die ITC Engineering GmbH & Co. KG in Stuttgart. Von indischer Seite beteiligen sich das Indian Institute of Science (IISc) in Bangalore, das Indian Institute of Technology (IITD) in Delhi, das Center for Study of Science, Technology and Policy (CSTEP) in Bangalore, die Bangalore Metro Rail Corporation Limited (BMRCL) sowie die Rail Vikash Nigam Limited (RVNL) in Delhi.
Das im Projekt erforschte System wird am 7. Oktober 2018 in einem Berliner U-Bahnhof während einer Übung mit Fahrgästen und Einsatzkräften unter realen Bedingungen getestet. Die Ergebnisse des SenSE4Metro-Projektes können in Zukunft dazu beitragen, dass bei Notfalleinsätzen in U-Bahn-Tunneln Menschen weitaus schneller gerettet werden.