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24.08.2021 | Linda Mangialardi

Softwaregestützte Sanierung eines U-Bahnhofs

BIM & Infrastruktur

Die Londoner U-Bahn modernisiert den Bahnhof Bank-Monument. Mithilfe von Simulationssoftware ließen sich Planung, Entwurf und Durchführung der Umbaumaßnahmen optimieren.

Die Station Bank-Monument befindet sich in der Londoner Innenstadt. Der U-Bahnhof ist eine der komplexesten unterirdischen Stationen der Welt. Er gilt als einer der wichtigsten Zugänge zur Gegend, wird jedes Jahr von mehr als 52 Millionen Fahrgästen genutzt und ist von strategischer Bedeutung für die Wirtschaft Londons und Großbritanniens.

In den vergangenen zehn Jahren ist die Zahl der Fahrgäste, die die Station Bank-Monument nutzen, um 50 Prozent gestiegen. Sie liegt jetzt bei knapp 400.000 pro Wochentag. Die Zahl steigt weiter an, und wenn nichts unternommen wird, muss die Station bei noch größeren Menschenmengen häufiger vorübergehend geschlossen werden. Das bedeutet, dass Züge ohne Halt durch die Station Bank-Monument fahren müssen. Dadurch würden den Fahrgästen Unannehmlichkeiten entstehen, und es kann zu Störungen in anderen Teilen der Londoner U-Bahn kommen.

U-Bahn-Station Bank-Monument in London, Bild: Bentley Systems

Die Modernisierung der Station Bank-Monument ist auch ein wichtiger Schritt, um die künftig vermehrte Nutzung der Northern Line zu ermöglichen. Deshalb beschloss London Underground Limited im Jahr 2013, die Station Bank-Monument zu modernisieren, um die Anbindung an die Londoner Innenstadt, den Rest der Londoner U-Bahn und das Netz der Docklands Light Railway zu verbessern und aufrechtzuerhalten. Durch die Kapazitätserweiterung der Bank-Monument Station werden der Fahrgastzugang, die Verteilung und das Umsteigen verbessert, wodurch eine zusätzliche Kapazität von 45 Prozent während der Stoßzeiten angeboten wird.

Das Planungsteam für Modellierung und den öffentlichen Nahverkehr der London Underground Limited wurde damit beauftragt, die Vorteile, die betrieblichen Auswirkungen und die Strategien der Kapazitätserweiterung zu bewerten. Das Team musste die Kapazität erhöhen, den Fußgängerfluss verbessern und die Station besser zugänglich machen.

Meistern einer komplexen Design-Herausforderung

Die London Underground Limited wurde 1985 gegründet. Sie organisiert die Schienenpersonenverkehrsdienste sowie die Renovierung und Wartung von Teilen des Streckennetzes im Großraum London. Das Unternehmen ist für die Verwaltung aller Stationen der Londoner U-Bahn zuständig.

Der Aufbau der Bank-Monument Station ist komplex und beinhaltet fünf Londoner U-Bahn-Linien mit einer Linie, die dort endet, sowie der Endstation der Docklands Light Railway, drei Schalterhallen, zehn Bahnsteigen, 15 Rolltreppen und zwei 90 Meter langen Fahrsteigen. Das Labyrinth aus komplexen Routen innerhalb der Station erschwert das Finden von Wegen und erhöht den Konflikt zwischen entgegengesetzten Fahrgastströmen.

Bei etwa 50 Prozent aller Fahrten während der Hauptverkehrszeiten handelt es sich um Fahrgäste, die zwischen den sechs Linien umsteigen. Die komplexen und oft indirekten Routen führen zu Querverkehr, Verwirrung und Überfüllung. Durch diese Probleme wird die Verwaltung der Station zu einer Herausforderung. Um die Herausforderungen zu meistern, spielte das Team während des gesamten Projekts eine wichtige Rolle beim Design und bei der Validierung, um das entstehende Schema zu gestalten und dessen Leistung zu messen.

Simulierungen zur Erfüllung der wichtigsten Anforderungen

London Underground Limited entwickelte einen Entwurf für die Modernisierung dieser Station, der einen neuen Eingang für Fahrgäste mit Aufzugs- und Rolltreppenverbindungen, einen neuen Zug- und Bahnsteigtunnel sowie neue Tunnel und andere interne Verbindungen umfasst. Das Team nutzte OpenBuildings Station Designer für die Entwicklung des Designs der Station und LEGION Simulator für die Validierung und die Analysefunktionen der Fahrgastsimulation während des Planungs- und Designprozesses.

Die Stationsmodellierung kann ein langer und komplexer Prozess sein. Während der gesamten Entwicklung müssen Planer sicherstellen, dass Modelle ihre Qualität und Integrität beibehalten und gleichzeitig einfach genug sind, um Verwirrung zu vermeiden. Durch die Software konnte das Team von London Underground Limited Schemata zur Linderung von Verkehrsbelastung simulieren, was bei der Verbesserung des Designs und der Berechnung des gesellschaftlichen Nutzens half.

Das Team begann damit, die Referenzwerte der bestehenden Leistung der Station festzulegen. Die Teammitglieder testeten den Umgang mit Menschenmengen, die Auswirkungen der Bauarbeiten und die Evakuierungspläne im Modell. Das ermöglichte dem Team, vor Baubeginn datengestützte Entscheidungen zu treffen. Die Software half bei der Optimierung des Aufbaus der Station für Betriebstests, kommerzielle Nutzung und Business Cases. Durch dieses Vorgehen konnten Staus reduziert und die Fahrzeiten durch den Bahnhof Bank-Monument verbessert werden. Die durchschnittliche Zeitersparnis beträgt Prognosen zufolge 197 Sekunden während der morgendlichen und 37 Sekunden während der abendlichen Hauptverkehrszeit.

Heatmaps für die Auslastung der wichtigsten Knotenpunkte, Bild: Bentley Systems

Level der Serviceprognosen mit alternativen Szenarien, Bild: Bentley Systems

Bessere Zugänglichkeit durch stufenlosen Zugang

Mithilfe der Software ermittelte die London Underground Limited, dass die Station am besten zugänglich gemacht werden kann, indem zwei neue Aufzüge installiert und der vorhandene Aufzug verbessert werden. Durch diese Änderungen wurde der stufenfreie Zugang zu den Zügen der Northern Line und der Docklands Light Railway von der Straße aus verbessert. Dadurch erhalten Fahrgäste mit einer Mobilitätseinschränkung – einschließlich Rollstuhlfahrern und Personen mit schwerem Gepäck – einen besseren Zugang zur Station. Darüber hinaus wird damit eine zusätzliche Betriebsstabilität für die Evakuierung in Notsituationen geboten. Der neue Eingang der Station und die damit verbundene Umgestaltung des Untergrunds werden dem erhöhten Fahrgastaufkommen gerecht, ohne dass es zu größeren Staus kommt. Außerdem ergeben sich schnellere Fahrzeiten durch den Bahnhof im Vergleich zu den Ausgangswerten.

Stationsmodellierung, Bild: Bentley Systems


Verbesserte wirtschaftliche Realisierbarkeit und Auswirkungen

London Underground Limited hat für das Projekt ein Kosten-Nutzen-Verhältnis von 4:1 festgestellt, vor allem aufgrund der Linderung von Verkehrsbelastung und Fahrzeiteinsparungen, die mit dem LEGION Simulator berechnet wurden. Dieses Verhältnis basiert auf einer konservativen Methodik und enthält mehrere Vorteile, die nicht quantifiziert sind. Für ein großes Projekt mit der vorgeschlagenen Höhe der Kapitalinvestitionen gilt es als signifikant und zeigt, wie das Unternehmen durch die Modernisierung Kosten sparen kann.

Resultate von heute für die Planung in der Zukunft

Durch die Modernisierungsvorschläge kann die Station die von London Underground Limited für 2026 prognostizierten Fahrgastzahlen plus zusätzliche 31 Prozent bewältigen. Durch die erhöhte Kapazität kann die Station 60 Jahre nach ihrer ursprünglichen Eröffnung sichere und effiziente Reisen ermöglichen, was dem Unternehmen Zeit gibt, mit der Bewertung des längerfristigen Plans zu beginnen. Das vorgeschlagene Design wird die Station bis 2081 zukunftssicher machen, indem es mehr Platz und eine bessere Lesbarkeit schafft, um es Fahrgästen zu erleichtern, sich durch die Station zu bewegen, die Zugänglichkeit zu verbessern und schnellere und sicherere Fluchtwege für den Brandfall zu schaffen.

Die modernisierte Station ermöglicht eine Reduzierung der Schließzeiten der Station, verstärkte Kontrollmaßnahmen an den nahegelegenen Stationen, wovon die Fahrgäste außerhalb der Hauptverkehrszeiten profitieren, sowie eine Verbesserung des Linienverkehrs und eine Verkürzung der Wartezeiten auf Züge. Zusätzlich werden durch die Modernisierung die betrieblichen Kohlendioxidemissionen der Station um ca. 23 Prozent reduziert.

© Bentley Systems
Autor

Linda Mangialardi ist Senior Product Marketing Managerin bei Bentley Systems. Sie konzentriert sich auf die Förderung der Bau- und Konstruktionsanwendungen von Bentley, darunter OpenBuildings, OpenBuildings Station Designer, LEGION und ProStructures. (Bild: privat) bentley.com

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