Measuring and Modelling PM Levels on Underground Platforms

• Urban railways have become an essential part of the transportation network of cities due to their convenience and high capacity. To make full use of urban space, many urban railway platforms are built underground. However, according to local surveys and studies, the concentration of airborne particles on underground platforms is significantly higher than that of particle concentrations aboveground. These platform particulates are often rich in heavy metal elements such as iron, copper and manganese, which may adversely affect the health of commuters riding urban railways. Therefore, the primary purpose of this research is to explore various factors that affect the airborne particle concentrations on urban underground railway platforms and then provide some suggestions for improving the air quality of the urban railway commuting environment.The papers appended are all based on the analysis of field measurements on the Stockholm urban railway platforms in Sweden between 2016 and2020 (Paper A to E). According to different research purposes, diverse statistical models have been established. By exploring the model parameter factors, it is possible to quantify the airborne particle concentrations on underground platforms. The thesis started with the qualitative trend between train movement and platform particle concentration and found that train operation and braking are closely related to the increase in platform particle concentration (Paper A). Then, by comparing linear and non-linear train frequency and particle concentration relationship models, the critical direction for studying the train frequency factor using the linear model was determined (Paper B). After that, the train frequency factor was deconstructed into two approaches. Namely, train brake effect factor, train accumulative effect factor (Paper C) and equivalent train frequency factor, train-type factor (Paper D and E). Finally,non-train-related elements were added to the train-related model as an extension (Paper E). A preliminary quantitative study of non-train-related factors was conducted.Based on the above research results, this thesis proposes three possible methods to improve the air quality of underground platforms. These consist of: replacing train types that emit higher particles with those that emit lower ones; deploying the intelligent control ventilation system; and adding night cleaning in the underground system.

• Tunnelbanor har blivit en viktig del av urbana miljöers transportsystem på grund av deras bekvämlighet och höga kapacitet. För att utnyttja gaturummet fullt ut byggs många tunnelbanor under jord. Underjordiska järnvägstunnlar och dess plattformar uppvisar ofta höga halter av luftburna inandningsbara partiklar. Dessa halter är betydligt högre än för partikelkoncentrationerna ovan jord. De luftburna partiklarna innehåller ofta höga halter av metaller som järn och de kan negativt påverka hälsan hos de pendlare som använder underjordiska tågplattformar. Därför är det primära syftet med denna avhandling att utforska olika faktorer som påverkar koncentrationerna av luftburna partiklar på tunnelbaneplattformar.De fem bifogade manuskripten är alla baserade på analys av fältmätningar utförda på Stockholms tunnelbane- och pendeltågsplattformar mellan 2016 och 2020 (Papper A till E). Olika statistiska modeller har studerats i undersökningen. Genom att utforska modellernas olika parametrar är det möjligt att kvantifiera de faktorer som påverkar halten av de luftburna partiklarna på de underjordiska plattformarna. De parametrar som studerats är tågrelaterade som tågfrekvensen i form av antalet tåg per timme, variant av tåg (CX- eller C20-tåg) och passagerarflöde.  Dessutom har icke tågrelaterade parametrar studerats i form av ventilation, nattligt underhållsarbete och partikelhalt ovan jord. Avhandlingen startade med den kvalitativa trenden mellan tågrörelser och partikelkoncentration på plattformar och fann att tågdrift och inbromsning är nära relaterade till ökningen av partikelkoncentrationen på underjordiska plattformar (Papper A). Därefter, genom att jämföra linjära och icke-linjära tågfrekvens- och partikelkoncentrationsmodeller, utvärderades tågets frekvensfaktor med hjälp av den linjära modellen (Papper B). Vidare delades tågfrekvensfaktorn upp i två delar. Där ena består av en tågbromseffektfaktor och en tågackumulerande effektfaktor (Papper C) och den andra består av en tågtypfaktor (Papper D och E). Slutligen lades icke tågrelaterade parametrar till modellen (Papper E).Denna avhandling föreslår tre möjliga metoder för att förbättra luftkvaliteten på underjordiska tågplattformar. De tre metoderna är: att ersätta de tågtyper som genererar höga halter med sådana som genererar låga halter; ombyggnad av ventilationsschakten så att de stängs och öppnas baserat på en temperaturreglering; och nattlig tunnelluftrening till samma nivå som den omgivande stadsluften.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Naturresursteknik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Environmental Engineering (hsv//eng)

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Maskinteknik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Mechanical Engineering (hsv//eng)

Nyckelord

Airborne particles

railway

underground platform

particle concentration

effect factor

Luftburna partiklar

järnväg

underjordisk plattform

partikelkoncentration

effektfaktor

Machine Design

Maskinkonstruktion

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

dok (ämneskategori)