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> Müsste er dann so heißen...?

> Ich wusste, sobald sich die Türen schließen würden und die Bahn
> anfahren würde, würde ich bis zum nächsten Halt nicht aussteigen
> können.

Ich halte es für stilistisch suboptimal, einen uneingeleiteten Nebensatz ersten Grades mit der Subjunktion des eingeleiteten Nebensatz(paar)es zweiten Grades einzuleiten, denn das ist verwirrend. Nutze besser jeweils einleitende Subjunktionen bei den Nebensätzen beiderlei Grades:

Ich wusste, dass, sobald sich die Türen schließen (würden) und die Bahn anfahren würde, ich bis zum nächsten Halt nicht würde aussteigen können.

Das vermeidet dann auch ein doppeltes »würde« um das schließende Nebensatzkomma. Das erste eingeklammerte »würden« kann trotz des abweichenden Numerus ellipsiert werden. Entscheidend ist dabei, in welchem Numerus der näher stehende Subjektteil steht.

Vgl. Dr. Bopp; Mehrteilige Subjekte und zusammengezogene Teilsätze:

– Wenn beim Ausformulieren neben den Subjekten auch noch andere Elemente der Teilsätze unterschiedlich sind, richtet sich das Verb nach dem Subjekt, das ihm am nächsten steht.