Fussgängerdynamik und Optimierung von Fluchtwegen [Zurück (Überblick Forschung)]

Priv.-Doz. Dr. A. Schadschneider, K. Klauck

Fussgängerdynamik und Optimierung von Fluchtwegen

Projektidee und Projektziel

Unzählige dramatische Ereignisse zeigen, dass es wichtig ist, bei der Planung eines Gebäudes dessen Evakuierbarkeit sicherzustellen.

Unser Projekt umfasst die folgenden Ziele:

  • Entwicklung mikroskopischer Modelle (Zellularautomaten) zur Simulation der Dynamik von Fussgängern.
  • Durchführung von Sicherheitsanalysen im Auftrage von Baufirmen.
  • Aufbau eines PC-basierten Programmpaketes mit dem Architekten selber Evakuierungen simulieren können.


  • Phasen des Projektes

    Phase 1:
    Modelldefinition
    In der ersten Phase sollen verschiedene Modellvarianten hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit geprüft werden, um grundlegenden Phänomene qualitativ korrekt beschreiben zu können. Diese Phase steht kurz vor ihrem Abschluss. Erste Simulationsergebnisse sind in Abb. 1 und Abb2 dargestellt.
    Phase 2:
    Modellvalidierung
    In der zweiten Phase des Projektes sollen die Parameter des Modells aus Phase 1 so bestimmt werden, dass auch eine quantitative übereinstimmung (z.B. von Evakuierungszeiten) mit dem realen Verhalten erzielt wird. Hierzu ist ein Vergleich mit empirischen Daten notwendig. Diese Phase hat gerade begonnen mit ersten vielversprechenden Resultaten.
    Phase 3:
    Simulation komplexer
    Situationen
    Hier sollen die in den ersten Phasen entwickelten Bausteine (z.B. für das Verhalten an Türen, auf Treppen etc.) zu einer realistischen Simulation z.B. eines öffentlichen Gebäudes zusammengesetzt werden. Diese Phase wird voraussichtlich Anfang 2001 beginnen.
    Phase 4:
    Entwicklung eines
    Programmpaketes
    Abschliessend soll ein komplettes Programmpaket entwickelt werden, mit dem sich schnell und flexibel Simulationen beliebiger Situationen durchführen lassen.


    Zellularautomaten

    Zellularautomaten sind Modelle, die diskret in Raum und Zeit sind. Der zweidimensionale Raum, in dem die Fussgänger sich bewegen, wird in gleich grosse Zellen eingeteilt, die von höchstens einer Person besetzt sein können. In jedem Zeitschritt (die Zeit wird auch in gleich grosse Zellen eingeteilt) kann sich jede der Personen nach vorgegebenen Regeln um eine Zelle vorwärts bewegen. Diese Regeln sind im unseren Fall stochastisch. Der entscheidende Schritt von Phase 1 besteht darin, diese stochastische Regeln so zu formulieren, dass sich ein grosses Ensemble von Personen bewegt, wie man es in der Realität beobachtet. Hat man die passenden Regeln gefunden, besteht der Vorteil der Zellularautomatenmodelle darin, dass sie in Computersimulationen oft einen optimalen Kompromiss zwischen Effizienz und Komplexität darstellen. Das bedeutet jedes kompliziertere Modell würde sehr viel mehr Resourcen verbrauchen und jedes einfachere Modell wäre sehr wahrscheinlich nicht in der Lage, die beobachteten Phänomene zu beschreiben.

    Simulationsergebnisse


    Abb. 1: Simulation der Evakuierung eines grösseren Saales mit nur einem Ausgang. Gezeigt werden drei Momentaufnahmen in der Aufsicht.



    Abb. 2: Simulation eines breiten Ganges. Die Personen betreten den Gang durch die untere Tür und möchten den Gang durch die obere Tür verlassen. Es betreten mehr Personen den Gang, als ihn verlassen können.