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Simulation von Personenströmen als Kontinuum bei Großanlässen und
dichtem Personenverkehr |
Verbesserte Simulationsmöglichkeiten tragen dazu bei, die Gefahr einer Massenpanik bei Großveranstaltungen künftig rechtzeitig zu erkennen. Das ICP entwickelt daher zusammen mit der Zürcher ASE GmbH neue, genauere Modellrechnungen für Menschenströme. |
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``Chaos beim Crowd-Management'' (TAZ), ``Tödliche Massenpanik in Schanghai'' (ka-news), ``Als ein Fußballstadion zur Todesfalle wurde'' (Die Welt)
Solche und ähnliche Schlagzeilen erfahren wir fast täglich aus den Nachrichten. Und selbst kennt jeder das unbehagliche Gefühl, wenn man dichtgedrängt vor der Konzerttribüne steht (siehe Fig.~1) oder in einer Großstadt-U-Bahn in der rush-hour unterwegs ist und kaum Platz zum Atmen hat.
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Fig.~1: Dicht gedrängtes Warten auf die Band, Quelle: privat
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Dies motivierte uns, zusammen mit der Firma ASE GmbH, eine entsprechende Simulationssoftware zu entwickeln. Die Software basiert auf einem neuen Modellansatz altbekannter Gleichungen, die dann aber noch für die speziell anvisierten Anwendungsfelder erweitert und angepasst wurden. Physikalisch fordern wir Masseerhaltung der Menschenmenge und das Streben eines jeden, den Raum unter Vermeidung hoher Dichten schnellstmöglichst zum nächstgelegenen Ausgang zu verlassen. Zusammenfassend lässt sich die Situation durch die Kontinuitäts- und Eikonal-Gleichung beschreiben:
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Bis Mitte 2014 wurde in einem ersten Ansatz das Modell auf eine Raumdimension reduziert. Damit ließen sich bereits erste Rechnungen für schmale Bahnsteige, auf denen Passanten eine gemeinsame Richtung haben, durchführen. Die numerischen Ergebnisse wurden durch reale Situationen auf Bahnsteigen verglichen. Diese Validierungen zeigten bereits sehr gute und vielversprechende Ergebnisse.
Anschließend erweiterten wir das Modell und die zugehörige Software auf zwei Raumdimensionen. Die Validierung der neuen Algorithmen ist noch nicht abgeschlossen aber es können bereits erste qualitative Eindrücke bewertet werden. So zeigt Fig.~2 beispielhaft die Bewegungsrichtungen der Festteilnehmer, wenn sie den Münsterhof in Zürich am Ende der Veranstaltung verlassen wollen. Die Berücksichtigung von Hindernissen, wie es bei diesem Beispiel erforderlich ist, ist von besonderer Relevanz, da jedes nichtkonvexe Gebiet durch seine spezielle Form Hindernisse enthalten kann auch wenn keine Hindernisse explizit platziert wurden. Beim aktuellen Stand können wir schon von qualitativ guten Ergebnissen und, vom Eindruck her, von realitätsnahen Abbildungen sprechen.
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Fig.~2: Evakuierungsszene auf dem Münsterhof in Zürich
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(Aus ICP-Report 2014.)
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