Der Fußgängerverkehr - Simulation und Experimente

Dateibereich 16251

5,27 MB in einer Datei, zuletzt geändert am 28.02.2007

Dateiliste / Details

DateiDateien geändert amGröße
Kretz_dis.pdf28.02.2007 10:48:075,27 MB
In den vergangenen Jahren und Jahrzehnten hat sich parallel zur rasanten Entwicklung der Rechnertechnologie die Simulations- bzw. Computer-Physik als drittes Element der Physik neben Theorie und Empirie entwickelt. Diese Arbeit handelt allgemein von der Simulation des Fußgängerverkehres und hierbei speziell von der Simulation von Evakuierungsprozessen. Während Theorie und Experiment bzw. Empirie während der gesamten Geschichte der modernen Physik wechselseitig aufeinander beruhten, bedürfen beide nicht unbedingt der Simulation, auch wenn in beiden Bereichen Simulationen zu den unterschiedlichsten Fragestellungen durchgeführt werden. Simulationen hingegen kommen weder ohne Theorie noch ohne Empirie aus, sofern ihre Ergebnisse in einem quantitativen Verhältnis zur Wirklichkeit stehen sollen. Diese Abhängigkeit spiegelt sich in dieser Arbeit wieder, die daher Elemente aller drei Arbeitsweisen enthält. Sie beginnt in der Einleitung mit einem Überblick über notwendige Elemente zur Konstruktion eines verlässlichen Personenstrom-Simulationsmodells. Hierbei wird auch der Zusammenhang zwischen Simulation, Theorie und Experiment etwas näher beleuchtet. Es schließt sich ein Überblick über existierende Modelle der Personen-Evakuierungsdynamik an. Im zweiten Kapitel wird der semantischen - und daher eher theoretischen - Frage nachgegangen, wie sich ein Zellularautomatenmodell durch Erweiterungen zu einem Modell entwickeln kann, das möglicherweise besser schlicht als ,,diskretes'' Modell bezeichnet werden sollte. Diese Frage ist für die Frage nach der Verlässlichkeit der Simulationsergebnisse ohne Belang, sie wird jedoch häufig gestellt. Im dritten Kapitel wird ein diskretes Modell zur Personen-Evakuierungsdynamik präsentiert und untersucht. Die Untersuchungen der einzelnen Elemente des Modells konzentrieren sich auf die Frage nach dem Einfluss des Elementes auf das Fundamentaldiagramm. Zu einigen Elementen gibt es jedoch zusätzliche Untersuchungen mit weitergehendem theoretischen Hintergrund. Als Hauptergebnis des dritten Kapitels seien die Konstruktion des Modells selbst, der Nachweis, dass es in der Lage ist, ein weithin anerkanntes empirisches Fundamentaldiagramm bis zu einer Dichte von ca. vier Personen pro Quadratmeter sehr präzise zu reproduzieren, und dass das Modell im Hinblick auf die Rechenzeiten beim derzeitigen Stand der Computertechnik auf Szenarien mit mehreren Millionen Agenten angewandt werden kann, genannt. Im vierten Kapitel werden zwei Beobachtungen und zwei Experimente analysiert. Bei der ersten Beobachtung handelt es sich um eine Feueralarmübung in einer Grundschule. Die gewonnenen Daten werden zum einen zur Kalibrierung der Simulationsparameter benutzt, zum anderen verwendet, um sie mit Ergebnissen von mit diesen Parametern durchgeführten weiteren Simulationen zu vergleichen. Es folgt die Auswertung von Beobachtungen zur Gehgeschwindigkeit von auf einer langen Treppe aufwärts gehenden Personen. Das anschließend ausgewertete Gegenstrom-Experiment zeigt eine große Bandbreite von Selbst-Organisationsstrukturen, deren Reproduktion in Simulationen eine Herausforderung darstellt. Dass sich die Summe aus Strom und Gegenstrom immer größer herausstellt als der Strom in Situationen ohne Gegenstrom, ist wohl das interessanteste Ergebnis dieses Experimentes. Das Hauptergebnis des Engstellen-Experimentes ist, dass der Fluss weder eine lineare noch eine Stufenfunktion der Durchgangsbreite ist. Dies bedeutet, dass einige gesetzlichen Regelwerke auf falschen Annahmen beruhen. Kapitel fünf besteht aus fünf Beispielen der Anwendung von Personenstrom-Simulationen. Der Anhang enthält eine Auflistung historischer Massenunglücken sowie - darauf aufbauend - einige Überlegungen zum Verhalten in gefährlichen Situationen.
Lesezeichen:
Permalink | Teilen/Speichern
Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Physik » Theoretische Physik
Physics and Astronomy Classification Scheme:
80. Cross-disciplinary physics and related areas of science and technology
Klassifikation Physik:
Statistische Physik
Nichtlineare Dynamik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Stichwörter:
pedestrian traffic, crowd dynamics, evacuation, Fußgängerverkehr, Dynamik einer Menge, Evakuierung, Simulation, Personenströme
Beitragende:
Prof. Dr. rer. nat. Schreckenberg, Michael [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Schadschneider, Andreas [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Englisch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
23.02.2007
Dokument erstellt am:
02.03.2007
Promotionsantrag am:
17.10.2006
Dateien geändert am:
28.02.2007
Medientyp:
Text