DFG Projekt: Quantitative Beschreibung der Staubildung in Fußgängerströmen

Laborexperimente in Schulen

Erste Laborexperimente wurden Mitte November 2014 mit Schülern der Jahrgangsstufe 5 und 11 durchgeführt. Ziele dieser Experimente waren:

Sensibilisierung der Schüler für Gefahren in großen Menschenmengen oder bei der Räumung von Gebäuden.

Untersuchung des Einflusses der Heterogenität von Fußgängern unter dem Parameter Körpergröße auf Fußgängerdynamik. Besonderer Fokus obliegt der Erforschung von Staubildung in einer Personenmenge sowie des Abstandsverhaltens und der Gehgeschwindigkeit einzelner Personen in dieser Menge.

Einfluss von Gruppen auf das Bewegungsmuster von Fußgängern. Hierbei gilt es insbesondere die Frage zu klären inwieweit sich die Bildung von Personengruppen auf die Dynamik großer Menschenmengen und damit auf die Evakuierungszeit von Räumen und Gebäuden auswirkt. Weiterhin wird in diesem Zusammenhang untersucht, ob eine leitende, führende Person innerhalb der Gruppe sich positiv auf den Evakuierungsprozess auswirkt.

Weitere Experimente folgen im Frühling 2015.

Projektziele

Für die Planung von Fluchtwegen in Gebäuden oder Großveranstaltungen werden belastbare Vorgaben und zuverlässige Werkzeuge für die Dimensionierung der Fußgängeranlagen benötigt. Allerdings sind bis heute grundlegende Fragen zur Dynamik großer Personenströme nicht abschließend geklärt, was sich u. a. in widersprüchlichen baurechtlichen Vorgaben äußert. Ziel unseres Forschungsansatzes ist es, durch Experimente und Modellbildung eine zuverlässige und quantitative Beschreibung zu erreichen.

Modellresultate deuten darauf hin, dass die Heterogenität der Fußgänger einen entscheidenden Einfluss auf die Staubildung in Personenströmen hat. In diesem Projekt soll diese These anhand von Experimenten geprüft werden. Wir erwarten hierdurch Erkenntnisse, wie kritische Zustände in großen Personenströmen entstehen. In der Modellbildung bauen wir auf ein mikroskopisches Modell auf, welches in den vergangenen drei Jahren entwickelt wurde. Nachdem bisher eine exakte Modellierung des Volumenausschlusses von Fußgängern im Fokus stand, soll nun eine intelligente Steuerung der Agenten realisiert werden. Diese soll die voraussichtliche Entwicklung der Umgebung berücksichtigten und die Dynamik von Personenströmen an Ecken, T-Kreuzungen und bidirektionalen Verkehr quantitativ beschreiben.

Das Projekt führen wir gemeinsam mit Prof. Andreas Schadschneider vom Institut für Theoretische Physik der Universität zu Köln durch.