Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Estudio experimental y computacional sobre la evaluación de peatones a escala masiva |
| Título alternativo: | Experimental and computational study on mass-scale pedestrian evacuation |
| Autor: | Cornes, Fernando Ezequiel |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA)
|
| Fecha de defensa: | 2023-07-25 |
| Fecha en portada: | 2023 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas |
| Director: | Dorso, Claudio Oscar |
| Consejero: | Balenzuela, Pablo |
| Jurado: | Mindlin, Gabriel Bernardo; Laguna, María Fabiana; Pastorino, Claudio |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | DINAMICA PEATONAL; MULTITUDES EN PELIGRO; DIANAMICA MOLECULAR; MODELO DE FUERZA SOCIAL; AVALANCHASPEDESTRIAN; DYNAMIC; CROWD DISASTER; MOLECULAR DYNAMICS; SOCIAL FORCE MODEL; AVALANCHES |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7381_Cornes |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7381_Cornes.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7381_Cornes |
| Ubicación: | Dep.FIS 007381 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Cornes, Fernando Ezequiel. (2023). Estudio experimental y computacional sobre la evaluación de peatones a escala masiva. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7381_Cornes |
Resumen:
A lo largo de ésta tesis se estudia la dinámica de multitudes en estado de pánico. Con el fin de describir el comportamiento dinámico de muchedumbres se utiliza el Modelo de Fuerza Social de Helbing. Dicho modelo representa a las personas mediante cilindros blandos, los cuales están sometidos a distintos tipos de fuerzas de índole socio-psicológicas como físicas. En este caso, la evolución temporal del sistema queda determinada por las ecuaciones de movimiento de la mecánica clásica. Una de las ventajas del Modelo de Fuerza Social es que permite analizar fenómenos macroscópicos y a su vez, no perder detalle del carácter microscópico de los individuos que lo componen. El peligro puede provocar estampidas, y el consiguiente congestionamiento de las vías de escape. Por este motivo, en primera instancia, se analiza cómo el nivel de ansiedad de las personas influye durante una evacuación de emergencia. Para ello, se simula la evacuación de 225 personas de una habitación con una única salida. Se observa que la performance del proceso de evacuación depende (entre otras cosas) del nivel de ansiedad de los individuos. En este sentido, para niveles de ansiedad moderados, cuanto más se esfuerzan los individuos por escapar, más tiempo demoran. En este régimen (“faster is slower”), se producen demoras debido al incremento en la fricción entre las personas y a la formación de estructuras bloqueantes (“blocking clusters”) en la proximidad de la salida. Sin embargo, a partir de un determinado nivel de ansiedad (el cual depende, por ejemplo, del número de individuos en el recinto), el flujo de evacuados se incrementa con el “deseo” por escapar. De este modo, pasamos de una régimen “faster is slower” a uno “faster is faster”. En segundo lugar, se analiza el mecanismo por el cual la información se propaga dentro de una multitud. En particular, se estudia cómo el pánico puede desencadenar una avalancha. Cabe destacar que el pánico puede propagarse en una multitud de manera similar a como lo hacen las enfermedades contagiosas en los grupos sociales. Las personas en una situación que pone en peligro su vida, pueden expresar altos niveles de estrés alertando a otros del peligro inminente. Este mecanismo social inicia el proceso de evacuación, afectando el estado de la multitud. Teniendo en cuenta diversos registros fílmicos de muchedumbres relajadas que, producto de algún estímulo (por ejemplo, disparos), aumentan su nivel de ansiedad, se desarrolla un modelo microscópico del mecanismo de propagación del pánico entre los individuos. Se determinó que el nivel de susceptibilidad de los individuos al pánico y su nivel de información acerca de la naturaleza del peligro, son factores relevantes en la dinámica de la propagación del pánico en una multitud. Por último, se analizan las causas de una de las fatalidades más comunes durante las evacuaciones de emergencia: las caídas por tropiezo. Para ello, se examinan tres grabaciones específicas de la “Corrida de Toros” (San Fermín, 2013), que muestran este tipo de comportamiento. En este sentido, mientras la gente corre para escapar del peligro (los toros), varios individuos tropiezan y caen al piso, y otros intentan pasar por encima de ellos. Con tal de simular este comportamiento, se desarrolla un modelo microscópico que imita el mecanismo de tropiezo en base a los registros fílmicos. A través del análisis de la data experimental, se concluye que la presencia de un individuo caído aumenta dramáticamente la probabilidad de tropiezo de los peatones cercanos a este. Además, el producto entre el gradiente de densidad local y la velocidad de cada individuo aparece como un indicador relevante que permite predecir una caída inminente.
Abstract:
This thesis studies the crowd dynamics in a state of panic. To describe the behavior of these crowds, the Social Force Model is used. In this model, individuals are represented as soft cylinders that are subjected to different types of forces, and the temporal evolution of the system is determined by the equations of motion of classical mechanics. The advantage of this model is that it allows studying macroscopic phenomena of the crowd without losing detail of the microscopic character of the individuals that compose it. The context of danger can cause stampedes, and the consequent congestion of escape routes. For this reason, in the first instance, we analyze how the anxiety level influences during an emergency evacuation. The evacuation of 225 people from a room with a single exit is simulated. It is observed that the performance of the evacuation process depends (among others) on the pedestrian anxiety level. In this sense, for moderate anxiety levels, the more individuals try to escape, the longer it takes. In this regime (“faster is slower”), delays occur due to increased friction between people and the formation of blocking structures (“blocking clusters”) in the vicinity of the exit. However, above a certain level of anxiety (which depends, for example, on the number of individuals inside the room), the flow of evacuees increases with the “desire” to escape. In this way, we go from a “faster is slower” regime to a “faster is faster” one. However, it should be noted that, in turn, the probability of faint due to high levels of pressure increases. Then, the mechanism by which information spreads among a crowd is analyzed. In particular, we analyze how panic can trigger an avalanche. Panic may spread over a crowd in a similar fashion as contagious diseases do in social groups. People in a life-threatening situation may express fear alerting others of imminent danger. This social mechanism initiates an evacuation process, while affecting the way people try to escape. We developed a model that describe and reproduce the fear propagation mechanism, where many individuals may suddenly switch to an anxious state. We focused on video analyses in order to obtain reliable parameters from a real fear-propagation events, and further test these parameters on computer simulations. Depending on the characteristics of the individuals (such as whether or not they are susceptible to panic) and their level of information about the source of danger, panic can spread throughout the crowd and cause a stampede. To conclude, the causes of one of the most common fatalities during emergency evacuations are analyzed: fallings due to stumbling. We carefully examined three specific recordings of the “Running of the bulls” festival (San Ferm ́ın, 2013), that show this kind of behavior. As people run to escape from danger, many pedestrians stumble and fall down, while others will try to pass over them. We developed a microscopic model mimicking the stumbling mechanism. In our model, “moving” individuals can suddenly switch to a “fallen” state when they are in the vicinity of a fallen individual. We arrived to the conclusion that the presence of a fallen pedestrian increases dramatically the falling probability of the pedestrians nearby. Also, the product between the local density gradient and the velocity of each pedestrian appears as a relevant indicator for an imminent fall.
Citación:
---------- APA ----------
Cornes, Fernando Ezequiel. (2023). Estudio experimental y computacional sobre la evaluación de peatones a escala masiva. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7381_Cornes
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Cornes, Fernando Ezequiel. "Estudio experimental y computacional sobre la evaluación de peatones a escala masiva". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2023.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7381_Cornes
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