Bachelorarbeit, Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Inga Vollborn, Hamburg April 2011

Untersuchung von Detailphänomenen bei der Evakuierungsberechnung mittels FDS+Evac durch Abgleich mit bereits ermittelten Berechnungsergebnissen

- Auszug aus Bachelorarbeit -

Physiologische Bewegungsabläufe von Personen können bei der computergestützten Evakuierungsberechnung annähernd genau simuliert werden. Der Einfluss von psychologischen Aspekten konnte dagegen bisher nicht berücksichtigt werden. Um dieses Defizit zu beheben, wurde das Social Force Model entwickelt, das psychologische Aspekte mit in die Simulation einfließen lassen soll. Durch resultierende Kräfte aus der Interaktion von Personen mit ihrer Umgebung soll das Modell eine Personenbewegung innerhalb der Simulation erzeugen, welche die Realität möglichst genau abbildet.
Um die Effektivität und realistische Abbildung des Modells zu analysieren, wurde für die Untersuchungen dieser Arbeit das auf Fluidströmung basierende Computersimulationsprogramm FDS+Evac verwendet, in welchem das Social Force Model integriert ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Parameterset für die das Modell direkt beschreibenden Parameter entwickelt. Diese Parameter definieren die aus der Interaktion der Personen mit ihrer Umgebung resultierenden Kräfte. Durch die Anwendung des Parametersets entstanden Ergebnisse, die nach einem Vergleich mit dem Handrechenverfahren nach Predtetschenski und Milinski sowie der Diplomarbeit von Christian Rogsch als realistisch eingeschätzt wurden. Allerdings ergab die Analyse der Personenbewegung mit Hilfe von Smokeview, einem Programm zur Visualisierung der Simulationen, dass die Personen zueinander und zu Begrenzungen in ihrer Umgebung einen immer gleichen und sehr großen Abstand halten. Dadurch erfolgt keine realistische Abbildung der Bewegung.
Im Anschluss an die Entwicklung und Testung des Parametersets wurden verschiedene Situationen, „Detailphänomene“, die Einfluss auf die Evakuierungszeit haben, untersucht. Hierzu gehören beispielsweise die Variation der Türbreite und die Einschränkung der Wegbreite. Aufgrund des bisher unrealistischen Verhaltens der Personen bei der Anwendung des Parametersets, wurden für die Untersuchungen zwei weitere Parameterkonfigurationen zum Vergleich verwendet. Diese unterschieden sich durch kürzere Evakuierungszeiten und durch geringere Abstände der Personen untereinander sowie zu Begrenzungen von den Ergebnissen des Parametersets.
Es wurde festgestellt, dass sich die Türbreite erheblich auf die Evakuierungszeit auswirkt. Bei der Untersuchung zur Auswirkung von Einschränkungen der Wegbreite durch Einrichtungsgegenstände auf die Evakuierung der Personen stellte sich heraus, dass strömungsmechanische Effekte im Modell die Bewegung der Personen beeinflussen. Als Konsequenz wurden im Rahmen einer weiteren Untersuchung genauere Betrachtungen hierzu durchgeführt. Der Einfluss auf die Evakuierungszeit durch die Platzierung einer Säule vor dem Ausgang stellte sich als gering heraus, was damit zusammenhängt, dass mit FDS+Evac keine runden Elemente modelliert werden können und sich die Strömung um einen sperrigen Körper anders verhält. Eine weitere Untersuchung wurde in Bezug auf die Auswirkung des Parametersets auf die Vereinigung von zwei Personenströmen durchgeführt, bei der in Abhängigkeit zur Personendichte lineare Ergebnisse resultieren.
Insgesamt wurden die Ergebnisse, die bei der Anwendung des Parametersets entstehen als nicht realistisch und damit die Parametereinstellungen nicht für die Praxis anwendbar befunden. Die Betrachtung des Social Force Models anhand der ausgewählten Parameter konnte jedoch deren direkte Auswirkung auf die Personenbewegung in der Simulation verdeutlichen. Eine Weiterentwicklung des Social Force Models, die zu einer realistischeren Darstellung der Personenbewegung führen würde, wäre jedoch notwendig. Hierzu wäre als nächster Schritt eine Betrachtung der Parameter des Social Force Models im Kontext mit anderen Parametern, die sich auf die Personenbewegung beziehen, sinnvoll, um weitere Erkenntnisse über die Effektivität des Modells und dessen Weiterentwicklung für die Anwendung in der Praxis zu erhalten.

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