Modellierung und Simulation von Fußgängerverkehr

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Fußgängersimulationen sind entscheidend für die Planung, den Betrieb und die Optimierung von Fluchtwegsystemen in komplexen Gebäuden. Die verwendeten Simulationsprogramme basieren auf mikroskopischen Modellen, die die Dynamik einzelner Fußgänger und deren räumliche Orientierung mathematisch beschreiben. Diese Arbeit konzentriert sich auf das Soziale Kräfte-Modell und ein graphenbasiertes Navigationsmodell. Das Soziale Kräfte-Modell beschreibt individuelle Dynamik durch anziehende und abstoßende Kräfte, während der Navigationsgraph Wege in einem Gebäude mit Knoten und Kanten darstellt. Es werden grundlegende Ansätze, Defizite und neue mathematische Methoden erörtert. Das Soziale Kräfte-Modell wird um Methoden erweitert, die den dynamischen Platzbedarf, individuelle Sichtfokussierung und Abstand zu anderen Fußgängern abhängig von der Relativgeschwindigkeit berücksichtigen. Für Navigationsgraphen werden neue Kriterien zur realistischen Festlegung von Zielknoten und zur Reduzierung von Sichtkanten entwickelt. Zudem werden eine Regionenalgebra für Treppen und Rolltreppen sowie ein A-Stern-Algorithmus zur heuristischen Navigation vorgestellt. Die Modifikationen ermöglichen eine plausible und zuverlässige Reproduktion des Zusammenhangs zwischen Dichte und Geschwindigkeit der Fußgängerdynamik, validiert durch verschiedene Szenarien. Ein genetischer Algorithmus wird abgeleitet, um die Parameter des Modells an unterschiedliche Bewegungs