Universität zu Köln

Validated force-based modeling of pedestrian dynamics

Chraibi, Mohcine (2012) Validated force-based modeling of pedestrian dynamics. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    This dissertation investigates force-based modeling of pedestrian dynamics. Having the quantitative validation of mathematical models in focus principle questions will be addressed throughout this work: Is it manageable to describe pedestrian dynamics solely with the equations of motion derived from the Newtonian dynamics? On the road to giving answers to this question we investigate the consequences and side-effects of completing a force-based model with additional rules and imposing restrictions on the state variables. Another important issue is the representation of modeled pedestrians. Does the geometrical shape of a two dimensional projection of the human body matter when modeling pedestrian movement? If yes which form is most suitable? This point is investigated in the second part while introducing a new force-based model. Moreover, we highlight a frequently underestimated aspect in force-based modeling which is to what extent the steering of pedestrians influences their dynamics? In the third part we introduce four possible strategies to define the desired direction of each pedestrian when moving in a facility. Finally, the effects of the aforementioned approaches are discussed by means of numerical tests in different geometries with one set of model parameters. Furthermore, the validation of the developed model is questioned by comparing simulation results with empirical data.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Diese Dissertation befasst sich mit der kraft-basierten Modellierung in der Fußgängerdynamik. Mit Fokus auf die quantitative Validierung von mathematischen Modellen werden grundlegende Fragen untersucht. Ist es realistisch, mit den Bewegungsgleichungen der Newtonschen Dynamik die Fußgängerdynamik ausreichend gut a zu beschreiben? Um diese Frage zu beantworten wird untersucht, welche Folgen und Nebenwirkungen zusätzliche Regeln sowie Beschränkungen der Zustandsvariablen für Kraft-basierte Modelle haben. Eine weitere wichtige Frage ist die Darstellung der modellierten Fußgänger. Welcher Einfluss hat die geometrische Form der zweidimensionalen Projektion des menschlichen Körpers auf die Modellierung der Fußgängerbewegung? Welche Form eignet sich am besten für diesen Zweck? Diese Fragen werden im zweiten Teil dieser Arbeit anhand eines neuen kraft-basierten Modells untersucht. Darüber hinaus befasst sich die Arbeit mit einem oft unterschätzten Aspekt der Kraft-basierten Modellierung. Welche Rolle spielt die Richtungssteuerung der Fußgänger auf die Dynamik des gesamten Systems? Im dritten Teil werden vier mögliche Strategien eingeführt, um die gewünschte Richtung jedes Fußgängers während einer Simulation zu definieren. Schließlich werden die Auswirkungen und Ergebnisse der oben genannten Ansätze mit Hilfe von numerischen Tests in verschiedenen Geometrien mit einem Satz von Modellparametern untersucht. Die Prüfung und Kalibrierung des entwickelten Modells auf Basis von empirischen Daten führt zu einer realistischen Einschätzung seiner Qualität.German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Chraibi, Mohcinem.chraibi@fz-juelich.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-47826
    Series Name: Schriften des Forschungszentrums Jülich : IAS Series
    Publisher: Forschungszentrum Jülich GmbH
    ISSN: 1868-8489
    ISBN: 978-3-89336-799-3
    Volume: 13
    Subjects: Physics
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Pedestrian dynamicsUNSPECIFIED
    ModelingUNSPECIFIED
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > I. Physikalisches Institut
    Language: English
    Date: 15 March 2012
    Date Type: Publication
    Date of oral exam: 15 May 2012
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 16 Jul 2012 14:42:38
    Referee
    NameAcademic Title
    Schadschneider, AndreasProf. Dr.
    Seyfried, ArminProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/4782

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    • Validated force-based modeling of pedestrian dynamics. (deposited 16 Jul 2012 14:42:38)[Currently Displayed]

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