Statistical fluctuations in pedestrian evacuation times and the effect of social contagion

Autor: Alexandre Nicolas, Marcelo N. Kuperman, Sebastián Bouzat
Přispěvatelé: Centro Atómico Bariloche [Argentine], Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas [Buenos Aires] (CONICET)-Comisión Nacional de Energía Atómica [ARGENTINA] (CNEA), Instituto Balseiro [Bariloche], Comisión Nacional de Energía Atómica [ARGENTINA] (CNEA)-Universidad Nacional de Cuyo [Mendoza] (UNCUYO), financement partiel par le CONICET (PIP 112-201101-0310),and l'Universidad Nacional de Cuyo (06/C304)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
Safety Management
Relation (database)
Calibration (statistics)
Computer science
fluctuations
Poison control
FOS: Physical sciences
Emotional contagion
Statistical fluctuations
01 natural sciences
010305 fluids & plasmas
pedestrian evacuation
purl.org/becyt/ford/1 [https]
[MATH.MATH-ST]Mathematics [math]/Statistics [math.ST]
0103 physical sciences
Econometrics
Humans
[NLIN.NLIN-CG]Nonlinear Sciences [physics]/Cellular Automata and Lattice Gases [nlin.CG]
010306 general physics
Simple (philosophy)
Pedestrians
SOCIAL CONTAGION
Mathematical model
Cellular Automata and Lattice Gases (nlin.CG)
PEDESTRIAN DYNAMICS
Reproducibility of Results
purl.org/becyt/ford/1.3 [https]
Models
Theoretical
[INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation
Cellular automaton
PACS: 89.65.-s
89.75.Da
05.50.+q
social contagion
cellular automaton
Nonlinear Sciences - Cellular Automata and Lattice Gases
Software
Zdroj: Physical Review E
Physical Review E, American Physical Society (APS), 2016, 94, pp.022313
CONICET Digital (CONICET)
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
instacron:CONICET
ISSN: 2470-0045
2470-0053
Popis: International audience; Mathematical models of pedestrian evacuation and the associated simulation software have become essential tools for the assessment of the safety of public facilities and buildings. While a variety of models are now available, their calibration and test against empirical data are generally restricted to global, averaged quantities; the statistics compiled from the time series of individual escapes (" microscopic " statistics) measured in recent experiments are thus overlooked. In the same spirit, much research has primarily focused on the average global evacuation time, whereas the whole distribution of evacuation times over some set of realizations should matter. In the present paper we propose and discuss the validity of a simple relation between this distribution and the " microscopic " statistics, which is theoretically valid in the absence of correlations. To this purpose, we develop a minimal cellular automaton, with novel features that afford a semi-quantitative reproduction of the experimental " microscopic " statistics. We then introduce a process of social contagion of impatient behavior in the model and show that the simple relation under test may dramatically fail at high contagion strengths, the latter being responsible for the emergence of strong correlations in the system. We conclude with comments on the potential practical relevance for safety science of calculations based on " microscopic " statistics.; Les modèles mathématiques d'évacuation piétonne et les logiciels de simulations qui en dérivent sont devenus des outils incontournables pour l'évaluation de la sécurité des établissements recevant du public. Divers modèles sont désormais disponibles, mais leur calibration / validation contre des données empiriques se limite généralement à l'étude de quantités globales et moyennées; ne sont donc pas prises en compte les statistiques issues des séries temporelles des sorties individuelles de piétons (statistiques "microscopiques") mesurées au cours d'expériences récentes. Dans le même ordre d'idées, c'est le temps d'évacuation globale moyen qui a été au cœur de la plupart des travaux, alors que l'intégralité de la distribution des temps d'évacuation, sur un espace de réalisations incontrôlé, devrait avoir de l'importance. Dans cet article, nous proposons une relation simple entre cette distribution et les statistiques "microscopiques", rigoureusement valide en l'absence de corrélations, et nous discutons sa validité dans un cadre plus général. À cette fin, nous développons un automate cellulaire minimaliste, comprenant des traits nouveaux qui permettent de capturer semi-quantitativement les statistiques "microscopiques" déterminées expérimentalement. Nous introduisons ensuite un procédé de contagion sociale des comportements impatients dans le modèle et montrons qu'il peut conduire à la violation de la relation simple proposée, à fortes intensités de contagion, cette dernière étant alors responsable de l'émergence de fortes corrélations dans le système. En guise de conclusion, nous abordons la possible portée pratique pour les sciences de la sécurité de nos calculs fondés sur les statistiques "microscopiques".
Databáze: OpenAIRE
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