https://frosthead.com

Hoe Fluid Dynamics u kan helpen bij het navigeren door menigten

Hoog boven ziet een menigte mensen eruit als een kolonie mieren die rondzwermen. Nog verder weg lijken individuen op te gaan in een massa vloeistof die door een gebied stroomt. En tot op zekere hoogte kan de dynamiek van een menigte worden bestudeerd met dezelfde technieken die worden gebruikt om vloeistofdynamica of grote systemen van op elkaar inwerkende deeltjes te bestuderen. Als gevolg hiervan kunnen natuurkundigen en computerwetenschappers ons enig inzicht bieden in hoe we kunnen navigeren, bijvoorbeeld een protestmars of een presidentiële inhuldiging.

Mensen die drukte bestuderen, gebruiken een combinatie van observationele studies en wiskundige modellen om te begrijpen hoe deze kolkende massa zich normaal gedraagt. In de afgelopen twintig jaar hebben onderzoekers ontdekt dat voetgangers de neiging hebben zichzelf te organiseren. Menigten vormen bijvoorbeeld van nature rijstroken die zich vormen wanneer mensen in tegenovergestelde richtingen lopen, zoals in een gang. Wanneer twee groepen mensen haaks op elkaar lopen, vinden ze een manier om elkaar te passeren zonder te stoppen.

Natuurlijk zijn er enkele opmerkelijke verschillen tussen menigten en op elkaar inwerkende deeltjes. Namelijk "deeltjes hebben geen intentie", zegt Dirk Helbing, een onderzoeker aan het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Zürich, die computationele sociale wetenschappen studeert. Maar sommige van dezelfde natuurwetten zijn op beide situaties van toepassing, wat betekent dat crowd-onderzoekers erin zijn geslaagd vergelijkbare modellen te gebruiken om menigten te bestuderen zoals fysici gebruiken om de deeltjesstroom te bestuderen.

Voor elke toeschouwer zijn er twee hoofdkrachten aan het werk. De eerste is de drijvende kracht die elk individu naar zijn doel drijft. De tweede is de sociale kracht die voorkomt dat ze tegen andere mensen botsen. Interessant genoeg is die sociale kracht gerelateerd aan de afstotende kracht tussen twee elektronen, die omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand tussen hen - met andere woorden, de kracht neemt af naarmate de afstand tussen de deeltjes groter wordt.

Maar in het geval van mensen vervangt tijd afstand, meldden onderzoekers Brian Skinner, Ioannis Karamouzas en Stephen J. Guy in 2014 in het tijdschrift Physical Review Letters (de animatie hierboven is afkomstig van hun studie). Denk er eens over na: je hoeft geen ontwijkende acties te ondernemen wanneer je naast iemand loopt die dezelfde richting op gaat als jij, zelfs als je heel dicht bij elkaar staat. Maar je gaat uit de weg als je recht op een andere persoon loopt. Mensen passen hun paden aan op basis van onbewuste mentale berekeningen van hoe lang het duurt voordat ze op elkaar botsen.

Meestal stroomt het publiek langs deze weg, waarbij elke persoon deze omgekeerde kwadratenwet gebruikt om botsingen te vermijden terwijl ze hun eigen bestemming bereiken. (Dat wil zeggen, ze geven zichzelf voldoende tijd om te reageren op mensen om hen heen.) Maar naarmate de dichtheid van de menigte toeneemt, begint dat organiserende principe af te breken. Wanneer mensen zo dicht opeengepakt zijn dat ze elkaar moeten raken, kunnen ze vaak hun loopsnelheid en -richting niet moduleren om botsingen te voorkomen.

Het zijn die zeer dichte situaties die kunnen leiden tot het soort massapubliekrampen die het nieuws de afgelopen jaren hebben aangevoerd. Tijdens de Hadj bedevaart van 2006 in Mekka, bijvoorbeeld, werden honderden gedood en meer dan 1.000 gewond toen pelgrims die massieve stenen muren renden over bagage struikelden die uit bewegende bussen was gevallen. Dit was niet de eerste keer dat er tijdens het ritueel een dodelijke stormloop plaatsvond, die jaarlijks ongeveer 2 miljoen mensen trekt: in 1990 stierven meer dan 1.000 pelgrims toen een stormloop uitbrak in een afgesloten tunnel.

Evenzo, in 2010, werd het Duitse Love Parade elektronische dansfestival tragisch toen duizenden festivalgangers probeerden door een smalle tunnel naar het festivalterrein te lopen. Het strakke knelpunt veroorzaakte paniek onder de menigte en de parade veranderde snel in een verpletterende massa. Uiteindelijk stierven 21 festivalgangers door verstikking en raakten er minstens 500 gewond; de parade werd permanent afgesloten.

Ravers dansen rond de Zuil van Overwinning tijdens de 13e jaarlijkse Love Parade in Berlijn, 21 juli 2001. Video van de menigte-ramp die de parade in 2010 overkwam, heeft onderzoekers inzicht gegeven in de dynamiek van de menigte. Ravers dansen rond de Zuil van Overwinning tijdens de 13e jaarlijkse Love Parade in Berlijn, 21 juli 2001. Video van de menigte-ramp die de parade in 2010 overkwam, heeft onderzoekers inzicht gegeven in de dynamiek van de menigte. (Reuters / Alamy)

Om voor de hand liggende redenen is het onethisch om een ​​onderzoek te ontwerpen om te zien hoe mensen zich gedragen in gevaarlijk drukke situaties. Maar door video's van dergelijke rampen te bekijken, hebben onderzoekers inzicht gekregen in hoe ze gebeuren - en hoe ze kunnen worden vermeden.

Naarmate een menigte dichter wordt, maakt de soepele stroom van voetgangers die vooruit gaan en botsingen vermijden plaats voor zogenaamde stop-and-go-golven. Dit zijn eigenlijk hoe ze klinken: de menigte is te dicht voor mensen om continu vooruit te gaan, dus mensen gaan vooruit in eventuele gaten. Daarna stoppen ze en wachten op een nieuwe gelegenheid om verder te gaan. Stop-and-go-golven voorspellen niet altijd een ramp. Maar, zegt Helbing, "de stop-and-go-golf is een waarschuwingssignaal voor de kritieke situatie in de menigte."

Dingen worden echt gevaarlijk als de menigte steeds dichter wordt of mensen onverwachte bewegingen maken. Op dat moment kan de stroom turbulent en chaotisch worden, waarbij mensen willekeurig in verschillende richtingen worden geduwd. Rampen kunnen uitbreken wanneer, zeg, een persoon struikelt, waardoor iemand anders op zijn plaats wordt geduwd en ofwel vertrapt of zichzelf struikelt. Helbing zegt dat dit soms wordt omschreven als het 'zwarte gat-effect', waarbij steeds meer mensen binnenkomen. 'Het is echt een vreselijke zaak, ' zegt Helbing.

Omdat de aard en het gedrag van mensenmassa's zo onvoorspelbaar is, aarzelen crowd-onderzoekers niet om algemeen advies te geven over hoe ze door de mensen kunnen navigeren. (De strategie die ze meestal adviseren is om in de eerste plaats uit de menigte te blijven.) De verantwoordelijkheid voor de veiligheid van de menigte ligt voor een groot deel bij de organisatoren van het evenement en niet bij de deelnemers. Zoals de hadj en Love Parade-rampen hebben aangetoond, moeten organisatoren proberen knelpunten en gebieden te vermijden waar stromen in verschillende richtingen elkaar waarschijnlijk kruisen.

Maar als je binnenkort in een grote menigte terechtkomt, hebben ze een paar tips. Afhankelijk van de dichtheid van de menigte, hebben mensen de neiging om in de toekomst ongeveer 1-3 seconden te kijken, met mensen die naar langere tijdshorizons kijken in schaarse menigten dan in dichte menigten. "Hoe verder je in de toekomst kunt kijken, hoe beter je door een menigte kunt bewegen", zegt Skinner. "Als je 3 of 4 seconden in de toekomst kijkt, heb je een voordeel ten opzichte van mensen die maar 1 of 2 seconden in de toekomst kijken." Dus als je je hoofd omhoog houdt en een groter gebied scant, kun je mogelijk anticiperen op problemen en plannen maken een betere route.

Uw opties verschillen afhankelijk van of de menigte zich op een open of afgesloten locatie bevindt, zegt Karamouzas. Als het op een open locatie is en je start-and-go-golven begint op te merken of je om andere redenen onveilig voelt, kun je uit de menigte komen. Als het gebied is omheind of ommuurd, kan daarentegen “proberen om dit te doen meer paniek veroorzaken.” Helpt onderstreepte dat punt: “Je moet vermijden tegen de stroom in te gaan. Het maakt de zaken veel erger, "zegt hij. Hij voegt eraan toe dat in een grote besloten ruimte de zijkanten gevaarlijker zijn dan het midden, hoewel hij opmerkt dat er niet genoeg studies zijn om dat zeker te weten of te begrijpen waarom. Maar het allerbelangrijkste, zegt hij, "weet altijd waar de nooduitgang zich bevindt."

Ter beoordeling: Blijf waakzaam, volg de stroom en houd uw exit-opties open. Stroom veilig!

Hoe Fluid Dynamics u kan helpen bij het navigeren door menigten