Fußgänger-Simulation Der kürzeste Weg ist das Ziel

Auf welchem Weg geht ein Mensch durchs Gedränge? Verkehrsforscher haben ein neues Modell entwickelt, um das Verhalten von Fußgängern besser vorhersagen zu können. Das wichtigste Prinzip dabei: Wer läuft, meidet Umwege, so gut er kann. 

ETH Zürich

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Für Verkehrsforscher sind Zweibeiner ein echtes Problem. Sie laufen kreuz und quer, halten sich nicht an Wegweiser, bleiben spontan stehen. Umso schwerer fällt es den Wissenschaftlern, vorherzusagen, welchen Weg Menschen zum Beispiel in Bahnhofshallen nehmen. Mit unterschiedlichen Modellen versuchen die Forscher, die Bewegungen von Fußgängern zu beschreiben, um zum Beispiel Evakuierungen und Massenpaniken am Computer durchspielen zu können.

Bei den gängigen Ansätzen werden Menschen auf kleine Moleküle reduziert, die im Gedränge aufgeregt hin- und herspringen oder aneinanderprallen. Diese physikalischen Modelle liefern gute Ergebnisse, solange die Menschen dichtgedrängt stehen oder laufen. Wenn aber nur wenige Personen in einem Gang aneinander vorbeigehen, sind rein physikalische Modelle kaum noch zu gebrauchen.

Ein internationales Forscherteam stellt nun im Fachblatt "Proceedings of the National Academies of Sciences" ein Modell vor, das die Fußgänger als primär als Menschen sieht und weniger als Molekül oder Billardkugel. Was unterscheidet den Menschen vom Molekül? Er hat ein Ziel vor Augen, das er erreichen will. Und er mag keine Umwege.

"Wir wollten so nah wie möglich an die Realität kommen", sagt Mehdi Moussaïd von der Université Paul Sabatier in Toulouse im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. "Wenn wir normal auf der Straße laufen, dann hat das kaum etwas mit Physik zu tun." Der neue Ansatz des Forschertrios, darunter auch Dirk Helbing von der ETH Zürich, beruht auf der Annahme, dass Menschen während des Laufens immer wieder neu über ihren Weg entscheiden.

Umwege? Nein danke!

Wenn wir in einer großen Halle zum Ausgang auf der gegenüberliegenden Seite möchten, dann gehen wir direkt darauf zu. Weil in Bahnhöfen, auf Flughäfen oder im Bürogang aber auch andere Menschen unterwegs sind, müssen wir dabei immer wieder ausweichen. Wir sehen, wenn es zu einer Kollision mit einem Passanten kommen könnte und ändern unsere Laufrichtung etwas. Mitunter gerät dabei sogar das eigentliche Ziel aus den Augen, weil Passanten den Blick versperren. Wir laufen dann einfach nach Gefühl weiter. Genau diese Prozesse wollten Moussaïd und seine Kollegen in ihrem Modell abbilden.

Bei der Entscheidung über den Weg haben die Menschen vor allem eins im Sinn: Sie wollen, wenn sie schon anderen ausweichen müssen, auf dem kürzestmöglichen Weg zum Ziel kommen. Dies haben Forscher in einer Gleichung berücksichtigt, mit der berechnet wird, welche Strecke die Passanten nehmen.

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Fußgänger-Experiment: Schnell durchs Gedränge
Und auch bei der Frage, wie schnell man geht, entscheiden Menschen ganz rational: Wir laufen so schnell, dass wir mit Leuten vor uns nicht zusammenprallen können, sollten diese plötzlich stehenbleiben oder die Richtung wechseln. Auch dies ist in die Simulation eingeflossen. Die Forscher sprechen von heuristischen Regeln, also von Entscheidungen, die Fußgänger treffen, ohne darüber nachdenken zu müssen.

Ganz ohne aneinanderstoßende Moleküle sind die Verkehrsforscher in ihrem Modell dann aber doch nicht ausgekommen. "Bei Gedränge funktioniert unser neuer Ansatz nicht, dann muss man zu einer physikalischen Beschreibung greifen", sagt Moussaïd. Es kommt zu Schubsern zwischen Menschen, sie prallen wie Kugeln aneinander ab, ihre Bewegungen sind nicht mehr nur gewollt, sondern teils fremdgesteuert. An dieser Stelle unterscheidet sich das Modell kaum von bisherigen Ansätzen.

Stop-and-go im Fußgängertunnel

Neu ist die Kombination des heuristischen Ansatzes - Menschen wollen möglichst keine Umwege - mit dem physikalischen Modell für Gedränge. Die Forscher glauben, dass sie damit das Phänomen Fußgänger besser beschreiben können als es bislang möglich war. "Das Modell sagt Phänomene der Selbstorganisation voraus", schreiben Moussaïd und seine Kollegen. Verkehrsforscher wissen schon lange aus Beobachtungen, dass sich bei entgegengesetzten Fußgängerströmen Bahnen einheitlicher Bewegungsrichtung ausbilden. Das neue Modell zeigte diesen Effekt ebenso wie das Entstehen von Stop-and-go-Wellen ab einer Dichte von drei Passanten pro Quadratmeter. "Noch nie sind so viele verschiedene Tests durchgeführt worden, um ein Modell zu untermauern", sagt Helbing. Dies sei jedoch nötig, weil das neue Modell einen Paradigmenwechsel darstelle.

Um das Phänomen Fußgänger noch genauer untersuchen zu können, schlagen die Forscher vor, in Experimenten auch mit Augentracking-Systemen zu arbeiten. Verkehrsforscher sind auf solche Bewegungsstudien mit Menschen angewiesen, meist filmen sie die Passanten dabei mit mehreren Kameras gleichzeitig, um hinterher am Computer jede Person einzeln erfassen und verfolgen zu können. Ein solches Experiment haben Verkehrsforscher der TU Berlin beispielsweise im Jahr 2010 durchgeführt.

Dirk Helbing, Mitautor der neuen Studie, hat auch schon die Entstehung von Trampelpfaden untersucht. Bei der Wahl einer Abkürzung über eine Wiese treten Menschen demnach gern in die Fußstapfen anderer. Allzu scharfe Kurven werden allerdings nicht akzeptiert. Es setzen sich letztlich die Wege durch, die eine Strecke abkürzen und zugleich bequem sind. Für einen Uni-Campus kann Helbing sogar vorhersagen, wo mit welchen Trampelpfaden zu rechnen ist.

Der Extremfall der Fußgängerforschung ist und bleibt dichtes Gedränge Zehntausender Menschen - wie zuletzt bei der Love Parade in Duisburg. Bei dem tödlichen Gedränge am 24. Juli 2010 waren 21 Menschen gestorben. Aber auch in Fußballstadien und bei Pilgern in Mekka können sogenannte Crowd Turbulences auftreten - ein praktisch unkontrollierbares, erdbebenartiges Hin- und Hergeworfenwerden.

An der Pilgerstätte in Saudi-Arabien nutzt die Polizei mittlerweile das Know-how von Verkehrsforschern, um das Entstehen der gefährlichen Turbulenzen früh zu erkennen und eingreifen zu können. Fraunhofer-Forscher glauben sogar, dass eine Software vollautomatisch ein sich anbahnendes tödliches Gedränge erkennen kann.



insgesamt 17 Beiträge
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Seite 1
hajo58 21.04.2011
1. Bestätigung
Zitat von sysopAuf welchem*Weg*geht ein Mensch durchs Gedränge? Verkehrsforscher haben ein neues Modell entwickelt, um das Verhalten von Fußgängern besser vorhersagen zu können. Das wichtigste Prinzip dabei: Wer läuft, meidet Umwege, so gut er kann.* http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,757753,00.html
Das kann ich voll bestätigen. Der Gehsteig vor unserem Haus ist 7m breit(!) und 18m lang. Das liegt daran, dass die Straße einen großen Schwung macht. Keiner der Fußgänger nimmt den Weg entlang der Straße, sondern den etwas kürzeren Weg entlang des Gartenzauns. Im Winter muss ich daher zwei "Wege" räumen, denn es könnte ja sein, dass jemand den längeren Weg wählt.
motormouth 21.04.2011
2. ...
Zitat von sysopAuf welchem*Weg*geht ein Mensch durchs Gedränge? Verkehrsforscher haben ein neues Modell entwickelt, um das Verhalten von Fußgängern besser vorhersagen zu können. Das wichtigste Prinzip dabei: Wer läuft, meidet Umwege, so gut er kann.* http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,757753,00.html
[Loriot]Ach was?![/Loriot] Wer hätte das gedacht... Ich hoffe, die "Forscher" haben das nicht erst jetzt entdeckt!
inline 21.04.2011
3. Petition gegen Titelzwang
Da fällt mir die Geschichte eine Wohnanlage ein, bei der sich die Architekten nicht über die Lage der Verbindungswege einigen konnten. Schließlich ließ man die Anwohner ein paar Wochen einfach durch das Gras laufen und pflasterte anschließend genau die sich klar abzeichnenden Trampelpfade.
albert schulz 21.04.2011
4. Totale Verblüffung, oder ich bin bei SPAM
Reiner Wahnsinn Diese Erkenntnisse sind wieder absolut sensationell, selbst für die ersten Exemplare des homo sapiens, die sicher nie auf die Idee gekommen sind, den einfachsten, schnellsten und bequemsten Weg von A nach B zu wählen. Meine Erfahrungen mit Gebirgspfaden, Radwegen und Fahrbahnen für Automobile besagen, daß sich diese Erkenntnis über die Jahrtausende durchgesetzt haben müssen, auch wenn die Planer von Parks und Außenanlagen sie bis heute nicht begriffen haben. Wir müssen also davon ausgehen, daß es zwei Sorten Menschen gibt. Solche die gehen (oder fahren), und andere, die sich völlig ergebnislos den Kopf darüber zerbrechen, wie man das macht. Sie stellen also alle nur möglichen diffusen Theorien auf, was einen Menschen dazu bewegen könnte, den direkten Weg einzuschlagen. Das liegt zum Einen daran, daß sie selbst nie in die Verlegenheit kommen, solche zielgerichteten Aktionen durchführen zu müssen, was bei Spiegel - Redakteuren offensichtlich Einstellungsvoraussetzung ist. Zum Anderen taugen einfache Realitäten nichts, wenn es keine unbegreifliche Theorie dazu gibt, und das ist allgemein menschlich. Die Religionen sind diesem einfachen Bedürfnis zu verdanken. Sie erklären die Dinge, die man besser nicht klären sollte, etwa die Anzahl von Engeln, die auf einer Nadelspitze Platz finden. Ich habe übrigens eine etwas andere Theorie, mehr praktisch. Frauen laufen immer auf der Straßenseite, auf der mehr Schaufenster sind, weil sie dort ihre Freundinnen zu einem kleinen Plausch treffen können. Und ich weiche stundenlang von meiner geplanten Route ab, nur weil ein paar lange schwarze Haare als Pferdeschwanz oder Zopf meinen Orientierungssinn lahmgelegt haben. Oder wie das ein Freund und überzeugter Alkoholiker formuliert hat: Das Problem ist nicht das Autofahren, man muß das Auto erst mal finden.
gelul 21.04.2011
5. publikationssüchtig
Es ist einfach nur geil, wie es Helbing immer und immer wieder schafft, seine alten Suppen auf's neue aufzuwärmen. War hier nicht letztlich mal ein Artikel über die Publikationssucht von Professoren erschienen? Können die Herrn Journalisten als nächstes mal Helbing als Paradebeispiel nehmen. Kenne sonst keinen Prof, der so oft dasselbe publiziert. Der Rest der Fußgängerforschung schüttelt bei dem Namen nur noch mit dem Kopf.
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