Evakuierungsplanung - Universität Kaiserslautern
Evakuierungsplanung - Universität Kaiserslautern
Evakuierungsplanung - Universität Kaiserslautern
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
- 1 -<br />
<strong>Evakuierungsplanung</strong><br />
Horst W. Hamacher und Stevanus A. Tjandra<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong><br />
Danke an: Peter Bohrer<br />
Florian Dreifus<br />
Michael Porr<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 2 -<br />
� Einleitung<br />
� Verhaltensmuster<br />
• Kreislauf des Notfallmanagements<br />
• Was ist eine Evakuierung?<br />
• <strong>Evakuierungsplanung</strong><br />
• Arten der Evakuierung<br />
• Probleme im Zusammenhang mit Evakuierung<br />
� Verfahren zu Evakuierungsmodellen<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
Inhalt<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 3 -<br />
Mildern<br />
Kreislauf des Notfallmanagements<br />
Bereit sein<br />
Notfall<br />
Normalisieren<br />
Reagieren<br />
BEREIT SEIN: Was man vor einem Notfall tun kann<br />
Vorkehrung zur Notfallvermeidung, Notfallübung, öffentliche Information,...<br />
MILDERN: Auswirkung von Notfällen minimieren<br />
Reduzierung der Folgewirkung von Notfällen (Sonderfonds, günstige Darlehen,....)<br />
REAGIEREN: Gefahren, die durch Notfall ausgelöst werden, minimieren<br />
Warnung, Evakuierung, Unterkunft, Schutz vor Hitze und Kälte, Medizinische Versorgung,...<br />
NORMALISIEREN: Rückkehr der Gemeinschaft zur Normalität<br />
Schadensfeststellung, Beseitigung von Schutt, Dekontamination, Notfallhilfszentren, Krisenberatung,...<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 4 -<br />
� Feuer<br />
� Gasleck<br />
� Bombendrohung<br />
� Erdbeben<br />
� Wirbelsturm<br />
Auslöser<br />
Notfallsituation<br />
Was ist eine Evakuierung ?<br />
Aktion<br />
Evakuierung<br />
Evakuierungsrouten<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
Ziel<br />
Sicherheit<br />
Notfallunterkünfte<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 5 -<br />
Eintritt des Notfalls<br />
Notfallunterkünfte eingerichtet<br />
Notfallunterkunft<br />
Zeitablauf der Notfallunterkünfte<br />
(Quarantelli [1995])<br />
Vorläufige Unterkunft<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
Notfallunterkünfte<br />
0 24h 48h 72h 5. Tag 30. Tag 60. Tag 1 Jahr +<br />
Vorläufige Wohnung<br />
Endgültige Wohnung<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 6 -<br />
(Dirk Reichert, Deutsche Rote Kreuz [2002])<br />
� Hilfestellung zur Entscheidungsfindung<br />
� Zuordnung aller notwendigen Maßnahmen<br />
in Sachgruppen<br />
� Bereitstellung von Checklisten<br />
� Festlegung von Zuständigkeiten<br />
� Bereitstellung einsatzrelevanter Informationen<br />
� Bereitstellung eines lageabhängigen Zeitschemas<br />
<strong>Evakuierungsplanung</strong><br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 7 -<br />
� Räumungsvorbereitung und<br />
Verkehrsplanung<br />
� Warnung und Information<br />
� Transport<br />
� Aufnahme / Registrierung<br />
� Sicherung und Kontrolle • Parkflächen<br />
• Verkehrslenkung einrichten<br />
� Unterbringung • Transporte durchführen<br />
� Betreuung<br />
� Versorgung und Evakuierung von Tieren<br />
Betreuung durchführen<br />
� Rückführung • Dekontaminationen<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
Sachgruppen<br />
• Evakuierungsgebiet festlegen<br />
• Vorbereitung der Evakuierung<br />
besonderer Objekte<br />
• Warnmittel • Sammelplätze festlegen<br />
• Warntexte • Aufnahmebereiche erstellen<br />
• Warnung • Bereitstellungsraum durchführen: für Sirenwarnung, Fahrzeuge<br />
• Transportbedarf ermitteln<br />
• Landeplätze Warnung über für Hubschrauber<br />
Medien (Radio),<br />
• Transportkapazitäten<br />
• Aufnahmegebiete<br />
je Verkehrsträger<br />
• Abfahrpunkte Lautsprecherfahrzeuge, / - abschnittePresseinformation<br />
ermitteln und<br />
• Gebäude<br />
bereitstellen<br />
• Fahrstrecken festlegen und und Zusteigenpunkte<br />
herrichten<br />
• Kennzeichnung veranlassen<br />
• Zufahrtsstraßen • Kennzeichnung sperren, der Sammelplätze Rettungswege und freihalten<br />
• Registrierstellen<br />
Ermittlung Abfahrpunkte von Objekten besonderer Schutzstufe<br />
• Unterbringungsbedarf<br />
• Personenauskunftsstellen<br />
Planung besonderer Schutzmaßnahmen<br />
• Geeignete<br />
• Familienzusammenführung<br />
Gebäude ermitteln und herrichten<br />
Personalbedarfsplanung<br />
• Betreuungsdienste • Transportbedarf<br />
• Aufenthaltsregelung<br />
Überregionale<br />
einteilen festlegen<br />
Verkehrsplanung<br />
und einsetzen<br />
• Ärztliche • Transporte zusammenstellen und durchführen<br />
•<br />
/<br />
Kontrolle<br />
psychologische<br />
auf Zurückbleiber<br />
/ soziale<br />
• Energie, Wasser, Betriebsstoffe<br />
• Notversorgung nicht evakuierter Tiere<br />
• Messungen • Versorgungsgüter bereitstellen • Ermittlung des Viehbestandes<br />
• Rückführungen • Entsorgung veranlassen<br />
•Transportbedarf ermitteln<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 8 -<br />
Mitwirkende Organisationen:<br />
die Feuerwehren<br />
( http://www.feuerwehr.de/ )<br />
das Deutsche Rote Kreuz<br />
( http://www.drk.de/ )<br />
das Technische Hilfswerk<br />
( http://www.thw.de/ )<br />
der Arbeiter-Samariter-Bund<br />
( http://www.asb-online.de/home/home.htm )<br />
( http://www.dlrg.de/ )<br />
( http://www.johanniter.de/ )<br />
( http://www.malteser.de/ )<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
Katastrophenschutz<br />
die Deutsche Lebens-Rettungs-Gesellscahft<br />
die Johanniter-Unfall-Hilfe<br />
der Malteser-Hilfsdienst<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 9 -<br />
Polizei 110<br />
Feuerwehr 112<br />
Rettungsdienst<br />
Ärztlicher Notdienst<br />
Wichtige Rufnummern<br />
Notfall:<br />
• Wo ist etwas geschehen ?<br />
• Was ist geschehen ?<br />
• Wie viele Verletzte ?<br />
• Welcher Art ?<br />
• Warten auf Rückfragen !!<br />
Feuer:<br />
• Wo brennt es ?<br />
• Was brennt ?<br />
• Wie viel brennt (Umfang) ?<br />
• Welche Gefahren ?<br />
(Personen in Gefahr,<br />
Gasflaschen gelagert o.ä.)<br />
• Warten auf Rückfragen !!<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 10 -<br />
� (Reaktionszeit des Überwachungssystems) +<br />
� Zeit, die von Bewohnern benötigt wird, um die<br />
Gefahrensituation zu erkennen<br />
(Wahrnehmungszeit) +<br />
Evakuierungszeit<br />
Zeit zwischen Initiierung des Notfalls und Erreichen der<br />
Sicherheit aller Bewohner<br />
� Zeit, die von Bewohnern benötigt wird, um zu<br />
entscheiden, welche Reaktion angemessen ist Enthaltene Aktivitäten: Zeit<br />
(Verhaltens- und Reaktionszeit) • Benötigte Suche nach Informationen:<br />
+ weiteren Informationen<br />
• • Suchen typische und Laufgeschwindigkeit<br />
sammeln von Begleitern<br />
• • Wertgegenstände Gruppenverhaltensichern<br />
• Gestalt und Anzahl der Bevölkerung<br />
� Zeit, die benötigt wird, um zum Ausgang/ zur<br />
sicheren Zone zu gelangen (Fluchtzeit).<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
= Pre-movement<br />
• Feuerwehr rufen<br />
• • Feuer Anzahl bekämpfen der verfügbaren und nicht<br />
verfügbaren Ausgänge<br />
• Evakuierungsstrategien:<br />
totale/partielle Evakuierung<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 11 -<br />
Evakuierung aus Flugzeugen<br />
� Alle Passagiere und die Besatzung müssen innerhalb<br />
von 90 Sekunden aus dem Flugzeug evakuiert werden können.<br />
(Federal Aviation Administration (FAA, USA))<br />
� 60-foot rule:<br />
(FAA-USA und Joint Aviation Regulations-Europe)<br />
Notausgänge sollen in Längsrichtung des Flugzeugs nicht<br />
weiter als<br />
60 Fuß (ca. 18m)<br />
vom nächsten Notausgang auf der selben Seite des selben<br />
Decks entfernt sein.<br />
Arten der Evakuierung<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 12 -<br />
Evakuierung aus Schiffen<br />
(International Maritime Organization, IMO, und<br />
the international convention for the Safety Of Life At Sea, SOLAS):<br />
Arten der Evakuierung<br />
� Evakuierungszeit: Die Zeit, die benötigt wird, bis alle Passagiere<br />
und die Besatzung von ihrem jeweiligen<br />
Standort zum Zeitpunkt der Alarmierung zum<br />
Verlassen des Schiffs sicher vom Schiff in<br />
Lebensrettungsvorrichtungen sind, d.h.<br />
Evakuierungszeit := Sammlungszeit + Einschiffungszeit<br />
� maximale Einschiffungszeit beträgt 30 Minuten<br />
� maximale Evakuierungszeit beträgt 60 Minuten<br />
� Rettungsboote und Rettungsflöße an Bord jeden Schiffs fassen<br />
mindestens 100% der Leute an Bord<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 13 -<br />
Gebäudeevakuierung<br />
• Hochhaus<br />
• Krankenhaus<br />
• Sportstadion<br />
National Fire Protection Association (NFPA):<br />
� Die Bewohner des brennenden Stockwerkes und der Stockwerke<br />
direkt darüber und darunter sollten sofort über die Feuertreppe<br />
zumindest einige Stockwerke nach unten gehen.<br />
� Während eines Feuers oder eines ähnlichen Notfalls im Gebäude<br />
darf der Fahrstuhl in keinem Fall benutzt werden – auch nicht in<br />
einem zweigeschößigen Haus.<br />
� Feueralarmsysteme in Hochhäusern müssen eine<br />
Notfall-Sprechanlage besitzen.<br />
Ausgebildetetes Notfallpersonal schätzt die Lage ein und kann<br />
dann entsprechende Nachrichten an die Bewohner geben.<br />
Arten der Evakuierung<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 14 -<br />
Evakuierung von Regionen<br />
Notfall-Planungs-Zonen:<br />
Immediate Response Zone (IRZ)<br />
dem Gefahrenpunkt nächstgelegenes Gebiet,<br />
wo punktuelle und effektive Reaktion am<br />
wichtigsten ist.<br />
Protective Action Zone (PAZ),<br />
etwas entfernteres Gebiet, das aber immer<br />
noch potentiell gefährdet ist, abhängig von<br />
der Art des Unfalls und den Wetterbedingungen<br />
Precautionary Zone (PZ),<br />
Arten der Evakuierung<br />
die äußerste Begrenzung, hinter der keine negativen Auswirkungen<br />
als Ergebnis des Unglücks zu erwarten sind, und wo deshalb auch<br />
keine signifikante Katastrophenplanung erforderlich ist.<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 15 -<br />
Zu Lösende Aufgaben bei Evakuierungen<br />
� Standortplanung und Zuordnung von Notfalleinrichtungen<br />
(Sundstrom, Blood, and Matheny [1995] and Matheny, Keith, Sundstrom, and Blood [1997])<br />
� Verteilung der zu Evakuierenden<br />
(Choi, Francis, Hamacher, and Tufekci [1988],<br />
Owen, Galea, and Lawrence [1996], and Hamacher and Tjandra [2002])<br />
� Verhaltensmuster<br />
(Sime [1994], Sandberg [1997], Helbing, Farkas, Molnár, and Vicsek [2002])<br />
� Vorbereitung auf den Notfall - Design<br />
(Tanaka, Hagiwara, and Mimura [1996], Withington [2002])<br />
� Gefahrenverbreitung und Analyse<br />
(Jones [1992], Klote [1995], Ebihara, Notake, Yashiro [1996])<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
http://www.directionalsoundevacuation.com/<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 16 -<br />
� Einleitung<br />
� Verhaltensmuster<br />
� Verfahren zu Evakuierungsmodellen<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
Inhalt<br />
• Evakuierungsübung in der <strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong><br />
• Individuelle Verhaltensmuster<br />
• Phänomene in Paniksituationen<br />
• Menschliches Verhalten im Feuer<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 17 -<br />
Evakuierungsübung in der <strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong><br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 18 -<br />
Individuelle Verhaltensmuster<br />
Reaktion auf Alarm<br />
Wahl des Evakuierungsweges<br />
Bewegungen<br />
Sicherheit<br />
Bereich ?<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
ja<br />
Ende<br />
nein<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 19 -<br />
Typische Eigenschaften:<br />
Phänomene in Paniksituationen<br />
� Menschen bewegen sich schneller als normal und tendieren zu<br />
blindem Aktionismus<br />
� An den Ausgängen bildet sich Gedränge. Manchmal<br />
können Überlagerungen und Verstopfungen beobachtet<br />
werden. (Helbing, Farkas, Molnár, and Vicsek [2002])<br />
http://angel.elte.hu/∼panic<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 20 -<br />
Phänomene in Paniksituationen<br />
� Gefahr durch Gedränge akkumuliert sich und kann zu<br />
gefährliche Engpässen führen.<br />
� Die Flucht wird gebremst durch hingefallene und<br />
verletzte Menschen, die zu Hindernissen werden.<br />
( Unglück im Hillsborough Fußballstadion, 15. April 1989<br />
96 Liverpool Fans tot, 700 Verletzte)<br />
(Helbing, Farkas, Molnár, and Vicsek [2002])<br />
http://angel.elte.hu/∼panic<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 21 -<br />
Phänomene in Paniksituationen<br />
Asymmetrisch plazierte Säulen an den Ausgängen können<br />
Verstopfungen reduzieren und verhindern die Bildung von<br />
fatalen Engpässen.<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 22 -<br />
Arbeitsgruppe Helbing, Dresden:<br />
Internet Link für Simulation<br />
http://angel.elte.hu/∼panic<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 23 -<br />
� Menschen tendieren zu Herdenverhalten<br />
Phänomene in Paniksituationen<br />
� Alternative Ausgänge werden oft übersehen oder nicht<br />
effizient genutzt.<br />
Fluchtwege während des Feuers im Woolworth Markt, Manchester, 1979 (Sime J.D. [1989])<br />
Fluchtweg Treppe A Treppe B Rolltreppe Fenster Dach<br />
Besucher 71 0 22 7 0<br />
Angestellte 27 41 5 14 13<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 24 -<br />
Menschliches Verhalten im Feuer<br />
( Building Research Establishment (BRE) digest 388, Nov. 1993; Galea [2002])<br />
� Menschen ziehen vertraute Wege bei der Flucht vor,<br />
d.h. die Vertrautheit mit den Fluchtwegen ist bei der<br />
Richtungswahl mindestens genauso wichtig wie die<br />
Weglänge.<br />
� Menschen tendieren dazu, in Gruppen und nicht individuell<br />
zu agieren.<br />
� Leitung durch Angestellte beeinflußt die Bewegung<br />
� Menschen tendieren dazu, den Alarm zu mißachten<br />
� Wenn frühe Hinweise auf Feuer zweifelhaft sind, versuchen<br />
Menschen mehr Informationen zu sammeln, um ihre Aktionen<br />
zu planen.<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 25 -<br />
� Einleitung<br />
� Verhaltensmuster<br />
� Verfahren zu Evakuierungsmodellen<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
Inhalt<br />
• Mikroskopische Verfahren<br />
• Makroskopische Verfahren<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 26 -<br />
Mikroskopische Verfahren<br />
=<br />
Modell des Evakuierungsverhaltens<br />
Vorraussetzungen (vgl. z.B. Sime J.D. [1994], Hamacher and Tjandra [2002]):<br />
� Personen bewegen sich oft mit Gruppen oder Familienmitgliedern<br />
und versuchen Personen, zu denen sie<br />
emotionale Bindungen haben, so nah wie möglich zu sein.<br />
� Die Möglichkeit von Personen sich zu den Ausgängen zu begeben<br />
kann beträchtlich variieren (z.B. junge Menschen, ältere Menschen<br />
oder behinderte Menschen).<br />
� Die pre-movement Zeit ist genau so wichtig, wie die Zeit die es<br />
benötigt um den Ausgang tatsächlich zu erreichen.<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 27 -<br />
basierend auf Simulation:<br />
Mikroskopische Verfahren - Überblick<br />
Doheny und Fraser (1996):<br />
EGRESS - Simulation von Evakuierungen an Küsten<br />
Owen, Galea, und Lawrence (1996):<br />
buildingExodus, airExodus, maritimeExodus<br />
Klüpfel, König, Wahle, und Schreckenberg (2000):<br />
Simulation von Evakuierungsprozessen auf Passagierschiffen<br />
Helbing, Farkas, und Vicsek (2000):<br />
Simulation von Fluchtpanik<br />
Hamacher und Tjandra (2000):<br />
Simulation von Gebäudeevakuierung (SIMPLE++)<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 28 -<br />
Simulation von Gebäudeevakuierung<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 29 -<br />
Simulation von Gebäudeevakuierung<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 30 -<br />
Gemeinsame Komponenten der Evakuierungssimulation<br />
Simulation Model<br />
Physik. Objekte Ablauf Manager Output Manager<br />
Knoten<br />
Attribute<br />
• Kapazität<br />
• W-Verteilung von<br />
Hindernissen<br />
• Ausgänge, Türen<br />
Räume oder<br />
Kreuzungen<br />
Kanten<br />
Attribute<br />
• Länge, Breite<br />
• Treppenhaus : auf<br />
oder ab, Steigung<br />
der Treppen<br />
• Hinweisschilder<br />
• W-Verteilung von<br />
Hindernissen<br />
Blockierungs<br />
Arten<br />
Evakuierten<br />
Attribute<br />
• Männer, Frauen,<br />
Kinder, Behinderte<br />
• Geschwindigkeit<br />
• Reaktionszeit<br />
• Vertrautheit<br />
• Panik Level<br />
• Feuer (Energie, Ausbreitungsgeschwindigkeit)<br />
• Rauch (Dichte, Ausbreitungsgeschwindigkeit)<br />
• Sichtverhältnis<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
• Evakuierungszeit<br />
• Räumungszeit der Etagen<br />
• Evakuierte pro Ausgang<br />
• Evakuierte pro Kante<br />
• Aufzeichnung der Routen,<br />
die benutzt wurden<br />
• Die Geschwindigkeit der Evakuierenden<br />
ist Abhängig vom Panik Level<br />
• Zufällige Auswahl<br />
• Vorherbestimmender kürzester Weg<br />
(auf der Kanten-Länge basierend)<br />
• Herdenverhalten<br />
• Vermeidung von Kreisen<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 31 -<br />
Makroskopisches Verfahren<br />
Voraussetzungen (vgl. z.B. Sime J.D. [1994], Hamacher und Tjandra [2002] ):<br />
� Personen beginnen zu flüchten, sobald sie den Alarm hören<br />
� Die Zeit, die benötigt wird, um einen Bereich zu evakuieren,<br />
ist primär von der Fluchtzeit abhängig<br />
� Personen tendieren dazu, sich zum nächstgelegenen Ausgang<br />
zu begeben<br />
� Personen bewegen sich unabhängig voneinander<br />
� Alle anwesenden Personen verfügen über die gleichen<br />
physischen Voraussetzungen, einen Ausgang zu erreichen<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 32 -<br />
↑Ausgang<br />
Ausgang<br />
Ausgang<br />
Darstellung eines Gebäudes als Netzwerk<br />
Ausgang<br />
Ausgang<br />
Ausgang<br />
Knoten<br />
Kante<br />
(capacity, travel time)<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
(10,0)<br />
8<br />
0<br />
0<br />
(12,1)<br />
7<br />
(10,0)<br />
(12,1)<br />
(17,1)<br />
(9,2)<br />
(9,2)<br />
13<br />
14<br />
15<br />
(3,2)<br />
(9,2)<br />
(9,2)<br />
(9,0)<br />
22<br />
(3,5)<br />
(120,0)<br />
107<br />
(3,3)<br />
107 40<br />
0<br />
2<br />
(40,0)<br />
(16,2)<br />
5<br />
(12,5)<br />
(45,0)<br />
(16,0)<br />
(13,3)<br />
107 (4,1)<br />
25<br />
6<br />
1<br />
(8,1)<br />
(16,2)<br />
3<br />
(7,0)<br />
(5,3)<br />
(18,2)<br />
(3,1)<br />
107<br />
0<br />
(4,4)<br />
4<br />
20<br />
(9,2)<br />
(20,0)<br />
(3,3)<br />
107<br />
(3,2)<br />
(9,2)<br />
21<br />
16<br />
17<br />
(9,2)<br />
18<br />
19<br />
(12,1)<br />
(9,2)<br />
(9,0)<br />
(17,1)<br />
(9,2)<br />
(9,2)<br />
24<br />
(12,1)<br />
23<br />
(9,0)<br />
(12,1)<br />
9<br />
0<br />
(10,0)<br />
(10,0)<br />
(10,0)<br />
10<br />
(10,0)<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN<br />
0<br />
12<br />
11
- 33 -<br />
Gebäude:<br />
1<br />
Personen in jedem Raum:<br />
1 2 3 4<br />
5 3 2 - q i<br />
2<br />
3<br />
4<br />
Architektur ⇔ Statisches Netzwerk<br />
⇔<br />
Kapazität und Reisezeit:<br />
1,2 2,3 2,4 3,4<br />
10 5 1 7 u ij<br />
3 2 1 1 λ ij<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
5<br />
Statisches Netzwerk :<br />
1<br />
10, 3<br />
3<br />
2<br />
3<br />
2<br />
5, 2<br />
1, 1<br />
7, 1<br />
4<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 34 -<br />
Bewegungen der Evakuierten = Dynamischer Fluss<br />
O<br />
Zeit t= 0 1 2 3 4 T=5<br />
5<br />
2<br />
3<br />
�<br />
�<br />
�<br />
7<br />
10<br />
5<br />
1<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
10<br />
5 5<br />
�<br />
�<br />
�<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
� �<br />
1 1 1 1<br />
7 7 7 7<br />
Personen in jedem Raum:<br />
1 2 3 4<br />
5 3 2 - q i<br />
Fluss x(t) im zeiterweiterten Netzwerk<br />
= Dynamischer Fluss im statischen Netzwerk<br />
Wie viele Personen können bis zu einer<br />
gegebenen Zeit T evakuiert werden ?<br />
=<br />
Wie viel Dynamischer Fluss kann in T<br />
Periodendurch das Netzwerk fließen ?<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 35 -<br />
Dynamische Netzwerke und Evakuierung<br />
Problem des am frühsten ankommenden Flusses (EAFP)<br />
(Hoppe und Tardos [1994], Hamacher und Tjandra [2003a])<br />
• unzuverlässige Informationen über die Personen,<br />
• x(t) Flussverteilung der Evakuierten zum Zeitpunkt t,<br />
• Ziel evakuiere für jeden Zeitpunkt T'≤ T so viele<br />
Personen wie möglich<br />
Problem des schnellsten Flusses (Quickest Flow Problem)<br />
(Burkard, Dlaska, und Klinz [1993], Hamacher und Tjandra [2003a])<br />
• Personenanzahl zu Beginn q s (0) > 0 ist bekannt,<br />
• x(t) Flussverteilung der Evakuierten zum Zeitpunkt t,<br />
• Ziel bestimme minimale Evakuierungszeit<br />
Kürzester Weg (Shortest Path Problem)<br />
(Kostreva und Wiecek [1994], Hamacher und Tjandra [2003b])<br />
• bestimme Evakuierungsroute<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 36 -<br />
Ziel:<br />
Problem des am frühsten ankommenden Flusses<br />
T '<br />
Max V Σ T'≤ T (x):= Σ Σ Σ x id (t'), ∀T '≤ T<br />
t=0 (i,d)∈A {t' : t' +λ id (t' )= t}<br />
Flusserhaltungsgleichung:<br />
Σ Σ x ji (t' ) - Σ x ij (t) = x ii (t) - x ii (t-1), i ∈ N-{s,d}, t ≤ T<br />
(j,i) ∈A {t' : t' +λ ji (t' )= t} (i,j) ∈A<br />
Bedingung für die Kapazität der Kanten (bewegter Fluss) :<br />
0 ≤ x ij (t) ≤ u ij (t), (i,j) ∈A, t ≤ T<br />
Bedingung für die Kapazität der Knoten (stationärer Fluss) :<br />
0 ≤ x ii (t) ≤ a i (t), i∈N-{s,d}, t ≤ T<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 37 -<br />
Ziel:<br />
Problem des schnellsten Flusses<br />
Min T<br />
Flusserhaltungsgleichung:<br />
qs(t) > 0 , i=s, t=0<br />
� Σ Σ xji (t' ) - Σ xij (t) = xii (t)-xii (t-1)-{<br />
(j,i) ∈A {t' : t' +λji (t' )= t} (i,j) ∈A 0 , sonst<br />
T<br />
� Σ Σ xid (t) = qs(0) t=0 (i, d) ∈A<br />
t+λid (t ) ≤ T<br />
Bedingung für die Kapazität der Kanten (bewegter Fluss) :<br />
0 ≤ x ij (t) ≤ u ij (t), (i,j) ∈A, t ≤ T<br />
Bedingung für die Kapazität der Knoten (stationärer Fluss) :<br />
0 ≤ x ii (t) ≤ a i (t), i∈N-{d}, t ≤ T<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
, i ∈ N-{d}, t ≤ T<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 38 -<br />
Simulation und Optimierung<br />
Simulation<br />
Bessere Lösung<br />
Optimierung<br />
Benutze<br />
zeitabhängigen dynamischen<br />
kürzesten Weg mit mehreren<br />
Zielfunktionen<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
Hybrides Verfahren<br />
Cellular automata:<br />
Simulieren des Bewegungsverhaltens<br />
• Nagel und Schreckenberg [1992]<br />
• Klüpfel, König, Wahle, und Schreckenberg [2000]<br />
Dynamischer Netwerkfluss:<br />
Definiere die Entscheidungsvariablen<br />
Im Zusammenhang mit der Evakuierung:<br />
• Fluchtmöglichkeit von einer Position zur Zeit t<br />
Definiert durch den Abstand zum Ausgang<br />
• Feuerintensität zum Zeitpunkt t<br />
Entfernung zur Flammenherd<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN
- 39 -<br />
ENDE<br />
Auf Wiedersehen<br />
Modellierung im Interdisziplinären StudienProgramm (MISP): Katastrophenvorhersage und -Management<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Kaiserslautern</strong>, 9. Mai 2003<br />
UNIVERSITÄT<br />
KAISERSLAUTERN