Impredictibilidad en tráfico de peatones: fenómenos emergentes en evacuaciones en una dimensión

Abstract

Las interacciones aleatorias entre peatones, usualmente afectadas por efectos psicológicos como la ansiedad, pueden producir dinámicas no triviales en la evolución de su flujo. En este trabajo, mejoramos nuestro entendimiento de estos fenómenos implementando simulaciones de autómatas celulares en un modelo simplificado de pasillo unidimensional. Consideramos distintos tipos de estocasticidad que podrían usarse para parametrizar comportamientos sociales, culturales o psicológicos; y estudiamos su incidencia en el tiempo promedio de evacuación y su variabilidad. La aleatoriedad del movimiento de los peatones permite separar entre distintas fases de movimiento, lo que finalmente impulsa la dinámica. Nuestro estudio permite distinguir los fenómenos colectivos emergentes e Impredictibilidad propios de pasillos unidimensionales, como los que encontramos en aviones, cines, eventos deportivos masivos, salas de clases, etc. Estos hallazgos pueden ser relevantes para diseñar procesos de evacuación en situaciones de emergencia, donde comportamientos sociales, culturales o psicológicos puedan afectar negativamente el desempeño de las personas y la efectividad del plan de evacuación. Por lo tanto, serıa muy útil introducir estos aspectos en las simulaciones de dinámica peatonal. Desde el punto de vista teórico, nuestros hallazgos subrayan la importancia de estudiar sistemas simples para desentrañar la complejidad de sistemas mas complicados.

Random interactions among pedestrians, usually produced by psychological effects (e.g. anxiety), can produce collective nontrivial phenomena in their flow dynamics. Here, we improve our understanding on these phenomena by implementing cellular automaton simulations in a simplified one-dimensional corridor model. We consider different types of randomness that could be used to parametrize social, cultural or psychological behaviors; their incidence on the average evacuation time and standard deviation are studied. The randomness in the pedestrians’ motion allows the separation between different phases of movement, which in the end, drives the dynamics. Our study allows to observe emergent collective phenomena and unpredictability in specific regimes that occur in one-dimensional hallways, such as those in airplanes, cinemas, massive sports events, classrooms, etc. These findings may be relevant to the design of evacuation procedures in the event of an emergency, where anxiety may compromise people’s performance and the effectiveness of the evacuation plan. Therefore, it could be advantageous to introduce these aspects in the simulation of pedestrian dynamics. From a merely theoretical point of view, our findings highlight the importance of understanding simple systems to disentangle the complexity of more complicated ones.