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Abstract (English)

Increasing number of visitors at large-scale events combined with the increasing complexity of modern buildings set a major challenge for planners, operators and emergency services. Examples include multi-purpose arenas, large railway stations and airports. In this dissertation the use of modern parallel hardware in combination with optimised algorithms are for the first time used on site to speed up the simulation of large crowds. The aim is to perform real-time forecasts of pedestrian traffic. For this purpose, special neighbourhood lists and a two-stage hybrid parallelisation are used. The second part of this dissertation deals with route choice in complex structures, which plays an important role in achieving realistic computer simulations of pedestrian flows. The developed route choice process is based on visibility and perception of the local environment by the simulated agents. It has as basis a navigation graph. The generation of the graph, especially in complex structures, has also been performed within the framework of this thesis. The work is closed with an empirical study in which the route choice profiles of spectators during various football games and concert performances are analysed and compared with the proposed model. The runtime optimisation strategies and route choice algorithms have been successfully tested in the ESPRIT arena in Düsseldorf (Germany), where they have been integrated in an evacuation assistant.

Abstract (German)

Steigende Besucherzahlen bei Veranstaltungen und die wachsende Komplexität moderner Gebäude stellen für Planer, Betreiber und Rettungskräfte eine große Herausforderung dar. Beispiele sind Multifunktionsarenen, große Bahnhöfe und Flughäfen. In dem ersten Teil dieser Dissertation wird modernste parallele Hardware in Kombination mit optimierten Algorithmen benutzt um eine Fußgängerverkehrsprognose schneller als in Echtzeit zu erstellen. Zu diesem Zweck werden spezielle Nachbarschaftslisten und eine zweistufige hybride Parallelisierung eingesetzt. Der zweite Teil dieser Dissertation beschäftigt sich mit der Routenwahlthematik, welche bei der Durchführung realistischer Computersimulationen von Personenströmen eine tragende Rolle spielt. Das entwickelte Routenwahlmodell basiert auf Sichtbarkeit und Umgebungswahrnehmung von den simulierten Agenten und hat als Basis einen Navigationsgraphen. Die Erzeugung des Graphen, insbesondere in komplexen Strukturen ist ebenfalls Schwerpunkt dieser Dissertation. Die Arbeit wird mit einer Feldstudie abgeschlossen, in der das Bewegungsprofil von Zuschauern bei diversen Fußballspielen und Konzerten analysiert wird. Anschließend werden die Ergebnisse der Feldstudie mit dem Routenwahlmodell verglichen. Die Laufzeitoptimierung und das Routenwahlmodell wurden erfolgreich in der ESPRIT arena in Düsseldorf getestet, wo sie in einem Evakuierungsassistenten eingesetzt wurden.

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