Pedestrian dynamics : modelling and calibration of a 2-dimensional cellular automata model

The study of pedestrian dynamics is an important task in the planning of efficient and safe pedestrian facilities. For this reason physicists began to develop models in order to reproduce these dynamics in a realistic way. In particular the model used in this work is the 2-dimensional Cellular Automata model with floor fields. The introduction of these fields allows us to reproduce even complex situations without loosing the advantage of the simplicity of the model. The aim of this work is firstly to give an extensive summary of existent experimental observations, fundamental for a deep understanding of the subject, and to introduce different type of modelling of pedestrian dynamics. The second part has as its goal the reproduction of the evacuation dynamics by computational simulations with the model mentioned before. The original part of the work is the study of the dynamic floor field and the consequent calibration of the model made thanks to this study. This accurate analysis of the model made us understand firstly the influences of the different parameters on the dynamics of the simulated particles and secondly the advantages and disadvantages of the use of this model. Eventually an unique combination of values of the different parameters of the model has been found, so that the model is able to reproduce different experimental data satisfactorily.

Lo studio delle dinamiche pedonali è un passo fondamentale nella progettazione di strutture pedonali più sicure ed efficienti. Per questo motivo negli ultimi decenni diversi fisici hanno iniziato a sviluppare modelli in grado di riprodurre queste dinamiche in modo realistico. In particolare in questo lavoro abbiamo deciso di usare il modello ad automi cellulari bidimensionale con campi di forza. L'introduzione di questi campi rende il modello in grado di replicare situazioni complesse senza perdere la sua semplicità. Lo scopo di questo lavoro è in primo luogo di dare una visione generale delle valutazioni sperimentali già presenti in letteratura, fondamentali per la comprensione della materia, e dei vari modelli matematici usati per la simulazione delle dinamiche. La seconda parte invece si concentrerà sulle simulazioni fatte con il modello appena menzionato. La parte originale del lavoro è lo studio fatto sul campo di forze dinamico e la conseguente calibrazione del modello, fatta grazie al contributo di questo studio. L'analisi accurata delle diverse simulazioni ha reso possibile la comprensione dell'influenza che ha ogni parametro del modello sulle dinamiche dei pedoni. Questo ci ha portato a capire anche quali sono i vantaggi e gli svantaggi del modello CA. Infine abbiamo trovato un'unica combinazione di parameteri, che ha reso il modello in grado di replicare soddisfacentemente diversi dati sperimentali.