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Articulo de referencia

Simulación de evacuación

La simulación de evacuación es un método para determinar los tiempos de evacuación de áreas, edificios o embarcaciones. Se basa en la simulación de la dinámica de multitudes y e...

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La simulación de evacuación es un método para determinar los tiempos de evacuación de áreas, edificios o embarcaciones. Se basa en la simulación de la dinámica de multitudes y el movimiento de peatones . [ 1 ] El número de software de evacuación ha aumentado drásticamente en los últimos 25 años. [ 2 ] [ 3 ] Se ha observado una tendencia similar en cuanto al número de artículos científicos publicados sobre este tema. [ 4 ] Una de las encuestas más recientes indica la existencia de más de 70 modelos de evacuación peatonal . [ 5 ] Hay dos conferencias dedicadas a este tema: Dinámica de la evacuación peatonal y Comportamiento humano en caso de incendio. [ 6 ] [ 7 ]

La distinción entre edificios, barcos y embarcaciones, por un lado, y asentamientos y áreas, por otro, es importante para la simulación de procesos de evacuación. En el caso de la evacuación de un distrito completo, la fase de transporte (véase evacuación de emergencia ) suele estar cubierta por modelos de colas (véase más adelante).

Las simulaciones de evacuación peatonal son populares en el diseño de seguridad contra incendios de edificios cuando se utiliza un enfoque basado en el desempeño. [ 8 ] Las simulaciones no son principalmente métodos de optimización . Para optimizar la geometría de un edificio o el procedimiento con respecto al tiempo de evacuación, se debe especificar y minimizar una función objetivo. En consecuencia, se deben identificar una o varias variables que estén sujetas a variación.

Una simulación a pequeña escala ejecutada en FDS+Evac. La simulación corresponde a un aula. [ 9 ]

Clasificación de modelos

Enfoques de modelización en el campo de la simulación de evacuaciones:

  • Autómata celular : modelos discretos y microscópicos, donde el peatón está representado por un estado de celda. En este caso, se utilizan campos de piso estáticos y dinámicos (es decir, mapas de distancia) para guiar a los agentes hacia las salidas, moviéndose de una celda a celdas adyacentes que pueden tener diferentes formas. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Existen modelos para procesos de evacuación de barcos, [ 13 ] flujos peatonales bidireccionales, [ 14 ] y modelos generales con aspectos biónicos. [ 15 ]
  • Modelos basados ​​en agentes: modelos microscópicos donde el peatón está representado por un agente. Los agentes pueden tener atributos humanos además de las coordenadas. Su comportamiento puede integrar la naturaleza estocástica. Existen modelos generales con aspectos espaciales de los pasos del peatón. [ 16 ]
  • Modelo de fuerza social: modelo microscópico continuo, basado en ecuaciones de la física [ 17 ].
  • Modelos de colas: modelos macroscópicos que se basan en la representación gráfica de la geometría. El movimiento de las personas se representa como un flujo en este gráfico .
  • Modelos de optimización por enjambre de partículas : modelo microscópico, basado en una función de aptitud que minimiza algunas propiedades de la evacuación (distancia entre peatones, distancia entre peatones y salidas) [ 18 ].
  • Modelos fluidodinámicos: modelos macroscópicos continuos, donde grandes multitudes se modelan con ecuaciones diferenciales parciales acopladas no lineales [ 19 ] [ 20 ]

Simulación de evacuaciones

Los edificios (estaciones de tren, estadios deportivos), barcos, aeronaves, túneles y trenes son similares en cuanto a su evacuación: las personas caminan hacia una zona segura. Además, las personas pueden usar toboganes o sistemas de evacuación similares y, en el caso de los barcos, el descenso de los botes salvavidas. [ 21 ]

Túneles

Los túneles son entornos únicos con características específicas: espacios subterráneos, desconocidos para los usuarios, sin luz natural, etc., que afectan a diferentes aspectos del comportamiento de los evacuados, como los tiempos previos a la evacuación (por ejemplo, la reticencia de los ocupantes a abandonar los vehículos), las interacciones entre ocupantes y entre ocupantes y el entorno, el comportamiento gregario y la elección de la salida.

barcos

Hay cuatro aspectos particulares para la evacuación de un barco:

  • Relación entre el número de tripulantes y el número de pasajeros
  • movimiento del barco
  • Posición flotante
  • El sistema de evacuación (por ejemplo, toboganes, botes salvavidas)

El movimiento del buque o una posición de flotación anómala pueden disminuir su capacidad de desplazamiento. Esta influencia se ha investigado experimentalmente y puede tenerse en cuenta mediante factores de reducción.

La evacuación de un buque se divide en dos fases distintas: la fase de preparación y la fase de embarque .

Aeronave

La Administración Federal de Aviación de Estados Unidos exige que las aeronaves puedan ser evacuadas en un plazo de 90 segundos. Este criterio debe verificarse antes de la aprobación de la aeronave.

La regla de los 90 segundos exige demostrar que todos los pasajeros y miembros de la tripulación pueden abandonar la cabina del avión de forma segura en menos de 90 segundos, con la mitad de las salidas utilizables bloqueadas, con la iluminación mínima proporcionada por las luces de proximidad del suelo y con una determinada combinación de edad y género entre los ocupantes simulados.

La norma se estableció en 1965 con un límite de 120 segundos y ha evolucionado a lo largo de los años para abarcar las mejoras en los equipos de escape, los cambios en los materiales de la cabina y los asientos, y una formación de la tripulación más completa y adecuada.

Referencias

  1. ^ Adrián, Juliane; Amós, Martín; Appert-Rolland, Cécile; Baratchi, Mitra; Bode, Nikolai; Boltes, Maik; Chatagnon, Thomas; Chraibi, Mohcine; Corbetta, Alejandro; Cuesta, Arturo; Dezecache, Guillaume; Drury, Juan; Echeverría-Huarte, Iñaki; Feldmann, Sina; Feliciani, Claudio (19 de mayo de 2025). "Glosario de investigaciones sobre la dinámica de multitudes humanas - 2.ª edición" . Dinámica Colectiva . 10 : 1– 32. doi : 10.17815/CD.2025.189 . hdl : 10278/5095747 . ISSN 2366-8539 . 
  2. ↑ Kuligowski, Erica D.; Peacock, Richard D.; Hoskins, Bryan L. (2010-11-01). "Una revisión de los modelos de evacuación de edificios, 2.ª edición" . NIST .
  3. ↑ Gwynne , S.; Galea Ed Galea , ER; Owen, M.; Lawrence, PJ; Filippidis, L. (1999-11-01). "Una revisión de las metodologías utilizadas en la simulación por computadora de la evacuación del entorno construido" . Building and Environment . 34 (6): 741– 749. doi : 10.1016/S0360-1323(98)00057-2 . ISSN 0360-1323 . 
  4. ↑ Haghani, Milad; Lovreglio, Ruggiero; Button, Mary Langridge; Ronchi , Enrico; Kuligowski, Erica (2024-03-01). "Comportamiento humano en incendios: fundamentos del conocimiento y evolución temporal" . Fire Safety Journal . 144 104085. doi : 10.1016/j.firesaf.2023.104085 . ISSN 0379-7112 . 
  5. ↑ Lovreglio, Ruggiero; Ronchi , Enrico; Kinsey, Michael J. (2020-05-01). "Encuesta en línea sobre el uso y los usuarios del modelo de evacuación peatonal" . Fire Technology . 56 (3): 1133– 1153. doi : 10.1007/s10694-019-00923-8 . ISSN 1572-8099 . 
  6. ↑ "Dinámica de peatones y evacuación | Collective Dynamics" . collective-dynamics.eu . Consultado el 3 de febrero de 2024 .
  7. ↑ "Simposio sobre el comportamiento humano en situaciones de incendio 2015" . www.intersciencecomms.co.uk . Consultado el 3 de febrero de 2024 .
  8. ↑ Kuligowski, Erica D. (2016), "Computer Evacuation Models for Buildings", en Hurley, Morgan J.; Gottuk, Daniel; Hall, John R.; Harada, Kazunori (eds.), SFPE Handbook of Fire Protection Engineering , Nueva York, NY: Springer, pp. 2152–2180 , doi : 10.1007/978-1-4939-2565-0_60 , ISBN  978-1-4939-2565-0
  9. ↑ Lovreglio, Ruggiero; Ronchi, Enrico; Borri, Dino (2014-11-01). "La validación de modelos de simulación de evacuación mediante el análisis de la incertidumbre del comportamiento" . Reliability Engineering & System Safety . 131 : 166–174 . doi : 10.1016/j.ress.2014.07.007 . ISSN 0951-8320 . 
  10. ↑ Burstedde, C; Klauck, K; Schadschneider, A; Zittartz, J (2001-06-15). "Simulación de la dinámica de peatones mediante un autómata celular bidimensional" . Physica A: Statistical Mechanics and its Applications . 295 (3): 507– 525. arXiv : cond-mat/0102397 . doi : 10.1016/S0378-4371(01)00141-8 . ISSN 0378-4371 . 
  11. ↑ Kirchner, Ansgar; Schadschneider, Andreas (2002-09-01). "Simulación de procesos de evacuación utilizando un modelo de autómata celular inspirado en la biónica para la dinámica de peatones" . Physica A: Statistical Mechanics and its Applications . 312 (1): 260– 276. arXiv : cond-mat/0203461 . doi : 10.1016/S0378-4371(02)00857-9 . ISSN 0378-4371 . 
  12. ↑ Lovreglio, Ruggiero; Ronchi, Enrico; Nilsson , Daniel (15 de noviembre de 2015). "Calibración de modelos de autómatas celulares de campo de piso para la dinámica de peatones mediante la optimización de la función de verosimilitud" . Physica A: Mecánica estadística y sus aplicaciones . 438 : 308–320 . doi : 10.1016/j.physa.2015.06.040 . ISSN 0378-4371 . 
  13. ↑ Meyer-König, T., Klüpfel, H., & Schreckenberg, M. (2002). Evaluación y análisis de procesos de evacuación en buques de pasajeros mediante simulación microscópica. Schreckenberg y Sharma [2] , 297-302.
  14. ↑ Blue, Victor; Adler, Jeffrey (1999-01-01). "Microsimulación de flujos peatonales bidireccionales mediante autómatas celulares". Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board . 1678 : 135–141 . doi : 10.3141/1678-17 . ISSN 0361-1981 . S2CID 110675891 .  
  15. ↑ Kirchner, Ansgar; Schadschneider, Andreas (2002). "Simulación de procesos de evacuación utilizando un modelo de autómata celular inspirado en la biónica para la dinámica de peatones". Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications . 312 ( 1– 2): 260– 276. arXiv : cond-mat/0203461 . Bibcode : 2002PhyA..312..260K . doi : 10.1016/s0378-4371(02)00857-9 . S2CID 119465496 . 
  16. ↑ Wirth, Ervin; Szabó, György (14 de junio de 2017). "Modelo de Tickmodel que evita la superposición: un método basado en agentes y SIG para simulaciones de evacuación" . Periodica Polytechnica Civil Engineering . 62 (1): 72–79 . doi : 10.3311/PPci.10823 . ISSN 1587-3773 . 
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  18. ↑ Izquierdo, J.; Montalvo, I.; Pérez, R.; Fuertes, VS (2009). "Pronóstico de tiempos de evacuación peatonal mediante inteligencia de enjambre". Physica A: Mecánica Estadística y sus Aplicaciones . 388 (7): 1213– 1220. Bibcode : 2009PhyA..388.1213I . doi : 10.1016/j.physa.2008.12.008 .
  19. ↑ Hughes, Roger L. (2003-01-01). "El flujo de multitudes humanas". Annual Review of Fluid Mechanics . 35 (1): 169– 182. Bibcode : 2003AnRFM..35..169H . doi : 10.1146/annurev.fluid.35.101101.161136 . ISSN 0066-4189 . 
  20. ↑ Gwynne, Steven MV; Rosenbaum, Eric R. (2016), "Empleo del modelo hidráulico en la evaluación del movimiento de emergencia", en Hurley, Morgan J.; Gottuk, Daniel; Hall, John R.; Harada, Kazunori (eds.), SFPE Handbook of Fire Protection Engineering , Nueva York, NY: Springer, pp. 2115–2151 , doi : 10.1007/978-1-4939-2565-0_59 , ISBN  978-1-4939-2565-0
  21. ↑ Modelado de evacuación utilizando FDS+Evac, PathFinder, STEPS y Unity3D , consultado el 3 de febrero de 2024.

Literatura

  • A. Schadschneider, W. Klingsch, H. Klüpfel, T. Kretz, C. Rogsch y A. Seyfried. Dinámica de evacuación: resultados empíricos, modelado y aplicaciones. En RA Meyers, editor, Enciclopedia de la complejidad y la ciencia de sistemas . Springer, Berlín Heidelberg Nueva York, 2009. (Se publicará en abril de 2009, disponible en arXiv:0802.1620v1).
  • Lord J, Meacham B, Moore A, Fahy R, Proulx G (2005). Guía para evaluar las capacidades predictivas de los modelos de salida de computadoras, Informe NIST GCR 06-886. http://www.fire.nist.gov/bfrlpubs/fire05/PDF/f05156.pdf Archivado el 29 de mayo de 2010 en Wayback Machine
  • E. Ronchi , P. Colonna, J. Capote, D. Alvear, N. Berloco, A. Cuesta. Evaluación de diferentes modelos de evacuación para análisis de seguridad en túneles de carretera. Tunnelling and Underground Space Technology, vol. 30, julio de 2012, pp. 74-84. doi : 10.1016/j.tust.2012.02.008
  • Kuligowski ED, Peacock RD, Hoskins, BL (2010). Una revisión de los modelos de evacuación de edificios. NIST, División de Investigación de Incendios. 2.ª edición. Nota técnica 1680. Washington, EE. UU.
  • Organización Marítima Internacional (2007). Directrices para análisis de evacuación de buques de pasajeros nuevos y existentes, MSC/Circ.1238, Organización Marítima Internacional, Londres, Reino Unido.
  • R. Lovreglio, E. Ronchi , MJ Kinsey (2019). Encuesta en línea sobre el uso y los usuarios de modelos de evacuación peatonal. Fire Technology. https://doi.org/10.1007/s10694-019-00923-8