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Untersuchung verschiedener Faktoren mikroskopischer Entfluchtungsanalysen unter Einbeziehung digitaler Methoden für die Gebäudeevakuierung

Müller, Henrik Jan Helmut (2018):
Untersuchung verschiedener Faktoren mikroskopischer Entfluchtungsanalysen unter Einbeziehung digitaler Methoden für die Gebäudeevakuierung.
TU Darmstadt, [Bachelor Thesis]

Abstract

In der Arbeit wird das mikroskopische Entfluchtungsmodell des Instituts für Informatik im Bauwesen der Technische Universität Darmstadt untersucht. Dafür wird besonders die Tauglichkeit der Unity-Engine als dessen Grundlage getestet. Um die Besonderheiten und Anforderungen einer mikroskopischen Entfluchtungsanalyse besser verstehen zu können, werden zunächst die verschiedenen Entfluchtungsmodellansätze vorgestellt und verglichen. Dafür wird der aktuelle Forschungsstand wiedergegeben und ungelöste Probleme von mikroskopischen Entfluchtungsanalysen gezeigt. Im nächsten Kapitel wird das genutzte Simulationsmodell vorgestellt. Dabei wird das Modell auf Konformität mit der Richtlinie für mikroskopischen Entfluchtungsanalyse (kurz RiMEA) untersucht, Erweiterungen entwickelt und versuchsübergreifende Optimierungen festgelegt. Besonders wichtig ist die Ermittlung der Sensitivität des Modells, da das Fluchtwegkonzept noch nicht vollständig untersucht wurde. Daraus resultieren bereits grundlegende Erkenntnisse über das Gebäude, das Simulationsmodell und der Unity-Engine. Dabei zeigte sich, dass selbst wenn alle Personen das Gebäude gleichzeitig verlassen wollten, nicht die Notausgängsbreiten sondern hauptsächlich die Treppenbreiten limitierend wirken. Dieser Effekt wird durch größere Reaktionszeitunterschied weiter verstärkt. Das nächste Kapitel stellt die verschiedenen zu untersuchenden Entfluchtungsszenarien, mit den jeweils gewählten Variablen vor. Diese werden nach den Vorgaben der RiMEA durchgeführt und statistisch ausgewertet. Für die Auswertung und graphische Darstellung der Ergebnisse wird das Programm RStudio mit der dazu gehörigen Programmiersprache R vorgestellt. Dieses Programm ermöglicht es eine einmalig erarbeitete Formatierung auf eine Vielzahl an Datensätzen anzuwenden. Es enthält viele verschiedenen Funktion, welche die statistische Auswertung ermöglichen und vereinfachen. Die daraus resultierenden Graphen zeigen, das vor allem langsame Personen einen großen Einfluss auf den Entfluchtungsverlauf haben und die Simulation einer Fluchtwegversperrung in dem genutzten Modell nicht realitätsnah ist. Der Grund dafür ist der schwache Wegfindungsalgorithmus. Ein komplexerer Wegfindungsalgorithmus würde allerdings eine wesentlich höhere Rechenkapazität benötigen. Die Möglichkeiten einer Echtzeitsimulation, wie sie in der Bachelor-Thesis genutzt wurde, wirken also schnell limitierend. Sie sind aber unumgänglich, da sie eine der Grundbedingungen der genutzten Spiele-Engine sind.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2018
Creators: Müller, Henrik Jan Helmut
Title: Untersuchung verschiedener Faktoren mikroskopischer Entfluchtungsanalysen unter Einbeziehung digitaler Methoden für die Gebäudeevakuierung
Language: German
Abstract:

In der Arbeit wird das mikroskopische Entfluchtungsmodell des Instituts für Informatik im Bauwesen der Technische Universität Darmstadt untersucht. Dafür wird besonders die Tauglichkeit der Unity-Engine als dessen Grundlage getestet. Um die Besonderheiten und Anforderungen einer mikroskopischen Entfluchtungsanalyse besser verstehen zu können, werden zunächst die verschiedenen Entfluchtungsmodellansätze vorgestellt und verglichen. Dafür wird der aktuelle Forschungsstand wiedergegeben und ungelöste Probleme von mikroskopischen Entfluchtungsanalysen gezeigt. Im nächsten Kapitel wird das genutzte Simulationsmodell vorgestellt. Dabei wird das Modell auf Konformität mit der Richtlinie für mikroskopischen Entfluchtungsanalyse (kurz RiMEA) untersucht, Erweiterungen entwickelt und versuchsübergreifende Optimierungen festgelegt. Besonders wichtig ist die Ermittlung der Sensitivität des Modells, da das Fluchtwegkonzept noch nicht vollständig untersucht wurde. Daraus resultieren bereits grundlegende Erkenntnisse über das Gebäude, das Simulationsmodell und der Unity-Engine. Dabei zeigte sich, dass selbst wenn alle Personen das Gebäude gleichzeitig verlassen wollten, nicht die Notausgängsbreiten sondern hauptsächlich die Treppenbreiten limitierend wirken. Dieser Effekt wird durch größere Reaktionszeitunterschied weiter verstärkt. Das nächste Kapitel stellt die verschiedenen zu untersuchenden Entfluchtungsszenarien, mit den jeweils gewählten Variablen vor. Diese werden nach den Vorgaben der RiMEA durchgeführt und statistisch ausgewertet. Für die Auswertung und graphische Darstellung der Ergebnisse wird das Programm RStudio mit der dazu gehörigen Programmiersprache R vorgestellt. Dieses Programm ermöglicht es eine einmalig erarbeitete Formatierung auf eine Vielzahl an Datensätzen anzuwenden. Es enthält viele verschiedenen Funktion, welche die statistische Auswertung ermöglichen und vereinfachen. Die daraus resultierenden Graphen zeigen, das vor allem langsame Personen einen großen Einfluss auf den Entfluchtungsverlauf haben und die Simulation einer Fluchtwegversperrung in dem genutzten Modell nicht realitätsnah ist. Der Grund dafür ist der schwache Wegfindungsalgorithmus. Ein komplexerer Wegfindungsalgorithmus würde allerdings eine wesentlich höhere Rechenkapazität benötigen. Die Möglichkeiten einer Echtzeitsimulation, wie sie in der Bachelor-Thesis genutzt wurde, wirken also schnell limitierend. Sie sind aber unumgänglich, da sie eine der Grundbedingungen der genutzten Spiele-Engine sind.

Uncontrolled Keywords: BIM, Brandschutz, Entfluchtungsanalysen, Unity
Divisions: 13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institute of Numerical Methods and Informatics in Civil Engineering
Date Deposited: 08 Nov 2018 08:13
Additional Information:

Betreuer: Timo Bittner

Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 1 November 2018
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
BIM, evacuation analyses, fire safety, UnityEnglish
Alternative Abstract:
Alternative abstract Language
The aim of this thesis is to investigate the microscopic evacuation simulation used by the Institute for Informatics in Civil Engineering at Technische Universität Darmstadt. The analysis focuses on the usability of the Unity-Engine on which the simulation is based. Several models for evacuation simulations are introduced and compared in order to point out the characteristic requirements of microscopic evacuation simulations. Furthermore, the current state of research at this field and its problems are described. The model, which is used at Technische Universität Darmstadt, is introduced and tested for compliance with the Guideline for Microscopic Evacuation Analysis (RiMEA). Extending functions were developed and general optimizations were determined for all the experiments. It is particularly important to determine the sensitivity of the model, since the escape route concept has not been fully investigated yet. This already results in fundamental insights regarding the building, the simulation model and the Unity-Engine. It was shown that even if all persons wanted to leave the building at the same time, not the emergency exit widths but mainly the staircase widths have a limiting effect. This effect is further enhanced by greater differences in reaction times. The next chapter introduces the various escape scenarios to be investigated, with the variables specific for each case. The analyses are carried out according to the specifications of the RiMEA and evaluated statistically. For the interpretation and graphic representation of the results, the program RStudio with the corresponding programming language R is introduced. This program makes it possible to apply a formatting developed once on numerous data sets. It contains many different functions which enable and simplify the statistical evaluation. The resulting graphs show that especially slow persons have a great influence on the escape process and that the simulation of an escape route obstruction is not realistic in the model used. The reason for this is the weak pathfinding algorithm. However, a more complex pathfinding algorithm would require a considerably higher computing capacity. The possibilities of a real-time simulation, as used in the bachelor thesis, quickly have a limiting effect. However, they are unavoidable because they are one of the basic conditions of the game engine used.English
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