Научный анализ: как незримые закономерности упорядочивают и хаотизируют пешеходные потоки
В динамике человеческого движения на оживленных площадях и пешеходных переходах нередко наблюдаются как упорядоченные ряды, так и хаотичные скопления. Исследование, проведенное учеными из Массачусетского технологического института под руководством Кароля Бачика, раскрывает механизмы, определяющие, когда пешеходный поток становится упорядоченным, а когда — хаотичным. Результаты работы были опубликованы в авторитетном академическом журнале PNAS.
Исследователи применили математические модели и эксперименты для анализа поведения пешеходов. Основное внимание уделялось «угловому разбросу» — углу, под которым люди отклоняются от своего маршрута. Это ключевое открытие демонстрирует, что при небольших отклонениях – менее 13 градусов – пешеходы формируют упорядоченные «полосы», подобно автомобильному движению. Когда же угловое отклонение возрастает, возникает хаос, что негативно сказывается на скорости и безопасности движения.
По данным ученых, при угловом отклонении, превышающем 13 градусов, пешеходный поток теряет упорядоченность. Замечено, что в условиях хаоса скорость движения значительно снижается — это соответствует и наблюдениям в городах, где перегруженные переходы становятся реальными «узкими местами» для пешеходов.
Для проверки своих теорий, исследователи смоделировали движения толпы с помощью математических уравнений, основанных на механике жидкости. Обозначив людей как молекулы, а пешеходные переходы как каналы, они учли такие параметры, как ширина пути и маневры для избежания столкновений. Модель показала, что упорядоченность сохраняется, пока пешеходы идут почти по прямой линии. Тoлькo при увеличении углов начинают становиться лишь хаос.
Эксперимент на практике включал добровольцев, которые, облачившись в шляпы с полосами, пересекали «пешеходный переход» под наблюдением камеры. Результаты подтвердили: как только угловое отклонение превышало порог в 13 градусов, порядок нарушался, а движение групп замедлялось.
Кароль Бачик, чья работа изначально была сосредоточена на изучении социальных последствий пандемии COVID-19, сейчас акцентирует внимание на использовании полученных знаний для проектирования общественных пространств. “Наша работа дает основные правила для обеспечения эффективного и безопасного движения, которые могут быть использованы архитекторами и властями при разработке городской инфраструктуры,” — отметил Бачик.
Таким образом, исследование может стать важным ориентиром для городских планировщиков, архитекторов и политиков, стремящихся создать безопасные и комфортные общественные пространства. Ученые уверены, что глубокое понимание законов, governing human crowd dynamics, способен изменить подход к проектированию городской инфраструктуры, повысив уровень благосостояния и безопасности граждан в скором времени.
