Influence of selfish and polite behaviours on a pedestrian evacuation through a narrow exit: A quantitative characterisation

Alexandre Nicolas (1, 2) , Sebastián Bouzat (1, 3) , Marcelo N. Kuperman (1, 3)

1 Centro Atómico Bariloche [Argentine]
2 LPTMS - Laboratoire de Physique Théorique et Modèles Statistiques
3 Instituto Balseiro [Bariloche]

We study the influence of selfish vs. polite behaviours on the dynamics of a pedestrian evacuation through a narrow exit. To this end, experiments involving about 80 participants with distinct prescribed behaviours are performed; reinjection of participants into the setup allowed us to improve the statistics. Notwithstanding the fluctuations in the instantaneous flow rate, we find that a stationary regime is almost immediately reached. The average flow rate increases monotonically with the fraction c_s of vying (selfish) pedestrians, which corresponds to a " faster-is-faster " effect in our experimental conditions; it is also positively correlated with the average density of pedestrians in front of the door, up to nearly close-packing. At large c_s , the flow displays marked intermittency, with bursts of quasi-simultaneous escapes. In addition to these findings, we wonder whether the effect of cooperation is specific to systems of intelligent beings, or whether it can be reproduced by a purely mechanical surrogate. To this purpose, we consider a bidimensional granular flow through an orifice in which some grains are made " cooperative " by repulsive magnetic interactions which impede their mutual collisions.

Nous étudions l'influence des comportements polis et égoïstes sur la dynamique d'évacuation de piétons à travers une porte étroite. À cette fin, des expériences sont conduites, qui mettent en jeu environ quatre-vingts participants avec des comportements prescrits différents; la réinjection des participants dans le dispositif après passage par la porte permet d'améliorer encore les statistiques. Nonobstant les fluctuations dans le débit instantané, nous observons qu'un régime stationnaire est atteint presque immédiatement. Le débit moyen croît de manière monotone avec la fraction c_s de piétons compétitifs (égoïstes), ce qui correspond à un effet "faster-is-faster" (vouloir marcher plus vite, c'est évacuer plus vite) dans nos conditions expérimentales; il y a également une corrélation positive entre ce débit et la densité moyenne de piétons devant la porte, et ce, jusqu'à des densités proches de l'empilement compact. Pour les grandes valeurs de c_s, l'écoulement est fortement intermittent, avec des évacuations quasi-simulatanées par saccades. Par-delà ces observations, nous nous demandons si l'effet du comportement coopératif est spécifiquement associé à des systèmes d'êtres intelligents ou s'il peut être reproduit par un succédané purement mécanique. À cette fin, un écoulement bidimensionnel de grains passant par un orifice est considéré, dans lequel certains grains sont rendus "coopératifs" par le biais de répulsions magnétiques qui empêchent leur contact mutuel.

Mots clés: experimental; behaviour; evacuation; Keyworks pedestrian

Domaines: Mécanique statistique [cond-mat.stat-mech]; Psychologie; Architecture, aménagement de l'espace

Alexandre Nicolas, Sebastián Bouzat, Marcelo N. Kuperman. Influence of selfish and polite behaviours on a pedestrian evacuation through a narrow exit: A quantitative characterisation. Pedestrian and Evacuation Dynamics 2016, Weiguo Song, Jian Ma, and Libi Fu, Oct 2016, Hefei, China. pp.84. ⟨hal-01353850v2⟩