Crowd dynamics modelling : a literature study

Abstract

The dynamics of human crowds is an interesting, but highly complex topic, and phenomena have been observed ranging from well-organized structure formation leading to quasi steady-state equilibrium to violent and turbulent flows resulting in catastrophic scenarios with large numbers of casualties. This report reviews fifty years of scientific work on crowd dynamics. Although the aim of this report is to gain insight into the modelling of exceptional crowd events such as demonstrations and riots, a large portion of the described research deals with normal state, pedestrian traffic. This is partly due to the fact that the open literature on crowd modelling is dominated by this particular class of applications, but also because treating normal behaviour crowd dynamics is a necessary first step in modelling also the more extreme cases of crowd dynamics. The main part of the report is devoted to classifying and describing different theoretical crowd models. However, a separate section on relevant experimental work is also included. This report marks the first step towards developing a new crowd simulation tool applicable to scenarios involving human crowd and less-lethal weapons interactions.

Dynamikken til ei menneskemengd er eit interessant, men svært komplekst tema. Observerte fenomen knytt til menneskemengder varierar frå danning av velorganiserte strukturar som fører til kvasistasjonære jamvektstilstandar, til valdelege og turbulente straumar som resulterer i katastrofale hendingar med mange omkomne. Denne rapporten presenterar ein gjennomgang av vitskapleg arbeid gjennomført dei siste femti åra på temaet dynamikk i menneskemengder. Hovudmålet med rapporten er å få innsikt i modellering av eksepsjonelle hendingar der menneskemengder er involvert, slik som demonstrasjonar og opptøyar. Likevel fokuserer store delar av forskinga som vert skildra det vi kan kalle fotgjengartrafikk eller liknande former for normale fenomen i ei menneskemengd. Dette skuldast dels det faktum at svært mykje av den opne litteraturen på temaet dynamikk i menneskemengder blir dominert av akkurat denne type problem. Men i tillegg er studia av dynamikk i menneskemengder i normaltilstand viktig som eit fyrste steg med tanke på å forstå dynamikken til menneskemengder i meir ekstreme situasjonar òg. Hovuddelane av rapporten tek for seg klassifisering og skildring av teoretiske modellar av menneskemengder. I tillegg, skildrar ein eigen del relevant eksperimentelt arbeid på området. Denne rapporten markerer fyrste steg mot å utvikle eit nytt verkty for simulering av menneskemengder som kan nyttast på situasjonar som involverer vekselverknad mellom ei menneskemengd og mindre-dødelege våpen.