Sei es in einer überfüllten Einkaufspassage, einer Bahnhofshalle oder an einem breiten Fußgängerüberweg in der Innenstadt: Wenn viele Menschen in unterschiedliche Richtungen wollen, entsteht schnell ein unübersichtliches Gedränge, das alle Beteiligten verlangsamt. Etwas besser sieht es aus, wenn die Menschen vor allem in zwei direkt entgegengesetzte Richtungen streben. In solchen Fällen bilden sich oft spontan Gassen im Fußgängerstrom, durch die die Individuen, die in die gleiche Richtung wollen, gemeinsam an den Entgegenkommenden vorbei gehen können.
Menschenströme am Fußgängerüberweg
„Die dynamischen Prozesse innerhalb der Menschenmenge wirken sich auf die Sicherheit aus, aber die Vorhersage, welche Art von Fußgängerstrom sich in einer bestimmten Situation ergibt, ist nicht einfach“, erklärt ein Team um Karol Bacik vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge. Um herauszufinden, was den Übergang zwischen geordneten und chaotischen Fußgängerströmen markiert, haben die Forschenden mathematische Simulationen und kontrollierte Experimente kombiniert.
Als Szenario wählte das Forschungsteam einen stark frequentierten Fußgängerüberweg. Auf welchem Weg schlängeln sich die Individuen durch die Menge, wie weichen sie Entgegenkommenden aus und wie wirkt sich das wiederum auf den Weg der anderen Individuen und die kollektive Bewegung aus? Um diese Fragen mathematisch zu beantworten, nutzen Bacik und sein Team Gleichungen, die üblicherweise zur Beschreibung von Flüssigkeitsströmungen verwendet werden. „Wenn man nicht an einzelne Moleküle, sondern an die gesamte Menge denkt, die fließt, kann man flüssigkeitsähnliche Beschreibungen einsetzen“, erklärt Bacik. „So kann man Vorhersagen machen, ohne detaillierte Kenntnisse über alle Personen in der Menge zu haben.“
Scheinbare Abkürzung führt zu Chaos
Das Ergebnis: Solange die meisten Personen den Fußgängerweg auf geradem Weg überqueren, bilden sich spontan Gassen, die für einen effizienten Fluss des Menschenstroms sorgen. Doch wenn die Menschen zu stark von dieser Flussrichtung abweichen – etwa, weil sie ihren Weg vermeintlich abkürzen wollen, indem sie die Straße schräg überqueren – entsteht ein ungeordnetes Gedränge. Das Ausscheren Einzelner erzwingt Ausweichmanöver anderer, so dass letztlich alle Beteiligten langsamer vorankommen. Auf Basis ihrer Berechnungen stellten die Forschenden fest, dass der kritische Winkel der Abweichung bei 13 Grad liegt. Gegenüber kleineren Abweichungen ist die Gassenbildung stabil, bei größeren bricht sie jedoch zusammen.
Um zu prüfen, ob diese Ergebnisse zur Realität passen, führte das Team eine Reihe von Experimenten durch, bei dem es große Gruppen von Freiwilligen bat, in einer Sporthalle einen stilisierten Fußgängerüberweg zu überqueren. Dabei gaben die Forschenden die Start- und Zielpunkte der Probanden jeweils vor, sodass diese die Straße entweder auf direktem Weg oder schräg überquerten. Und tatsächlich: Die experimentellen Ergebnisse stimmten gut mit den mathematischen Vorhersagen überein. Der Übergang von einer geordneten zu einer ungeordneten Strömung lag etwa bei dem theoretisch vorhergesagten Abweichungswinkel von 13 Grad. Zudem bestätigten die Experimente, dass sich die Menschenmenge mit steigender Unordnung immer weniger effizient bewegt.
