Continuous-space automaton model for pedestrian dynamics

An off-lattice automaton for modeling pedestrian dynamics is presented. Pedestrians are represented by disks with variable radius that evolve following predefined rules. The key feature of our approach is that although positions and velocities are continuous, forces do not need to be calculated. This has the advantage that it allows using a larger time step than in force-based models. The room evacuation problem and circular racetrack simulations quantitatively reproduce the available experimental data, both for the specific flow rate and for the fundamental diagram of pedestrian traffic with an outstanding performance. In this last case, the variation of two free parameters (r min and rmax) of the model accounts for the great variety of experimental fundamental diagrams reported in the literature. Moreover, this variety can be interpreted in terms of these model parameters.Fil: Baglietto, Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos; ArgentinaFil: Parisi, Daniel Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentin

Influence of bottleneck lengths and position on simulated pedestrian egress

In this paper, the problem of pedestrian egress under different geometries is studied by means of two numerical models. The length of the bottleneck after the exit and the distance of the exit to the lateral wall of a squared room are investigated. Both models show that an increase in the bottleneck length increases the evacuation time by more than 20%, for any exit position. Hence, a bottleneck length tending to zero is the best choice. On the contrary, the results of moving the exit closer to the lateral wall are different in both models and, thus, its convenience cannot be stated. To unveil whether this layout modification is favorable, experimental data are required. Moreover, the discrep- ancy between models indicates that they should be validated considering several scenarios.Fil: Parisi, Daniel Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; ArgentinaFil: Patterson, Germán Agustín. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentin

Properties of balanced flows with bottlenecks: Common stylized facts in finance and vibration-driven vehicles

We study experimentally the properties of the flow of mechanical vibration-driven vehicles confined in two chambers connected through a narrow opening. We report that the density of particles around the opening presents critical behavior and scaling properties. By mapping this density to the financial market price, we document that the main stylized facts observed in financial systems have their counterparts in the mechanical system. The experimental model accurately reproduces financial properties such as scaling of the price fluctuation, volatility clustering, and multiscaling.Fil: Patterson, Germán Agustín. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Sornette, D.. Universidad de Ginebra. Facultad de Ciencias. Sección de Física; SuizaFil: Parisi, Daniel Ricardo. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Redefining the role of obstacles in pedestrian evacuation

The placement of obstacles in front of doors is believed to be an effective strategy to increase the flow of pedestrians, hence improving the evacuation process. Since it was first suggested, this counterintuitive feature is considered a hallmark of pedestrian flows through bottlenecks. Indeed, despite the little experimental evidence, the placement of an obstacle has been hailed as the panacea for solving evacuation problems. In this work, we challenge this idea and experimentally demonstrate that the pedestrians flow rate is not necessarily altered by the presence of an obstacle. This result - which is at odds with recent demonstrations on its suitability for the cases of granular media, sheep and mice - differs from the outcomes of most of existing numerical models, and warns about the risks of carelessly extrapolating animal behaviour to humans. Our experimental findings also reveal an unnoticed phenomenon in relation with the crowd movement in front of the exit: in competitive evacuations, an obstacle attenuates the development of collective transversal rushes, which are hazardous as they might cause falls.Fil: Garcimartín, A.. Universidad de Navarra; EspañaFil: Maza, D.. Universidad de Navarra; EspañaFil: Pastor, J. M.. Focke Meler Gluing Solutions S.A.; EspañaFil: Parisi, Daniel Ricardo. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Martín Gómez, C.. Universidad de Navarra; EspañaFil: Zuriguel, I.. Universidad de Navarra; Españ

Susceptibilidad a la corrosión localizada y biocompatibilidad de aceros inoxidables de uso quirúrgico

La resistencia a la corrosión y biocompatibilidad son algunas de las propiedades más importantes que deben cumplir las aleaciones destinadas a la fabricación de implantes quirúrgicos. En el presente trabajo, se analizó la susceptibilidad a la corrosión localizada y la citotoxicidad de los aceros inoxidables ASTM F745 y Dúplex ASTM A890 Tipo 5A. La susceptibilidad a la corrosión localizada se evaluó mediante ensayos de polarización cíclica usando una solución acuosa de 0,9% de NaCl a 37ºC y pH entre 4 y 9. Por otro lado, los bioensayos desarrollados para evaluar la citotoxicidad fueron los de rojo neutro (RN), MTT y colágeno Tipo I, de acuerdo a NORMA ISO 10995-5, empleando como sustrato diana la línea celular osteoblástica de rata, UMR-106 (ATCC, CRL-1661). Paralelamente se realizó la técnica de contacto directo, donde se cultivaron las células UMR-106 sobre las superficies pulidas y esterilizadas de las aleaciones mencionadas para determinar la biocompatibilidad de las mismas. Los ensayos de polarización cíclica indicaron que el inoxidable Dúplex presenta una menor susceptibilidad a sufrir picado y una mayor capacidad de repasivación que el acero inoxidable austenítico ASTM F745. La mejor respuesta a la corrosión del acero inoxidable Dúplex, puede atribuirse a su mayor contenido de Cr y N que incrementan el índice de de resistencia a la corrosión por picado (PREN: Pitting Resistance Equivalent Number), en medios que contienen iones cloruro. Los bioensayos de RN, MTT y colágeno tipo I, demostraron la ausencia de compuestos citotóxicos liberados al medio de extracción. La técnica de contacto directo puso en evidencia que las células UMR- 106 se adhieren a las superficies de las aleaciones. De acuerdo a los resultados obtenidos con la metodología de análisis empleada se puede concluir que ambos aceros inoxidables poseen una alta biocompatibilidad.Corrosion resistance and biocompatibility are some of the most important properties to be satisfied by the alloys used to elaborate surgical implants. In the present work, the susceptibility to localized corrosion and cytotoxicity of ASTM F745 austenitic and ASTM A890 Type 5A Duplex stainless steels were analyzed. ASTM F745 is used for cast implant, while Duplex steel has also been invetigated for orthodontic bracket fabrication. Susceptibility to localized corrosion was evaluated by means of cyclic polarization tests using aqueous solution of 0.9 wt % NaCl at 37 ºC and pH between 4 and 9. On the other hand, citotoxicity was analyzed by neutral red (NR), methyl tetrazolium (MTT) and collagen type I assays, according to ISO 10995-5 Standard, using the rat osteoblastic cell line UMR-106 (ATCC, CRL-1661). Complamenting the biological studies, the technique of direct contact was performed, by which the UMR-106 cells were cultivated on the alloys surfaces, previously sterilized, to evaluate the biocompatibility. Cyclic polarization tests revealed that Duplex stainless steel has a lower susceptibility to pitting corrosion and a greater repassivation capacity than ASTM F745 austenitic stainless steel. The better anti-corrosion behavior of the duplex stainless steel can be ascribed to its higher Cr and N content, that increase the Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) in media containing Cl- ions. From the biological perspective, RN, MTT and collagen type I assays, show the absence of cytotoxic compounds released to the environment from both stainless steels. At the same time, the direct contact technique showed that UMR-106 cells adhere to smooth surfaces of the alloys. According to the methodology of analysis used, it can be concluded that both stainless steels have a high biocompatibility

Propiedades de las aleaciones usadas en implantes quirúrgicos

Las aleaciones habitualmente usadas para elaborar dispositivos implantables son los aceros inoxidables ASTM F138 y ASTM F745, la aleación de cobalto ASTM F75, la aleación Ti-6Al-4V y el Ti Grado 4. Las propiedades mecánicas varían desde 480 MPa de resistencia a la tracción del ASTM F745 hasta 890 MPa del Ti-Al-V, con módulos de elasticidad de 200 GPa y 120 GPa, respectivamente. La resistencia a la corrosión es una de las exigencias más importantes, ya que además de la degradación química, genera fenómenos adversos como la liberación de iones metálicos, que pueden depositarse en distintos órganos y producir reacciones sistémico – tóxicas. Los ensayos de polarización cíclica indicaron que el Ti Grado 4 y el Ti-Al-V presentan la menor susceptibilidad a la corrosión localizada en medios que simulan fluidos del cuerpo humano. Otra característica, es que estos materiales no deben ser magnéticos. Las curvas de histéresis magnética mostraron que las aleaciones de Ti experimentan una menor magnetización ante campos magnéticos externos. En cuanto a la biocompatibilidad, se han iniciado estudios de citotoxicidad en el acero inoxidable ASTM F745. Los resultados de los ensayos Rojo neutro y MTT mostraron una aceptable viabilidad celular, sin evidencia de liberación de compuestos citotóxicos al medio

Corrosión localizada del acero inoxidable austenítico en medio de cultivo celular y evaluación de la citotoxicidad de los iones liberados

El acero inoxidable austenítico ASTM F745 ha sido sometido a corrosión localizada en medio de cultivo celular y solución acuosa de NaCl, cuyas concentraciones de cloruro fueron 4413,2 mg L-1 y 5423,1 mg L-1, respectivamente. Se ha observado que la susceptibilidad a la corrosión localizada fue menor en el medio de cultivo debido a su menor contenido de cloruros. El Fe fue el metal más liberado en ambos medios durante el proceso de corrosión. Las concentraciones fueron 0,570 mg L-1 en la solución acuosa de NaCl y 0,480 mg L-1 en el medio de cultivo. Las concentraciones de Cr y Mo fueron similares en ambos medios, habiendo sido 0,040 mg L-1 y 0,010 mg L-1, respectivamente, mientras que Ni solo se detectó en la solución acuosa de NaCl, 0,100 mg L-1. Estas concentraciones de iones liberados no provocaron efectos citotóxicos en células similares a osteoblastos.Austenitic stainless steel ASTM F745 has been submitted to localized corrosion in cell culture medium and NaCl aqueous solution, whose chloride concentrations were 4413,2 mg L-1 and 5423,1 mg L-1, respectively. It has been observed that the susceptibility to localized corrosion was lower in the culture medium due to its lower chloride content. Fe was the most released metal in both media during the corrosion process. The concentrations were 0,570 mg L-1 in the NaCl aqueous solution and 0,480 mg L-1 in the culture medium. The concentrations of Cr and Mo released were similar in both media, having been 0,040 mg L-1 and 0,010 mg L-1, respectively, while Ni was only detected in the NaCl aqueous solution, 0,100 mg L-1. These concentrations of ions released did not cause cytotoxic effects in osteoblast-like cells

Susceptibilidad a la corrosión localizada y biocompatibilidad de aceros inoxidables de uso quirúrgico

Corrosion resistance and biocompatibility are some of the most important properties to be satisfied by the alloys used to elaborate surgical implants. In the present work, the susceptibility to localized corrosion and cytotoxicity of ASTM F745 austenitic and ASTM A890 Type 5A duplex stainless steels were analyzed. Susceptibility to localized corrosion was evaluated by means of cyclic polarization tests using aqueous solution of 0.9 wt % NaCl at 37 ºC and pH between 4 and 9. On the other hand, citotoxicity was analyzed by neutral red (NR), methyl tetrazolium (MTT) and collagen type I assays, according to ISO 10995-5 Standard, using the rat osteoblastic cell line UMR-106 (ATCC, CRL-1661). To evaluate the biocompatibility, the technique of direct contact was performed, for that UMR- 106 cells were cultivated on the sterilized alloys surfaces. Cyclic polarization tests revealed that ASTM A890 Type 5A duplex stainless steel has lower susceptibility to pitting and greater repassivation capacity than ASTM F745 austenitic stainless steel. The better anti-corrosion behavior of the duplex stainless steel can be ascribed to its higher Cr, Mo and N content, that increase the Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) in media containing Cl- ions. From the biological point of view, RN, MTT and collagen type I assays, showed the absence of cytotoxic compounds released to the environment from both considered materials. At the same time, the direct contact technique showed that UMR-106 cells adhere to smooth surfaces of the alloys. According to the methodology of analysis used, it can be concluded that both stainless steels have a high biocompatibility.La resistencia a la corrosión y la biocompatibilidad son algunas de las propiedades más importantes que deben cumplir las aleaciones destinadas a la fabricación de implantes quirúrgicos. En el presente trabajo, se analizó la susceptibilidad a la corrosión localizada y la citotoxicidad de los aceros inoxidables ASTM F745 y dúplex ASTM A890 Tipo 5A. La susceptibilidad a la corrosión localizada se evaluó mediante ensayos de polarización cíclica usando una solución acuosa de NaCl al 0,9% a 37ºC y pH entre 4 y 9. Por otro lado, los bioensayos desarrollados para evaluar la citotoxicidad fueron los de rojo neutro (RN), MTT y colágeno tipo I, de acuerdo a NORMA ISO 10995-5, empleando como sustrato diana la línea celular osteoblástica de rata, UMR-106 (ATCC, CRL-1661). Paralelamente se realizó la técnica de contacto directo, donde se cultivaron las células UMR-106 sobre las superficies pulidas y esterilizadas de las aleaciones mencionadas para determinar la biocompatibilidad de las mismas. Los ensayos de polarización cíclica indicaron que el inoxidable dúplex ASTM A890 Tipo 5A presenta una menor susceptibilidad a sufrir picado y una mayor capacidad de repasivación que el acero inoxidable austenítico ASTM F745. La mejor respuesta a la corrosión del acero inoxidable dúplex, puede atribuirse a su mayor contenido de Cr, Mo y N que incrementan el índice de resistencia a la corrosión por picado (PREN: Pitting Resistance Equivalent Number), en medios que contienen iones cloruro. Los bioensayos de RN, MTT y colágeno tipo I, demostraron la ausencia de compuestos citotóxicos liberados al medio de extracción. La técnica de contacto directo puso en evidencia que las células UMR-106 se adhieren a las superficies esterilizadas de las aleaciones. De acuerdo a los resultados obtenidos con la metodología de análisis empleada se puede concluir que ambos aceros inoxidables poseen una alta biocompatibilidad

Susceptibilidad a la corrosión localizada y biocompatibilidad de aceros inoxidables de uso quirúrgico

La resistencia a la corrosión y biocompatibilidad son algunas de las propiedades más importantes que deben cumplir las aleaciones destinadas a la fabricación de implantes quirúrgicos. En el presente trabajo, se analizó la susceptibilidad a la corrosión localizada y la citotoxicidad de los aceros inoxidables ASTM F745 y Dúplex ASTM A890 Tipo 5A. La susceptibilidad a la corrosión localizada se evaluó mediante ensayos de polarización cíclica usando una solución acuosa de 0,9% de NaCl a 37ºC y pH entre 4 y 9. Por otro lado, los bioensayos desarrollados para evaluar la citotoxicidad fueron los de rojo neutro (RN), MTT y colágeno Tipo I, de acuerdo a NORMA ISO 10995-5, empleando como sustrato diana la línea celular osteoblástica de rata, UMR-106 (ATCC, CRL-1661). Paralelamente se realizó la técnica de contacto directo, donde se cultivaron las células UMR-106 sobre las superficies pulidas y esterilizadas de las aleaciones mencionadas para determinar la biocompatibilidad de las mismas. Los ensayos de polarización cíclica indicaron que el inoxidable Dúplex presenta una menor susceptibilidad a sufrir picado y una mayor capacidad de repasivación que el acero inoxidable austenítico ASTM F745. La mejor respuesta a la corrosión del acero inoxidable Dúplex, puede atribuirse a su mayor contenido de Cr y N que incrementan el índice de de resistencia a la corrosión por picado (PREN: Pitting Resistance Equivalent Number), en medios que contienen iones cloruro. Los bioensayos de RN, MTT y colágeno tipo I, demostraron la ausencia de compuestos citotóxicos liberados al medio de extracción. La técnica de contacto directo puso en evidencia que las células UMR- 106 se adhieren a las superficies de las aleaciones. De acuerdo a los resultados obtenidos con la metodología de análisis empleada se puede concluir que ambos aceros inoxidables poseen una alta biocompatibilidad.Corrosion resistance and biocompatibility are some of the most important properties to be satisfied by the alloys used to elaborate surgical implants. In the present work, the susceptibility to localized corrosion and cytotoxicity of ASTM F745 austenitic and ASTM A890 Type 5A Duplex stainless steels were analyzed. ASTM F745 is used for cast implant, while Duplex steel has also been invetigated for orthodontic bracket fabrication. Susceptibility to localized corrosion was evaluated by means of cyclic polarization tests using aqueous solution of 0.9 wt % NaCl at 37 ºC and pH between 4 and 9. On the other hand, citotoxicity was analyzed by neutral red (NR), methyl tetrazolium (MTT) and collagen type I assays, according to ISO 10995-5 Standard, using the rat osteoblastic cell line UMR-106 (ATCC, CRL-1661). Complamenting the biological studies, the technique of direct contact was performed, by which the UMR-106 cells were cultivated on the alloys surfaces, previously sterilized, to evaluate the biocompatibility. Cyclic polarization tests revealed that Duplex stainless steel has a lower susceptibility to pitting corrosion and a greater repassivation capacity than ASTM F745 austenitic stainless steel. The better anti-corrosion behavior of the duplex stainless steel can be ascribed to its higher Cr and N content, that increase the Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) in media containing Cl- ions. From the biological perspective, RN, MTT and collagen type I assays, show the absence of cytotoxic compounds released to the environment from both stainless steels. At the same time, the direct contact technique showed that UMR-106 cells adhere to smooth surfaces of the alloys. According to the methodology of analysis used, it can be concluded that both stainless steels have a high biocompatibility.Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología de Pintura

Clogging transition of many-particle systems flowing through bottlenecks

When a large set of discrete bodies passes through a bottleneck, the flow may become intermittent due to the development of clogs that obstruct the constriction. Clogging is observed, for instance, in colloidal suspensions, granular materials and crowd swarming, where consequences may be dramatic. Despite its ubiquity, a general framework embracing research in such a wide variety of scenarios is still lacking. We show that in systems of very different nature and scale -including sheep herds, pedestrian crowds, assemblies of grains, and colloids- the probability distribution of time lapses between the passages of consecutive bodies exhibits a power-law tail with an exponent that depends on the system condition. Consequently, we identify the transition to clogging in terms of the divergence of the average time lapse. Such a unified description allows us to put forward a qualitative clogging state diagram whose most conspicuous feature is the presence of a length scale qualitatively related to the presence of a finite size orifice. This approach helps to understand paradoxical phenomena, such as the faster-is-slower effect predicted for pedestrians evacuating a room and might become a starting point for researchers working in a wide variety of situations where clogging represents a hindrance.Fil: Zuriguel, Iker. Universidad de Navarra; EspañaFil: Parisi, Daniel Ricardo. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Hidalgo, Raúl Cruz. Universidad de Navarra; EspañaFil: Lozano, Celia. Universidad de Navarra; EspañaFil: Janda, Álvaro. University of Edinburgh; Reino UnidoFil: Gago, Paula Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional La Plata. Departamento de Ingeniería Mecánica; ArgentinaFil: Peralta, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional La Plata. Departamento de Ingeniería Mecánica; ArgentinaFil: Ferrer, Luis Miguel. Universidad de Zaragoza; EspañaFil: Pugnaloni, Luis Ariel. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional La Plata. Departamento de Ingeniería Mecánica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Clément, Eric. Universite Pierre et Marie Curie; Francia. Université Paris Diderot - Paris 7; FranciaFil: Maza, Diego. Universidad de Navarra; EspañaFil: Pagonabarraga, Ignacio. Universidad de Barcelona; EspañaFil: Garcimartín, Angel. Universidad de Navarra; Españ