Properties of pedestrians walking in line - Fundamental diagrams

We present experimental results obtained for a one-dimensional flow using high precision motion capture. The full pedestrians' trajectories are obtained. In this paper, we focus on the fundamental diagram, and on the relation between the instantaneous velocity and spatial headway (distance to the predecessor). While the latter was found to be linear in previous experiments, we show that it is rather a piecewise linear behavior which is found if larger density ranges are covered. Indeed, our data clearly exhibits three distinct regimes in the behavior of pedestrians that follow each other. The transitions between these regimes occur at spatial headways of about 1.1 and 3 m, respectively. This finding could be useful for future modeling.Comment: 9 figures, 3 table

Properties of pedestrians walking in line: Stepping behavior

In human crowds, interactions among individuals give rise to a variety of self-organized collective motions that help the group to effectively solve the problem of coordination. However, it is still not known exactly how humans adjust their behavior locally, nor what are the direct consequences on the emergent organization. One of the underlying mechanisms of adjusting individual motions is the stepping dynamics. In this paper, we present first quantitative analysis on the stepping behavior in a one-dimensional pedestrian flow studied under controlled laboratory conditions. We find that the step length is proportional to the velocity of the pedestrian, and is directly related to the space available in front of him, while the variations of the step duration are much smaller. This is in contrast with locomotion studies performed on isolated pedestrians and shows that the local density has a direct influence on the stepping characteristics. Furthermore, we study the phenomena of synchronization -walking in lockstep- and show its dependence on flow densities. We show that the synchronization of steps is particularly important at high densities, which has direct impact on the studies of optimizing pedestrians flow in congested situations. However, small synchronization and antisynchronization effects are found also at very low densities, for which no steric constraints exist between successive pedestrians, showing the natural tendency to synchronize according to perceived visual signals.Comment: 8 pages, 5 figure

Time-delayed Follow-the-Leader model for pedestrians walking in line

International audienceWe use the results of a pedestrian tracking experiment to identify a follow-the-leader model for pedestrians walking-in-line. We demonstrate the existence of a time-delay between a subject's response and the predecessor's corresponding behavior. This time-delay induces an instability which can be damped out by a suitable relaxation. By comparisons with the experimental data, we show that the model reproduces well the emergence of large-scale structures such as congestions waves. The resulting model can be used either for modeling pedestrian queuing behavior or can be incorporated into bi-dimensional models of pedestrian traffic. Acknowledgements: This work has been supported by the french 'Agence Nationale pour la Recherche (ANR)' in the frame of the contract "Pedigree" (ANR-08-SYSC-015-01). JH acknowledges support of the ANR and the Institut de Mathématiques de Toulouse, where he conducted this research. AJ acknowledges support of the ANR and of the Laboratoire de physique t A c orique in Orsay where she conducted this research. PD is on leave from CNRS, Institut de Mat A c matiques de Toulouse, France

Affective interactive narrative in the CALLAS Project

This full text version, available on TeesRep, is the post-print (final version prior to publication) of

Traffic Instabilities in Self-Organized Pedestrian Crowds

In human crowds as well as in many animal societies, local interactions among individuals often give rise to self-organized collective organizations that offer functional benefits to the group. For instance, flows of pedestrians moving in opposite directions spontaneously segregate into lanes of uniform walking directions. This phenomenon is often referred to as a smart collective pattern, as it increases the traffic efficiency with no need of external control. However, the functional benefits of this emergent organization have never been experimentally measured, and the underlying behavioral mechanisms are poorly understood. In this work, we have studied this phenomenon under controlled laboratory conditions. We found that the traffic segregation exhibits structural instabilities characterized by the alternation of organized and disorganized states, where the lifetime of well-organized clusters of pedestrians follow a stretched exponential relaxation process. Further analysis show that the inter-pedestrian variability of comfortable walking speeds is a key variable at the origin of the observed traffic perturbations. We show that the collective benefit of the emerging pattern is maximized when all pedestrians walk at the average speed of the group. In practice, however, local interactions between slow- and fast-walking pedestrians trigger global breakdowns of organization, which reduce the collective and the individual payoff provided by the traffic segregation. This work is a step ahead toward the understanding of traffic self-organization in crowds, which turns out to be modulated by complex behavioral mechanisms that do not always maximize the group's benefits. The quantitative understanding of crowd behaviors opens the way for designing bottom-up management strategies bound to promote the emergence of efficient collective behaviors in crowds.Comment: Article published in PLoS Computational biology. Freely available here: http://www.ploscompbiol.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pcbi.100244

The SIB Swiss Institute of Bioinformatics' resources: focus on curated databases

The SIB Swiss Institute of Bioinformatics (www.isb-sib.ch) provides world-class bioinformatics databases, software tools, services and training to the international life science community in academia and industry. These solutions allow life scientists to turn the exponentially growing amount of data into knowledge. Here, we provide an overview of SIB's resources and competence areas, with a strong focus on curated databases and SIB's most popular and widely used resources. In particular, SIB's Bioinformatics resource portal ExPASy features over 150 resources, including UniProtKB/Swiss-Prot, ENZYME, PROSITE, neXtProt, STRING, UniCarbKB, SugarBindDB, SwissRegulon, EPD, arrayMap, Bgee, SWISS-MODEL Repository, OMA, OrthoDB and other databases, which are briefly described in this article

Simulation du comportement de suivi dans une foule de piétons à travers l'expérience, l'analyse et la modélisation

Realistic crowd simulation is an open and challenging problem due to the high quantity of information that is taken into account by a human to determine his walking trajectory. In this thesis, we aim at modeling and simulating the following interactions between individuals moving in crowds. We propose an approach in three major steps. Firstly, we build up a kinematic database to observe following behaviors during pedestrian groups movement from an original experimental process using motion capture. Acquired data treatment requires to develop a specific reconstruction method of the raw data. The obtained database is our first result. Secondly, we propose a detailed analysis of these data. We highlight both the nature of the local interactions between participants and the global patterns that emerge from the combination of these interactions, in particular, the formation of propagating speed waves. This analysis is our second major result and leads up to our third and last result : a numerical model of following behavior between pedestrians calibrated on our experimental data. Simulation results are evaluated on their capacity to reproduce the macroscopic patterns we have observed and analyzed. We finally show different applications of our model.La simulation réaliste de foule est un problème ouvert et difficile à cause de la multitude d'informations qui sont prises en compte par un humain pour déterminer sa trajectoire de marche. Dans cette thèse nous cherchons à modéliser puis à simuler de manière aussi réaliste que possible les interactions de suivis entre individus se déplaçant dans les foules. Nous proposons une approche en trois grandes étapes. Dans un premier temps, nous constituons une base de données cinématiques pour observer le comportement de suivi lors du déplacement de groupes de piétons à partir d'un procédé expérimental original utilisant la technologie de capture de mouvements optoélectronique. Le traitement des données acquises requiert le développement d'une méthode spécifique de reconstruction des données brutes. La base de données ainsi obtenue représente le premier résultat de notre travail. Dans un deuxième temps, nous proposons une analyse détaillée de ces données. Nous mettons en évidence d'une part, la nature des interactions locales entre les sujets, et d'autre part les phénomènes globaux qui émergent de la combinaison de ces interactions dont en particulier la formation de vague de vitesses qui se propagent. Cette analyse constitue notre deuxième résultat majeur et conduit à notre troisième et dernier résultat : un modèle numérique d'interaction locale de suivi que nous calibrons sur les données expérimentales acquises. Les résultats de simulation sont finalement évalués quant à leur capacité à reproduire les phénomènes macroscopiques observés et analysés. Enfin, nous montrons des cas d'usage pratique de notre modèle

Simulation du comportement de suivi dans une foule de piétons à travers l'expérience, l'analyse et la modélisation

La simulation réaliste de foule est un problème ouvert et difficile à cause de la multitude d'informations qui sont prises en compte par un humain pour déterminer sa trajectoire de marche. Dans cette thèse nous cherchons à modéliser puis à simuler de manière aussi réaliste que possible les interactions de suivis entre individus se déplaçant dans les foules. Nous proposons une approche en trois grandes étapes. Dans un premier temps, nous constituons une base de données cinématiques pour observer le comportement de suivi lors du déplacement de groupes de piétons à partir d'un procédé expérimental original utilisant la technologie de capture de mouvements optoélectronique. Le traitement des données acquises requiert le développement d'une méthode spécifique de reconstruction des données brutes. La base de données ainsi obtenue représente le premier résultat de notre travail. Dans un deuxième temps, nous proposons une analyse détaillée de ces données. Nous mettons en évidence d'une part, la nature des interactions locales entre les sujets, et d'autre part les phénomènes globaux qui émergent de la combinaison de ces interactions dont en particulier la formation de vague de vitesses qui se propagent. Cette analyse constitue notre deuxième résultat majeur et conduit à notre troisième et dernier résultat : un modèle numérique d'interaction locale de suivi que nous calibrons sur les données expérimentales acquises. Les résultats de simulation sont finalement évalués quant à leur capacité à reproduire les phénomènes macroscopiques observés et analysés. Enfin, nous montrons des cas d'usage pratique de notre modèle.Realistic crowd simulation is an open and challenging problem due to the high quantity of information that is taken into account by a human to determine his walking trajectory. In this thesis, we aim at modeling and simulating the following interactions between individuals moving in crowds. We propose an approach in three major steps. Firstly, we build up a kinematic database to observe following behaviors during pedestrian groups movement from an original experimental process using motion capture. Acquired data treatment requires to develop a specific reconstruction method of the raw data. The obtained database is our first result. Secondly, we propose a detailed analysis of these data. We highlight both the nature of the local interactions between participants and the global patterns that emerge from the combination of these interactions, in particular, the formation of propagating speed waves. This analysis is our second major result and leads up to our third and last result : a numerical model of following behavior between pedestrians calibrated on our experimental data. Simulation results are evaluated on their capacity to reproduce the macroscopic patterns we have observed and analyzed. We finally show different applications of our model.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Vers une modélisation des Perceptions Individualisées des Piétons et des Interactions

Aujourd'hui, les enjeux sociétaux à venir (vieillissement de la population, développement des modes de transport actifs) nécessitent d'améliorer la connaissance des déplacements et des comportements des usagers de l'espace urbain ainsi que de leurs interactions avec l'environnement, en particulier dans les lieux d'échange multi-modaux. Les problématiques 'piétons' constituent alors des enjeux majeurs. En parallèle, les outils de simulation de simulation piéton prennent une place de plus en plus importante dans l'aide à l'exploitation des infrastructures et à la conception des aménagements et services (exemple : impact d'une limitation de vitesse à proximité d'un événement impliquant une population piétonne). Or comme les véhicules motorisés en peloton, les piétons se déplacent parfois en groupe. Ainsi une solution logicielle capable de prendre en compte les effets de groupe de piétons permettrait d'évaluer plus efficacement des solutions d'aménagements de l'infrastructure. Pour atteindre cet objectif, il est indispensable d'être capable de simuler des groupes de piétons et leurs interactions avec l'environnement et de disposer d'un outil valide. Par ailleurs, la constitution et le comportement de déplacement des groupes de piétons et des individus qui les composent sont le reflet des représentations sociales et culturelles de la population considérée. La promiscuité acceptée ou non entre les individus en est un exemple. Pour autant si la modélisation et la simulation de piétons (individus, foule) sont des sujets couramment traités par la communauté scientifique, la plupart des travaux se placent dans des contextes d'interaction inter-piéton quasi homogène (situation d'évacuation, traversée de rue, aéroport). Ils ne prennent pas en compte les multiples interactions inter-piétons induites par un environnement dynamique et nécessitant une adaptation contextuelle. De fait, ils ne permettent pas non plus de prendre en compte les différences inter- et intra-individuelles sur la perception de cet environnement dynamique. L'objectif de nos travaux dans cette contribution vise à concevoir et mettre en ½oeuvre un modèle générique de perception de l'environnement par les piétons dans le cadre d'une modélisation agent-centrée. Ce modèle permet à chaque agent piéton d'avoir sa représentation interne de l'environnement et d'identifier la nature des interactions qu'il entretient avec l'environnement en fonction de ses paramètres internes. Nous illustrerons notre modèle par le biais d'exemples d'interactions telles que l'évitement, le rapprochement et le suivi d'individu et l'évitement de groupes. A terme, la calibration des paramètres considérés dans le modèle pourra ainsi plus facilement prendre en compte les différences socio-culturelles observables entre les populations

Properties of pedestrians walking in line: Stepping behavior

7 pages, 5 figuresInternational audienceIn human crowds, interactions among individuals give rise to a variety of self-organized collective motions that help the group to effectively solve the problem of coordination. However, it is still not known how exactly are the humans adjusting their behavior locally, nor what are the direct consequences on the emergent organization. One of the underlying mechanisms of adjusting individual motions is the stepping dynamics. In this paper, we present first quantitative analysis on the stepping behavior in a one-dimensional pedestrian flow studied under controlled laboratory conditions. We find that the step length is proportional to the velocity of the pedestrian, and is directly related to the space available in front of him, while the variations of the step duration are much weaker. Furthermore, we study the phenomena of synchronization --walking in lock-steps-- and show its dependence on the flow densities. We show that the synchronization of steps is particularly important at high densities, which has direct impact on the studies of optimizing pedestrians flow in congested situations. However, some small synchronization and antisynchronization effects are found even at very low densities, for which no steric constraints exist between successive pedestrians, showing the natural tendency to synchronize according to the perceived visual signals