Yaya tahliye sürecinin karınca algoritması kullanılarak incelenmesi
Investigation of pedestrian evacuation by using ant algorithm
Yazar: SİBEL GÖKÇE
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ÇETİN ; DOÇ. DR. RANA KİBAR
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Acil durum sürecinde, yayaların kolektif hareket sergilediği gözlenmektedir. Bu çalışmada bu kolektif hareket, karınca algoritması kullanarak modellenmiştir. Karınca kolonileri, kendi içlerinde iletişimi sağlamak amacıyla feromon adı verilen bir kimyasal kullanmaktadırlar. Yuva ile yiyecek arasındaki en kısa yolu bulmak üzere ilerlerken yolları boyunca zemin üzerine feromon hormonunu bırakırlar. Feromon miktarının fazla olduğu yol, karıncalar tarafından en çok kullanılan yol olmaktadır. Benzer şekilde, tez çalışmasında insanlar da geçtikleri her konuma 'hayali feromon' bırakmışlar ve belli bir süre sonra tercih edilen yollar diğer insanlar için 'çekici bir kuvvet' oluşturmuştur. Karıncaların salgıladıkları feromon hormonu buharlaşma özelliğine sahip olduğu için, insanların bıraktıkları 'hayali feromon'lara da buharlaşma özelliği verilmiştir. Acil durum olayının gerçekleştiği ortam, oda olarak ele alınmıştır. Bu ortamdan insanların tahliyesi süreci, üç farklı durum çerçevesinde araştırılmıştır: 1. Duman ve ateşin olmadığı herhangi bir acil durum; 2. Herhangi bir sebeple çıkmış olan bir yangın durumunda, ortamda sadece dumanın bulunduğu ve duman sebebiyle görüşün sınırlı olduğu bir durum; 3. Ateşin ve dumanın aynı anda ortamda bulunduğu durum. Tahliye sürecinde insanlar arasındaki etkileşmeyi etkileyecek unsurlardan birisi de dumandır. Bu çalışmada, ikinci ve üçüncü durumlardaki tahliye sürecinde, duman miktarı her noktada eşit alınmamış ve dumanın ortam içinde laminar olmayan bir akışa sahip olduğu hesaba katılmıştır. Dumanın ortam içindeki hareketi, kum yığını modeline göre simüle edilmiştir. Üçüncü duruma ait simülasyonlar, ateşin; a) lokal olarak kalan (yayılmayan) ve b) ortama yayılan olmak üzere iki farklı durumu için gerçekleştirilmiştir. Acil durum olayının meydana geldiği ortamdan insanların tahliyesi süresi, önerilen modelde kullanılan parametrelere (feromonların buharlaşma oranı, kapının, engellerin ve ateşin konumu, dumanın hareketi) göre 'Hücresel Otomasyon' Monte Carlo Simülasyonlarıyla araştırılmıştır.

Abstract:
It is observed that pedestrians in an emergency exhibit collective behavior. In this work, this collective behavior was modeled by using ant algorithm. The ants in a colony communicate with each other by using a chemical, called pheromone. They dropped pheromone on the substrate crawling forward so that they can find the shortest route between the nest and the food. It is seen experimentally that ants, in general, follow the route involving more concentration of pheromone. With this point of view, in this work, each person dropped a 'visual pheromone' on the floor and after a while, the most preferred routes constituted an 'attractive force' for the other people. As the pheromone that is used by ants evaporates, these 'virtual pheromone' evaporates with time too. The evacuation process was analyzed for a room. The evacuation process was investigated for three different situations: 1. Any emergency where there is neither smoke and nor fire; 2. In the event of a fire that has occurred for any reason, a situation in which only smoke is present in the room and there is limited contact due to smoke; 3. Both fire and smoke exist at a time. In evacuation process, one of the possible reasons to reduce the communication among people is smoke. In this study, it was assumed that the amount of smoke was not distributed inhomogeneously in the field and its flow was not laminar for the situations 1. and 2. The propagation of smoke in the room was simulated by using sandpile model. The Monte Carlo simulations for the 3rd situation were performed under consideration that a) fire did not propagate, b) fire propagated. The evacuation time was investigated for certain values of parameters (evaporation rate of pheromones, the location of doors, obstacles and fire, the movement of smoke) used in the proposed model by performing Cellular Automata Monte Carlo computer simulations.