EvaC - Entwurf und Analyse von Evakuierungsstrategien für die Chemieindustrie

(EvaC)

Zeitraum: 14.01.2011 - 03.04.2020
Status: abgeschlossen

Trotz hoher Sicherheitsstandards in Chemiewerken können Unfälle, bei denen gesundheitsschädigende Stoffe austreten, nicht ausgeschlossen werden. In solch einem Fall müssen schnell koordinierte Maßnahmen ergriffen werden um die Sicherheit der Angestellten zu gewährleisten.

Dieses Projekt ist eine Kooperation der AG-Technomathematik der TU-Kaiserslautern und des Mathematischen Instituts am Campus Koblenz, in welchem die Evakuierung eines Werksgeländes unter der Ausbreitung eines Gefahrenstoffes untersucht wird. Der Fokus liegt hierbei auf dem Entwurf und der Analyse spezieller Evakuierungsstrategien, die sowohl topografische, chemische als auch meteorologische Faktoren berücksichtigen, die sich auf die Ausbreitung des Gefahrenstoffs auswirken.

Unter der Verwendung von Optimierungsmodellen zur Beschreibung von Wegen und Straßen und mit der Hilfe von Netzwerkalgorithmen ist es möglich effizient Evakuierungsstrategien zu bestimmen. Des Weiteren kann hierbei garantiert werden, dass diese Strategien untere Schranken für die minimal benötigte Evakuierungszeiten liefern.

Partielle Differentialgleichungen werden verwendet um die Ausbreitung des Gefahrenstoffs zu simulieren und für verschiedene Szenarien vorherzusagen. Zudem können sie benutzt werden um Effekte wie die Verstopfung von Straßen sowie dichteabhängige Geschwindigkeiten der Flüchtenden zu modellieren. Dies wird verwendet um die vorhandenen Modelle weiter zu verfeinern und um realitätsnähere Ergebnisse zu erziehlen.


Projektpartner

Prof. Simone Göttlich - Universität Mannheim
Prof. Axel Klar - TU Kaiserslautern
Sebastian Kühn -TU Kaiserslautern

Finanzierung

Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation

Literatur

Veröffentlichungen

  • S. Göttlich, S. Kühn, J. Ohst, S. Ruzika, and M. Thiemann:
    Evacuation Dynamics Influenced by Spreading Hazardous Material
    Networks and Heterogeneous Media (6), pp. 443-464, 2011.
  • R. Borsche, A. Klar, S. Kühn, A. Meurer
    Coupling traffic flow networks to pedestrian motion
    Mathematical Models and Methods in Applied Sciences (M3AS), Vol. 24, 2014.
  • S. Göttlich, A. Klar, P. Schindler
    Discontinuous conservation for production networks with finite buffers
    SIAM J. on Applied Mathematics, Vol.73(3), pp. 1117-1138, 2013.
  • S. Göttlich, O. Kolb, S. Kühn
    Optimization for a special class of traffic flow models: combinatorial and continuous approaches
    Networks and Heterogeneous Media (NHM), Vol. 9(2), pp.315-334, 2014.
  • S. Göttlich, S. Kühn, J. Schwarz, R. Stolletz
    Approximations of time-dependent unreliable flow lines with finite buffers
    submitted, 25 pages, 2014.
  • S. Göttlich, S. Kühn, J. Ohst, S. Ruzika
    Influence of Spreading Hazardous Material in Macroscopic Evacuation Dynamics – A Proof of concept
    In U. Weidmann, U. Kirsch and M. Schreckenberg, editors, Pedestrian Evacuation Dynamics 2012, pp. 275-282, Springer International Publishing, 2014.
  • R. Etikyala, S. Göttlich, A. Klar, S. Tiwari
    Particle methods for pedestian flow models: from microscopic to non-local contiuum models
    Mathematical Models and Methods in Applied Sciences (M3AS), Vol. 24(12), pp. 2503-2523, 2014.
  • R. Etikyala, S. Göttlich, A. Klar, S. Tiwari
    A macroscopic model for pedestrian flow: comparisons with experimental results of pedestrian flow in corridors and T-junctions
    Neural, Parallel & Scientific Computations, Vol. 22(3), pp. 315-330, 2014.

    Vorträge und Posterpräsentationen
  • Sebastian Kühn:
    Evacuation Dynamics Influenced by Spreading Hazardous Material
    Poster Presentation at Pedestrian Evacuation Dynamics Conference (PED) 2012
  • Jan Peter Ohst:
    Minimizing the costs of evacuation paths by decomposing network flows
    Presentation at the EURO 2012 in Vilnius
  • Jan Peter Ohst:
    Introduction to network flow models to obtain provable lower bounds on evacuation times
    Presentation at PED-PhD seminar 2012 in Wuppertal
  • Sebastian Kühn:
    Evacuation dynamics influenced by spreading hazard
    Presentation at PED-PhD seminar 2012 in Wuppertal
  • Jan Peter Ohst:
    How emission of hazardous gas influences evacuation strategies
    Presentation at Bergische Universität Wuppertal
  • Sebastian Kühn:
    The connection between combinatorial and continuous optimization for a class of traffic flow network models
    invited talk at EURO 2013 in Rome
  • Jan Peter Ohst:
    Exit-selection in evacuation scenarios under consideration of external influences
    Presentation at NetSci 2013 Kopenhagen
  • Jan Peter Ohst:
    Improving Flow Solutions by Path Decomposition
    Presentation at OR Tagung 2013 Rotterdam
  • Sebastian Kühn:
    The connection between combinatorial and continuous optimization for a class of traffic flow network models
    Presentation at PED-PhD seminar 2013 in Koblenz
  • Jan Peter Ohst:
    Evakuierung unter Schadstoausbreitung
    Presentation at PED-PhD seminar 2013 in Koblenz
  • Jan Peter Ohst:
    Finding optimal decompositions of a flow into paths to generate evacuation routes
    Presentation at 37. Südwest-Workshop Operations Research in Kaiserslautern, 2014.
  • Sebastian Kühn:
    Evakuierung einer Chemieanlage unter Berücksichtigung von Gefahrstoffausbreitung
    Doktorandenworkshop "Neue Ideen in der Modellierung von Transportproblemen", Hochschule München, 2014