Order–disorder transition in multidirectional crowds (частичный перевод).

Чтобы проверить теоретические предположения о переходе от упорядоченного движения к хаотичному в пешеходных потоках, мы организовали эксперимент с участием добровольцев. Исследование было одобрено Комитетом по биоэтике Академии физического воспитания в Катовице, и все участники дали письменное согласие.

Для эксперимента мы оборудовали спортивный зал прямоугольной площадкой, обозначенной столбами. Короткие стороны площадки были разделены на пять "ворот", через которые участники входили и выходили. Мы провели два экспериментальных сеанса длительностью около часа каждый, с участием 83 и 70 человек соответственно.

Каждый участник получал индивидуальную карточку маршрута, указывающую, через какие ворота нужно войти и выйти. Единственной инструкцией было пересечь площадку от входа к выходу и избегать столкновений с другими участниками. Для удобства выходные ворота для каждого человека оставались неизменными во всех испытаниях, а входные менялись. Перед началом каждого испытания участники сверялись с маршрутными карточками и выстраивались у соответствующих входных ворот.

Примечательно, что участники не знали о конкретной цели исследования. Им не сообщали, что испытания относились к разным сценариям с различным распределением направлений движения. Всего мы разработали пять сценариев — от самого упорядоченного (Сценарий 1), где большинство людей двигались по кратчайшему пути (прямо от входа к противоположному выходу), до самого хаотичного (Сценарий 5), где направления движения были максимально разнообразны.

Движения участников записывались с помощью потолочной камеры. На основе этих записей мы рассчитывали основные параметры движения и уровень организации толпы. Для количественной оценки упорядоченности мы использовали специальный параметр, который показывает, насколько люди выстраиваются в линии. Для этого площадку мысленно разделили на полосы одинаковой ширины вдоль основного направления движения и анализировали распределение людей по этим полосам.

Наши измерения показали, что по мере увеличения разнообразия направлений движения параметр порядка уменьшался до нуля, что указывает на переход от упорядоченного состояния к хаотичному. Эти результаты хорошо согласуются с теоретическими расчетами. Кроме того, мы обнаружили, что средняя скорость ходьбы была выше в упорядоченных сценариях, подтверждая, что порядок повышает эффективность движения.

Каждый сценарий повторялся 9 раз, а всего в рамках двух сессий мы провели 45 испытаний. Для объективности сценарии чередовались в случайном порядке.