1985 年にスウェーデンのヨーテボリにあるウレヴィ スタジアムで開催されたブルース スプリングスティーンのコンサートに参加した人なら誰でも、単なる良い振動以上のものを思い出すでしょう。スターのクロージング ナンバーの間、ファンはアリーナを激しく揺さぶったため、数百万ドル相当の修理が必要になりました。現在、エンジニアは、このような状況での群衆の影響を推定できると考えています。これにより、スタジアム、橋、その他の土木構造物の安全性が大幅に向上する可能性があります。
土木構造物にかかる群集の力 (群集誘発荷重として知られる) は、設計者にとって深刻な問題です。負荷が高くなりすぎると、構造が目に見えて変形する可能性があります。通常、倒壊のリスクは小さいですが、人々はパニックに陥り、最悪の場合は暴走する可能性があります。
理想的には、設計者が適切なセーフガードを導入できるように、群衆によって引き起こされる最大負荷を予測することが可能です。 1 人のバッピングをしている人の負荷を測定するのは簡単です。体重計で飛び跳ねるように指示するだけです。難しいのは、人々の複合負荷を測定することです。 「群集効果」があるため、時間とともに変化する 1 人の負荷を単純に推定することはできません。人々は、単独で行うよりも集団でより正確にリズムに反応します。数学者は、このタイプの同期が最大負荷の大幅な増幅につながることを知っていますが、どれだけ大きいかはわかりません.
イタリアのミラノ工科大学のエンジニア、パオロ・マッツォレーニとエマヌエーレ・ザッパは、この問題に取り組む方法を見つけました。彼らは、デジタル ビデオ カメラを使用して、人々の実際の動きから負荷を推定することを提案しています。人々がどれだけ巨大で、どれだけ上下に加速しているかを大まかに知っている限り、ニュートンの方程式を使って、人々の下の構造物にかかる力を計算できます。
マッツォレーニとザッパは、ミラノの 2 つのプロ サッカー チームの本拠地である G. メアッツァ スタジアムで自分たちのアイデアをテストしました。彼らは、メトロノームのビートに合わせて、ビデオカメラの前のスタンドの 1 つを 1 人から 8 人のボランティアに飛び跳ねさせました。カメラは画像をグリッドに分解し、研究者が各セルがボランティアの動きによって満たされたり空になったりするのをフレームごとに見ることができるようにしました.このプロセスからボランティアの加速度を計算した後、チームは単にボランティアの総質量を合計して、合計ジャンプ力、つまりスタジアムへの負荷を推定する必要がありました。
この見積もりを確認するために、マッツォレーニとザッパはスタンドに設置したセンサーからの測定値と比較しました。 Mechanical Systems and Signal Processingに掲載される予定の論文で説明されているように、不一致 、わずか 15% でした。この不一致は 8 人の方が 1 人よりも悪くなかったので、調査結果は、ビデオ キャプチャ方法がはるかに大きな群衆に適していることを示唆しています.
イギリスのオックスフォード大学のエンジニアであるマーティン・ウィリアムズは、この方法がうまく機能していることに同意し、たとえば実験室でボランティアが力センサーに飛び乗るのではなく、実際の環境で行われるという利点があると述べています。しかし、彼は、人々がお互いを覆い隠しているとき、カメラはより多くの群衆に苦労するかもしれないと考えています. 「それらがよりまとまり、重なりが大きくなっても、それでもうまくいくでしょうか?」彼は尋ねます。 「これは興味深いですが、実際にどの程度役立つかはわかりません。制限があります。」
この方法が大規模な群衆に対して機能する場合、デザイナーはそれを使用して計画をより厳密にテストできるとマッゾレーニは言います。技術者は、提案された構造が荷重に対して物理的にどのように応答するかをすでに計算できていますが、荷重がどれほど大きくなるかはわかりません. 「この負荷を推定する方法を提供することが、私たちの仕事の目標です」と彼は付け加えます。 「これは既存の構造で行うことができます。新しい構造は必要ありません。」
