Pathfinder es un simulador de evacuación basado en agentes, ha sido desarrollado por Thunderhead Engineering y utiliza comportamientos de dirección para modelar el movimiento de los ocupantes. Consta de tres módulos: una interfaz gráfica de usuario, el simulador y un visualizados de resultados en 3D.

Pathfinder ofrece dos opciones principales para el movimiento de los ocupantes: un modo SFPE y un modo de direccionamiento.

·         El modo SFPE implementa los conceptos mostrados en el Manual de Ingeniería de Protección contra Incendios de la SFPE. Este es un modelo de flujo, donde las velocidades de marcha se determinan a través de la densidad de ocupación en el interior de cada habitación y el flujo a través de las puertas se controla por el ancho de las puertas.

·         El modo de direccionamiento se basa en la idea de los inverse steering behaviours o comportamientos de direccionamiento inversos. Los comportamientos de direccionamiento fueron presentados por primera vez por Craig Reynolds. Los comportamientos de dirección son un conjunto de procedimientos reactivos utilizados en la navegación de agentes autónomos en un determinado ambiente o entorno. Para producir comportamientos complejos, por ejemplo, la formación de una cola en una puerta, pueden combinarse al mismo tiempo varios comportamientos de direccionamiento entre sí. Cada uno de los comportamientos de direccionamiento básicos se ejecuta por separado o en paralelo.

Ejemplos de aplicaciones que utilizan comportamientos de dirección son la simulación de peatones, vehículos en entornos urbanos y evacuación de emergencia de multitudes humanas. Un problema inherente a los enfoques existentes para arbitrar entre comportamientos de direccionamiento individuales es que su combinación puede conducir a resultados subóptimos, no deseados o incluso catastróficos en ciertas situaciones. Con el fin de resolver este problema inherente a los comportamientos de direccionamiento, Heni Ben Amor refinó los comportamientos de dirección en comportamientos de direccionamiento inversos. Los comportamientos de direccionamiento inversos cambian el concepto original de comportamientos de dirección y facilitan el arbitraje mejorado entre diferentes opciones mediante el uso de heurísticas basada en costes. Con el uso de los comportamientos de direccionamiento inversos, las decisiones se toman evaluando los costes de un conjunto discreto de posibles soluciones.

El modo de dirección de Pathfinder permite que los comportamientos más complejos surjan naturalmente como un subproducto de los algoritmos de movimiento, eliminando la necesidad de la creación explicita de colas en las puertas y el cálculo de las densidades de ocupación.

El siguiente esquema muestra el conjunto de procedimientos y algoritmos, que permiten el desplazamiento de los ocupantes, en los modelos de simulación, desde su punto de partida hasta su punto de destino.

En Pathfinder cada ocupante evacuado se define por un conjunto de atributos como la velocidad de desplazamiento, la aceleración, las dimensiones del cuerpo, la distancia de confort y otros parámetros de entrada que caracterizan el comportamiento del ocupante. Estos parámetros son por ejemplo los tiempos de espera y retraso, las restricciones en el uso de algunas puertas o especificar que un ocupante debe alcanzar un determinante punto específico. En el modelo, también es posible determinar las características geométricas como el modificador de velocidad en habitaciones y escaleras, o las características y parámetros del ascensor que afectan cómo funciona la interacción entre los agentes mismos y entre agentes y el medio ambiente.

Opciones de importación

Pathfinder proporciona soporte para la importación de archivos DXF y DWG en formato AutoCAD. La herramienta de extracción de plantas de Pathfinder hace posible usar rápidamente la geometría importada para definir el espacio donde se desplazaran los ocupantes. También es posible importar archivos de PyroSim o FDS.

También es posible importar imágenes en formato GIF, JPG o PNG y utilizarlas como fondo para construir tu modelo.

Malla de movimiento continuo

Pathfinder usa una malla 3D triangulada para representar la geometría del modelo. Como resultado, Pathfinder puede representar con precisión detalles geométricos y curvas.

La triangulación facilita el movimiento continuo de personas en todo el modelo, en comparación con otros simuladores que subdividen el espacio en celdas que pueden llegar a restringir artificialmente el movimiento de los ocupantes.

Múltiples Modalidades de simulación

Pathfinder admite dos modos de simulación. En el modo de dirección (steering mode) , los agentes se dirigen de forma independiente a su objetivo y evitan otros ocupantes y obstáculos. Los flujos a traves de las puertas no se especifican y son el resultado de la interacción de los ocupantes entre sí y con el espacio. En el modo SFPE , los agentes usan comportamientos que siguen las pautas fijada en el SFPE Hanboodk, con velocidades de desplazamiento dependientes de la densidad y límites de flujo a través de las puertas. Los resultados con el modelo SFPE proporcionan una  base útil de comparación con otros resultados, pero los cálculos de SFPE no evitan que varias personas ocupen el mismo espacio.

Movimiento de ocupantes hacia las salidas

Por defecto, cada ocupante (agente) usa una combinación de parámetros para seleccionar su ruta actual hacia una salida. Los parámetros incluyen: tiempos de cola para cada puerta de la habitación actual, el tiempo para viajar a cada puerta de la habitación actual, el tiempo estimado desde cada puerta hasta la salida y la distancia ya recorrida en la habitación. El agente responde dinámicamente a las colas, las aperturas / cierres de puertas y los cambios en las restricciones de velocidad de la habitación. El usuario puede modificar los pesos de los parámetros predeterminados para cambiar el comportamiento. Por ejemplo, los ocupantes pueden omitir las colas y solo buscar la salida más cercana.

Alternativamente, a los ocupantes se les pueden asignar objetivos específicos (como ir a un lugar y esperar ) o salidas específicas. Por ejemplo, la mayoría de los ocupantes de los pisos inferiores pueden asignarse para usar escaleras, mientras que la mayoría de los ocupantes de los pisos superiores pueden ser asignados para usar ascensores.

Visualización 3D de alta calidad

Pathfinder incluye modelos humanos que representan una variedad de culturas, edades, prendas, etc. Esto permite representar de forma realista el grupo de población de interés. Debido a al uso de un nivel de detalle dinámico para mostrar los modelos, Pathfinder puede animar suavemente a decenas de miles de personas en tiempo real usando una tarjeta gráfica estándar.

Pathfinder también proporciona herramientas sencillas para crear películas que documentan los resultados.

Movimiento de Grupos

Puedes conectar familias, compañeros de trabajo, estudiantes u otros grupos de ocupantes en grupos que se buscarán entre ellos y mantendrán una distancia mínima entre ellos. Estos grupos se pueden formar añadiendo un perfil de líder o incluso para fines de no evacuación, como un guía turística dentro de un museo. Si un miembro está demasiado lejos, los ocupantes agrupados pueden desconectarse y se ralentizarán para permitir que el miembro desconectado se reincorpore. En entornos con mucha gente, este efecto se reduce a medida que los ocupantes se dan cuenta de la necesidad de mantener el movimiento.

Mapas Térmicas

En Pathfinder existen Mapas térmicas de densidad, uso, nivel de servicio y otros. Cada mapa se puede personalizar modificando opciones como escalas, rangos de valores, sombreado de colore, etc.

 

Evacuación Asistida

Los ocupantes con necesidades especiales de movilidad pueden modelarse con sillas de ruedas y camas de hospital para ser evacuados por asistentes designados. Estos modelos incluyen animación completa que proporciona resultados realistas. Equipos de evacuación separados pueden enfocarse en ayudar a grupos específicos de individuos.

Ascensores

Pathfinder te da la flexibilidad de evaluar las opciones de evacuación utilizando ascensores. Cada ascensor tiene una lista de prioridad de planta de recolección y una planta de descarga. Las personas pueden moverse directamente al ascensor más cercano o ser dirigidas para ir a una planta de refugio y esperar hasta ser evacuadas por el ascensor. Los equipos de emergencia pueden controlar los elevadores seleccionados para llevarlos a las ubicaciones deseadas.

Una llamada a un ascensor se inicia mediante una cola en la puerta del ascensor. Los ascensores se pueden también agrupar en bancos para responder a las llamadas.

Fuentes de ocupantes

Agregue dinámicamente a los ocupantes a un modelo basado en una tabla de tasa de flujo predeterminada. Esta funcionalidad permite que los modelos tengan fuentes de nuevos ocupantes que ingresen en diferentes momentos para simular el flujo de tráfico entrante desde las entradas fuera del área simulada.

Escaleras, escaleras mecánicas, pasillos móviles y rampas

Las escaleras y las rampas se crean con simples clics del ratón en los peldaños. Opcionalmente, las escaleras y las rampas se pueden usar para representar escaleras mecánicas y pasillos móviles (inclinados o planos).

Poblaciones Personalizables

Cada persona en el modelo actúa como un agente con su propio perfil (como el tamaño y la velocidad de desplazamiento) y su propio comportamiento (como salidas, esperas y puntos de referencia). En función de sus características, cada persona usa su entorno local para tomar decisiones sobre las rutas de salida. Por ejemplo, las personas pueden evitar dinámicamente largas colas o responder al cierre de puertas.

Se pueden crear múltiples perfiles y asignarlos a diferentes poblaciones. Los parámetros en cada perfil pueden describirse utilizando distribuciones constantes, uniformes, estándar normales o log normales. Por ejemplo, se pueden crear perfiles que representan a niños y adultos y luego se puede asignar a la población un 80% de adultos y un 20% de niños. Del mismo modo, se pueden crear múltiples comportamientos diferentes y asignar a las diferentes poblaciones. Las personas pueden tener diferentes objetivos de salida y pueden pasar a puntos intermedios o esperar antes de continuar. Se puede programar que estos comportamientos cambien con el tiempo.

Personalización de los Diagramas fundamentales (Fundamental Diagrams)

Por defecto, Pathfinder usa el diagrama fundamental de SFPE para proporcionar al usuario una relación velocidad-densidad que tiene una amplia aceptación y estimaciones conservadoras. Sin embargo, hay otros diagramas fundamentales propuestos. Con los puntos de datos adecuados de un diagrama dado, se puede configurar un perfil de agente de Pathfinder para modelar cualquier curva de velocidad-densidad.

Torniquetes y Otras Restricciones de flujo

La flexibilidad proporcionada por Pathfinder se puede utilizar para simular situaciones de flujo relativamente complejas. Por ejemplo, al combinar puertas que tienen caudales especificados, puntos de paso y tiempos de espera, Pathfinder puede simular colas y avanzar a través de torniquetes.

Se puede indicar al personal de emergencia que suba por una escalera (contra el flujo de evacuación) a un lugar específico y espere antes de dirigirse a otra ubicación.

Las puertas y los modificadores de la velocidad de la sala se pueden programar para activar o desactivar a horas predeterminadas, simulando un entorno cambiante durante una evacuación.

Empieza a modelar con los videos producidos por Thunderhead Engineering

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