On the Dijkstra's algorithm in the pedestrian flow problem

Abstract

Title: On the Dijkstra's algorithm in the Pedestrian Flow Problem Author: Tereza Petrášová Department: Department of Numerical Mathematics Supervisor: doc. RNDr. Jiří Felcman, CSc., Department of Numerical Mathe- matics Abstract: The pedestrian flow problem is described by a coupled system of the first order hyperbolic partial differential equations with the source term and by the functional minimization problem for the desired direction of motion. The functional minimization is based on the modified Dijkstra's algorithm used to find the minimal path to the exit. The original modification of the Dijkstra's algorithm is proposed to increase its efficiency in the pedestrian flow problem. This approach is compared with the algorithm of Bornemann and Rasch for determination of the desired direction of motion based on the solution of the so- called Eikonal equation. Both approaches are numerically tested in the framework of two splitting algorithms for solution of the coupled problem. The former splitting algorithm is based on the finite volume method yielding for the given time instant the piecewise constant approximation of the solution. The latter one uses the implicit discretization by a space-time discontinuous Galerkin method based on the discontinuous piecewise polynomial approximation. The numerical examples...

Název práce: Dijkstrův algoritmus v problému proudění chodců Autor: Tereza Petrášová Katedra numerické matematiky: Katedra numerické matematiky Vedoucí diplomové práce: doc. RNDr. Jiří Felcman, CSc., Katedra numerické matematiky Abstrakt: Problém proudění chodců je popsán systémem hyperbolických parci- álních differenciálních rovnic prvního řádu se zdrojovým členem a funkcionálem minimizačního problému pro zamýšlený směr pohybu chodců. Minimizace funk- cionálu je založena na upravném Dijkstrově algoritmu použitého k nalezení mini- mální cesty k východu. Původní modifikace Dijkstrova algoritmu je navržena pro zvýšení efektivity v problému proudění chodců. Tento přístup je srovnán s algo- ritmem Bornemanna a Rasche pro určení zamýšleného směru pohybu založeného na řešení takzvané Eikonální rovnice. Oba přístupy jsou numericky otestovány v rámci dvou algoritmů pro nalezení řešení problému. První algoritmus je založen na metodě konečných objemů a dává pro daný časový krok po částech konstantní aproximaci řešení. Druhý algoritmus používá implicitní diskretizaci časoprosto- rovou nespojitou Galerkinovou metodou založenou na nespojité po částech poly- nomiální aproximaci. Numerické příklady řešení problému proudění chodců jsou prezentovány. Klíčová slova: hyperbolický systém, rovnice proudění chodců, Eikonální...