Als frequente treinreiziger kent Cas Pouw het zigzaggen op het station. “Dan wil je ’s ochtends net die ene trein halen, maar blijkt het halve stationspubliek dat ook te willen.” Er is wel een verschil tussen druk en druk, benadrukt Pouw. Wanneer leidt dat daadwerkelijk tot onveilige situaties, en hoe nauwkeurig kun je voorspellen hoe mensen zich op een station gedragen? “Complexe materie.”

Psychologen bestuderen al heel lang hoe mensen zich in een groep bewegen, maar Pouw gebruikte zijn bètablik om een mensenmassa natuur- en wiskundig te beschrijven en daar patronen in te herkennen. Na vier jaar lang ‘poppetjes volgen’ – in nauwe samenwerking met spoorwegbeheerder ProRail – is er nu een eerste succesvol voorspellend model, inclusief een nieuwe sensortechnologie om mensenprofielen in 3D te registreren. Woensdag verdedigt hij zijn proefschrift aan de faculteit Applied Physics and Science Education.

Vloeistofstroom

Hoe kijk je dan met een fysisch oog naar haastende mensen? Pouw lacht. “Kijk maar eens van bovenaf naar een bewegende mensenmassa. Dat is eigenlijk een stroom. En daarom kwamen we op het idee om er theorieën vanuit de vloeistofleer bij te halen.”

Pouw legt uit dat je vloeistoffen op verschillende schaalniveaus kunt modelleren. “Je kunt het gedrag van losse moleculen in kaart brengen, maar ook beschrijven hoe de dichtheid van de vloeistofstroom zelf in de loop van de tijd verandert. Datzelfde concept kunnen we ook op mensen toepassen. Hoe bewegen individuele mensen? Als we dan uitzoomen, zien we hoe een massa – een stuk in een groter geheel – verandert. Wanneer je het nog groter trekt, dan kijk je systemisch naar bewegingen binnen een netwerk. Zoals hoe treinreizigers zich via de grote stations door Nederland verplaatsen.”

En zo besloot Pouw te gaan onderzoeken of en hoe mensen in een vloeistofmodel passen. Hij wilde graag een zo generiek mogelijk model opstellen, “met weinig toeters en bellen, dat in zo veel mogelijk situaties toepasbaar is.” Maar een model is niets zonder data, en dus moest er eerst verzameld worden. Dat ging niet geheel zonder slag of stoot.

Niveauverschillen

“Privacy is cruciaal, in al onze metingen mogen we geen individuele mensen herkennen. Daarom gebruiken we dieptebeelden, waarbij we mensen met hun silhouet van boven registreren.” Om dezelfde mensen in een lang traject te kunnen volgen, ontwikkelden Pouw en zijn collega’s nieuwe sensoren. In de markthal van Metaforum werden deze in verschillende studies nauwkeurig getest. De (rol)trappen in het station vormden volgens Pouw een extra uitdaging. “Wanneer je een groot oppervlak wilt bestrijken, heb je meerdere sensoren nodig. Daarvan kun je de beelden achteraf aan elkaar plakken en zo nodig qua perspectief corrigeren. Maar die correctie is heel lastig in een niet plat vlak. En op een station heb je nu eenmaal veel niveauverschillen, waar mensen zich bovendien ook nog eens bewegen in tegengestelde stroomprofielen.”

Met geoptimaliseerde sensortechnologie heeft Pouw uiteindelijk een jaar lang data kunnen verzamelen op station Eindhoven, vertelt hij met enige trots. “Hoog in de nok bij perron 3 en 4 zie je onze kastjes hangen. Wij zijn wereldwijd een van de eerste onderzoeksgroepen die in een echte situatie langere tijd het gedrag van mensen zonder beïnvloeding kunnen karakteriseren. Zo nauwkeurig kunnen meten in openbare ruimtes is nog heel nieuw.”

Onhandige prullenbak

En het mooie is – zo blijkt uit deze gigantische berg registraties – treinreizigers laten zich prima in een vloeistofmodel vangen. Stationsontwerpers kunnen het model dat Pouw vervolgens ontwikkelde nu gaan gebruiken om veiligheid, efficiëntie en comfort van treinreizigers te verbeteren.

“We zien dat de individuele snelheden van mensen steeds meer naar elkaar toe trekken naarmate het drukker wordt op het station. Er vormt zich als het ware een kristalstructuur, waarin mensen bepaalde posities hebben ten opzichte van elkaar en die vasthouden. Dat beïnvloedt ook hoe bijvoorbeeld een trap benut wordt. En hoe bepaalde objecten bij drukte een obstakel voor de mensenstroom kunnen worden. Zoals de prullenbak bij de Kiosk waar mensen zich tijdens de spits langs proberen te wringen. Verplaatsen van zo’n object kan al een gunstig effect hebben op de doorstroom, dat kunnen we nu ook heel realistisch voorspellen.”