science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Nieuw model biedt meer details over het wiegen van de Millennium Bridge

Krediet:CC0 Publiek Domein

Twee onderzoekers van de Ohio State University hebben een model gebouwd om het slingeren van de Millennium Bridge in Londen verder te onderzoeken. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Biologie Brieven , Varun Joshi en Manoj Srinivasan beschrijven hun model en wat het liet zien.

In 2000, de ingenieurs die de Millennium Bridge in Londen hebben ontworpen, waren verrast toen ze ontdekten dat de menigte die eroverheen liep tijdens een inwijdingsceremonie ervoor zorgde dat de brug trilde en zwaaide - twee dagen later, de brug was om veiligheidsredenen gesloten. In vervolgonderzoeken onderzoekers ontdekten dat de brug zwaaide vanwege het loopgedrag van voetgangers. Toen de brug iets bewoog, ze reageerden als iemand die in een roeiboot stond en probeerde te voorkomen dat hij kapseisde. Al die mensen die reageerden, veroorzaakten een feedbacklus waardoor de brug onstabiel werd. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben eerdere modellen verbeterd die zijn gebouwd om het gedrag van de brug na te bootsen en meer geleerd over het schudden en zwaaien.

De onderzoekers bouwden hun model voor het eerst in 2015 met functies die rekening hielden met zaken als de impact van individuen die in lockstep bewegen, verschuivingen in gewicht, of zelfs willekeurige acties zoals mensen die zich omdraaien. Maar dat model was niet in staat om rekening te houden met de energiekosten van een persoon die werkte om zijn gang te stabiliseren. In hun nieuwe model ze hebben het vermogen toegevoegd om rekening te houden met de impact van aanpassingen die mensen maken als ze op een onstabiel oppervlak lopen.

De onderzoekers ontdekten dat het wiebelen van de brug geen synchronisatie van de menigte vereiste, waarvan eerdere studies hadden gesuggereerd dat het nodig was om te wiebelen om te beginnen. Ze ontdekten ook dat het synchroon lopen van de menigte en het wiebelen van de brug niet per se tegelijkertijd hoefde te gebeuren. Het model toonde ook aan dat toen de brug begon te wiebelen, de mensen die erop liepen, verbreedden hun schreden, waarvoor meer energie nodig was, maar bood meer stabiliteit.

Lopen op een wankele brug. (a) Platformoscillatie met P 2, 4, 6 en 80 groepen voetgangers die een equivalent aantal N ¼ 80 vertegenwoordigen, 240 of 400 voetgangers. De stabiele toestand is onafhankelijk van P, met uitzondering van time-offsets als gevolg van willekeurige beginfase. We zien afnemende oscillaties voor lage N, oscillaties met meerstaps periodiciteit voor tussenliggende N en tweestaps periodieke oscillaties voor grote N. (b) Platform steady-state oscillatie-amplitude (root-mean-kwadraat positie van de stationaire beweging) als een functie van N, met drie kwalitatief verschillende regimes. (c) Brugbeweging wanneer de tweevoeters (P ¼ 8) identiek en niet-identiek zijn. (d) Variatie van de orderparameter die aantoont dat identieke tweevoeters synchroniseren, maar niet-identieke tweevoeters niet. Zie elektronisch aanvullend materiaal, video's voor loopanimaties. (e) De energiekosten van lopen stijgen wanneer de voetgangers aan de brug schudden, het vergelijken van het 400 voetgangersgeval (schudden) met het 80 voetgangergeval (geen schudden). Lopen op een geschudde loopband. Het steady-state faseverschil als functie van (f) platformoscillatieamplitude en (g) platformoscillatiefrequentie. Voetgangers voeren voor sommige frequenties en amplitudes mee naar platformoscillaties. Alle hoeveelheden niet-dimensionaal. Credit: Biologie Brieven (2018). DOI:10.1098/rsbl.2018.0564

De ingenieurs die aan het wiebelprobleem werkten, hoefden niet te wachten op het nieuwste model om het te verhelpen, echter - ze installeerden dempers die zowel wiebelen als zwaaien drastisch minimaliseerden, het veilig maken van de brug voor voetgangers.

© 2018 Wetenschap X Netwerk