Gesundheit: Sicherheit auf Fähren: Die simulierte Schiffskatastrophe

Mit einem zellulären Automaten - einer Art Brettspiel mit einfach nachvollziehbaren Regeln - versuchen deutsche Forscher, das Verhalten von Passagieren auf einem in Seenot geratenen Schiff zu simulieren. Die Simulation soll zeigen, ob neu zugelassene Schiffe den verschärften Sicherheitsbestimmungen gerecht werden.

Eine Forschergruppe um Michael Schreckenberg von der Universität Duisburg in Deutschland hat sich der Evakuierung von Fährpassagieren bei Seenot angenommen. Denn die "International Maritime Organization" der Vereinten Nationen sah sich nach den großen Fährunglücken der letzten Jahre dazu veranlasst, die geltenden Sicherheitsbestimmungen zu überdenken. Damit sich solche tragischen Unfälle wie auf den Schiffen "Herald of Free Enterprise", "Estonia" und "Scandinavian Star" nicht mehr wiederholen, wurden neue Sicherheitsstandards festgelegt. Demnach müssen neu zugelassene Schiffe so ausgelegt sein, dass eine Evakuierung der Passagiere innerhalb einer Stunde möglich ist.

Das Duisburger Modell könnte fortan den Maßstab setzen, um Schiffe auf die Erfüllung dieser Standards zu überprüfen. Die Öffentlichkeit hat sich zwar daran gewöhnt, dass bei Flugzeug- und Schiffsunglücken Todesopfer zu beklagen sind. Aber zumindest im letzten Fall lässt sich die Anzahl der Überlebenden zweifellos erhöhen.

Im Gegensatz zu einem Flugzeug, dessen Absturz zumeist nur wenige Sekunden dauert, sinkt ein Schiff wesentlich langsamer; bis zum Untergang können unter Umständen mehrere Stunden verstreichen. Werden also in Zukunft Schiffe gebaut, deren Fluchtwege es erlauben, dass alle Passagiere kurzfristig die Rettungsboote erreichen können, ließen sich viele Leben retten. Die herkömmliche Betrachtungsweise zur Evakuierung krankt daran, dass sie auf teilweise realitätsfernen Annahmen beruht. So wird ein verständiger Passagier vorausgesetzt, der alle Hinweisschilder aufmerksam liest und befolgt und vor allen Dingen niemals in Panik gerät. Des Weiteren wird jedem Flüchtenden die gleiche Fluchtgeschwindigkeit zugeschrieben; ganz gleich, ob es sich um einen trainierten Sportler handelt oder um einen Greis.

Schreckenberg und seine Mitarbeiter haben nun ein Modell entwickelt, das individuelles Verhalten berücksichtigt. Sie beschreiben die Bewegungen der Flüchtenden mittels eines zellulären Automaten. Dahinter verbirgt sich die Idee, dass es zur Vorhersage eines Systems zuweilen genügt, wenn man es auf wenige Eigenschaften reduziert. Dem entsprechend kann man sich auf ein einfaches Brettspiel mit leicht nachzuvollziehenden Regeln beschränken.

Das Duisburger Modell unterteilt die Kabinengänge in quadratische Zellen, die eine Kantenlänge von 40 Zentimetern besitzen; dies entspricht dem mittleren Platzbedarf eines Menschen. In jeder Zelle kann sich höchstens ein Passagier befinden, und die maximal erreichbare Geschwindigkeit beträgt fünf Zellen pro Sekunde. Aufgrund des Alters oder des Gesundheitszustandes kann sie für eine einzelne Person auch niedriger liegen.

Wie bei einem gewöhnlichen Brettspiel bewegen sich die Passagiere nicht alle gleichzeitig, sondern nacheinander - allerdings mit der Besonderheit, dass die Reihenfolge der zu ziehenden Passagiere vor jeder neuen Runde zufällig ausgewählt wird. Von Zeit zu Zeit bleiben Menschen unvermittelt stehen, um sich für einen kurzen Augenblick zu orientieren. Der zelluläre Automat bezieht dieses Verhalten dergestalt ein, dass die Passagiere nach einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zum Halten veranlasst werden. In ähnlicher Weise werden in diesem Modell panische Reaktionen erfasst, die zu irrationalen Änderungen der Bewegung führen können.

Mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit wechseln die Passagiere während des Laufens abrupt ihre Richtung. Immer wieder stellt man fest, dass der Mensch, einmal in Aufruhr versetzt, nicht gern verweilt, sondern einen Drang nach Bewegung verspürt. Läuft schließlich ein rastloser Mensch auf eine Schlange auf, macht er im Allgemeinen nach einer kleinen Weile wieder kehrt, ohne sorgfältig abzuwägen, ob vielleicht das Einreihen und Warten dem neuerlichen Suchen eines Fluchtweges vorzuziehen ist.

Der zelluläre Automat berücksichtigt dieses Verhalten, indem er die Passagiere nach einer fest definierten Verweildauer ihr Heil wieder in der entgegengesetzten Richtung suchen lässt. Wie schnell man ins Rettungsboot gelangt, hängt auch davon ab, ob man die Hinweisschilder lesen kann. Möglicherweise schränken Passagiere, die sich vor einem Schild befinden, jedoch die Sicht ein.

Auch hier müssen individuelle Parameter in Betracht gezogen werden. Große Menschen haben einen besseren Überblick als kleine. Und Kurzsichtige, die in der Aufregung ihre Brille in der Kabine vergessen haben, finden ihren Weg nur unter Mühen. Bisher ist es den Forschern bereits gelungen, die Ergebnisse von Katastrophenübungen zu reproduzieren. Diese Übungen müssen immer dann durchgeführt werden, wenn ein Hersteller einen neuen Schiffstyp zulassen möchte.

Ein großer Vorteil der Berechnung mittels des zellulären Automaten gegenüber empirischen Untersuchungen liegt darin, dass am Computer eine Fülle von Situationen simuliert werden können. In Katastrophenübungen lässt sich hingegen nur eine beschränkte Anzahl von Situationen nachstellen. Darüber hinaus zeigen die Personen, die an solchen Übungen teilnehmen, keine Panik, da sie stets gewärtig sind, dass es sich ja nur um eine Übung handelt. Erst die Simulation ermöglicht bessere Vorhersagen für das Fluchtverhalten von Menschen im Angesicht des Todes.

Gerhard Weinreich