Esta dissertação visa avaliar o padrão comportamental dos pedestres nos deslocamentos na cidade de Porto Alegre. É abordado a partir da base de dados provenientes da pesquisa de entrevistas domiciliares realizadas em 2003 em Porto Alegre. Para isto, caracterizaram-se os deslocamentos a pé na cidade e identificaram-se as regiões de maior e menor concentração de viagens a pé. A fim de determinar os fatores que influenciam a decisão de caminhar foram estimados modelos logit binomiais para as viagens menores que 2 km em cada uma das regiões identificadas anteriormente. As variáveis explicativas para os modelos analisados incluem características do domicílio (disponibilidade de automóvel e renda por domicílio), dos residentes (idade), das viagens (distância e motivo da viagem), da forma urbana (densidade de domicílios, densidade populacional, comprimento médio das quadras, padrão do sistema viário, tipo de uso do solo e estacionamento tarifado em área pública) e da disponibilidade de transporte coletivo na origem da viagem. Foram consideradas duas categorias de viagens: viagens por motivo trabalho/estudo e viagens por motivo não trabalho/estudo (motivos recreacionais, compras, saúde, assuntos pessoais e outros). Os resultados do estudo mostram que características sócio-econômicas dos residentes, características das viagens e da forma urbana influenciam a escolha do modo a pé. Analisando os valores de elasticidade obtidos para as duas categorias de viagens originadas em Petrópolis e no Centro pode-se inferir que as variáveis que exercem maior influência estão relacionadas principalmente a características da viagem (distância) e à configuração física da rede viária. A análise de sensibilidade evidenciou a sensibilidade do modelo frente a alterações das variáveis estudadas. Os resultados obtidos servem de apoio para um planejamento mais adequado da mobilidade e acessibilidade dos pedestres. / This thesis aims to evaluate the pedestrians’ behavior in Porto Alegre. The study was based on a Porto Alegre household survey of 2003. During the analysis, the pedestrian trips were characterized and the traffic zones with the larger and the smaller number of pedestrian trips were identified. In order to determine the influencing factors related to the walk choice, binomial logit models were developed for trips with less than 2km in each traffic zone previously identified. The explanatory variable used in the models included the characteristics of the household (auto availability and household income), of the household members (age), of the trip (distance and purpose of the trip), of the built environment (housing units density, population density, mean block size, street patterns, land use and public parking), and transit availability in the origin of the trip. Two types of pedestrian travel were considered: work and non-work trips (shopping, health, personal purposes and others). The study results showed that socio-economic characteristics, trip characteristics and local measures of the built environment influence walk modechoice. Elasticity results for the two types of trips, with origin in “Petrópolis” and Downtown, indicate that the most influence variables are connected with trip characteristics (distance) and street design. The sensibility analysis showed the model sensibility strength under the changes introduced in the variables studied. These analysis results may provide support for a better planning for pedestrians’ mobility and accessibility.

Esta dissertação apresenta uma análise sobre a modelagem de travessias de pedestres. Os simuladores de tráfego recentemente incorporaram modelos de pedestres, porém, as habilidades e limitações para a representação dos comportamentos em travessias não foram analisadas e apresentadas na literatura. Esta dissertação é composta por três artigos, nos quais são apresentados: (i) caracterizações dos comportamentos de pedestres e motoristas em travessias, (ii) análises dos modelos que representam o comportamento em travessias, (iii) a metodologia desenvolvida para coleta de dados de travessias, (iv) a calibração dos modelos de movimentação de pedestres, aceitação de brechas e da decisão dos pedestres sobre desrespeitar semáforos em travessias semaforizadas de pedestres e (v) uma análise da habilidade e limitações dos modelos para representar os atrasos de pedestres em travessias semaforizadas. Observou-se que a representação dos comportamentos em travessias depende de diversos modelos, que representam a escolha de rotas dos pedestres, movimentação, aceitação de brechas, decisão dos motoristas sobre dar preferência em travessias e decisão dos pedestres sobre obedecer aos semáforos. Os modelos de aceitação de brechas de pedestres utilizados, por exemplo, são baseados nos modelos desenvolvidos para representar interseções não semaforizadas de veículos e simplificam consideravelmente os comportamentos de pedestres e motoristas. As dificuldades para coletar dados de pedestres em travessias é um dos fatores que limitam o desenvolvimento de novos modelos. Nesta dissertação foi desenvolvida uma metodologia semiautomática, na qual os pedestres e veículos são rastreados com softwares livres, que facilita a obtenção de dados. As coletas de dados desenvolvidas permitiram a calibração dos modelos do VISSIM para representar uma travessia semaforizada com múltiplas faixas de tráfego, onde a maioria dos pedestres não obedece ao semáforo. Apesar de que parâmetros como as velocidades desejadas e brechas mínimas aceitas pelos pedestres predefinidas nos modelos foram inadequadas para a simulação da travessia, a calibração da movimentação, aceitação de brechas e decisão sobre desrespeitar os semáforos permitiu que o atraso médio de pedestres fosse representado adequadamente. As principais limitações dos modelos estão associadas à representação do comportamento oportunista, como no caso dos pedestres que desrespeitam os semáforos, analisados nesta dissertação. / This dissertation presents an analisys about pedestrians’ crossings modeling. Traffic simulators recently incorporated pedestrians’ models, however, the hability and limitations to represent conflicts in pedestrians’ crossings have not been analysed and presented on the literature. This dissertation is composed by three articles that present: (i) characterizations of pedestrians as motorist behaviors on crossings, (ii) analisys of models that represent the behavior on crossings, (iii) a methodology developed for collecting data from crossings, (iv) a calibration of pedestrian movement, gap acceptance and the decision about disrespecting siganilzation on signalized pedestrian crossings and (v) an analysis of the hability and limitations of the models in representing pedestrian’s delays. It is observed that the representations of the behaviors on pedestrian crossings depend on several models that represent the route choice, movement, gap acceptance, motorist yielding and the decision os pedestrians about obeying the signalization. The models used on simulation correspond, generally, for deterministic models that simplify pedestrians and motorists’ behavior. Pedestrians’ gap acceptance models, for example, were based on models developed to represent vehicle’s unsignilized intersections. Difficulties in pedestrians’ data collection are one factor that limits the development of new models. On this dissertation, a semi-automatic methodology was developed, on which pedestrians and vehicles are tracked with free software that facilitates data obtainment. The collected data allowed the calibration of VISSIM models to represent a signalized pedestrian crossing with multiple traffic lanes where most pedestrians do not obey the siganization. Altough default parameters as desired speed and minimum rear gap accepted by pedestrians were inadequate for the crossing simulation, the calibration of movement, gap acceptance and the decision about disrespecting the signalization allowed the representation of adequate average delays. The main limitations of the models are associated to the representation of opportunistic behavior, as pedestrians disrespecting sigalizations, analyzed on this dissertation.

O modelo apresentado neste trabalho, denominado SimPed, foi concebido para fornecer uma boa representação da interação entre pedestres e uma abordagem realista para a interação entre pedestres e veículos em ambiente urbano. O modelo apresenta uma estrutura híbrida, combinando conceitos baseados em campo de força e as abordagens baseadas regra. Pedestres e veículos são representados por agentes e os atributos das infraestruturas são definidos através de camadas estruturais. Este trabalho, apresenta também, o desenvolvimento de dois modelos preliminares ao SimPed. O primeiro modelo apresenta conceitos básicos de movimento de pedestres. O segundo refere-se aos problemas de geração de rotas dos pedestres. O modelo SimPed é um novo modelo de movimentação de pedestres, que considera a interação entre veículos e pedestres. A fim de verificar a aplicabilidade prática do SimPed, este trabalho apresenta três testes de simulação. O primeiro teste preocupa-se com a capacidade do modelo para representar a interação entre os pedestres. O segundo analisa uma travessia de pedestres, e foi concebido para investigar a influência do campo de força dos pedestres no desempenho do tráfego de veículos. O terceiro teste se preocupa com a representação da aceitação de gaps pelos pedestres. Neste teste os valores dos gaps obtidos na simulação são comparados com valores de gaps obtidos a partir de uma coleta de dados de vídeo em um local de travessia de pedestres. Os testes indicam que o modelo SimPed fornece bons fundamentos para uma representação de qualidade do processo de travessia dos pedestres. / The model presented in this work, named as SimPed, has been devised to provide a sound representation of interaction among pedestrians and a more realistic approach for interaction between pedestrians and vehicles. The model presents a hybrid structure, combining force field and rule based approaches. Pedestrians and vehicles assume an agent based representation and the attributes of the infrastructure are defined by several structural layers. This work presents the development of 2 preliminary models and the SimPed model. The first model concerns about basic concepts of pedestrians’ movement. The second one concerns about the pedestrians’ path generation problem. The SimPed model is a new pedestrian’s movement model with vehicle and pedestrians interaction capabilities. In order to verify the practical applicability of the SimPed, this work presents three simulation tests. The first test concerns the capacity of the model to represent interaction among pedestrians. The second analyses a pedestrian crossing environment, and was devised to investigate the influence of the force-based parameter on traffic performance. The third simulation test is concerned with pedestrians´ gap acceptance representation. In this test gap acceptance values obtained from simulation are compared with gap values obtained from a video data collection of pedestrians at a crossing facility. The tests indicate that the model structure and its calibration resources provide good grounds for sound representations of realistic conditions.

Planejadores têm recomendado políticas de uso do solo e desenho urbano visando à promoção do transporte não motorizado e a consequente redução do uso do automóvel. A grande parte destes estudos foi desenvolvida em países industrializados. Em cidades em desenvolvimento, com rápido crescimento urbano, e problemas de transporte intensificados, tais como congestionamento e poluição do ar, qual o impacto que é possível esperar de mudanças na estrutura urbana no padrão de viagens a pé? Esta tese pretende responder essa questão no contexto de América Latina, focando o estudo na cidade de Porto Alegre, Brasil. O desenvolvimento do trabalho ocorre através de cinco etapas, que são apresentadas em formato de artigos. Os artigos procuram analisar através de diferentes abordagens e diferentes fontes de dados a interação entre estrutura urbana e viagens a pé. Assim, em alguns artigos os dados de viagens são coletados através de questionários domiciliares realizados especificamente para fins do estudo, em outros, são utilizados dados de pesquisas domiciliares Origem- Destino realizadas em Porto Alegre. Os dados da estrutura urbana analisados são de dois tipos: (i) subjetivos percebidos pelos entrevistados, e (ii) objetivos, medidos e processados através de Sistema de Informação Geográfica (GIS). Os resultados obtidos apontam que existe uma relação entre estrutura urbana e viagens a pé. Ainda, a relação existente é primariamente uma função das características socioeconômicas dos viajantes, e, secundariamente, função da estrutura urbana. Dentre as características urbanas, densidade populacional, padrão viário em forma de grelha, topografia pouco acentuada e comércios e serviços próximos à residência mostraram ser as mais significativas. Resultados similares foram obtidos em estudos realizados em cidades em desenvolvimento, como é o caso de Santiago (Chile), Bogotá (Colômbia) e São Carlos (Brasil). Efeitos decorrentes de mudanças na estrutura urbana serão positivos. Porém, efeitos maiores serão obtidos, provavelmente, por políticas que tornem a posse do carro menos desejável ou mais cara. Enquanto no longo prazo os esforços devem ser dirigidos à construção de estruturas urbanas que melhor acomodem e estimulem a realização de viagens a pé, no curto prazo deve ser destacada a importância de ações que influenciem a atitude e as percepções das pessoas sobre a caminhada. / Researchers have studied the impact of policies for land use and urban design in order to promote non-motorized trips and the consequent reduction in car use. However, the majority of these studies had been performed in cities of developed countries. In developing countries, cities undergo rapid urban growth, fast increase in car ownership rates and this enhanced transportation problems such as congestion and air pollution. This dissertation aims to better understand what impact can be expected from changes in urban structure in the pattern of walking trips, in the context of Latin-American city such as Porto Alegre, Brazil. The research conducted in this dissertation is structured in five stages, which are presented in the form of five scientific papers. These articles seek to analyze through different approaches and different data sources, the interaction between urban structure and walking trips. Thus, in some of them travel data were collected through household surveys, which were conducted specifically for this study, while in others, data from household surveys obtained from the Origin-Destination Study for the City of Porto Alegre was used. The data about the urban structure analyzed are of two types: (i) subjective perceived by respondents, and (ii) objective, measured and processed using Geographic Information System (GIS). The results indicate that there is a relationship between urban structure and walking trips. Though, this relationship is primarily a function of socioeconomic characteristics of travelers and secondarily a function of urban structure. Among the urban characteristics that favor walking trips, the following proved to be the most significant: population density, road pattern in a grid, topography without high slopes, and shops and services close to home. Similar results were obtained in studies conducted in developing cities, such as Santiago (Chile), Bogotá (Colombia) and San Carlos (Brazil). Effects arising from changes in the urban structure will be positive. However, larger effects are obtained, probably due to policies that make car ownership less desirable or more expensive. While the long-term efforts should be directed to the construction of urban structures that better accommodate and encourage walking trips, in the short term should be highlighted the importance of actions that influence individual’s attitudes and perceptions towards walk.

A alta ocorrência de atropelamentos nas áreas urbanas acarreta altos custos econômicos e sociais. Por isso, é importante a adoção de medidas de segurança viária que visem previnir e mitigar os riscos de acidentes envolvendo pedestres. Para que essas medidas sejam eficazes, sua escolha deve estar embasada em informações sobre onde, como e porque os atropelamentos acontecem. Uma forma de obtenção dessas informações envolve as avaliações de risco. Este trabalho propõe um método de avaliação de risco potencial de atropelamentos em travessias urbanas em meio de quadra. O método proposto incorpora análises quantitativas e qualitativas através de técnicas de modelagem que relacionam a incidência de atropelamentos e a percepção de risco dos pedestres com os fatores de risco. A aplicação do método envolveu a análise dos dados de atropelamentos registrados na cidade de Porto Alegre durante o período de 1998 e 2006 e a identificação das travessias em meio de quadra onde ocorreu o maior número de atropelamentos nesse período. Foram identificadas e, então, analisadas 21 travessias em meio de quadra. A análise das travessias incluiu a coleta de dados referentes aos fatores de risco e uma simulação de vídeo, onde pedestres e especialistas avaliaram as travessias no que concerne a sua segurança. A partir dos dados coletados, foram construídos dois modelos de regressão, um embasado em dados de ocorrência de atropelamentos e outro em dados de percepção de risco. A análise desses modelos mostrou que o risco de atropelamento é influenciado por uma combinação de fatores de risco, entre os quais as características do transporte coletivo, a largura da via, o número de faixas de tráfego de veículos, o volume de pedestres e de veículos. Ressalta-se que os modelos construídos podem ser utilizados para relativizar o risco observado e percebido de travessias em meio de quadra de Porto Alegre e fornecer indicativos para o gerenciamento da segurança dos pedestres. O estudo de caso mostrou que a aplicação do método proposto é simples, sendo possível a sua transferência a realidades onde há escassez de dados e recursos para sua obtenção. / The high occurrence of pedestrian crashes in urban areas results in high social and economic costs. To address this problem, it is important to adopt countermeasures that aim to prevent and reduce the risk of pedestrian crash. In order to obtain efficient countermeasures, their selection must be based on information of where, when and why the pedestrian crashes occur. This information can be obtained through risk evaluation. This dissertation proposes a method to evaluate the potential risk of pedestrian crash at midblock crosswalks. The proposed method incorporates quantitative and qualitative analyses, using modeling techniques to understand the relationship of risk factors with pedestrian crash occurrence and the relationship of risk factors with pedestrian risk perception. The method application comprised the analysis of reported pedestrian crashes in the city of Porto Alegre, in southern Brazil, over the period of 1998 to 2006 and the identification of midblock crosswalks with the highest incidence of pedestrian crash. Twenty one midblock crosswalks were indentified and, then analyzed. The crosswalks’ analysis included data collection about risk factors and video simulations. During the video simulations, pedestrians and experts evaluated the crosswalks’ safety. Two regression models were developed using the data collected, one based on pedestrian crash occurrence and one based on risk perception data. The analysis of models showed that pedestrian crash risk is influenced by a combination of risk factors, such as public transportation characteristics, road width, number of through lanes, pedestrian and vehicle volumes. The developed models can be used to relativize the observed and perceived risk of midblock crosswalks in Porto Alegre and to provide information to the pedestrian safety management. The case study results showed that the application of the proposed method is simple and it is possible to use it on real world cases where data and resources to obtain such data are scarce.

Nós refinamos o planejador introduzindo uma nova forma para o núcleo da equação que permite facilmente lidar com terrenos não-homogêneos. Isto é obtido através de mudanças locais na concavidade/convexidade do potencial, criando regiões com altas ou baixas preferências de navegação. Nós integramos esta nova equação ao planejador hierárquico, surgindo uma ampla variedade de aplicações. Nossa proposta contribui para diversas áreas incluindo a navegação de agentes, pathfinding em jogos, simulação de multidões, e a navegação de robôs. Nossas publicações reforçam a relevância e robustez do método proposto. / In this work, we propose a new solution to agent navigation based upon boundary value problems (BVP), called Configurable Flows, to control steering behaviors of characters in dynamic environments. We use a potential field formalism that allows synthetic actors to move negotiating space, avoiding collisions, and attaining goals while producing very individual paths. The individuality of each character can be set by changing its inner field parameters leading to a broad range of possible behaviors without jeopardizing its performance. BVP Path Planners generate potential fields through a differential equation whose gradient descent represents navigation routes from any point of the environment to a goal position. Resulting paths are smooth and free from local minima. In spite of these advantages, these kind of planners consumes a lot of time to produce a solution. Our approach combines a BVP Path Planner with the Full Multigrid Method, which solves elliptic partial differential equations using a hierarchical strategy. The proposed planner enables real-time performance in large environments. Results show that our proposal spends less than 1% of the time needed to compute a solution using the original BVP planners in several environments. We refine our Path Planner by introducing a new form of the core equation that permits to easily cope with terrain inhomogeneities. This is accomplished by locally changing the concavity/ convexity of the potential, and then creating regions with higher or lower navigation preferences. As the potential field requires several steps to converge, this approach can be expensive computationally. To overcome this problem, we integrate this novel core equation to the hierarchical planner, emerging a wide variety of applications. We believe our proposal can contribute to several areas of research including agent navigation, pathfinding for games, crowd simulation and robotics. Our publications reinforce the relevance of the proposed method.

O estímulo aos modos ativos de viagem através de modificações na forma urbana - infraestrutura, edificações e atividades - é objeto do planejamento das cidades contemporâneas desde que os problemas do transporte motorizado se revelaram críticos e contrários à ideia de sustentabilidade urbana. Congestionamentos, poluição, custos monetários e sociais elevados estão associados ao modelo de urbanização e mobilidade da maioria das cidades, especialmente nos países em desenvolvimento, onde a explosão da frota motorizada é concomitante à aceleração dos processos de urbanização e espalhamento urbano. Mais recentemente, a revelação de relações de causalidade entre o excesso de utilização dos veículos particulares e problemas de saúde crônica das populações urbanas levou a um crescimento das pesquisas e iniciativas de estímulo às caminhadas como modo de transporte. Também o interesse pela qualidade da experiência da vida na cidade veio somar-se a este corpo de conhecimento, trazendo as ideias de vitalidade urbana e urbanidade para junto dos estudos de caminhabilidade. O interesse extrapolou a análise de demanda agregada que visa o incremento do modo a pé e passou a dar atenção aos caminhos pelos quais as pessoas se movimentam, conectando origens e destinos nos interior das cidades. Este trabalho procura avançar neste aspecto ao propor um método de avaliação dos atributos da forma urbana baseado no monitoramento de caminhantes com dispositivos de posicionamento global (GPS) e modelos de escolha discreta. Um estudo na cidade de Porto Alegre acompanhou indivíduos durante os anos de 2011 a 2014 e, através da representação de diversos atributos urbanos em ambiente SIG, associou as trajetórias realizadas com as características da forma da cidade, concluindo que elas influenciam a utilidade percebida das alternativas de caminho e, portanto, atuam sobre o processo decisório dos pedestres. Para além da simples distância ou declividade, outras características como o tamanho dos trechos, a hierarquia das vias, a presença de prédios marcantes e espaços abertos e a densidade de edificações ao longo dos eixos revelaram-se influentes neste processo. Poucas intersecções e cruzamentos, predomínio de vias amigáveis ao pedestre e edificações arranjadas de forma menos densa são alguns dos atributos que apresentaram maior relevância para a decisão de “por onde ir” no âmbito deste estudo. A amostra relativamente pequena e a concentração das viagens no entorno do Parque Farroupilha e do campus da UFRGS não permitem generalizar os resultados. Porém, o estudo pode ser considerado válido enquanto exploração, pois constrói uma metodologia que pode ser ampliada e aplicada em outros contextos. Além disso, os resultados revelam particularidades da realidade local que parecem indicar a existência de diferenças comportamentais significativas em relação às cidades do primeiro mundo, tornando-o promissor como instrumento de suporte a políticas e projetos de mobilidade urbana sustentável no Brasil. / Since motorized transport problems have proved to be critical and contrary to the concept of urban sustainability, the idea of increasing the active travel modes through changes in urban form is a key subject of today´s mobility agenda. Traffic congestion, air pollution and severe monetary and social costs are associated with the current patterns of urbanization and mobility, especially in developing countries, where an explosive motorized fleet growth occurs simultaneously to an acceleration of urbanization and sprawl processes. Most recently evidences of a causal relationship between massive use of private vehicles and chronic health disorders have led to an increase in research about walking as an effective and clean mode of transportation. Also, the interest about the quality of life experience in the city came to add up to this body of knowledge, bringing in ideas of livability to walkability studies. Beyond the aggregate demand studies that aim to increase the walking mode share, there is now a growing interest on more localized aspects of the walking phenomenon - the routes - trying to understand the ways in which people travel on foot when connecting origins and destinations. This work proposes a method based on assessing data from actually taken walking trips using GPS devices and on modeling pedestrian´s choice behavior using discrete choice models. A study in the city of Porto Alegre, south of Brazil, followed 82 individuals for three consecutive days and, through the representation of several layers of urban data in a GIS environment, associated their trajectories with the main urban form attributes to allow the modeling experiment. The results show that the built environment features play an important role as a decision attribute, producing perceived utility/disutility on the decision-makers´ minds. They indicated that, in addition to the basic travel effort attributes such as trip distance or street slope, other factors such as the straightness of the trip, the road hierarchy, the presence of busy intersections, landmark buildings, noticeable public spaces and the density of buildings along the walking stretches indeed influence the route choice. The relatively small sample size and the spatial clustering of trips around the city´s central area doesn´t allow to the generalization of results. However, the study can be taken as a valid exploratory analysis, since it builds up a methodology that can be expanded and applied in other urban contexts. Furthermore, the results reveal some particular local features that indicate the existence of significant behavioral differences from the developed cities where previous similar studies were performed. These qualities make the proposed framework a promising decision support tool for sustainable urban mobility projects in Brazil.

Esta dissertação visa avaliar o padrão comportamental dos pedestres nos deslocamentos na cidade de Porto Alegre. É abordado a partir da base de dados provenientes da pesquisa de entrevistas domiciliares realizadas em 2003 em Porto Alegre. Para isto, caracterizaram-se os deslocamentos a pé na cidade e identificaram-se as regiões de maior e menor concentração de viagens a pé. A fim de determinar os fatores que influenciam a decisão de caminhar foram estimados modelos logit binomiais para as viagens menores que 2 km em cada uma das regiões identificadas anteriormente. As variáveis explicativas para os modelos analisados incluem características do domicílio (disponibilidade de automóvel e renda por domicílio), dos residentes (idade), das viagens (distância e motivo da viagem), da forma urbana (densidade de domicílios, densidade populacional, comprimento médio das quadras, padrão do sistema viário, tipo de uso do solo e estacionamento tarifado em área pública) e da disponibilidade de transporte coletivo na origem da viagem. Foram consideradas duas categorias de viagens: viagens por motivo trabalho/estudo e viagens por motivo não trabalho/estudo (motivos recreacionais, compras, saúde, assuntos pessoais e outros). Os resultados do estudo mostram que características sócio-econômicas dos residentes, características das viagens e da forma urbana influenciam a escolha do modo a pé. Analisando os valores de elasticidade obtidos para as duas categorias de viagens originadas em Petrópolis e no Centro pode-se inferir que as variáveis que exercem maior influência estão relacionadas principalmente a características da viagem (distância) e à configuração física da rede viária. A análise de sensibilidade evidenciou a sensibilidade do modelo frente a alterações das variáveis estudadas. Os resultados obtidos servem de apoio para um planejamento mais adequado da mobilidade e acessibilidade dos pedestres. / This thesis aims to evaluate the pedestrians’ behavior in Porto Alegre. The study was based on a Porto Alegre household survey of 2003. During the analysis, the pedestrian trips were characterized and the traffic zones with the larger and the smaller number of pedestrian trips were identified. In order to determine the influencing factors related to the walk choice, binomial logit models were developed for trips with less than 2km in each traffic zone previously identified. The explanatory variable used in the models included the characteristics of the household (auto availability and household income), of the household members (age), of the trip (distance and purpose of the trip), of the built environment (housing units density, population density, mean block size, street patterns, land use and public parking), and transit availability in the origin of the trip. Two types of pedestrian travel were considered: work and non-work trips (shopping, health, personal purposes and others). The study results showed that socio-economic characteristics, trip characteristics and local measures of the built environment influence walk modechoice. Elasticity results for the two types of trips, with origin in “Petrópolis” and Downtown, indicate that the most influence variables are connected with trip characteristics (distance) and street design. The sensibility analysis showed the model sensibility strength under the changes introduced in the variables studied. These analysis results may provide support for a better planning for pedestrians’ mobility and accessibility.

A interação entre humanos em movimento e estruturas, geralmente, ocorre em estruturas esbeltas, na qual o nível de vibração é potencialmente elevado. Além disso, há a adição de massa para o sistema estrutural, devido à presença de pessoas e um aumento de amortecimento devido à capacidade do corpo humano em absorver energia vibratória. Neste trabalho, uma campanha de testes foi realizada para obtenção de parâmetros de um modelo biodinâmico de um único grau de liberdade (SDOF) que representa a ação de um pedestre caminhando na direção vertical. Os parâmetros deste modelo são a massa modal (m), amortecimento (c) e rigidez (k). As medições experimentais são realizadas em uma plataforma de forças, os dados de entrada do modelo são as amplitudes de aceleração espectral dos três primeiros harmônicos ao nível da cintura dos indivíduos testados e as amplitudes correspondentes dos três primeiros harmônicos da força de reação do solo vertical. Isto conduz a um sistema de equações não lineares que são resolvidos usando um algoritmo de otimização baseado em gradientes. Vários indivíduos participaram dos testes para garantir variabilidade interindividual, e expressões de regressão e uma rede neural artificial (RNA) são utilizadas para relacionar os parâmetros biodinâmicos com a taxa de passos e a massa corporal dos pedestres. Os resultados mostram alguma dispersão no amortecimento e rigidez que não são precisamente correlacionadas com a massa e taxa de passo dos pedestres. O uso da RNA resulta em melhorias significativas nas expressões dos parâmetros com uma menor incerteza. Além disso, dois modelos são usados para representar a força dos pedestres: (a) modelo de força simples (MFS) onde a força de passos sucessivos é representada pela série de Fourier, com velocidade constante do pedestre, atuando em uma linha reta no sentido da caminhada; (b) modelo de força completamente sincronizado (MFCS) onde as componentes da força são representadas considerando parâmetros cinéticos e cinemáticos da marcha e são sincronizados no tempo e no espaço. Os resultados mostram que pode haver diferenças importantes no comportamento estrutural quando é usado um MFCS, especialmente em passarelas com elevada flexibilidade. Finalmente, as acelerações verticais medidas em uma passarela protótipo mostram a adequação do modelo numérico para a representação dos efeitos de pedestres caminhando em uma estrutura. Os resultados são consistentes para várias densidades de pedestres. / The interaction between moving humans and structures usually occurs in slender structures where the level of vibration is potentially high. Furthermore, there is the addition of mass to the structural system due to the presence of people and an increase in damping due to the human body´s ability to absorb vibrational energy. In this work, a test campaign is presented to obtain parameters for a single degree of freedom (SDOF) biodynamic model that represents the action of a walking pedestrian in the vertical direction. The parameters of this model are the modal mass (m), damping (c) and stiffness (k). The experimental measurements are performed on a force platform, and the inputs are the spectral acceleration amplitudes of the first three harmonics at the waist level of the tested subjects and the corresponding amplitudes of the first three harmonics of the vertical ground reaction force. This leads to a system of nonlinear equations that are solved using a gradient-based optimization algorithm. A set of individuals took part in the tests to ensure inter-subject variability, and, regression expressions and an artificial neural network (ANN) were used to relate the biodynamic parameters to the pacing rate and the body mass of the pedestrians. The results showed some scatter in damping and stiffness that could not be precisely correlated with the mass and pacing rates of the subjects. The use of the ANN resulted in significant improvements in the parameter expressions with a low uncertainty. Moreover, two models were used to represent the pedestrian loading: (a) simple force model (SFM) where the force from successive footfalls is represented by the Fourier series, with a constant pedestrian speed, acting on a straight line in the direction of walking; (b) fully synchronized force model (FSFM) where the load components are represented considering kinetic and kinematic parameters and are synchronized in time and space. The results show that there may be important differences in structural behavior when a FSFM is used, especially in footbridges with high flexibility. Finally, the measured vertical accelerations on a prototype footbridge show the adequacy of the numerical model for the representation of the effects of walking pedestrians on the structure. The results are consistent for several crowd densities.

A confiabilidade de algoritmos para detecção de pedestres é um problema fundamental para carros auto dirigíveis ou com auxílio de direção. Métodos que utilizam algoritmos de detecção de objetos como Histograma de Gradientes Orientados (HOG - Histogram of Oriented Gradients) ou Redes Neurais de Convolução (CNN – Convolutional Neural Network) são muito populares em aplicações automotivas. Unidades de Processamento Gráfico (GPU – Graphics Processing Unit) são exploradas para executar detecção de objetos de uma maneira eficiente. Infelizmente, as arquiteturas das atuais GPUs tem se mostrado particularmente vulneráveis a erros induzidos por radiação. Este trabalho apresenta uma validação e um estudo analítico sobre a confiabilidade de duas classes de algoritmos de detecção de objetos, HOG e CNN. Esta pesquisa almeja não somente quantificar, mas também qualificar os erros produzidos por radiação em aplicações de detecção de objetos em GPUs embarcadas. Os resultados experimentais com HOG foram obtidos usando duas arquiteturas de GPU embarcadas diferentes (Tegra e AMD APU), cada uma foi exposta por aproximadamente 100 horas em um feixe de nêutrons em Los Alamos National Lab (LANL). As métricas Precision e Recall foram usadas para validar a criticalidade do erro. Uma análise final mostrou que por um lado HOG é intrinsecamente resiliente a falhas (65% a 85% dos erros na saída tiveram um pequeno impacto na detecção), do outro lado alguns erros críticos aconteceram, tais que poderiam resultar em pedestres não detectados ou paradas desnecessárias do veículo. Este trabalho também avaliou a confiabilidade de duas Redes Neurais de Convolução para detecção de Objetos:Darknet e Faster RCNN. Três arquiteturas diferentes de GPUs foram expostas em um feixe de nêutrons controlado (Kepler, Maxwell, e Pascal), com as redes detectando objetos em dois data sets, Caltech e Visual Object Classes. Através da análise das saídas corrompidas das redes neurais, foi possível distinguir entre erros toleráveis e erros críticos, ou seja, erros que poderiam impactar na detecção de objetos. Adicionalmente, extensivas injeções de falhas no nível da aplicação (GDB) e em nível arquitetural (SASSIFI) foram feitas, para identificar partes críticas do código para o HOG e as CNNs. Os resultados mostraram que não são todos os estágios da detecção de objetos que são críticos para a confiabilidade da detecção final. Graças a injeção de falhas foi possível identificar partes do HOG e da Darknet, que se protegidas, irão com uma maior probabilidade aumentar a sua confiabilidade, sem adicionar um overhead desnecessário. A estratégia de tolerância a falhas proposta para o HOG foi capaz de detectar até 70% dos erros com 12% de overhead de tempo. / Pedestrian detection reliability is a fundamental problem for autonomous or aided driving. Methods that use object detection algorithms such as Histogram of Oriented Gradients (HOG) or Convolutional Neural Networks (CNN) are today very popular in automotive applications. Embedded Graphics Processing Units (GPUs) are exploited to make object detection in a very efficient manner. Unfortunately, GPUs architecture has been shown to be particularly vulnerable to radiation-induced failures. This work presents an experimental evaluation and analytical study of the reliability of two types of object detection algorithms: HOG and CNNs. This research aim is not just to quantify but also to qualify the radiation-induced errors on object detection applications executed in embedded GPUs. HOG experimental results were obtained using two different architectures of embedded GPUs (Tegra and AMD APU), each exposed for about 100 hours to a controlled neutron beam at Los Alamos National Lab (LANL). Precision and Recall metrics are considered to evaluate the error criticality. The reported analysis shows that, while being intrinsically resilient (65% to 85% of output errors only slightly impact detection), HOG experienced some particularly critical errors that could result in undetected pedestrians or unnecessary vehicle stops. This works also evaluates the reliability of two Convolutional Neural Networks for object detection: You Only Look Once (YOLO) and Faster RCNN. Three different GPU architectures were exposed to controlled neutron beams (Kepler, Maxwell, and Pascal) detecting objects in both Caltech and Visual Object Classes data sets. By analyzing the neural network corrupted output, it is possible to distinguish between tolerable errors and critical errors, i.e., errors that could impact detection. Additionally, extensive GDB-level and architectural-level fault-injection campaigns were performed to identify HOG and YOLO critical procedures. Results show that not all stages of object detection algorithms are critical to the final classification reliability. Thanks to the fault injection analysis it is possible to identify HOG and Darknet portions that, if hardened, are more likely to increase reliability without introducing unnecessary overhead. The proposed HOG hardening strategy is able to detect up to 70% of errors with a 12% execution time overhead.